Brevet FR2785236A1 — publié le 20000505

L'invention concerne un entraînement électromécanique, notamment destiné à des véhicules chenillés. Il est connu que des entrainements électriques pour véhicules chenillés, permettent, par rapport à des boites de vitesses hydromécaniques conventionnelles, entièrement automatiques, une flexibilité accrue dans l'implantation des composants, ainsi qu'une gestion plus favorable de l'énergie du véhicule, pour un entraînement de marche continu. Les exigences élevées imposées aux moteurs de traction et à l'électronique de puissance, dans le cas d'entraînements exclusivement électriques, sans étages ou rapports de transmission mécaniques pouvant être sélectionnés, conduisent à des moteurs électriques de grand diamètre, nécessitant un volume d'encombrement important et ne pouvant être implantés que de manière restreinte dans les véhicules. Le fait de vouloir remédier à ces inconvénients a conduit au développement d'entraînements électromécaniques. Le document DE-PS 37 28 171 C2 montre un bloc d'entraînement électromécanique comprenant un moteur électrique pour l'entraînement de marche (moteur de traction), qui est relié à des barbotins par l'intermédiaire de transmissions différentielles respectives. L'interposition d'une boîte de transmission à deux rapports ou étages permet de réduire de manière drastique l'importance, sur le plan de la construction, de l'entraîmement électrique de traction. La réalisation d'une direction à régénération nécessite toutefois un moteur électrique supplémentaire (moteur de direction) et un arbre neutre mécanique, qui transmet la puissance mécanique de l'un des côtés d'entraînmement à l'autre. L'amenée commandée et régulée d'énergie aux deux moteurs électriques (moteur de traction et moteur de direction) est effectuée de manière purement électrique par l'intermédiaire d'un générateur entramîné par un moteur à combustion interne. Le but de l'invention consiste à fournir un entraînmement plus compact, d'intégration plus poussée, qui conserve les avantages évoqués plus haut. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un entraînement pour véhicules comprenant un moteur de traction électrique, au moins une transmission mécanique à changement de rapport et au moins un frein, par le fait que l'un au moins de ces éléments de construction est disposé à 2 2785236 l'intérieur du rotor du moteur électrique, les composants restants étant disposés coaxialement, sensiblement dans un même plan, latéralement au moteur électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur de traction électrique peut être réalisé en tant que moteur à rotor extérieur. Selon une variante, ce moteur peut être réalisé en tant que moteur à rotor intérieur. Il peut présenter une caractéristique permettant un fonctionnement temporaire de courte durée, proche de la puissance de crête du moteur (Tm,, x nmax), ou une caractéristique permettant un freinage électrique et permettant de réaliser une direction à régénération. L'entraînement selon l'invention peut être un entramînement électromécanique dont le moteur électrique est un moteur à rotor extérieur et entraîne de manière primaire un premier train épicycloïdal prévu en tant que rapport ou étage fixe, qui à son tour entraîne un train épicycloiïdal pouvant être enclenché à l'aide d'embrayages à disques et dont l'arbre de sortie peut être freiné par un frein, un train épicycloidal et un embrayage à disques étant disposés axialement l'un à la suite de l'autre, à l'intérieur du moteur à rotor extérieur, et un train épicycloidal et un embrayage à disques étant disposés à l'extérieur du moteur à rotor extérieur, coaxialement dans un plan avec un frein disposé à l'extérieur en se référant à la direction radiale. Selon une autre variante de l'invention, un étage ou rapport de transmission et un embrayage sont disposés à l'intérieur du moteur électrique, et un autre étage ou rapport de transmission et un autre embrayage ainsi qu'un frein sont disposés coaxialement sensiblement dans un même plan, à l'extérieur du moteur électrique. Selon encore une autre variante de l'invention, deux étages ou rapports de transmission et un embrayage sont disposés à l'intérieur du moteur électrique, et un autre embrayage ainsi qu'un frein sont disposés coaxialement dans un même plan, à l'extérieur du moteur électrique. Par ailleurs, un frein peut être disposé extérieurement dans la direction radiale. Grâce à la disposition coaxiale de plusieurs pièces dans un même plan, ainsi qu'à l'intégration d'autres éléments dans l'espace intérieur du rotor d'un moteur électrique, on réalise une comparativement faible 3 2785236 longueur d'encombrement de l'unité d'entraînement. Grâce aux étages ou rapports de transmission mécaniques, il est possible de se reporter à des moteurs électriques plus petits, présentant des diamètres sensiblement plus faibles. Il est ainsi par exemple possible d'initier l'entraînement coaxialement dans un étage de transmission intermédiaire latéral du barbotin, agencé à l'extrémité arrière de la coque, ce qui permet de renoncer à une transmission supplémentaire pour compenser un décalage d'axe. En raison de la faible longueur d'encombrement, il est par exemple possible de prévoir pour l'espace libre entre les deux entraînements, une ouverture d'accès. Comme le frein à friction est disposé à l'extérieur sur l'arbre de sortie, la puissance de freinage exigée par les chenilles est directement reprise et le frein peut facilement être refroidi par l'air environnant. Un autre avantage de cette disposition réside dans la possibilité d'entretien aisée du frein. La conception de l'unité d'entraînement permet un actionnement aussi bien électrique que mécanique-hydraulique du frein à friction, et des embrayages pour les opérations de changement de rapport. Dans le cas d'une marche en courbe, les moteurs situés à l'intérieur de la courbe fonctionnent en générateurs, qui fournissent de l'énergie aux moteurs situés à l'extérieur de la courbe, par l'intermédiaire d'une électronique de puissance, ce qui permet de réaliser une direction à régénération. Grâce à l'invenfion la flexibilité d'implantation des composants d'entraînement est avantageusement augmentée par rapport à l'état de la technique. Dans la suite, l'invention va être explicitée plus en détail, au regard d'exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 le principe de construction d'un entraînement selon un mode de réalisation de l'invention, Fig. 2 une vue en coupe partielle d'un exemple de réalisation, Fig. 3 l'implantation de principe des éléments d'un entraînement selon l'invention dans un véhicule. 4 2785236 Sur la figure 1 est représenté le principe de construction d'un mode de réalisation d'un entraînement conforme à l'invention. Un moteur électrique 1 entraîne en entrée la couronne d'un train épicycloïdal 2 prévu en tant que rapport ou étage fixe réducteur. La sortie menante de ce train épicycloiïdal 2 s'effectue par l'intermédiaire de son porte- satellites en révolution, qui pour un embrayage 5 fermé et un embrayage 6 simultanément ouvert, entraîne directement l'arbre de sortie 20 de l'entraînement. Grâce à une ouverture commandée et ainsi synchronisée de l'embrayage 5 et une fermeture de l'embrayage 6, le train épicycloïdal 2 entraîne en entrée la roue centrale d'un train épicycloidal 3. Ainsi est enclenché un autre rapport ou étage de transmission, parce que ce train épicycloïdal 3, dans cette position, entraîne l'arbre de sortie 20, par l'intermédiaire de son porte-satellites en révolution, dans lequel sont montés en rotation les satellites en révolution. Le frein 4 est relié de manière fixe à l'arbre de sortie 20 et au porte-satellites du train épicycloidal 3, mais est toutefois placé coaxialement à l'extérieur et entoure partiellement le train épicycloidal 3 ainsi que l'embrayage 6. Conformément à l'invention, dans ce mode de réalisation, le premier étage de transmission 2 et l'embrayage 5 sont disposés à l'intérieur du moteur électrique 1, ainsi qu'en série dans l'espace, à côté des éléments train épicycloïdal 3, embrayage 6 et frein 4 disposés coaxialement, sensiblement dans un même plan. Le frein 4 situé à l'extérieur à proximité de la sortie menée, peut être refroidi simplement et est placé dans une position d'accès aisé pour l'entretien. Il est prévu en tant que frein de stationnement, et est utilisé en complément au frein de service pour couvrir des crêtes de puissance de freinage; en outre, le frein 4 assure la fonction d'un frein auxiliaire en cas de défaillance d'un autre système de freinage. L'entraînement décrit ci-avant est fixé à l'intérieur d'un véhicule, par bridage sur la paroi latérale 9 de ce dernier. L'arbre de sortie 20 entraîne, à l'extérieur du véhicule, un barbotin 8, en passant par une transmission intermédiaire 7. Sur la figure 2 est représentée une vue en coupe partielle horizontale d'un entraînement selon un mode de réalisation de l'invention. La figure met en évidence un moteur à rotor extérieur 1' régulé, ayant la forme d'une coupe, qui entraîne en entrée, la couronne d'un train 2785236 épicycloïdal 2' et qui peut, de manière sélective, être couplé dé manière fixe en rotation à l'arbre de sortie 20', par l'intermédiaire d'un embrayage à disques 5'. Le moteur à rotor extérieur 1' entraîne ainsi, par l'intermédiaire d'un étage ou rapport de transmission fixe du train épicycloïdal 2', une transmission intermédiaire 7'. La transmission intermédiaire 7', représentée uniquement de manière partielle, entraîne un barbotin 8' montré uniquement de manière figurative. La disposition conforme à l'invention du train épicycloïdal 2' et de l'embrayage à disques 5' à l'intérieur, est visible par leur enveloppement par le moteur à rotor extérieur 1' en forme de coupe. Le changement d'étage ou de rapport de transmission de l'entraînement peut être enclenché par une opération de commande décrite au regard de la figure 1, l'arbre de sortie 20' étant entramîné par l'intermédiaire d'un autre embrayage à disques 6' et d'un autre train épicycloïdal 3'. La disposition coaxiale du train épicycloïdal 3', de l'embrayage à disques 6' et du frein à friction 4', sensiblement dans un même plan, en série latéralement à côté du moteur à rotor extérieur 1', est également visible. Sur la figure 3 est montrée l'implantation de principe des éléments d'entraînement dans un véhicule 10 qui se déplace dans la direction de marche V. Des pièces identiques, qui sont présentes des deux côtés d'entraînement, sont désignées par des repères identiques. Dans la partie avant du véhicule 10 est représenté de manière symbolique, un moteur à combustion interne 13, qui entraîne un générateur 14. En guise de variante formant un concept à moteurs multiples, on a représenté dans la région arrière latérale du véhicule 10, deux unités de production de courant 15a, b plus petites, qui sont par exemple disposées au-dessus du passage de la chenille. L'entraînement arrière du véhicule 10, montré pour cet exemple, est constitué de moteurs de traction électriques 17, qui entraînent, à l'aide de transmissions à plusieurs rapports ou étages 18, des transmissions finales comportant des barbotins 16. Chaque entraînement est doté d'un frein 19 monté à l'extérieur, en guise de frein de stationnement, pour couvrir des crêtes de puissance de freinage, ainsi qu'en guise de frein auxiliaire. Dans cet exemple de réalisation, une roue de renvoi de chenille 12 est installé pour chacune des chenilles 11 à la place d'un second entraînement. Cela peut également s'effectuer de manière inverse, en réalisant l'entraînement 6 2785236 par l'avant et en plaçant les roues de renvoi de chenille 12'à l'extrémité arrière du véhicule 10. De la même manière, il est également possible d'entraîner chacune des chenilles 11 par l'avant et par l'arrière. Commne le mettent en évidence la description ci-avant et les dessins, une caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que certains éléments, dans le cas d'un moteur à rotor intérieur, sont disposés à l'intérieur du rotor monté en rotation à l'intérieur du stator, et que, dans la cas de l'utilisation d'un moteur à rotor extérieur, les éléments sont certes également disposés à l'intérieur du rotor, mais simultanément à l'intérieur du stator disposé en position fixe à l'intérieur du rotor (figure 2). 7 2785236 REVENDICATIONS f 1. Entraînement pour véhicules comprenant un moteur de traction électrique (1, 1', 17) et au moins une transmission mécanique à changement de rapports (2, 2', 3, 3', 18) et au moins un frein (4, 4', 19), caractérisé en ce que l'un au moins de ces éléments de construction est disposé à l'intérieur du rotor du moteur électrique (1, 1', 17), les composants restants étant disposés coaxialement, sensiblement dans un même plan, latéralement au moteur électrique (1, 1', 17). 2. Entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moteur de traction électrique (1, 1', 17) est réalisé aussi bien en tant que moteur à rotor extérieur (1 ') qu'en tant que moteur à rotor intérieur. 3. Entraînmement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moteur de traction électrique (1, 1', 17) présente une caractéristique autorisant le fonctionnement temporaire de courte durée, proche de la puissance de crête du moteur (Tmax x nmax). 4. Entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moteur de traction électrique présente une caractéristique autorisant un freinage électrique et permettant de réaliser une direction à régénération. 5. Entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (1, 1', 17) est un moteur à rotor extérieur (1') et entraîne de manière primaire un premier train épicycloïdal (2') prévu en tant que rapport ou étage fixe, qui à son tour entraîne un train épicycloïdal (3') qui peut être enclenché à l'aide d'embrayages à disques (5', 6'), et dont l'arbre de sortie peut être freiné par un frein (4'), un train épicycloïdal (2', 3') et un embrayage à disques (5', 6') étant disposés axialement l'un à la suite de l'autre, à l'intérieur du moteur à rotor extérieur (1'), et un train épicycloïdal (2', 3') et un embrayage à disques (5', 6') étant disposés à l'extérieur du moteur à rotor extérieur (1'), coaxialement dans un plan avec un frein (4') disposé à l'extérieur en se référant à la direction radiale. 6. Entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un étage ou rapport de transmission (2, 2', 3, 3') et un embrayage (5, 5', 6, 6') sont disposés à l'intérieur du moteur électrique (1, 1', 17) et en ce qu'un autre étage ou rapport de transmission (2, 2', 3, 3') et un autre embrayage (5, 5', 6, 6') ainsi qu'un firein (4, 4', 19) sont disposés coaxialement 8 2785236 sensiblement dans un même plan, à l'extérieur du moteur électrique (1, 1', 17). 7. Entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux étages ou rapports de transmission (2, 2', 3, 3', 18) et un embrayage (5, 5', 6, 6') sont disposés à l'intérieur du moteur électrique (1, 1', 17), et en ce qu'un autre embrayage ainsi qu'un frein (4, 4', 19) sont disposés coaxialement dans un même plan, à l'extérieur du moteur électrique (1, 1', 17). 8. Entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un frein (4, 4', 19) est disposé extérieurement dans la direction radiale.