VEHICULE HYBRIDE COMPORTANT UN GROUPE MOTOPROPULSEUR ET UNE MOTORISATION ELECTRIQUE HYBRID VEHICLE COMPRISING A MOTOR POWERTRAIN AND AN ELECTRIC MOTORIZATION
La présente invention concerne un véhicule hybride comportant un moteur thermique constituant une motorisation principale, et une motorisation électrique complémentaire, elle concerne aussi une transmission pour un tel véhicule hybride. Un type de véhicule hybride connu comporte un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique relié à une transmission, disposé à l'avant du véhicule pour entraîner les roues avant, constituant la motorisation principale de ce véhicule, et une motorisation électrique comprenant une machine électrique, installée sur le train arrière et entraînant les roues arrière. Les véhicules hybrides permettent notamment de récupérer de l'énergie pour la stocker dans des batteries pendant les phases de ralentissement du véhicule, et de délivrer une puissance sur les roues arrière, notamment pour réaliser un mode de roulage en traction électrique pure sans émission de gaz polluant, appelé mode « ZEV », ou pour fournir au moteur thermique un complément de puissance. On peut ainsi optimiser le fonctionnement du moteur thermique et réduire sa consommation. Un tel type de véhicule hybride, présenté notamment par le document GB-A-2053106, permet à partir d'un véhicule conventionnel comprenant une unique motorisation disposée à l'avant, reliée à une transmission conventionnelle disposant de plusieurs rapports de marche avant et d'au moins un rapport de marche arrière, de réaliser une hybridation de ce véhicule en modifiant seulement le train arrière pour y adapter la motorisation électrique. La transmission peut être réalisée suivant différents principes connus, comprenant notamment des boîtes de vitesses manuelles ou pilotées, des transmissions automatiques comportant des trains planétaires, ou des transmissions à variation continue. On peut ainsi utiliser un groupe motopropulseur standard généralement installé sur des véhicules conventionnels comprenant cette unique motorisation, qui est produit en grande série, ce qui peut procurer des prix de revient bas et un bon niveau de fiabilité. The present invention relates to a hybrid vehicle comprising a heat engine constituting a main engine, and a complementary electric motor, it also relates to a transmission for such a hybrid vehicle. A known type of hybrid vehicle comprises a powertrain comprising a heat engine connected to a transmission, disposed at the front of the vehicle to drive the front wheels, constituting the main engine of this vehicle, and an electric motor comprising an electric machine, installed on the rear axle and driving the rear wheels. Hybrid vehicles notably make it possible to recover energy for storing it in batteries during the slowdown phases of the vehicle, and to deliver power to the rear wheels, in particular to achieve a pure electric traction mode of travel without gas emission. pollutant, called "ZEV" mode, or to provide the engine with additional power. It can thus optimize the operation of the engine and reduce its consumption. Such a type of hybrid vehicle, presented in particular by GB-A-2053106, allows from a conventional vehicle comprising a single engine arranged at the front, connected to a conventional transmission having several forward gears and d at least one reverse gear, to hybridize this vehicle by modifying only the rear axle to adapt the electric motor. The transmission can be carried out according to various known principles, including including manual or controlled gearboxes, automatic transmissions comprising planetary gear, or continuously variable transmissions. It is thus possible to use a standard powertrain generally installed on conventional vehicles comprising this single engine, which is produced in large series, which can provide low cost and a good level of reliability.
De plus le véhicule est peu modifié, le train avant peut être entièrement conservé, seul le train arrière doit être adapté pour ajouter la motorisation électrique. La motorisation électrique du train arrière peut tourner dans les deux sens suivant son pilotage, on peut ainsi appliquer dans certaines conditions d'utilisation, un couple de marche arrière sur les roues arrière, qui vient en complément de celui délivré par l'engagement du rapport de marche arrière de la transmission du groupe motopropulseur. Un problème qui se pose pour ce type de véhicule, est que le dispositif de marche arrière de la transmission du groupe motopropulseur, comprenant généralement des pignons et des arbres réalisant une inversion du sens de marche, et un système de commande de ces pignons, peut générer des bruits lorsqu'il est soumis aux vibrations produites par le moteur thermique, dans certaines conditions de fonctionnement. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un moyen simple et efficace pour réaliser une marche arrière sur des véhicules hybrides. Elle propose à cet effet un véhicule hybride comportant un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique relié à une transmission qui entraîne les roues avant du véhicule, et une motorisation électrique équipée d'un moyen de contrôle, comprenant une machine électrique entraînant les roues arrière de ce véhicule, caractérisé en ce que la transmission comporte uniquement des rapports de marche avant, et en ce que le poste de conduite dispose d'une commande de marche arrière du véhicule, agissant sur le moyen de contrôle de la motorisation électrique pour délivrer sur les roues arrière un couple qui entraîne ce véhicule en marche arrière. In addition the vehicle is little modified, the front end can be fully preserved, only the rear gear must be adapted to add the electric motor. The electric drive of the rear axle can rotate in both directions according to its control, it is thus possible to apply under certain conditions of use, a reverse torque on the rear wheels, which comes in addition to that delivered by the commitment of the report. reverse gear of the powertrain transmission. A problem that arises for this type of vehicle is that the reverse device of the powertrain transmission, generally comprising gears and shafts reversing the direction of travel, and a control system of these gears, can generate noise when subjected to vibrations produced by the engine, under certain operating conditions. The present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art, and to provide a simple and effective way to perform a reverse on hybrid vehicles. It proposes for this purpose a hybrid vehicle comprising a powertrain comprising a heat engine connected to a transmission which drives the front wheels of the vehicle, and an electric motor equipped with a control means, comprising an electric machine driving the rear wheels of the vehicle. vehicle, characterized in that the transmission comprises only forward gears, and in that the driving position has a reversing control of the vehicle, acting on the control means of the electric motor to deliver on the wheels rear a couple that drives this vehicle in reverse.
Un avantage du véhicule hybride selon l'invention, est que la transmission comportant uniquement des rapports de marche avant, la marche arrière étant mise en oeuvre par la motorisation électrique, on peut en supprimant les composants de marche arrière d'une transmission standard qui comporte habituellement ces composants, rendre moins sensible cette transmission aux excitations générées par le moteur thermique, et limiter les bruits. On peut de plus réduire la masse de cette transmission ainsi que son coût. Le véhicule hybride selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation, la transmission est une boîte de vitesses pilotée comprenant des couples de pignons réalisant des rapports de vitesse de marche avant, chaque couple comprenant un pignon libre qui peut être lié à son arbre par un synchroniseur. Avantageusement, la boîte de vitesses pilotée comprend un arbre primaire et un unique arbre secondaire, qui peuvent être reliés entre eux par les différents couples de pignons. En particulier, la boîte de vitesses pilotée peut comporter six couples de pignons, réalisant six rapports de vitesse de marche avant. Avantageusement, les carters de la boîte de vitesses pilotée comportent un espace intérieur permettant de recevoir dans certaines applications adaptées pour des véhicules conventionnels, un deuxième arbre secondaire qui supporte un pignon de marche arrière. An advantage of the hybrid vehicle according to the invention is that the transmission comprising only forward gears, the reverse gear being implemented by the electric motor, it can by removing the reverse components of a standard transmission which comprises usually these components, make less sensitive this transmission to the excitations generated by the engine, and limit noise. It is also possible to reduce the mass of this transmission as well as its cost. The hybrid vehicle according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with one another. According to one embodiment, the transmission is a controlled gearbox comprising pairs of gears producing gears forward gears, each pair comprising a free pinion which can be linked to its shaft by a synchronizer. Advantageously, the controlled gearbox comprises a primary shaft and a single secondary shaft, which can be interconnected by the different pairs of gears. In particular, the controlled gearbox can have six pairs of gears, making six gears forward gears. Advantageously, the housings of the controlled gearbox include an interior space for receiving in certain applications adapted for conventional vehicles, a second secondary shaft which supports a reverse gear.
Avantageusement, la transmission est reliée au moteur thermique par un embrayage d'entrée, ce moteur comportant un volant rigide à simple masse fixé sur son vilebrequin, qui entraîne l'embrayage. L'invention a aussi pour objet une boîte de vitesses pilotée prévue pour un véhicule hybride comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Advantageously, the transmission is connected to the engine by an input clutch, the engine having a rigid single-mass flywheel fixed on its crankshaft, which drives the clutch. The invention also relates to a controlled gearbox provided for a hybrid vehicle having any of the preceding features.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un véhicule hybride selon l'invention ; et - la figure 2 est un schéma d'une boîte de vitesses pilotée comprenant un rapport de marche arrière, qui peut être utilisée comme base pour réaliser la transmission du véhicule hybride. La figure 1 présente un véhicule hybride 1 comprenant du côté avant indiqué par une flèche marquée AV, un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique 2 relié à une transmission 4 comportant uniquement des rapports de marche avant, qui entraîne par des arbres de roue 6 les roues avant 8 de ce véhicule. Le train arrière du véhicule hybride 1 comprend une motorisation électrique 10, comportant une machine électrique 12 reliée à un réducteur de vitesse 14 qui entraîne par des arbres de roue 16, les roues arrière 18 de ce véhicule. La motorisation électrique 10 est pilotée par un système de contrôle 24 recevant un courant électrique venant de batteries, pour travailler soit en moteur en consommant de l'énergie de ces batteries pour délivrer un couple moteur sur les roues arrière 18, soit en génératrice pour générer un courant de recharge des batteries à partir de l'énergie cinétique du véhicule. Le conducteur dispose au niveau du poste de conduite 20, d'une commande de marche arrière 22 qu'il peut activer. La commande de marche arrière 22 agit sur le système de contrôle 24 de la motorisation électrique 10, pour réaliser une rotation de la machine électrique 12 et délivrer un couple sur les roues arrière 18, qui entraîne le véhicule en marche arrière. L'entraînement du véhicule en marche arrière par le système de contrôle 24, après une activation par le conducteur de la commande de marche arrière 22, peut être soumis à des conditions sur l'état du véhicule pour assurer le confort et la sécurité lors des mouvements de ce véhicule. The invention will be better understood and other features and advantages will appear more clearly on reading the following description given by way of example and in a nonlimiting manner, with reference to the appended drawings, in which: FIG. a diagram of a hybrid vehicle according to the invention; and FIG. 2 is a diagram of a piloted gearbox comprising a reverse gear, which can be used as a basis for carrying out the transmission of the hybrid vehicle. FIG. 1 shows a hybrid vehicle 1 comprising on the front side indicated by an arrow marked AV, a power unit comprising a heat engine 2 connected to a transmission 4 comprising only forward gears, which drives the wheel shafts 6 the wheels before 8 of this vehicle. The rear axle of the hybrid vehicle 1 comprises an electric motor 10 comprising an electric machine 12 connected to a speed reducer 14 which drives the rear wheels 18 of this vehicle by means of wheel shafts 16. The electric motor 10 is controlled by a control system 24 receiving an electric current from batteries, to work either as a motor by consuming energy from these batteries to deliver a driving torque on the rear wheels 18, or as a generator to generate a charging current of the batteries from the kinetic energy of the vehicle. The driver has at the driving position 20, a reverse command 22 he can activate. The reverse control 22 acts on the control system 24 of the electric motor 10, to rotate the electric machine 12 and deliver a torque on the rear wheels 18, which drives the vehicle in reverse. The drive of the vehicle in reverse by the control system 24, after activation by the driver of the reverse command 22, may be subject to conditions on the state of the vehicle to ensure comfort and safety during the movements of this vehicle.
Le groupe motopropulseur ainsi que l'ensemble du train avant du véhicule hybride 1, sont des composants standard provenant de véhicules conventionnels disposant de cette unique motorisation et généralement produits en grande série, ce qui permet d'utiliser des composants réalisés de manière économique. De plus ces composants peuvent bénéficier d'une mise au point plus importante et d'une meilleure fiabilité. Seule la partie arrière du véhicule est modifiée, pour recevoir un train arrière équipé de la motorisation électrique 10. Avantageusement, le train arrière comporte une motorisation électrique 10 centrale, comprenant un différentiel disposé dans le réducteur de vitesse 14, qui entraîne les deux roues arrière 18 par les arbres de roue 16. Ce type de motorisation électrique 10 permet de prévoir un sous-ensemble qui se monte facilement sur le véhicule, et nécessite peu de modifications. La transmission 4 est réalisée à partir d'une transmission d'un véhicule conventionnel, disposant de rapports de marche avant et d'au moins un rapport de marche arrière, sur laquelle les composants spécifiques pour réaliser ce rapport de marche arrière ont été retirés. La figure 2 présente un type de boîte de vitesses pilotée 31 connu, utilisé pour des véhicules conventionnels comprenant une unique motorisation disposant d'un moteur thermique, et réalisé en grande série. La boîte de vitesses pilotée 31 comporte un embrayage d'entrée 30, qui relie le moteur thermique 2 à un arbre primaire 32 de cette boîte de vitesses. L'embrayage d'entrée 30 est fixé sur un volant d'inertie à double masse 62 monté sur le vilebrequin du moteur 2, qui comporte entre ses deux masses des ressorts amortisseurs 64 pour filtrer les vibrations générées par ce moteur. L'arbre primaire 32 comporte une série de pignons menant 34, qui engrènent chacun avec un pignon mené 36 d'un arbre secondaire 38 disposé parallèlement à l'arbre primaire. Pour simplifier le dessin de la figure 2, seulement quatre pignons menant 34 et mené 36 sont représentés, alors que ce type de boîte de vitesses en comporte généralement six. The powertrain and the entire front axle of the hybrid vehicle 1, are standard components from conventional vehicles with this unique engine and generally produced in large series, which allows the use of components made economically. In addition, these components can benefit from greater focus and reliability. Only the rear part of the vehicle is modified, to receive a rear axle equipped with the electric motor 10. Advantageously, the rear axle comprises a central electric motor, comprising a differential disposed in the speed reducer 14, which drives the two rear wheels. 18 by the wheel shafts 16. This type of electric motor 10 allows to provide a subassembly that mounts easily on the vehicle, and requires little modification. The transmission 4 is made from a transmission of a conventional vehicle, having forward gears and at least one reverse gear, on which specific components to achieve this reverse gear ratio have been removed. FIG. 2 shows a known type of controlled gearbox 31 used for conventional vehicles comprising a single engine having a heat engine, and produced in large series. The controlled gearbox 31 comprises an input clutch 30, which connects the heat engine 2 to a primary shaft 32 of this gearbox. The input clutch 30 is fixed on a double mass flywheel 62 mounted on the crankshaft of the engine 2, which comprises between its two masses damping springs 64 for filtering the vibrations generated by this engine. The primary shaft 32 comprises a series of driving pinions 34, each of which meshes with a driven pinion 36 of a secondary shaft 38 arranged parallel to the primary shaft. To simplify the drawing of Figure 2, only four drive gears 34 and 36 are shown, while this type of gearbox generally has six.
Un des pignons de chaque couple de pignons menant 34 et mené 36 est fixe, l'autre pignon est libre en rotation, et peut être lié à son arbre par un dispositif de synchronisation 40. Chaque couple de pignons menant 32 et mené 34, réalise un rapport de vitesse de marche avant entraînant l'arbre secondaire 38 à une vitesse différente. L'arbre secondaire 38 comporte un pignon de sortie 42 engrenant avec la couronne 44 d'un différentiel 46, qui entraîne les roues avant du véhicule en répartissant le mouvement entre ces deux roues avant. La boîte de vitesses pilotée 31 comporte de plus un deuxième arbre secondaire 50 parallèle au premier arbre secondaire 38, comportant un pignon de sortie 54 engrenant avec la couronne 44 du différentiel 46. Le deuxième arbre secondaire 50 dédié pour le rapport de marche arrière, comporte un pignon libre en rotation 52 qui peut être lié à l'arbre par un dispositif de synchronisation 56. Le pignon libre 52 reçoit le mouvement de l'arbre primaire 32 par un pignon mené 36 du premier arbre secondaire 38, constituant un pignon intermédiaire avec lequel il engrène, puis le transmet quand il est engagé au deuxième arbre secondaire 50, qui le transmet à son tour par le pignon de sortie 54 au différentiel 46 avec une inversion du sens de rotation procurée par l'engrènement supplémentaire, ce qui réalise un rapport de marche arrière. La boîte de vitesses pilotée 31 comporte un calculateur de gestion qui gère les différents actionnements de l'embrayage 30 et des synchroniseurs 40, 56, de manière à réaliser un fonctionnement entièrement automatisé. La boîte de vitesses pilotée 31 peut avantageusement être utilisée pour équiper le véhicule hybride 1, en retirant le deuxième arbre secondaire 50 complet avec son pignon libre 50 et ses équipements, et la commande du synchroniseur 56 de ce pignon libre. On réalise ainsi de manière économique une boîte de vitesses pilotée comprenant uniquement des rapports de marche avant, les carters de cette boîte de vitesses comportant un espace intérieur permettant de recevoir suivant les applications le deuxième arbre secondaire 50. Cette boîte de vitesses est simplifiée, elle est économique et sa masse est réduite. De plus la boîte de vitesses pilotée ne comportant pas de deuxième arbre secondaire 50, est moins sensible aux vibrations transmises par le moteur thermique 2, qui génèrent des bruits. On peut dans certains cas remplacer le volant d'inertie à double masse 62 par un volant rigide à simple masse, qui est plus économique, possède une durée de vie plus importante, et comporte une masse ainsi qu'une inertie qui est réduite. La boîte de vitesses pilotée 31 sans deuxième arbre secondaire 50, constitue avec un train arrière comportant une motorisation électrique 10, une combinaison avantageuse permettant de réaliser de manière simple un véhicule hybride. En variante, le véhicule hybride pourrait comporter un autre type de transmission, comme par exemple une boîte de vitesses à double 15 embrayage comportant seulement des rapports de marche avant. One of the pinions of each pair of driving pinions 34 and 36 is fixed, the other pinion is free to rotate, and can be connected to its shaft by a synchronization device 40. Each pair of drive gears 32 and 34 leads, a forward speed ratio driving the secondary shaft 38 at a different speed. The secondary shaft 38 has an output gear 42 meshing with the ring 44 of a differential 46, which drives the front wheels of the vehicle by distributing the movement between these two front wheels. The driven gearbox 31 further comprises a second secondary shaft 50 parallel to the first secondary shaft 38, comprising an output gear 54 meshing with the ring gear 44 of the differential 46. The second secondary shaft 50 dedicated for the reverse gear ratio comprises a rotational free gear 52 which can be connected to the shaft by a synchronizing device 56. The free gear 52 receives the movement of the primary shaft 32 by a driven pinion 36 of the first secondary shaft 38, constituting an intermediate gear with which it meshes, then transmits when it is engaged to the second secondary shaft 50, which in turn transmits it by the output gear 54 to the differential 46 with a reversal of the direction of rotation provided by the additional meshing, which achieves a reverse gear. The controlled gearbox 31 comprises a management computer that manages the various actuations of the clutch 30 and synchronizers 40, 56, so as to achieve a fully automated operation. The controlled gearbox 31 may advantageously be used to equip the hybrid vehicle 1, by removing the second secondary shaft 50 complete with its free gear 50 and equipment, and the control of the synchronizer 56 of this free gear. Thus a controlled gearbox is made economically comprising only forward gears, the housings of this gearbox having an interior space for receiving, depending on the applications, the second secondary shaft 50. This gearbox is simplified, it is economical and its mass is reduced. In addition, the controlled gearbox having no second secondary shaft 50, is less sensitive to vibrations transmitted by the heat engine 2, which generate noise. In some cases, the double-mass flywheel 62 may be replaced by a single-mass rigid flywheel, which is more economical, has a longer life, and has a reduced mass and inertia. The driven gearbox 31 without second secondary shaft 50, is with a rear axle comprising an electric motor 10, an advantageous combination for achieving a simple way a hybrid vehicle. Alternatively, the hybrid vehicle could include another type of transmission, such as a dual-clutch gearbox with only forward gears.