[Information] Les transmissions HSD mises à nu

frg62

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Le Departement of Automotive Technology de la Weber State University a récemment mis en ligne sur YouTube une série de vidéos qui explorent les tripes des transmissions des Prius, et ceci depuis la première génération.

On a droit à des explications très détaillées, qui montrent également les évolutions mécaniques du système au fil des ans.

C'est en anglais, mais le débit est assez lent (on est dans le didactique !), et les ST (anglais également) sont dispos.
  • La vidéo d'intro :
  • Les 4 vidéos "Quick Look" (± 20 minutes chacune) :
 

frg62

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  • Les 4 vidéos "en profondeur" (env. 1h20 chacune) :
  • En bonus, la transmission de la Prius C, sans doute identique à celle de la Yaris HSD :

Si cela ne suffit pas encore à meubler vos nuits d'insomnie :D , vous pouvez aller farfouiller sur leur page YT :
WeberAuto - YouTube

Vous y trouverez encore d'autres vidéos sur les HSD, et bien d'autres véhicules, toutes passionnantes si la mécanique vous intéresse ! :cool:
 

frg62

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Pour terminer, si vous vous voulez identifier la transmission de votre Toyota/Lexus :

BONUS COMPLÉMENTAIRE : (29/06/2017)
Pour que l'info soit complète, la petite dernière, l'examen de la transmission arrière, avec un 3ème moteur MGR, que l'on trouve sur les versions AWD des Toyota RAV4 & Lexus NX 300h (et quelques autres modèles, non distribués chez nous) :


J'extrais 2 informations importante de cette vidéo, que je n'avais jamais trouvées nulle part auparavant :
  1. Pourquoi le NX 300h déçoit-il au niveau de sa conso, plus élevée que celle du RAV4 HSD ?
    Parce que son rapport de pont tire plus court ! :wideyed:
    Ceci pour lui conférer des accélérations plus "Lexus" que "Toyota". :watching:
    Mais cela se paye à la pompe... :D

  2. Comment fonctionne techniquement le mode B ?
    Tout simplement en faisant passer MG1 en mode générateur, en supplément de MG2.
    Ce qui explique par ailleurs qu'à partir d'une certaine vitesse (43 km/h sur la P3), on entraîne d'office le thermique (ICE) sans injection.
    Le but me semble clairement d'éviter de griller MG1 en dépassant ses capacités ! ;)
    (Particulièrement lorsque le freinage électrique dure longtemps, vu que les capacités de puissance max d'un moteur électrique en continu sont bien moins élevées qu'en temporaire.)
 
Dernière édition:

FoLuxo

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C'est vraiment excellent que des gens prennent le temps d'expliquer et de filmer (et que d'autres prennent le temps de partager :))
 

frg62

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J'ai ajouté une vidéo, courte mais instructive, au deuxième message du fil. ;)
 

Mustang766

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Gironde
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Excellent partage merci ! Vraiment passionnant de decouvrir ça en détails !
 

Grigou

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C'est quoi ce délire ??? o_O o_O o_O o_O o_O
Je le recopie ici, car il me semblait (très) intéressant et il a été effacé (je n'ai pas pu l'affubler d'un "wow" pour cause de "message disparu", donc je sauvegarde (CTRL V) :

Mon occupation actuelle, c'est la Toyonda TwinGo.

Elle nécessite une batterie 600 VDC garantie 20 ans qui stocke une énergie de 20 kWh (brut à neuf), qui cycle une énergie nominale de 11 kWh chaque jour, via puissance continue de charge de 20 kW (régime de charge continue 1.0 C) et via puissance continue de décharge de 20 kW (régime de décharge continue 1.0 C), et qui au terme de chaque cycle, fournit un supplément d'énergie de 1 kWh (10% des 10 kWh juste déchargés), cette fois sous une puissance de décharge de 120 kW (régime de décharge terminale 6.0 C) durant 30 secondes,

Cette batterie consiste en grosso-modo 200 cellules branchées en série qui stockent 33 Ah sous une tension qui évolue entre 3,2 VDC (début de la délivrance de la puissance de 20 kW) et 3.0 VDC (fin de la délivrance de la puissance de 120 kW).

Le fait que cette batterie stocke 20 kWh (brut à neuf) et qu'elle ne cycle que 11 kWh (énergie déchargée chaque jour) permet d'espérer qu'elle tienne 7500 cycles, et qu'elle puisse être garantie 20 ans.

Son coffret de protection mécanique doit fournir une isolation tant électrique que thermique, de façon à ce que la température interne des cellules demeure entre 15° et 35° Celsius sous tous les climats et en toutes saisons, moyennant une déperdition minimale d'énergie.

Mettons que chaque batterie avec coffret coûte aujourd'hui 2.660 euros en fabrication. Mettez 20 millions d'unités en fabrication. Une émission monétaire à concurrence de 54 milliards d'euros est requise. Faites rembourser sur 20 ans, via deux flux distincts à 2,25% de TAEG. Le premier flux de remboursement provient de l'utilisateur final (l'automobiliste). Le deuxième flux de remboursement provient de EDF (ou ce qui en tient lieu), Les intérêts sont reversés à une fondation qui sous couvert d'aide à la reconversion écologique, milite en faveur d'une non-taxation abusive de l'électricité routière, et milite en faveur d'une redevance tonne-kilomètre qui ponctionne moins les utilisateurs finaux, que la taxe sur les produits pétroliers qu'on connaît actuellement. Un des buts poursuivis, est le renforcement du réseau électrique via instauration du protocole V2G (Vehicle 2 Grid) qui exige que la batterie de tout véhicule électrifié qui ne roule pas, se laisse recruter par le réseau électrique de façon à emmagasiner toute l'électricité qui provient des sources d'électricité intermittentes, et de façon aussi à restituer instantanément cette électricité supplémentaire sous une puissance importante au moment le plus opportun pour le réseau électrique.

Disons qu'à un instant donné, que sur les 20 millions de batteries qui sont en service, que 5 millions de batteries sont connectée au réseau, capables de fournir une énergie de 5 kWh en cas de besoin, recrutées par le réseau, et prêtes à envoyer une puissance de 10 kW (27 ampères par phase en 220 AC triphasé équilibré).
Le réseau électrique dispose ainsi d'un stockage réparti d'énergie électrique, à hauteur de 25 GWh.
Le réseau électrique dispose ainsi d'une réserve de puissance répartie, à hauteur de 50 GW qui équivaut grosso-modo à 40 tranches nucléaires d'une puissance électrique de 1,2 GW.
Cette réserve de puissance répartie correspond à grosso-modo, 50% du pic le plus important enregistré depuis 20 ans, étant donné que le 8 février 2012, le pic de demande de puissance avait atteint 102,1 GW.
Il suffit de rapprocher la puissance du pic historiquement le plus élevé depuis 20 ans (grosso-modo 100 GW) avec la quantité d'énergie électrique tenue en réserve (25 GWh), pour se rendre compte à quel point les 5 millions de batteries PHEV V2G qui sont connectée et recrutées, pourront avantageusement remplacer les centrales électriques dites de "peaking".

Cette batterie qui demeure toujours capable de délivrer des salves de puissance de 120 kW, permet de recourir à un moteur thermique à 3 cylindres en ligne cubant 1200 cm3, à cycle Otto ou Diesel, uniquement dédié aux trajets autoroutiers menés à la vitesse de 110 km/h à 130 km/h, qui nécessitent une puissance soutenue de grosso-modo 30 kW.

Le moteur thermique est dès lors conçu pour délivrer un couple moteur de 160 Nm au régime de 1.800 t/m, déterminant une puissance continue de 30 kW. Un seul arbre à cames latéral (genre moteur Renault 16) démuni de dispositif de variation de phase, commande toutes les soupapes via tiges et culbuteurs . Il peut se trouver des supports à rattrapage hydraulique de jeu. Il n'y a ni roues dentées de distribution, ni courroie crantée de distribution, ni chaîne de distribution. Il résulte de telles suppressions, que le bloc-moteur est ultra-court.

Une extrapolation sous la forme d'un moteur comportant 5 cylindres en "V" cubant 2000 cm3 convient à des véhicules ou à des attelages pesant jusqu'à 3500 kg.

La simplification qui intervient au niveau de la distribution permet d'intégrer une chambre de pré-allumage dans chaque cylindre à cycle Otto ou Atkinson, qui à condition que l'EGR soit refroidi et intense (permettant de travailler papillon des gaz grand ouvert, causant moins de perte par pompage), confère un rendement thermique de l'ordre de 40% sans production de suies et de NOx.

Dans ces conditions, il peut être espéré que l'éthanol vertueux (dont la production et la consommation respectent la biodiversité, l'alimentation de l'humain et l'alimentation du bétail) remplace progressivement le gaz naturel, l'essence, le diesel, et le kérosène.

Il est espéré qu'en chemin, que l'humanité devienne intelligente assez, que pour mesurer et relativiser sa contribution en émission de gaz à effet de serre (notamment CO2), de façon à ce qu'il demeure permis dans les secteurs d'activités considérés comme essentiels, de procéder à l'oxydation (combustion) rapide d'éthanol vertueux selon les cycles Otto, Miller, Atkinson, Diesel, Budack (qui décrivent les moteurs à explosion), ainsi que le cycle de John Barber (qui décrit les turbines à gaz).

Pourquoi "Toyonda TwinGo" ?

Le groupe motopropulseur HSD "Hybrid Synergy Drive" que j'ai conçu, procède de l'hybridation Toyota HSD "Hybrid Synergy Drive" souvent incorrectement nommée E-CVT, apparue avec la Toyota Prius millésime 1997, et procède aussi de l'implantation Honda Legend KA7 en traction avant à bloc-moteur longitudinal sans porte-à-faux apparue avec la Honda Legend KA7 millésime en 1990 et perpétuée jusqu'en 2004 (évolution KA8 puis KA9).

Le fait de recourir à un bloc-moteur court qui comporte 3 cylindres en ligne, aboutit à un groupe motopropulseur compact, tant en longueur qu'en hauteur. Véhicule vu de profil, tel groupe motopropulseur se trouve caché à 80% par les roues chaussées en pneus 205/45 R 16 qui mesurent 59 cm de diamètre. Il peut s'agir du train avant comme du train arrière. En recourant à des semi-axes horizontaux qui sortent droits plutôt que obliquement, la garde au sol mesure 18 cm.

Conformément à la disposition Honda Legend KA7, KA8 et KA9, le différentiel se trouve de côté, boulonné sur un des flancs du bas-moteur. Il s'ensuit qu'un des deux semi-axes passe sous le 2ème porte-palier du vilebrequin. Il s'ensuit aussi que tel semi-axe traverse ce qui tient lieu de carter d'huile. Ainsi, tel semi-axe émerge de l'autre côté pour motoriser l'autre roue. Il résulte de cette particularité, que le carter d'huile est une pièce de fonderie rigide de haute précision dans laquelle des roulements et des bourrages se trouvent sertis. Il résulte aussi de cette particularité, la nécessité de renforcer le deuxième support de palier de vilebrequin. Par souci d'homogénéité constructive, les quatre paliers de vilebrequin reposent sur un épais quadrillage monolithique en fonte ultra-rigide, serti à chaud. Et, toujours par souci d'homogénéité constructive, il se trouve sous tel quadrillage monolithique, au droit de chaque palier de vilebrequin, le même tunnel transversal qu'au droit du deuxième palier de vilebrequin.

Une particularité qui émane ni de Toyota, ni de Honda, est que le différentiel se fait "attaquer" par deux pignons (non hypoïdes) colinéaires disposés à 180 degrés, qui se font face. Les deux extrémités du vilebrequin contribuent ainsi à la traction, selon des modalités distinctes, combinables.

L'hybridation Toyota HSD (Hybrid Synergy Drive) consiste à insérer un engrenage planétaire dans la transmission du véhicule, lié à une machine électrique (MG1) utilisée en génératrice électrique qui soustrait du couple et du régime (autrement dit de la puissance mécanique) de façon à ce que le régime du moteur thermique puisse demeurer proche du régime de meilleur rendement à vitesse stabilisée. La transmission Toyota HSD matérialise une transmission de rapport infiniment variable en continu, Je dis "infiniment" car lorsque le moteur thermique tourne malgré que le véhicule soit à l'arrêt, on a affaire à une réduction de vitesse de rapport infini. Je dis "en continu" car lorsque MG1 soustrait une quantité variable de couple et de régime, cela peut aisément se passer de façon graduelle, continue, progressivement.
Vient la question de savoir quoi faire de la puissance électrique qui émane continuellement de MG1.
Une mauvaise solution qui ruine le rendement, consiste à faire débiter MG1 sur une résistance électrique chauffante qui convertit en chaleur (par effet Joule), toute la puissance électrique produite par MG1.
Une excellente solution consiste à faire débiter MG1 dans une machine électrique MG2 qui est un moteur électrique situé en aval de la transmission, qui injecte du couple et du régime (autrement dit de la puissance mécanique) sur la couronne du différentiel. Ainsi, aucune puissance ne part en chaleur, car toute la puissance fournie par le moteur thermique finit par parvenir aux roues.
En pratique, quelques pertes sont à déplorer du fait que MG1 elle-même en tant que génératrice électrique n'est pas dotée d'un rendement de 100%, idem l'électronique de puissance qui transforme en courant continu le courant alternatif qui est produit sous un certain voltage et fréquence par MG1, idem l'électronique de puissance qui convertit le courant continu en courant alternatif à une certaine autre amplitude et fréquence pour piloter MG2, et idem MG2 elle-même en tant que moteur électrique. La puissance mécanique qui se trouve prélevée par cette chaîne, subit quatre transformations. Au cas où le rendement de chacune des quatre transformations vaut 96%, le rendement de conversion du prélèvement de puissance s'établit à 85%. Etant donné qu'on va piloter le régime et le couple du moteur thermique de façon adaptative, plutôt que toujours "à fond", on va aboutir à ce qu'une faible puissance mécanique nécessite d'être prélevée puis recyclée, disons entre 2 kW et 10 kW. En procédant ainsi, il n'y a par exemple que 20% de la puissance délivrée par le moteur thermique, qui est convoyée par la branche sujette à pertes. Ainsi, le rendement global de la transmission grimpe de 85% à 96%. C'est aussi bien qu'une transmission DCT-6 (à double embrayage, 6 rapports) ou AT-6 (à convertisseur de couple, 6 rapports).

Ceci est d'autant plus vrai qu'on dispose d'une batterie PHEV capable de cycler 10 kW et capable de délivrer instantanément une puissance électrique pouvant culminer à 120 kW. Considérons qu'il a fallu accélérer le véhicule au moyen d'une puissance de 120 kW pendant 6 secondes. L'énergie qui a été dépensée vaut 0,2 kWh. La transmission Toyota HSD se borne alors à augmenter la puissance du moteur thermique à concurrence de 6 kW pendant pendant 120 secondes, de façon à donner la possibilité à MG1 de prélever ces 6 kW mécaniques supplémentaires (sans occasionner de ralentissement, donc). MG1 convertit cela en électricité. Cette électricité est envoyée à la batterie. MG2 ne voit rien de cela. Ainsi, le fort pouvoir d'accélération (120 kW) dont bénéficie le PHEV, ne nuit pas au rendement global. Durant tout le processus, le moteur thermique demeure proche de son domaine de couple et de régime de prédilection.

Détaillons le cheminement de la puissance au sein du train planétaire qui se trouve au coeur de la transmission Toyota HSD. Lorsque MG1 se trouve immobile (cesse donc de prélever du couple et du régime), et que le moteur thermique tourne à 1800 t/min lorsque le véhicule roule à 120 km/h, l'engrenage planétaire introduit une augmentation mécanique de régime en sortie d'un facteur 3/2 qui fait que le pignon d'attaque de la couronne du vilebrequin tourne à 2700 t/min au lieu de 1800 t/min. Cette augmentation mécanique du régime en sortie du train planétaire découle de ce que le moteur thermique attaque le porte-satellites (satellites à 9 dents), et que MG1 (ici immobile) attaque le pignon central (à 18 dents), et que c'est la couronne (à 36 dents) de l'engrenage planétaire qui officie en tant que sortie de puissance, qui motorise le pignon d'attaque de la couronne du différentiel. D'autre part, sachant que la monte pneumatique est en 205/45 R 16 (59 cm de diamètre qui procure une vitesse de 111 km/h à 1000 t/min), le régime des roues à la vitesse de 120 km/h s'établit à 1081 t/min. Par conséquent, le rapport de pont (en réduction de vitesse) au niveau du différentiel doit théoriquement valoir 2700/1081 = 2,49. Cela signifie qu'au cas où la couronne du différentiel comporte 73 dents, son pignon d'attaque doit comporter 29 dents.

Je signale d'emblée que le cheminement de puissance qui vient d'être décrit (avec MG1 maintenu immobile), n'est pas conseillé dans la mesure où le plan global de lubrification risque d'être déséquilibré par la mise à l'arrêt de MG1. Mise à l'arrêt de MG1 par quel dispositif ? Une bande-frein ? Un embrayage immobilisant ? Peu importe, car dans la suite, nous verrons qu'il est préférable de pratiquer un mode de fonctionnement "quasi 100% thermique" qui impose un certain régime à MG1 (qui présente l'avantage de maintenir sa lubrification) qu'on peut sans inconvénient ni perte laisser tourner en roue libre, en n'en tirant aucun courant électrique malgré qu'une tension électrique triphasée s'y développe, d'une amplitude proportionnelle à son régime de rotation. Dans tel mode, on peut se payer le luxe de prélever un léger courant électrique qui sert à renflouer la batterie, laquelle batterie doit continuer à alimenter tous les accessoires (allumage, injection, pompe à huile, pompe HVAC, éclairage, infotainment).

Tel mode de fonctionnement "quasi 100% thermique" peut être atteint au moyen d'un (seul et unique) mini-embrayage de pontage qui lorsqu'il "colle", solidarise la couronne de l'engrenage planétaire (autrement dit, l'arbre de sortie de la transmission HSD), avec le vilebrequin du moteur thermique.

D'un perfectionnement à l'autre, tel embrayage de pontage peut éventuellement se trouver remplacé par une mini-transmission DCT-2 voire DCT-4 (double embrayage, 2 ou 4 rapports).

Le premier pignon qui attaque la couronne du différentiel, achemine la puissance mécanique qui résulte de l'addition entre la puissance mécanique positive à concurrence de 30 kW qui émane du moteur thermique, avec la puissance mécanique négative prélevée par MG1. En ce qui concerne la réalisation pratique, partant de la couronne de l'engrenage épicycloïdal, se trouve une cascade consistant en trois pignons de 10 cm de diamètre, qui déporte latéralement la sortie de puissance de façon à engendrer l'arbre qui repart le long du bas-moteur, dont l'extrémité est le premier pignon qui s'applique sur la couronne du différentiel. Etant donné que cet arbre court sur une longueur de 24 cm, c'est sur lui que se trouve enfilée MG2 (la machine électrique qui opère en moteur), à rotor creux, conçue pour délivrer 60 kW au régime de 2700 x 4,0 = 10800 t/min qui correspond à la vitesse de 120 km/h, et conçue aussi pour encaisser le régime de 3375 x 4,0 = 13500 t/min qui correspond à une vitesse de 150 km/h qu'on s'est fixée. Le facteur 4,0 provient du réducteur de vitesse creux (un mince train planétaire abondamment lubrifié), que MG2 comporte en son sein.

Le deuxième pignon d'attaque du différentiel, celui situé à 180 degrés, qui émane de l'autre extrémité du vilebrequin, achemine la puissance purement thermique (maximum 30 kW) via un mini-embrayage de pontage. Sur cette extrémité du vilebrequin, une cascade consistant en trois pignons de 10 cm de diamètre, agit en déport latéral pour engendrer l'arbre qui repart le long du bas-moteur. Etant donné que cet arbre court aussi sur une longueur de 24 cm, c'est sur lui que se trouve enfilée MG2bis (identique à MG2).

Ainsi, on dispose bien d'une puissance motrice électrique de l'ordre de 2 x 60 kW = 120 kW.

De MG2, on peut dériver un moteur-roue de même format, qui se trouve forcé de tourner au régime de 4 x 1080 t/min = 4320 t/min à la vitesse de 120 km/h, qui fait qu'à tel régime, la puissance s'établira à seulement 24 kW. L'avantage est que pour trois francs six sous, on greffe sur un véhicule 2WD, un début de fonction 4WD ou AWD, à concurrence de 48 kW à 120 km/h. La puissance peut être doublée, à condition de développer un dispositif réducteur de vitesse à deux étages qui procure une réduction de vitesse de rapport 8, impossible à réaliser au moyen d'un seul train d'engrenages planétaire.

Un premier avantage qui tient à la disposition "Toyonda TwinGo" qui vient d'être décrite, est qu'en étant compatible avec des véhicules hybrides à voie étroite, elle permet un rayon de braquage agréablement court qui facilite les manoeuvres, chose dont les véhicules PHEV V2G ont besoin lorsqu'ils vont se recharger d'eux même sur l'allée privative équipée en chargeurs V2G sans manutention. Cela fait une décennie que les tondeuses à gazon robotisées vont se recharger d'eux même, de façon analogue.

Un deuxième avantage qui tient à la disposition "Toyonda TwinGo" qui vient d'être décrite, est l'apparition d'un mode "thermique pur" qui nécessite un seul embrayage miniaturisé placé de façon accessible, en bout de vilebrequin.

Un troisième avantage qui tient à la disposition "Toyonda TwinGo" qui vient d'être décrite, est qu'en limitant à 30 kW la puissance thermique qui assure la progression à vitesse constante sur autoroute (bloc-moteur 3 cylindres), et qu'en répartissant la puissance motrice de 120 kW symétriquement de part et d'autre du différentiel, on accouche d'un groupe moto-propulseur longitudinal exempt de porte-à-faux qui procure une excellente accessibilité mécanique, exclusivement constitué d'éléments standardisés facilement tenus en stock, facilement échangeables, facilement reconditionnables.

Passez une excellente journée
 

frg62

Administrateur HybridLife
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12/6/14
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Bruxelles
@steph_tsf
Si j'avais estimé que le post le nécessitait, je n'aurais rien demandé, je l'aurais effacé d'autorité.

J'ai posé une question, de façon un peu abrupte, je le reconnais (*), mais j'espérais une réponse, et non pas une réaction de vierge effarouchée, qui s'enfuit en hurlant !
(D'après ton profil, tu es d'Uccle, tu devrais donc supporter un peu d'outrance bruxelloise dans le propos, je pense... :mrgreen-48:;) )


(*) J'aurais sans doute dû écrire : "Ça est quoi, ce bazââââr ?" :emoticon-0102-bigsmile:
 

Astrix64

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19/7/18
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Là, c’est vrai que je reconnais tout de suite l'accent. :happy:
 

Grigou

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16/9/15
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C'est vrai qu'il est très dommage d'avoir pris un temps sans doute très long à écrire tout ça, pour l'effacer juste parce qu'un membre de forum réagit par une question abrupte.
Je suis content d'avoir pu récupérer le texte en tout cas. Lu en diagonale, il me parait très structuré et mériter attention :)
 

steph_tsf

Membre HybridLife Confirmé
14/7/21
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1180 UCCLE (BELGIQUE)
Je le recopie ici, car il me semblait (très) intéressant et il a été effacé (je n'ai pas pu l'affubler d'un "wow" pour cause de "message disparu", donc je sauvegarde (CTRL V) : "Mon occupation actuelle, c'est la Toyonda TwinGo. Elle nécessite une batterie 600 VDC ...."
Là, vous m'épatez, Grigou. J'avais supprimé mon post après avoir découvert que frg62, le modérateur, avait abruptement traité mon (très long) post de "délire". Il existe probablement de meilleurs endroits qu'ici, pour se livrer à de la prospective créative. Je recherche une compétence capable de me mettre le pied à l'étrier pour la réalisation de la maquette numérique à l'échelle 1/4 du groupe motopropulseur de la Toyonda TwinGo, sous Autodesk Fusion 360, pour impression 3D sur CNC aluminium, en assurant la cohésion des différentes parties amovibles via minuscules aimants sertis. D'ici une semaine j'aurai réglé une série de détails comme savoir où et comment loger le tronçon unidirectionnel à galets de type "sprag" qui empêche le vilebrequin du moteur thermique de tourner dans le mauvais sens, quoi qu'il se passe en aval avec MG1 et MG2. Le Professeur John D. Kelly en parle en détail dans je ne sais plus laquelle de ses vidéos sur Youtube. Idem en ce qui concerne le minuscule embrayage anti-surcharge censé empêcher une grosse casse en cas de dysfonctionnement de la gestion. Idem en ce qui concerne le doigt qui agit en guise de frein de parking. La viabilité du groupe motopropulseur de la Toyonda TwinGo repose sur la possibilité de disposer d'une puissance mécanique de l'ordre de 120 kW, grâce à MG2a et MG2b (identiques) qui pour être logeables contre le bloc-cylindres, doivent être creux, abondamment refroidis et lubrifiés, et doivent intégrer un train planétaire ultra-compact abondamment lubrifié qui opère une réduction de vitesse d'un facteur de disons 4. Le fait d'utiliser deux MG2 en léger déphasage mécanique, qui débitent tous les deux dans la couronne du différentiel, réduit le problème du démarrage des moteurs IPMSynRM censés assurer un important couple de démarrage sans pour autant nécessiter une très haute tension de commande à haut régime. Je dois encore déterminer si les moteurs IPMSynRM se commandent en tension triphasée sinusoïdale, ou s'ils nécessitent une commande plus compliquée que cela. Et je dois encore déterminer si les moteurs IPMSynRM délivrent un couple exempt d'irrégularités cycliques, génératrices de bruit et dévoreuses d'engrenages. Merci déjà, Grigou, pour votre marque d'intérêt.
 

Pulsar_76

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Mont Saint Aignan
J'ai pas le niveau en ingénierie nécessaire pour juger et de loin, mais les idées et principes exposées ont l'air en cohérence. En tout cas le projet sera intéressant à suivre!
 

steph_tsf

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1180 UCCLE (BELGIQUE)
On a tendance a oublier que Aisin (société japonaise qui produits de nombreuses transmissions, qui est accolée à Toyota) maintient depuis longtemps à son catalogue, différentes transmissions de type "Toyota HSD". C'est par ce biais qu'à partir du millésime 2005 aux USA, il a existé une Ford "Escape Hybride" équipé d'une transmission "Toyota HSD" fabriquée au Japon par Aisin.

En Juin 2010, Ford a bénéficié d'une aide de 62,5 millions de dollars venant du DOE (Department Of Energy) des USA pour mettre à jour l'usine située à Van Dyck aux USA, pour massivement produire à partir de juin 2012, ce qui s'est révélé plus tard, une copie apparemment servile d'une des transmissions HSD que Aisin avait conçues. L'appellation que Ford avait donnée à cette transmission soi-disant américaine était "HF35". Voir ici : https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f12/apearravt024_poet_2010_p.pdf

Il me semble que vers l'année 2014, le Professeur John D. Kelly avait démonté et analysé cette transmission HF35 sur Youtube. Je dis bien "il me semble", car il n'y a plus trace de cette vidéo. Dans cette vidéo, le Professeur John D. Kelly avait remarqué la tentative avortée de doter cette transmission d'un verrouillage mécanique.

Le verrouillage mécanique, pas disséqué par le Professeur John D. Kelly, aurait pu consister en un doigt qui solidarise le vilebrequin avec l'arbre de sortie de la transmission, qui permet de faire tourner MG1 sans qu'il ne traite de puissance, de sorte que 99% de la puissance transite par la voie mécanique. Problème : au cas où la gestion omet d'égaliser les vitesses de rotation préalablement au verrouillage, une grosse casse mécanique se produit. D'où l'abandon, je suppose.

Le verrouillage mécanique, pas disséqué par le Professeur John D. Kelly, aurait pu consister en un doigt qui immobilise MG1, forçant l'arbre de sortie de la transmission, à tourner 30% plus vite que le vilebrequin. Problème : au cas où la gestion omet d'immobiliser MG1 (en souplesse, par voie électrique) préalablement à l'immobilisation par voie mécanique, une grosse casse mécanique se produit. Et, indépendamment de tel risque, il y a que immobiliser MG1 peut conduire à ce que le système de lubrification de l'ensemble dysfonctionne.

En septembre 2016, le Professeur John. Kelly a démonté et analysé trois versions successives de transmissions HSD, et est arrivé à la conclusion que ces trois versions successives se trouvaient au catalogue de Aisin : YouTube

En mars 2018, le Professeur John. Kelly a approfondi le sujet en démontant et en analysant la transmission HSD qui se trouve montée sur la Chrysler Pacifica HSD qui est équipée d'un moteur V6 "Pentastar" Chrysler : YouTube
 
Dernière édition:

steph_tsf

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En 1997, lors de la commercialisation de la Toyota Prius, une impression générale s'était dégagée comme quoi la transmission Toyota HSD allait demeurer une exclusivité contrôlée par Toyota. On se rappelle la bataille juridique entre Toyota et Alexei Severinsky, dont la conclusion intervenue en Juillet 2010 fut surprenante :
https://www.themoscowtimes.com/2010/07/21/russian-inventor-settles-toyota-dispute-a2

On a tendance a oublier que Aisin (société japonaise spécialiste en transmissions pour l'automobile), qui est une société adossée à Toyota, maintient depuis longtemps à son catalogue, différentes transmissions de type "Toyota HSD". N'importe quel constructeur peut entamer des négociations avec Toyota et Aisin, visant à importer et installer ces transmissions hybrides. C'est ainsi qu'à partir du millésime 2005, a été fabriquée aux USA, une Ford Escape Hybride équipée d'une transmission Toyota HSD.

En Juin 2010, Ford a bénéficié d'une aide de 62,5 millions de dollars venant du DOE (Department Of Energy aux USA) pour mettre à jour l'usine située à Van Dycke dans le Michigan aux USA, afin de massivement produire une nouvelle transmission hybride de type HSD, à partir de juin 2012. L'appellation que Ford avait donnée à cette transmission de type HSD "made in USA" était HF35.
Voir ici : https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f12/apearravt024_poet_2010_p.pdf
Cette fabrication constituait un tour de force, parce que Ford avait stipulé dans le cahier des charges que cette nouvelle transmission de type HSD devait être produite dans l'usine de Van Dycke au Michigan, et recourir à un maximum d'éléments existants provenant de la transmission non-hybride qui était déjà en production dans cette usine.

Vers l'année 2014, le Professeur John D. Kelly a publié une vidéo sur Youtube, consistant en le démontage et l'étude de cette transmission HF35. Hélas, il n'y a plus trace de telle vidéo. Seule subsiste la vidéo complémentaire qui décrit l'électronique de puissance de cette transmission HF35. Je me rappelle que dans la vidéo désormais introuvable, que le Professeur John D. Kelly avait remarqué la tentative avortée de doter cette transmission d'un mode "100% thermique", sous la forme d'un organe interne prévu à l'origine, mais non installé, visant a) soit à immobiliser MG1 par voie mécanique, b) soit à réunir par voie mécanique l'arbre de sortie et le vilebrequin forçant ainsi MG1 à tourner et à opérer comme génératrice de faible puissance qui alimente l'injection et l'allumage du moteur thermique et toute l'électronique de bord. Ford a probablement renoncé à tel perfectionnement, de façon à ce que la transmission demeure ultra-fiable, exempte d'organes de commande, mis à part le verrouillage "parking". Il se peut que le perfectionnement qui avait été envisagé, qui permettait de rouler sur autoroute en mode 100% thermique provoque une énorme casse interne au cas où la gestion dysfonctionne. En ce qui concerne la concurrence, tel risque était moins présent, s'agissant de la transmission GKN MultiMode montée dans la Mitsubishi Outlander, et s'agissant de la transmission Honda i-MMD montée dans la Honda Accord.

En mai 2017, le Professeur John D. Kelly a publié une vidéo sur Youtube, consistant en le démontage et l'étude de la transmission HSD (type P111) qui équipait la première génération de Toyota Prius apparue en 1997 au Japon. Voir ici : YouTube
On se rappelle que les premières transmissions HSD faisaient appel à une disposition "MG1 MG2 coaxiaux", élégante sur papier (mis à part leur petite chaîne dans les premières années), mais encombrantes en pratique, du fait de la largeur requise sous le capot. La petite chaîne est visible à la minute 1:00:50.

En mai 2017, le Professeur John D. Kelly a publié une vidéo sur Youtube, consistant en le démontage et l'étude de la transmission HSD (type P112) qui équipait la deuxième génération de Toyota Prius apparue en 2004. Voir ici : YouTube
Pas de changement notable. Même disposition "MG1 MG2 coaxiaux", et même petite chaîne.

En mai 2017, le Professeur John D. Kelly a publié une vidéo sur Youtube, consistant en le démontage et l'étude de la transmission HSD (type P410) qui équipait la troisième génération de Toyota Prius apparue en 2010. Voir ici : YouTube
Même disposition "MG1 MG2 coaxiaux". MG1 et MG2 très compacts, car opérant à régime plus élevé. Et c'est à ce moment-là que la petite chaîne se trouve remplacée par des engrenages.

En mai 2017, le Professeur John D. Kelly a publié une vidéo sur Youtube, consistant en le démontage et l'étude de la transmission HSD (type P510) qui équipait la Toyota Prius "C" dite "Compacte" apparue en 2012. Voir ici : YouTube
Même disposition que la transmission HSD type 410.

En mai 2017, le Professeur John D. Kelly a publié une vidéo sur Youtube, consistant en le démontage et l'étude de la transmission HSD (type P610) qui équipait la quatrième génération de Toyota Prius apparue en 2016. Voir ici : YouTube
Ce ne serait qu'à ce moment-là, en 2016, qu'apparaît installée dans une Toyota, la nouvelle disposition "MG1 MG2 non-coaxiaux" ? Quelqu'un peut-il expliquer ?

En septembre 2016, le Professeur John D. Kelly a publié une vidéo sur Youtube, consistant en le démontage et l'étude de trois transmission Toyota HSD en disposition "MG1 MG2 non-coaxiaux" qui se sont rapidement succédées dans le temps. Le Professeur John D. Kelly arrive à la conclusion que ces trois transmissions sont grosso-modo identiques. Voir ici : YouTube en particulier à la minute 12:33.
Quelques instants auparavant dans sa vidéo, le Professeur John D. Kelly ironise, se moquant du fait qu'en 2013, Ford avait présenté comme totalement nouvelle, telle mise à jour qui apparemment, étaient déjà vue et connues longtemps avant 2013 :
1. Aisin HD-10 - transmission Toyota HSD montée dans la Toyota Prius P610 entre 2005 et 2008
2. Aisin HD-20 - transmission Toyota HSD montée dans la Ford Fusion entre 2009 et 2012

En mars 2018, le Professeur John D. Kelly a publié une vidéo sur Youtube, consistant en le démontage et l'étude de la transmission HSD qui se trouve montée sur la Chrysler Pacifica HSD. Voir ici : YouTube

En guise de conclusion, je reste dubitatif quant à la première apparition de la transmission Toyota HSD en disposition "MG1 MG2 non-coaxiaux".
Passez une excellente journée
 
Dernière édition:

pf78

Juré des Darwin awards
7/5/14
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... Je recherche une compétence capable de me mettre le pied à l'étrier pour la réalisation de la maquette numérique à l'échelle 1/4 du groupe motopropulseur de la Toyonda TwinGo, sous Autodesk Fusion 360, pour impression 3D sur CNC aluminium,.....

Il faudra choisir soit impression 3D soit fraisage CNC ....


Et je dois encore déterminer si les moteurs IPMSynRM délivrent un couple exempt d'irrégularités cycliques, génératrices de bruit et dévoreuses d'engrenages. ...


à ce sujet, regardez par ici en particulier vers 18:21
 

steph_tsf

Membre HybridLife Confirmé
14/7/21
18
2
100
60
1180 UCCLE (BELGIQUE)
Bonjour pf78, et merci pour votre suggestion.

Disons "création sous Autodesk Fusion 360, d'une maquette numérique de groupe motopropulseur, pour matérialisation en aluminium usiné à l'échelle 1/4".
Est-ce que cette formulation 100% langue de Molière est appropriée, et acceptée par ceux qui parlent une sorte de franglais technique ?

Ceci dit, j'aimerais savoir où je peux envoyer les fichiers.
https://www.google.com/search?q=4-axis+cnc+milling+belgium
https://www.google.com/search?q=4-axis+cnc+milling+france
Un conseil ?

Il s'agit de produire 17 pièces usinées qu'on emboîte tel un puzzle 3D, dont la cohésion est assurée par des petits aimants sertis. Ren ne tourne. Tout demeure immobile. C'est ce que j'ai trouvé de plus simple. Vous réceptionnez un colis grand comme une boîte à chaussures. Vous trouvez du plaisir à assembler le tout, parce que c'est amusant et instructif. En guise de résultat final, vous obtenez un presse-papier ou un objet d'exposition, et dans tous les cas, une formidable "piece of conversation" aidant à militer en faveur de PHEVs frugaux dont la batterie PHEV V2G est garantie 20 ans, dès lors financée sur 20 ans, qui lorsqu'ils sont utilisés en mode 100% électrique sur une distance de disons 60 km en cyclant une énergie de 12 kWh sur les 20 kWh disponibles, apportent tous les avantages de la traction électrique qui sont la simplicité, le couple à tous les régimes, le silence, et l'absence de rejets polluants au niveau du pot d'échappement. Lorsque le châssis du PHEV est conçu pour abriter une ligne d'échappement performante, et lorsque le PHEV évolue en mode 100% thermique sur le périph parisien, ce qui sort de son pot d'échappement, est un air plus respirable, moins nocif pour la santé que l'air ambiant, quoique contenant moins d'oxygène. Quelle voiture 100% électrique fait aussi bien, Elon ?

- A l'instar du moteur Renault Cléon Alu, il se trouve le cache-culbuteurs, la culasse, le bloc porte-cylindres à arbre à cames latéral affleurant, le vilebrequin pris en sandwich, le bloc porte-vilebrequin, et le couvercle de carter (6 pièces usinées - héritage du moteur Renault Cléon Alu).

- Côté tablier, il se trouve deux éléments d'hybridation installés en bout de vilebrequin : MG1 et l'engrenage planétaire (1 pièce usinée - héritage de la disposition Toyota HSD millésime 1997).

- Côté tablier, il se trouve "la descente HSD" qui consiste en une poulie émettrice, une chaîne silencieuse, et une poulie réceptrice en multiplication (de régime) égale à 33/18 car il est demandé qu'à la vitesse de 120 km/h, le régime du moteur thermique s'établisse à grosso-modo 1.800 t/min, et que le régime du pignon d'attaque du vilebrequin s'établisse à grosso-modo 3.300 t/m, s'agissant d'un différentiel qui apporte une réduction finale de l'ordre de 3,1 et de roues chaussées en 205/45 R17 qui lorsqu'elles tournent à 1.000 t/m font avancer le véhicule à 111 km/h (1 pièce usinée).

- Au lieu de telle pièce, peut être montée la "descente multimode" dont l'épaisseur est augmentée par l'adjonction d'un embrayage de pontage logé entre l'axe du vilebrequin et l'axe de sortie de l'engrenage planétaire (couronne de l'engrenage planétaire), lequel pontage amène à rouler en mode 100% thermique du fait de l'imposition par voie mécanique du régime de MG1 qui peut alors maintenir la charge de la batterie PHEV qui continue à alimenter les différents accessoires du moteur thermique ainsi que l'électronique de bord (1 pièce usinée).

- Au lieu de telle pièce, peut être montée la "descente DCT-4" dont l'épaisseur est encore augmentée par la présence en lieu et place de l'embrayage dont question plus haut, d'une une transmission de type "powershift" à 4 rapports à double embrayage qui en ce qui concerne les poids-lourds hybrides qui carburent au diesel, leur permet de circuler en mode 100% thermique de façon optimisée à 4 allures optimales qui sont 75 km/h, 85 km/h, 95 km/h et 105 km/h.

- Côté tablier, il se trouve "l'arbre petite puissance" qui se termine par son pignon d'attaque de différentiel (1 pièce usinée).

- Appliqué latéralement sur le côté droit du bloc porte-cylindres et du bloc porte-vilebrequin, et désaligné vers le bas par rapport à l'axe de rotation du vilebrequin, se trouve le différentiel qui procure une réduction (de régime) finale d'environ 3,2 (1 pièce usinée - héritage de la disposition Honda Legend KA7 millésime 1990).

- Emmanché sur la sortie droite du différentiel, se trouve le moignon d'arbre qui se termine par le croisillon d'attache du semi-axe de roue droite (1 pièce usinée).

- Emmanché sur la sortie gauche du différentiel, se trouve l'arbre qui se termine par le croisillon d'attache du semi-axe de roue gauche (1 pièce usinée - noter que cette pièce traverse le bloc porte-vilebrequin).

- Appliqué latéralement sur toute la longueur du bloc-cylindres, et situé plus haut que le différentiel, se trouve MG2 d'une puissance de 120 kW à 20.000 t/min (1 pièce usinée).

- Côté pare-choc, il se trouve "la descente forte puissance" à deux étages (cascade de pignons) qui procure une réduction (de régime) d'environ 6 (1 pièce usinée).

- Côté pare-choc, il se trouve "l'arbre forte puissance" qui se termine par son pignon d'attaque de différentiel (1 pièce usinée).

Il y a donc 17 pièces différentes à usiner sur une seule et même machine "4-axis CNC milling" pilotée par des fichiers, tous élaborés par Autodesk Fusion 360.

Notez les particularités de tel groupe motopropulseur hybride en disposition Toyonda, pour véhicule PHEV pesant grosso-modo 1.650 kg à vide :
1- en vraie grandeur, les 60 kW + 120 kW = 180 kW qui sont appliqués par le différentiel sur le flanc droit du bloc porte-cylindres et du bloc porte-vilebrequin, exigent une réalisation en aluminium coulé d'une dureté Brinell 120 (idem acier doux),
2- en vraie grandeur, le point faible qui consiste en la galerie qui chemine sous un des paliers du vilebrequin, exige que tous les palier du vilebrequin reposent sur un épais croisillon monolithique en fonte grise 400 Mpa (dureté Brinell 200),
3- sur la couronne du différentiel, se trouvent engrenés de part et d'autre, tête-bêche, les deux pignons d'attaque, de taille identique,
4- tous les accessoires étant entraînés par des petits moteurs électriques dédiés, on trouve ni poulies, ni chaîne, ni courroie d'entraînement "accessoires",
5- le fait que l'arbre à cames soit latéral et affleurant, n'empêche pas que la chambre de combustion comporte 3 soupapes et adopte une forme qui maximise le rendement thermique,
6- il est fait appel à une injection principale de carburant via injecteur séquentiel en amont de chaque cylindre,
7- malgré le non-recours à deux arbres à cames en tête, un allumage façon TJI (Turbulent Jet Ignition - brevet US20120103302A1) peut être installé à la place d'un allumage classique, quitte à majorer l'encombrement en hauteur de la culasse.

Il se cache une importante erreur systémique, volontaire de ma part, qui simplifie le calcul des différents régimes des différents organes lorsque le véhicule roule à gross-modo 120 km/h. Amusez-vous à en trouver l'origine.

Divers compléments sont envisageables, consistant à "maquetter" la carrosserie et l'habitacle de divers véhicules à batterie PHEV skateboard et divers véhicules à batterie PHEV non-skateboard, toujours à l'échelle 1/4. On livre en complément, un outillage simple et élégant qui permet de mesurer la hauteur de la ligne de toit (pénalité de l'ordre de 12 cm lorsque la batterie PHEV est de type skateboard, donc pénalité en consommation sur trajets autoroutiers) et qui permet aussi de mesurer si la position assise des occupants satisfait à divers critères ergonomiques (position en hauteur absolue des pieds, des genoux et du bassin, angle formé par le buste et le fémur, angle formé par le fémur et le tibia, angle formé par le tibia et la plante des pieds, possibilité ou non de glisser le bout des pieds sous les sièges avant, possibilité ou obligation d'être assis buste droit, possibilité ou obligation d'être assis buste penché en arrière, garde résultante sous plafond, etc.).

Passez une excellente journée
 

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