Mechanical design of a free-wheel clutch for the internal combustion engine of a parallel thermal and electric hybrid car

Conception mécanique d'un accouplement à roue-libre pour le moteur thermique d'un véhicule hybride parallèle thermique et électrique

Jean-Jacques Santin (1)

1 LAMIH - Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201

This thesis deals with the design of a free-wheel clutch. This unit is intended to replace the automated dry single-plate clutch of a parallel hybrid car with thermal and electric powertrain. Furthermore, the car is a single shaft zero emission vehicle fitted with a controlled gearbox. Chapter one focuses on the type of hybrid vehicle studied. It shows the need to isolate the engine from the rest of the drive train, depending on the driving conditions. Chapter two presents and compares the two alternatives : automated clutch and free-wheel. In order to develop the free-wheel option, the torsional vibrations in the automotive drive line had to be closely studied. It required the design of a specific modular tool, as presented in chapter three, with the help of MATLAB SIMULINK. Lastly, chapter four shows how this tool was used during the design stage and specifies the way to build it. The free-wheel is then to be fitted to a prototype hybrid vehicle, constructed by both the LAMIH and PSA.

Ce mémoire porte sur la conception d'un accouplement à roue-libre. Il est destiné à remplacer l'embrayage piloté d'un véhicule hybride parallèle " ZEV ", simple arbre, à boîte de vitesses pilotée. Le premier chapitre définit le véhicule hybride étudié. Il développe ses modes de fonctionnement et montre la nécessité d'isoler le moteur thermique du reste de la chaîne de traction, en fonction des conditions de roulage. Le chapitre deux présente et compare deux solutions possibles : l'embrayage à sec piloté et la roue-libre. La mise au point de la solution à roue-libre a nécessité d'étudier les vibrations de torsion dans la transmission. Un outil modulaire spécifique a été développé sous MATLAB SIMULINK. Il est présenté dans le chapitre trois. Enfin, le chapitre quatre montre comment cet outil a été employé en phase de conception et présente une solution constructive. Cet accouplement doit être implanté dans un véhicule hybride prototype réalisé conjointement par le LAMIH et PSA.

Mots clés: Hybrid vehicle; Clutch; Free-wheel; Torsional vibration; Automotive drive line; Mechanical design; Prototype

Mots clés: Véhicules électriques hybrides; Embrayages; Roue-libre; Vibration de torsion; Transmission automobile; Conception mécanique; Prototype

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Jean-Jacques Santin. Conception mécanique d'un accouplement à roue-libre pour le moteur thermique d'un véhicule hybride parallèle thermique et électrique. Mécanique [physics.med-ph]. Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2001. Français. ⟨NNT : 2001VALE0027⟩. ⟨tel-03428858⟩