Brevet FR2583682A1 — publié le 19861226

La présente invention concerne les transmissions mécaniques pour les véhicules à entraînement électrique, et elle a trait, plus particulièrement, aux transmissions qui comprennent un réducteur de vitesse et un dispositif de changement de vitesses. La source d'énergie pour l'entraînement électrique d'un véhicule terrestre consiste en un alternateur ou géné- rateur entraîné par un moteur, un équipement de transforma- tion d'énergie électrique, des moteurs et des dispositifs de commande associés du type à semi-conducteurs, et une trans- mission mécanique entre les moteurs et un dispositif de traction. Le dispositif de traction nécessite un couple élevé avec des vitesses d'entrée allant de zéro jusqu'à quelques centaines de tours par minute dans chaque sens. Pour utiliser des moteurs électriques plus compacts et plus légers, il est souhaitable de disposer de moteurs R vitesses élevées aptes à produire une force motrice adéquate pour accélérer le véhicule en marche avant et en marche arrière, pour faire exécuter un virage au véhicule et pour lui faire monter une côte. C'est pourquoi, une transmission qui assu- rerait une réduction de vitesses est nécessaire. En plus d'un réducteur de vitesses, un dispositif de changement de vitesses est souhaitable dans la transmission pour obtenir un couple maximal aux faibles vitesses du véhicule. L'objet principal de la présente invention est une transmission assurant une réduction de vitesses et un changement de vitesses entre un ou plusieurs moteurs élec- triques et un arbre de sortie. Compte tenu de cet objet, la présente invention réside dans une transmission pour un véhicule mû électri- quement, cette transmission comprenant un arbre de sortie comportant un axe central, un porte-satellites monté de manière à tourner autour dudit axe central, un embrayage à z roue libre monté en vue d'un entrainement entre ledit arbre de sortie et ledit porte-satellite,une pluralité d'axes de support de satellite s'étendant à partir de positions décalées circonférentiellement sur ledit porte- satellites,une pluralité de satellites dont chacun est monté de manière à tourner autour d'un desdits axes de support de satellite, un pignon solaire fixé audit arbre de sortie et engrenant avec chacun desdits satellites, une couronne dentée montée de manière à tourner autour dudit axe central et engrenant avec chacun desdits satellites, et un carter de transmission, la transmission sus-visée étant caracté- risée par un moyen pour neutraliser la rotation de la couronne dentée par rapport au carter, et par un moteur électrique fixé au carter et comportant un arbre monté en relation d'entraînement avec le porte-satellites. On va décrire, à titre d'exemple, le mode de réali- sation préféré de l'invention en se référant aux dessins annexés, selon lesquels: la figure 1 est une vue latérale, partiellement en coupe, d'une transmission réalisée selon la présente inven- tion; et la figure 2 est une coupe de la transmission de la figure 1 par II-II de cette dernière. En se référant aux dessins, on voit que la figure 1 est une vue latérale schématique, partiellement en coupe, d'une transmission réalisée selon un des modes de réalisa- tion de la présente invention. Cette transmission comprend un arbre de sortie 10 comportant un axe central 12. Un porte-satellites 14 est monté de manière à tourner autour de l'axe central et est accouplé à l'arbre de sortie en relation d'entraînement avec ce dernier par un embrayage 16 à roue libre. Une pluralité d'axes 18 et 20 de support de satellites s'étendent à partir du porte-satellites 14 à des endroits décalés circonférentiellement. Des satellites 22 et 24 sont montés de façon tournante sur chacun de ces axes de support de satellites. Une bague de support 26 est fixée à une des extrémités de chacun des axes de support de satellites. Une roue dentée solaire 28 est fixée à l'arbre de sortie 10 et est montée de manière à engrèner avec chacun des satellites. Une couronne dentée 30 est montée de manière à tourner autour de l'axe central et engrène également avec chacun des satellites. Une ailette 32 s'étend radialement vers l'extérieur depuis la couronne dentée. Un frein 34, qui comprend des patins 36 de fieins,est placé sur une partie de l'ailette radiale 32 pour empêcher la rotation de la couronne dentée par rapport au carter 38 de la transmission. Ce frein est réalisé selon une technique classique. Un second frein 52 est disposé à une des extrémités de l'arbre de sortie. Ce second frein est également réalisé selon une technique classique. Il empêche le déplacement du véhicule quand il est en stationnement et peut également servir de frein de secours. Des moteurs 40 et 42 comportant respectivement des arbres 44 et 46 sont montés sur le carter 38. Les arbres 44 et 46 comprennent respectivement des pignons 48 et 50 qui engrènent avec des dents se trouvant le long de la péri- phérie du porte-satellites 14. La figure 2 est une coupe de la transmission de la figure 1 par II-Il de cette dernière. Une partie du carter 38 de la figure 2 a été arrachée pour laisser voir la rela- tion d'entraînement entre le pignon 48 et les dents 54 se trouvant sur le périphérie du porte-satellites 14. De façon similaire, l'ailette 32 s'étendant radialement a été arrachée pour laisser voir le patin 36 de frein. Dans cette vue, on a représenté quatre satellites. Toutefois, il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à ce nombre particulier de satellites. En outre, bien que deux moteurs aient été représentés sur les figures 1 et 2, la présente invention peut aussi trouver une application dans une utilisation avec un seul moteur ou un nombre plus grand de moteurs. La transmission des figures 1 et 2 permet d'uti- liser des moteurs tournant à grande vitesse et assure une réduction de vitesse au moyen d'un dispositif de changement de vitesses. Les pignons sont dimensionnés de manière à procurer une forte réduction de vitesse entre l'arbre de moteur et l'arbre de sortie de la transmission. Pour une accélération initiale du véhicule, le frein 34 est desserré de sorte que la couronne dentée 30 peut tourner librement. Dans ce mode de fonctionnement, le couple est transféré du porte-satellites 14 à l'arbre de sortie 10 par l'intermé- diaire de l'embrayage 16 à roue libre. Ceci donne à l'arbre de sortie un sens de rotation que l'on peut utiliser pour entraîner le véhicule dans un premier sens. Quand l'arbre de sortie 10 de la transmission est entraîné par le porte- satellites14 à l'aide de l'embrayage 16 à roue libre, on obtient une réduction maximale de vitesse. Au démarrage, à une vitesse nulle, le couple des moteurs, avec rotor bloqué, est multiplié par le rapport d'engrenage entre le porte-satellites et les pignons des moteurspour engendrer le couple de démarrage du dispositif de traction de véhicule. Au fur et à mesure que la vitesse du véhicule augmente, les moteurs électriques atteignent leur vitesse de fonctionnement maximale avant que le véhicule atteigne sa vitesse maximale. A ce stade, un changement de vitesses a lieu dans la transmission. On obtient le changement de vitesses en utilisant le frein 34 qui applique une force de frottement à l'ailette radiale 32 de la couronne dentée 30. Au fur et à mesure que la couronne dentée ralentit,les satellites, qui sont supportés par le porte-satellites 14, appliquent un couple à la roue dentée solaire, ce qui fait tourner l'arbre de sortie. La roue dentée solaire et le porte-satellites sont conçus de manière que la vitesse de la roue dentée solaire augmente par rapport à celle du porte-satellites quand le frein 34 est appliqué pour ralentir la rotation de la couronne dentée.Dans le cas d'un mode continu de fonction- nement à une vitesse maximale, un couple de freinage suffi- sant serait appliqué pour empocher la rotation de la couronne dentée 30. L'agencement de porte-satellites à changement de vitesse est conçu de telle sorte que la vitesse maximale admissible des moteurs coincide avec la vitesse maximale voulue pour le véhicule. Par exemple, on va supposer que: (1) la vitesse maximale admissible des moteurs est 24 000 tours par minute, (2) la vitesse maximale voulue pour le véhicule est 95 kilomètres/heure, et (3) le changement de vitesse du porte-satellites est conçu de telle sorte que la vitesse de l'arbre de sortie se trouve multipliée par un facteur de trois lorsque l'on applique le frein 34. Dans ce cas, la transmission est conçue de manière à fournir une vitesse de véhicule de 95 kilomètres par heure, les moteurs fonctionnant à 24 000 tours par minute et la source motrice étant transférée par l'intermédiaire du porte-satellites 14, des satellites 22 et 24 et de la roue dentée solaire 28. Le frein 34 est appliqué pour empêcher une rotation de la couronne dentée 30 dans le présent cas. On règle la vitesse du véhicule entre 95 kilomètres/heure et 33 kilomètres/heure en modifiant la vitesse des moteurs. A une vitesse de 33 kilomètres/heure, la vitesse des moteurs serait de 8 000 tours/minute, le frein 34 étant appliqué. Pour obtenir un couple maximal à la vitesse de 33 kilomètres/heure ou à une vitesse inférieure, le frein 34 est desserré et la vitesse des moteurs augmente pour maintenir la vitesse voulue du véhicule. Dans ce cas, le couple est transféré par l'inter- médiaire de l'embrayage 16 à roue libre. - On obtient le déplacement sens inverse du véhicule en inversant la rotation des moteurs. Du fait que l'embrayage 16 est un embrayage à roue libre, une rotation en sens inverse de l'arbre de sortie n'a lieu que lorsque le frein 34 applique une force de frottement à l'ailette 32. On peut obtenir un freinage dynamique en faisant fonctionner les moteurs en générateurs, l'énergie étant consommée dans un banc de résistancesassocié. La transmission décrite est compatible avec des moteurs de forte puissance et tournant à grande vitesse, légers et compacts. On peut refroidir ces moteurs en pulvé- risant de l'huile sur les têtes des enroulements, étant donné que la longueur utile de ces moteurs est faible. Une faible longueur utile est possible grâce à la vitesse de rotation élevée d'une pluralité de moteurs. Le changement de vitesse assure un couple maximal de l'arbre de sortie aux faibles vitesses pour une puissance nominale donnée des moteurs d'entraînement à leur vitesse maximale. REVENDICATIONS 1. Transmission de véhicule m électriquement, compre- nant un arbre de sortie (10) comportant un axe central (12), un portesatellites (14) monté de manière à tourner autour dudit axe central, un embrayage (16) à roue libre monté dans une relation d'entraînement entre ledit arbre de sortie et ledit porte-satellites, une pluralité d'axes (18, 20) de support de satellites s'étendant depuis des- positions espa- cées circonférentiellement sur ledit porte-satellites, une pluralité de satellites (22, 24) dont chacun est monté de manière à tourner autour d'un desdits axes de support de satellite, une roue dentée solaire (28) fixée audit arbre de sortie et engrenant avec chacun desdits satellites, une couronne dentée (30) montée de manière à tourner autour dudit axe central et engrenant avec chacun desdits satel- lites, et un carter (38) de transmission, la transmission sus-visée étant caractérisée par le fait qu'elle comprend un moyen pour neutraliser la rotation de la couronne dentée (30) par rapport au carter (38) et qu'un moteur électrique (40) est fixé au carter (38) et comporte un arbre (44) monté dans une relation d'entraînement vis-à-vis du porte- satellites (14). 2. Transmission selon la revendication 1, caracté- risée en outre par le fait qu'une ailette (32) s'étend radialement vers l'extérieur depuis la couronne dentée (30) et que le moyen pour neutraliser la rotation de la couronne dentée (30) comprend un frein (34) pour appliquer une force de frottement à l'ailette (32), ledit frein étant monté dans une position fixe par rapport au carter (38). 3. Transmission selon la revendication 1, caracté- risée en outre par le fait que la couronne dentée (30) comporte une pluralité de dents périphériques et que l'arbre (44) de moteur comprend un pignon (48) disposé de manière à engrener avec lesdites dents. 4. Transmission selon la revendication 1, caracté- risée en outre par le fait que le moyen pour neutraliser la rotation de la couronne dentée (30) par rapport au carter (38) comprend un frein (34) monté dans une position fixe par rapport au carter (38). 5. Transmission selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en outre par le fait qu'un second moteur électrique (52) est fixé au carter (38) et comporte un second arbre (48) monté dans une relation d'entraînement vis-à-vis du porte- satellites (14), et que la couronne dentée (30) comprend une pluralité de dents périphériques et chacun des arbres (44, 46) de moteur comprend un pignon (48, 50) disposé de manière à engrèner avec lesdites dents.