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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A VARIABLE-SPEED, TRIPLE PLANETARY GEAR SET TRANSMISSION DEVICE OF A POWERTRAIN, IN PARTICULAR FOR A HYBRID VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/019559
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for controlling a variable-speed transmission device of a powertrain, in particular for a hybrid vehicle, comprising a heat engine (10), a drivings/driven machine (22), a speed varying device (14) comprising an engine planetary gear set (26) with a sun gear (36) and a ring gear (44), each connected to the engine shaft (12) via a controlled coupling (28, 30) and to a stationary part (42) of the powertrain via a one-way automatic coupling (32, 34) and a planet carrier (48), a machine planetary gear set (62) arranged on a shaft (66) substantially parallel to the engine shaft (12) and connecting the engine planetary gear set (26) to a path (82, 84) for transmitting a movement to a drive axle (16), said machine planetary gear set comprising a sun gear (68), a ring gear (80) and a planet carrier (74), and an additional planetary gear set (64) positioned on the shaft (66) and coaxial with the machine planetary gear set (62). According to the invention, the sun gear (68) and the ring gear (80) of the machine planetary gear set (68) are locked such that the vehicle is moved via the machine (22) alone or in combination with the engine (10).

Inventors:
VENTURI, Stephane (0000 RUE LINAS, ROIFFIEUX, 07100, FR)
Application Number:
EP2017/067303
Publication Date:
February 01, 2018
Filing Date:
July 10, 2017
Export Citation:
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Assignee:
IFP ENERGIES NOUVELLES (1 & 4 avenue du Bois-Préau, RUEIL-MALMAISON, 92852, FR)
International Classes:
B60K6/365; B60K6/383; B60K6/387; B60K6/48; F16H3/66; F16H3/72; F16H3/44
Foreign References:
FR3029855A12016-06-17
DE102012219125A12014-04-24
FR3013273A12015-05-22
FR2955165A12011-07-15
FR2962697A12012-01-20
FR3029855A12016-06-17
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Claims:
REVENDICATIONS

1 ) Procédé de commande d'un dispositif de transmission à variation de vitesse d'un groupe motopropulseur, en particulier pour véhicule hybride, comportant un moteur thermique (10), une machine motrice/réceptrice (22), un dispositif de variation de vitesse (14) comprenant un train épicycloïdal de moteur (26) avec un planétaire (36) et une couronne (44) reliés chacun à l'arbre de moteur (12) par un accouplement à commande contrôlée (28, 30) et à une partie fixe (42) du groupe par un accouplement automatique unidirectionnel (32, 34) et un porte-satellites (48), un train épicycloïdal de machine (62) placé sur un arbre (66) sensiblement parallèle à l'arbre de moteur (12) et reliant le train épicycloïdal de moteur (26) à une voie de transmission de mouvement (82, 84) à un essieu moteur (1 6), ledit train épicycloïdal de machine comprenant un planétaire (68), une couronne (80) et un porte satellites (74), et un train épicycloïdal additionnel (64) placé sur l'arbre (66) en étant coaxial au train épicycloïdal de machine (62), caractérisé en ce qu'on bloque le planétaire (68) avec la couronne (80) du train épicycloïdal de machine (68) pour assurer le déplacement du véhicule par la machine (22) seule ou en association avec le moteur (10).

2) Procédé de commande selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on place un accouplement à commande contrôlée (86) entre la couronne et le planétaire. 3) Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on place un accouplement à commande contrôlée (86) sur l'arbre (66) de la couronne (80).

Description:
PROCEDE DE COMMANDE D'UN DISPOSITIF DE TRANSMISSION A VARIATION DE VITESSE A TRIPLE TRAIN EPICYCLOÏDAL D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR, EN PARTICULIER POUR VEHICULE HYBRIDE La présente invention se rapporte à un procédé de commande d'un dispositif de transmission à variation de vitesse d'un groupe motopropulseur, en particulier pour véhicule hybride.

Elle concerne plus particulièrement un dispositif de transmission à variation de vitesse à triple train épicycloïdal. Comme cela est déjà connu, un véhicule hybride comporte un groupe motopropulseur qui utilise, seul ou en combinaison, comme mode d'entraînement en traction/propulsion, un moteur thermique à combustion interne avec un dispositif de transmission à variation de vitesse, et/ou une machine motrice/réceptrice, comme une machine électrique rotative reliée à une source électrique, telle qu'une ou plusieurs batteries.

Cette combinaison a pour avantage d'optimiser les performances de ce véhicule, notamment en réduisant les émissions de polluants dans l'atmosphère et en diminuant la consommation en carburant.

Ainsi, lorsque l'on souhaite déplacer le véhicule avec un couple important sur une grande plage de vitesses tout en limitant la génération de gaz d'échappement et de bruit, comme dans un site urbain, l'utilisation de la machine électrique est privilégiée pour entraîner en déplacement ce véhicule.

Par contre, le moteur thermique est utilisé pour déplacer ce véhicule lors d'utilisations où une puissance d'entraînement élevée et une grande autonomie de fonctionnement sont demandées.

Comme cela est déjà connu par la demande de brevet français N° 2 955 1 65 du demandeur, un tel groupe motopropulseur de véhicule automobile comprend un moteur thermique avec un arbre relié à un dispositif de transmission à variation de vitesse comportant un train épicycloïdal avec un planétaire et une couronne reliés chacun à l'arbre du moteur thermique par un accouplement à commande contrôlée et à une partie fixe du groupe par un accouplement automatique unidirectionnel, et un porte-satellites transmettant la variation de vitesse à l'essieu moteur du véhicule par l'intermédiaire d'une voie de transmission.

De façon à augmenter la capacité de variation de vitesse lors de l'entraînement du véhicule par la machine électrique, le demandeur a associé, au dispositif de transmission à variation de vitesse du document précité, un autre train épicycloïdal reliant le train épicycloïdal de moteur à la voie de transmission de mouvement à l'essieu moteur de ce véhicule, comme cela est décrit dans la demande de brevet français N° 2 962 697 du demandeur.

Bien que donnant satisfaction, le demandeur a encore amélioré ce dispositif de variation de vitesse en offrant la possibilité d'augmenter le nombre de rapport de vitesse grâce à un dispositif de transmission à variation de vitesse de conception simple et peu coûteuse.

Pour cela et comme mieux décrit encore dans la demande de brevet français

N° 3 029 855, ce dispositif de transmission de variation de vitesse comprend un train épicycloïdal additionnel ainsi qu'une roue dentée de moteur portée par l'arbre du moteur et reliant cet arbre à une roue dentée portée par le train épicycloïdal additionnel. Le demandeur a encore plus perfectionné ce dispositif de transmission en réduisant notamment son encombrement et plus particulièrement au niveau de l'autre train épicycloïdal tout en assurant une commande simple et efficace de cette transmission.

A cet effet, l'invention concerne un procédé de commande d'un dispositif de transmission à variation de vitesse d'un groupe motopropulseur, en particulier pour véhicule hybride, comportant un moteur thermique, une machine motrice/réceptrice, un dispositif de variation de vitesse comprenant un train épicycloïdal de moteur avec un planétaire et une couronne reliés chacun à l'arbre de moteur par un accouplement à commande contrôlée et à une partie fixe du groupe par un accouplement automatique unidirectionnel et un porte-satellites, un train épicycloïdal de machine placé sur un arbre sensiblement parallèle à l'arbre de moteur et reliant le train épicycloïdal de moteur à une voie de transmission de mouvement à un essieu moteur, ledit train épicycloïdal de machine comprenant un planétaire, une couronne et un porte satellites, et un train épicycloïdal additionnel placé sur l'arbre en étant coaxial au train épicycloïdal de machine, caractérisé en ce qu'on bloque le planétaire avec la couronne du train épicycloïdal de machine pour assurer le déplacement du véhicule par la machine seule ou en association avec le moteur.

On peut placer un accouplement à commande contrôlée) entre la couronne et le planétaire. On peut placer un accouplement à commande contrôlée sur l'arbre de la couronne.

Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître maintenant à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle est annexée la figure unique qui est un schéma montrant un dispositif de transmission à variation de vitesse d'un groupe motopropulseur selon l'invention.

Sur la figure 1 , le groupe motopropulseur comprend un moteur thermique 10, notamment un moteur à combustion interne, avec un arbre-moteur 12, ici issu du vilebrequin de ce moteur, et un dispositif de variation de vitesse 14. Ce groupe est relié à un essieu moteur 1 6 qui permet d'entraîner les roues motrices 18 du véhicule, avantageusement par l'intermédiaire d'un pont différentiel 20.

Dans le cadre de l'utilisation pour un véhicule hybride, une machine motrice/réceptrice 22 est associée à ce groupe motopropulseur.

Dans l'exemple qui va suivre, cette machine motrice/réceptrice est une machine électrique avec un rotor 24 et qui est utilisée en tant que moteur électrique pour entraîner les roues du véhicule ou en tant que machine réceptrice pour générer une source de courant servant notamment à recharger les batteries. Bien entendu, tout autre type de machine motrice/réceptrice peut être utilisée, comme une machine hydraulique ou pneumatique.

Le dispositif de variation de vitesse 14 comprend un train épicycloïdal principal 26, baptisé train épicycloïdal de moteur thermique, avec deux accouplements à commande contrôlée 28, 30 et deux accouplements unidirectionnels automatiques, comme des roues libres 32, 34.

Plus précisément, le train épicycloïdal de moteur 26 comprend un planétaire 36 monté fixement sur un arbre tubulaire 38, dit arbre de planétaire, venant coiffer l'arbre 12 du moteur en étant libre en rotation mais fixe en translation par rapport à celui-ci. Cet arbre prend appui dans un palier 40 porté par une partie fixe 42 du groupe motopropulseur du véhicule, comme le carter de ce groupe, au travers de l'accouplement unidirectionnel 32, baptisé roue libre planétaire.

Ce train comprend également une couronne 44, placée concentriquement au planétaire et reliée à un arbre tubulaire 46, dit arbre de couronne, venant entourer l'arbre moteur 12 tout en étant libre en rotation mais fixe en translation par rapport à celui-ci. Cette couronne est reliée extérieurement à la partie fixe 42 du groupe motopropulseur du véhicule par l'accouplement unidirectionnel 34, baptisé roue libre couronne.

Bien entendu, les deux roues libres 32 et 34 sont placées de manière telle que le planétaire 36 et la couronne 44 ne puissent tourner que dans le même sens et préférentiellement dans le même sens que l'arbre 12 du moteur.

Enfin, ce train épicycloïdal de moteur comprend un porte-satellites 48 avec avantageusement trois satellites 50, en forme de roue à denture extérieure, placés dans un même intervalle angulaire l'un par rapport à l'autre (ici à 120°) et engrenant avec la couronne et le planétaire.

Pour cela, la couronne, le planétaire et les satellites sont situés dans un même plan, ici dans un plan vertical en considérant la figure unique.

Ce porte-satellites est porté par un arbre tubulaire 52, dit arbre de porte-satellites, qui vient entourer l'arbre de planétaire 38 en étant libre en rotation sur celui-ci. Les extrémités libres des arbres du planétaire et de la couronne portent chacune un accouplement à commande contrôlée 28 et 30.

Comme mieux illustré sur la figure, l'extrémité libre de l'arbre du planétaire 38 porte un accouplement à commande contrôlée 28 sous la forme d'un embrayage à disque de friction, dit accouplement de planétaire, commandé par un actionneur de débrayage 54, ici sous la forme d'un levier basculant sur un point fixe du groupe motopropulseur entre une position neutre (position N) et une position débrayée (position 1 ). L'extrémité libre de l'arbre de couronne porte un accouplement à commande contrôlée 30 sous la forme d'un synchroniseur à simple effet, dit accouplement de couronne, commandé en déplacement par un moyen de commande 56 entre une position neutre (position N) et une position embrayé (position 1 ).

Tel que cela est mieux illustré sur la figure, le porte-satellites 48 porte une roue 58 dentée extérieurement et l'arbre moteur 12 porte une roue 60 dentée extérieurement dont les rôles seront explicités dans la suite de la description.

Le dispositif de variation de vitesse comprend en outre un autre train épicycloïdal 62, dit train épicycloïdal de machine, et un autre train épicycloïdal 64, dit train épicycloïdal additionnel de machine.

Ces trains épicycloïdaux 62 et 64 sont placés sur un arbre 66, dit de machine, sensiblement parallèlement à l'arbre 12, et qui est porté librement en rotation par la partie fixe 42 du groupe motopropulseur.

Le train épicycloïdal de machine 62 comprend un planétaire 68 monté fixement sur un arbre tubulaire 70, dit arbre de planétaire de machine, qui vient entourer, librement en rotation mais fixement en translation, l'arbre de machine 66. Cet arbre de planétaire porte, à son extrémité libre, une roue dentée extérieurement 71 qui coopère avec une roue dentée 72 portée par le rotor 24 de la machine 22.

Le planétaire 68 coopère avec un porte-satellites 74 avec avantageusement trois satellites 76, en forme de roue à denture extérieure, et porté par un arbre tubulaire de porte-satellites 78 entourant l'arbre de planétaire. Les satellites 76 coopèrent à engrènement avec une couronne 80 reliée fixement à l'arbre de machine 66.

L'arbre de porte-satellites porte, à son extrémité libre, une roue dentée extérieurement 82 qui coopère avec une roue dentée 84 liée à l'essieu moteur 1 6.

L'ensemble des deux roues dentées 82 et 84 forme ainsi une voie de transmission de mouvement entre le train épicycloïdal de machine 62 et l'essieu 1 6.

L'arbre de machine 66 porte également un accouplement à commande contrôlée 86 placé entre la roue dentée de planétaire 71 et la partie fixe 42.

A titre uniquement d'exemple, cet accouplement comprend un synchroniseur avec deux positions d'engrènement (1 , 2) et une position neutre (N). Ce synchroniseur est porté fixement en rotation par l'arbre de machine 66 tout en étant mobile en translation axiale sur celle-ci. Ce synchroniseur est prévu pour coopérer, soit avec la partie fixe 42 du groupe motopropulseur (position 1 ), soit avec la roue dentée de planétaire 71 (position 2), soit être en position neutre sans être en liaison avec aucun de ces deux éléments. Pour cela, le synchroniseur est soumis à un moyen de commande 88 lui permettant de réaliser sa translation axiale.

Cet arbre de machine porte également un porte-satellites 90 qui fait partie du train épicycloïdal additionnel 64 qui est monté sur cet arbre en étant coaxial avec le train épicycloïdal de machine 62.

Le porte-satellites 90 comprend trois satellites 92, en forme de roue à denture extérieure et placés dans un même intervalle angulaire l'un par rapport à l'autre (ici à 120°).

Les satellites 92 coopèrent avec un planétaire 94 monté fixement sur un arbre tubulaire 96, dit arbre de planétaire additionnel, qui vient entourer, librement en rotation mais fixement en translation, l'arbre de machine 66. L'extrémité libre de cet arbre de planétaire est portée par un palier 98 sur la partie fixe 42 au travers d'un accouplement unidirectionnel automatique 100, comme une roue libre.

L'arbre de planétaire additionnel 96 porte, au voisinage de son extrémité libre, une roue dentée extérieure 102 qui est montée libre en rotation sur cet arbre et qui coopère avec la roue dentée d'arbre de moteur 60. L'arbre de planétaire additionnel 96 porte également un accouplement à commande contrôlée 104 permettant de relier cette roue dentée 102 avec l'arbre de planétaire additionnel.

Cet accouplement à commande contrôlée 104 est ici un synchroniseur à simple action qui est placé sur l'arbre tubulaire de planétaire 96 du train épicycloïdal additionnel en étant fixe en rotation mais libre en translation. Ce synchroniseur est soumis à l'action d'un moyen de commande 106 qui permet de déplacer le synchroniseur d'une position neutre à une position active (position 1 ) où ce synchroniseur est en liaison avec la roue dentée 102. Les satellites 92 coopèrent également avec une couronne 108 qui est portée par un arbre tubulaire 1 10, dit arbre de couronne additionnel, qui vient entourer, librement en rotation mais fixement en translation, l'arbre de de planétaire 96. Cette couronne porte une roue dentée extérieurement 1 12 qui coopère avec la roue dentée 58 de porte-satellites. Le fonctionnement de cette transmission, permet de réaliser les rapports, comme cela est indiqué dans le tableau ci-dessous.

Le tableau ci-dessus sans l'état de l'accouplement r 86 définit le moyen d'obtenir les 7 rapports entre le moteur thermique et le train de machine 62. Pour obtenir ces 7 rapports, les trains 26 et 64, les trois roues libres 32, 34 et 100, ainsi que les systèmes d'accouplement 28, 30 et 104 sont utilisés. Les 7 rapports découlent de la combinaison des états des accouplements 28, 30 et 104 comme décrit dans le tableau ci-dessus.

L'accouplement à trois positions 86 sert au changement de mode.

Lorsque l'accouplement 88 est en position 1 , la couronne du train 62 et le porte satellites du train 64 sont bloqués au carter. Ce mode correspond au mode électrique pur sur un premier rapport. Dans ce cas la machine peut être utilisée en mode motrice ou en mode génératrice.

Lorsque l'accouplement 88 est en position 2, le planétaire 68 et la couronne 80 du train 62 sont couplés, tous les arbres du train 62 ont le même régime. Dans ce mode, il est possible, soit d'utiliser la transmission en mode électrique pur sur un second rapport électrique en mode motrice, soit d'utiliser le moteur thermique seul sur un des 7 rapports, soit d'utiliser le groupe motopropulseur en mode hybride parallèle avec un des 7 rapports (7 modes hybride parallèle).

La position centrale (position neutre) de l'actionneur 88, permet d'accéder aux modes e-CVT. Le mode e-CVT est accessible avec chacun des rapports décrits dans le tableau ci-dessus. Ce qui revient à disposer de 7 modes e-CVT.

Les avantages procurés par le blocage de la couronne et du planétaire de train 62, résident principalement dans la réalisation de la solution. En effet, cette disposition permet une conception plus compacte et simplifie les contraintes de guidages des arbres du train 62.