Brevet FR2701678A1 — publié le 19940826

La présente invention concerne un mécanisme d'entraînement des essieux d'un électromobile, comportant un moteur électrique, une boîte de vitesses dans laquelle un arbre d'entrée et un arbre de sortie sont pourvus de pignons solidaires en rotation et de pignons fous, chacun de ces derniers pignons étant susceptible d'être sélective- ment accouplé à son arbre respectif, et un différentiel dont la cloche est coaxiale avec les têtes d'arbre des essieux. Le mécanisme d'entraînement dans les électromobi- les est habituellement regroupé dans un ensemble qui doit être le plus léger et le moins encombrant possible Pour obtenir une motricité satisfaisante avec un moteur léger et peu encombrant, une boîte de vitesses est prévue En général, une boîte à deux vitesses, ou à trois vitesses dans des cas extrêmes, est considérée comme suffisante Une vitesse de marche arrière n'est aujourd'hui plus nécessaire grâce à la régulation électronique du moteur. Un mécanisme de ce genre est connu du document DE-A-42 12 324 Dans ce mécanisme, deux pignons fous sont susceptibles d'être sélectivement accouplés à l'arbre de sortie au moyen d'embrayages multidisques, de sorte qu'aucune position neutre n'est prévue L'arbre de sortie de la boîte de vitesses entraîne une boîte d'essieux au moyen d'une paire supplémentaire de pignons disposée du côté intérieur La boîte d'essieux est donc décalée en direction axiale, et elle est voisine de la boîte de vitesses Ceci augmente notablement l'encombrement dans le sens axial Or, la charge unilatérale, de l'arbre de sortie aussi bien que de la boîte d'essieux, résultant de la paire supplémentaire de pignons, exige des dimensions plus importantes des éléments constitutifs. L'invention se propose donc de réaliser un méca- nisme de ce genre qui soit aussi petit, léger et bon marché que possible. A cet effet, il est prévu selon l'invention que la cloche de différentiel constitue elle-même l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, et que les pignons fous peuvent être accouplés à l'arbre d'entrée au moyen d'em- brayages à engagement positif. Les pignons solidaires en rotation sont ainsi réunis par construction avec la cloche de différentiel. Grâce à cela, on se passe d'un arbre complet avec ses paliers, et l'encombrement du mécanisme, surtout dans la direction transversale à l'axe, est réduit Les paliers de la cloche de différentiel ne sont pas pour autant plus chargés, et ils sont même au contraire moins chargés grâce à la disposition symétrique des pignons solidaires en rotation Du fait que les pignons montés fous sont proches l'un de l'autre grâce aux embrayages à engagement positif qui sont beaucoup moins encombrants, les pignons solidaires en rotation prévus sur la cloche de différentiel sont montés à une distance peu importante Par cela, l'encombre- ment du mécanisme d'entraînement est également réduit dans la direction axiale Par les dimensions réduites, l'épais- seur de paroi du carter pourra aussi être réduite, et par conséquent les composants formant le carter seront globale- ment très légers. Dans un mode d'exécution préféré, la cloche de différentiel est coupée, en étant réalisée en deux parties séparées selon un plan orthogonal à l'axe Ceci facilite l'assemblage du mécanisme d'entraînement, surtout quand chaque partie de la cloche porte un pignon qui lui est solidaire en rotation On obtient une simplification de plus et une diminution du faux-rond des pignons lorsque l'un au moins des pignons solidaires en rotation est d'une pièce avec une des parties de la cloche du différentiel. De préférence, les deux parties de la cloche de différentiel sont réunies au moyen de boulons repartis sur leur périphérie et traversant les pignons solidaires en rotation Grâce à cela, le diamètre des pignons solidaires en rotation est utilisé sans augmentation de l'encombrement et, lorsque ces pignons ne sont pas intégrés, en supposant une liaison appropriée avec leurs parties d'embrayage, on évite les boulons destinés uniquement au serrage des deux parties de la cloche du différentiel. Dans un mode d'exécution élaboré de l'invention, une roue d'arrêt coopérant avec un cliquet basculant est montée sur la cloche de différentiel entre deux pignons solidaires en rotation Ainsi un verrouillage de stationne- ment (parking) est disponible pour un coût minimal et sans augmentation de l'encombrement. Dans le cadre de l'invention, le moteur électri- que peut être relié au mécanisme d'entraînement de manière quelconque selon les dimensions et le nombre de tours nominal du moteur et en fonction des contraintes d'encom- brement On obtient une disposition avantageuse d'un moteur à nombre de tours nominal élevé lorsque l'arbre d'entrée comporte en outre une couronne d'entraînement qui lui est solidaire en rotation, engrenant avec un pignon d'entraîne- ment du moteur Cette couronne étant alors disposée sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses dont le nombre de tours est le plus élevé, elle est comparativement peu encombrante et facilement montée dans cette position sur l'arbre d'entrée. Finalement, il entre dans le cadre de l'inven- tion d'agencer les embrayages à engagement positif comme des embrayages à crabots ou des embrayages à dents, et d'utiliser une synchronisation électronique pour changer les vitesses Grâce aux très faibles dimensions de tels embrayages, tout en assurant la transmission d'un couple élevé sans pertes, l'encombrement du mécanisme entier pourra être réduit encore davantage Grâce à la régulation électronique du moteur, qui est de toute façon prévue dans un moteur électrique moderne, la synchronisation électroni- que n'entraîne aucune dépense supplémentaire. L'invention va être décrite plus en détail en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples, et sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un mécanisme d'entraînement selon l'invention; la figure 2 est une vue d'un mode d'exécution préféré du mécanisme d'entraînement précité; la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du mécanisme complet selon l'invention. Le mécanisme d'entraînement selon l'invention, qui est représenté sur la figure 1, comporte un moteur électrique 1, dont le pignon d'entraînement 2 engrène avec une couronne d'entraînement 3, et un arbre de sortie 14 sur lequel sont montés fous des pignons 4,5 avec des griffes ou crabots d'embrayage 12,13 aptes à coopérer avec une partie d'embrayage il fixée en rotation sur l'arbre d'entrée. De plus, il comporte des pignons 6,7 solidaires en rotation avec et entourant une cloche de différentiel 8 et le différentiel avec les têtes d'arbre des essieux 9,10. Les pignons montés fous sont munis de griffes d'embrayage 12,13 coopérant avec la partie d'embrayage 11, fixée en rotation mais pouvant coulisser en direction axiale, constituant ainsi un embrayage à griffes ou à crabots La cloche de différentiel 8 est encore munie d'une roue d'arrêt 15 attaquée, le cas échéant, par un cliquet 16 monté basculant dans le carter. Dans le mécanisme d'entraînement représenté sur la figure 3, le moteur électrique 1 est relié au couvercle 20 du carter 21 de la boîte de vitesses au moyen de flasques associés Le couvercle 20 et le carter 21 consti- tuent l'enceinte du mécanisme d'entraînement Le moteur électrique 1 entraîne un pignon d'entraînement 23 au moyen d'un manchon d'accouplement 22, ce pignon 23 engrenant quant à lui avec une couronne d'entraînement 24 Cette couronne 24 est calée sur un arbre d'entrée 25 sur lequel sont montés en outre un premier et un second pignons fous 26, 27 par l'intermédiaire de roulements à aiguilles Les pignons agencés fous 26,27 sont munis de parties d'em- brayage à dents 28,29 agencées en regard l'une de l'autre. Une roue dentée 30 solidaire de l'arbre d'entrée 25 est susceptible d'être reliée sélectivement à l'une ou l'autre des deux parties d'embrayage à dents 28,29 au moyen d'un manchon d'embrayage 31 Pour passer les vitesses, ce10 manchon 31 monté coulissant est déplacé par une fourchette de changement, non représentée, actionnée manuellement ou bien automatiquement. Le premier pignon monté fou 26 engrène avec un premier pignon 40 solidaire en rotation (fixe), et le second pignon monté fou 27 avec un second pignon solidaire en rotation 41 Les deux pignons fixes 40,41 font ici chacun partie intégrante de l'une des deux parties 42,43 formant la cloche de différentiel, mais ils pourraient tout aussi bien constituer des parties séparées reliées de façon appropriée aux parties formant la cloche de différentiel 42,43 Ces deux parties 42,43 sont reliées entre elles selon un centrage mutuel circonférentiel 44, et elles sont serrées, avec les pignons qui leur sont solidaires en rotation 40,41, au moyen d'une série de boulons axiaux 45 agencés en périphérie, qui traversent lesdits pignons. Les parties 42,43 sont supportées par des paliers associés 46,47 dans les composants 20,21 du carter Dans la partie 42 est logé un axe portesatellites 49 avec ses satellites 48 Ceux-ci coopèrent de manière bien connue avec des pignons de différentiel 50,51 qui sont solidaires en rotation des têtes d'essieux 52, 53, seulement esquis- sées ici Ces têtes d'essieux pourraient tout aussi bien être équipées de joints de cardan, non représentés, en dehors des composants 20,21 du carter, ou bien encore être reliées aux pignons 50,51 de façon non rotative, mais en étant angulairement mobiles, au moyen de coulisseaux (non représentés). Entre les pignons 40,41 solidaires en rotation est encore disposée une roue d'arrêt 54, qui est également reliée en rotation à la cloche de différentiel 42,43 au moyen des boulons 45 Un cliquet, non visible sur cette figure, est monté basculant dans le carter 21, pour coopérer avec la roue d'arrêt 54 lorsqu'il est actionné de manière automatique ou manuelle Ceci assure un verrouil- 10 lage parfaitement fiable du véhicule en stationnement sans avoir recours au frein à main conventionnel. REVENDICATIONS 1 Mécanisme d'entraînement des essieux d'un électromobile, comportant un moteur électrique, une boîte de vitesses dans laquelle un arbre d'entrée et un arbre de sortie sont pourvus de pignons solidaires en rotation et de pignons fous, chacun de ces derniers pignons étant sus- ceptible d'être sélectivement accouplé à son arbre respec- tif, et un différentiel dont la cloche est coaxiale avec les têtes d'arbre des essieux, caractérisé en ce que la cloche de différentiel ( 8; 42,43) constitue elle-même l'ar- bre de sortie de la boîte de vitesses, et en ce que les pignons fous ( 4, 5; 26,27) peuvent être accouplés à l'arbre d'entrée ( 14; 25) au moyen d'embrayages à engagement positif ( 11,12,13; 25,28,30,31). 2 Mécanisme d'entraînement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la cloche de différentiel ( 42,43) est coupée en étant réalisée en deux parties ( 42,43) séparées selon un plan ( 44) orthogonal à l'axe. 3 Mécanisme d'entraînement selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que chacune des parties ( 42,43) de la cloche porte un pignon ( 40,41) qui est solidaire en rotation. 4 Mécanisme d'entraînement selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que l'un au moins des pignons solidaires en rotation ( 40,41) est d'une pièce avec une des parties ( 42,43) de la cloche du différentiel. Mécanisme d'entraînement selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que le deux parties ( 42,43) de la cloche de différentiel sont réunies au moyen de boulons ( 45) repartis sur leur périphérie et traversant les pignons solidaires en rotation ( 40,41). 6 Mécanisme d'entraînement selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que une roue d'arrêt ( 15) coopérant avec un cliquet basculant ( 16) est montée sur la cloche de différentiel ( 42,43) entre deux pignons soli- daires en rotation ( 40,41). 7 Mécanisme d'entraînement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'arbre d'entrée ( 25) comporte en outre une couronne d'entraînement ( 24) qui lui est solidaire en rotation, engrenant avec un pignon d'entraînement ( 23) du moteur ( 1). 8 Mécanisme d'entraînement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les embrayages à engagement positif ( 11, 12,13; 25,28,30,31) sont des embrayages à crabots ou à dents, et qu'une synchronisation électronique est utilisée pour changer les vitesses.