Brevet FR2767425A1 — publié le 19990219

ENTRAINEMENT ÉLECTRIQUE POUR UN MOYEU DE ROUE La présente invention concerne un entraînement électrique pour un moyeu de roue d'un véhicule automobile en particulier d'un véhicule utilitaire, équipé d'un moteur électrique disposé à l'intérieur de la roue, qui présente un stator et un rotor, le rotor étant relié à un démultiplicateur, et d'un dispositif de freinage. Par DE 41 10 638 Ai, on connaît un entraînement du même type. Grâce à la conception décrite dans ce brevet, les composants tels que boîtes de vitesse à étages, convertisseurs de couple et arbres d'entraînement seront supprimés sur le véhicule et l'on pourra donc faire des économies de poids et de dépenses. Sur cet entraînement, l'inconvénient est cependant qu'il est de conception relativement large dans le sens axial. Grâce à une étude de construction nécessaire de la boîte de vitesses présentée seulement schématiquement ici, l'entraînement s'élargit encore en supplément. En particulier lorsqu'on utilise l'entraînement dans des autocars, on obtient du fait d'une si grande largeur totale au plan axial de l'entraînement pour le moyeu de roue un passage relativement étroit pour les passagers de l'autocar. Un autre problème de l'entraînement électrique présenté ici est sa puissance continue relativement faible, qui est loin d'être suffisante pour une utilisation de l'autocar dans la pratique. Les tentatives pour augmenter la puissance continue de l'entraînement électrique ont entraîné cependant également une augmentation supplémentaire de la largeur totale de l'entraînement. D'autres entraînements électriques pour un moyeu de roue d'un véhicule automobile sont connus par DE-PS 21 09 372 et DE- OS 18 06 022. Ces entraînements ont pour conséquence cependant l'inconvénient d'une grande largeur totale pour une puissance continue relativement faible. La présente invention a donc pour objectif de créer un entraînement électrique pour un moyeu de roue d'un véhicule, qui présente une puissance continue suffisante pour une largeur totale relativement faible. Conformément à l'invention, ce problème est résolu en ce que le stator est disposé à l'intérieur du rotor conçu en creux et en ce que le démultiplicateur est disposé à l'intérieur du stator. Grâce à la disposition du démultiplicateur à l'intérieur du stator, on obtient une très faible largeur totale de l'entraînement électrique, étant donné que celui-ci est presque complètement intégré dans le contour de la roue et n'est donc guère plus large que la roue elle-même. De ce fait, il reste beaucoup plus de place pour un passage pour les passagers que jusqu'à présent si l'on utilise l'entraînement dans les autocars. Grâce à la disposition du stator à l'intérieur du rotor, le diamètre du rotor peut être choisi très grand, ce qui fait qu'on a un très grand diamètre d'entrefer entre le rotor et le stator et que, en fin de compte, l'entraînement électrique peut appliquer une très grande puissance. De plus, on obtient de ce fait un couple très élevé, ce qui permet de choisir le rapport de réduction du démultiplicateur relativement faible. Des conceptions et perfectionnements avantageux de l'invention sont obtenus à partir de caractéristiques suivantes: a le démultiplicateur est conçu comme un engrenage planétaire avec une roue creuse, avec des roues planétaires disposées sur un support de roue planétaire et avec une roue solaire; * la roue solaire de l'engrenage planétaire est reliée au rotor du moteur électrique et la roue creuse de l'engrenage planétaire au moyeu de roue, et en ce que le support de roue planétaire est fixé. * le stator est refroidi par eau * une fente annulaire périphérique est logée dans une partie de boîtier de l'engrenage planétaire pour le refroidissement par eau du stator; * le moteur électrique est disposé sur le côté, dirigé vers l'extérieur, du moyeu de roue dans une roue extérieure et le dispositif de freinage sur le côté, dirigé vers l'intérieur, du moyeu de roue dans une roue intérieure; * le moteur électrique est conçu comme un moteur asynchrone triphasé, sur lequel le rotor est conçu sous la forme d'un induit à cage d'écureuil; * le moteur électrique est conçu comme un moteur synchrone, sur lequel le rotor est pourvu d'aimants permanents; * le système de freinage est conçu comme un frein à disques à commande hydraulique; et * des pneus disposés sur les roues sont conçus comme des pneus à basse section. Des conceptions et perfectionnements avantageux de l'invention sont obtenus à partir de l'exemple de réalisation décrit ci- dessous à l'aide de dessins au niveau du principe. * La Figure 1 représente un axe du véhicule automobile vu en coupe avec l'entraînement électrique conforme à l'invention pour un moyeu de roue, * la Figure 2 est une représentation agrandie de l'entraînement électrique pour un moyeu de roue de la Figure 1; et * la Figure 3 une coupe tournée de 90 degrés de l'entraînement électrique représenté sur la Figure 2 pour un moyeu de roue. La Figure 1 montre un axe 1 d'un véhicule automobile représenté de façon non détaillé, par exemple d'un autocar, les hachures ayant été supprimées pour une meilleure clarté. Sur chaque extrémité, l'axe 1 présente des roues 2, qui sont réalisées dans ce cas sous la forme de roues jumelées 2 avec chacune une roue extérieure 2a et une roue intérieure 2b. Les roues 2 présentent de façon connue des jantes 3 et des pneumatiques 4. Sur respectivement un côté de l'axe, la roue extérieure 2a est reliée à la roue intérieure 2b par un moyeu de roue 5. À l'intérieur de chacune des roues 2 se trouve un entraînement électrique 6 avec un moteur électrique 7, qui se trouve sensiblement dans la roue extérieure 2b. Le moteur électrique 7 est représenté en coupe du côté gauche de l'axe 1 et à l'état fermé du côté droit de l'axe 1. Comme les différents composants du moteur électrique 7 sont plus visibles sur les Figures 2 et 3, on se réfère ci-dessous à ces Figures. Pour obtenir un mouvement de rotation, le moteur électrique 7 présente un stator et un rotor. Le stator 8 est enroulé ici de façon connue et le rotor 9 est conçu comme un induit à cage d'écureuil. Dans le mode de réalisation présenté sur les Figures 2 et 3, il s'agit donc pour le moteur électrique 7 d'un moteur asynchrone triphasé. Il va de soi que le rotor 9 peut également être équipé d'aimants permanents non représentés et le moteur électrique 7 être conçu également comme moteur asynchrone ou servomoteur. Contrairement à la construction classique dans la construction de machines électriques, le rotor 9 est conçu de façon creuse sur le moteur électrique 7 et est disposé à l'extérieur du stator 8. Entre le stator 8 et le rotor 9 se trouve un entrefer 10, dont la surface d'enveloppe joue un rôle déterminant pour la puissance du moteur électrique 7. Comme le rotor 9 et donc également l'entrefer 10 présentent un très grand diamètre en raison de la disposition du rotor 9 à l'extérieur du stator 8, la surface d'enveloppe de l'entrefer 10 est très élevée en raison de la construction, ce qui fait qu'on obtient également une grande puissance continue pour le moteur électrique 7. Le rotor 9 est relié par un élément de liaison 11 à un arbre de pignon 12, lequel est soutenu par un dispositif de paliers à roulement 13. Le stator 8 est conçu en creux et à l'intérieur se trouve un démultiplicateur conçu comme un engrenage planétaire 14. Une roue solaire 15 de l'engrenage planétaire 14 est disposée ici sur l'arbre de pignon 12. La roue solaire 15 est en prise avec des roues planétaires 16, qui se trouvent sur un support de roue planétaire 17 et sont en prise avec une roue creuse 18. Le support de roue planétaire 17 est relié par des vis 19 à une partie de boîtier 20 de l'engrenage planétaire 14 et est donc fixé. Grâce à ce dispositif, les roues planétaires 16 tournent autour de leur propre axe, qui reste toujours au même endroit, et transmettent le mouvement de rotation de la roue solaire 15 à la roue creuse 18. Comme la structure de principe de l'engrenage planétaire 14 ainsi que les dentures de la roue solaire 15, des roues planétaires 16 et de la roue creuse 18, par lesquelles ces composants sont respectivement en prise les uns avec les autres, sont réalisées d'une façon connue, on ne reviendra pas plus en détail sur ces composants. La structure décrite plus haut de l'entraînement électrique 6 est le résultat dans une largeur totale très faible, ce qui fait que la largeur d'un passage de l'autocar, dans lequel l'entraînement électrique 6 peut se trouver, peut être très grande. Avec l'axe 1 décrit, le composant qui avance le plus est par exemple un bras oscillant transversal supérieur non représenté. Cette grande largeur de couloir est rendue possible en supplément par le fait que l'entraînement électrique 6 est placé très près de l'extrémité extérieure de l'axe 1 dans la roue extérieure 2a. Le moyeu de roue 5 est entraîne par un dispositif de sortie 21, lequel est en prise également par l'intermédiaire d'une denture avec la roue creuse 18. Le dispositif de sortie 21 s'appuie par l'intermédiaire d'un roulement à rouleaux coniques 22 sur un tuyau d'axe 23 de l'axe 1. Des lignes électriques 24 et des conduites d'eau de refroidissement 25 sont guidées pour le fonctionnement du moteur électrique 7 à travers le tuyau d'axe 23. Les conduites d'eau de refroidissement 25 servent dans le cas présent au refroidissement d'un empilage de tôles 26 du stator 8, ce qui fait que le moteur électrique 7 peut appliquer une puissance continue encore supérieure. Pour le passage de l'eau de refroidissement par la partie de boîtier 20, celle-ci présente une fente annulaire 27 périphérique. A l'intérieur de la roue intérieure 2b se trouve un système de freinage 28, qui est conçu dans ce cas comme un frein à disques à commande hydraulique. Comme le système de freinage 28 peut appliquer des pressions bien supérieures avec des forces de commandes identiques à un système de freinage pneumatique comparable, le système de freinage 28 nécessite un encombrement très réduit dans le sens axial, ce qui contribue à une nouvelle réduction de l'ensemble de l'entrainement électrique 6. Comme la structure et le mode d'action du système de freinage 28 sont généralement connus et correspondent à l'état de la technique, on ne reviendra pas ici de façon plus détaillée sur ce sujet. Grâce à la disposition du moteur électrique 7 à l'intérieur de la roue extérieure 2a et du système de freinage 28 à l'intérieur de la roue intérieure 2b et donc sur deux côtés différents du moyeu de roue 5, on a pu éliminer les conflits au niveau de l'encombrement entre le moteur électrique et le système de freinage qui existent avec les entraînements de moyeu de roue connus. Les pneumatiques 4 sont réalisés sous la forme de pneus à basse section, ce qui fait que les jantes 3 peuvent présenter un diamètre supérieur avec le même diamètre extérieur des roues 2. Ceci permet un agrandissement radial de l'entraînement électrique 6 et donc une augmentation de sa puissance, sans augmenter pour autant son encombrement axial. La puissance continue que l'on peut obtenir avec le moteur électrique 7 décrit peut atteindre environ 100 kW par moyeu de roue 5, le moteur électrique 7 pouvant être alimenté par un fil de contact non représenté ou également par diesel électrique. REVENDICATIONS 1. Entraînement électrique pour un moyeu de roue d'un véhicule automobile, en particulier d'un véhicule utilitaire, équipé d'un moteur électrique disposé à l'intérieur de la roue, qui présente un stator et un rotor, le rotor étant relié à un démultiplicateur, et d'un dispositif de freinage, caractérisé en ce que le stator (8) est disposé à l'intérieur du rotor (9) conçu en creux et en ce que le démultiplicateur (14) est disposé à l'intérieur du stator (8). 2. Entraînement électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le démultiplicateur est conçu comme un engrenage planétaire (14) avec une roue creuse (18), avec des roues planétaires (16) disposées sur un support de roue planétaire et avec une roue solaire (15). 3. Entraînement électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la roue solaire (15) de l'engrenage planétaire (14) est reliée au rotor (9) du moteur électrique (7) et la roue creuse (18) de l'engrenage planétaire (14) au moyeu de roue (5), et en ce que le support de roue planétaire (16) est fixé. 4. Entraînement électrique selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le stator (8) est refroidi par eau. 5. Entraînement électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une fente annulaire (27) périphérique est logée dans une partie de boîtier (20) de l'engrenage planétaire (14) pour le refroidissement par eau du stator (8). 6. Entraînement électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moteur électrique (7) est disposé sur le côté, dirigé vers l'extérieur, du moyeu de roue (5) dans une roue extérieure (2a) et le dispositif de freinage (28) sur le côté, dirigé vers l'intérieur, du moyeu de roue (5) dans une roue intérieure (2b). 7. Entraînement électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur électrique (7) est conçu comme un moteur asynchrone triphasé, sur lequel le rotor (9) est conçu sous la forme d'un induit à cage d'écureuil. 8. Entraînement électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur électrique (7) est conçu comme un moteur synchrone, sur lequel le rotor (8) est pourvu d'aimants permanents. 9. Entraînement électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le système de freinage (28) est conçu comme un frein à disques à commande hydraulique. 10. Entraînement électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en que des pneus (4) disposés sur les roues (2) sont conçus comme des pneus à basse section.