Brevet FR2801144A1 — publié le 20010518

La présente invention concerne un dispositif d'entraînement comprenant un moteur électrique avec un stator et un rotor, et un différentiel coopérant avec le rotor, la sortie du différentiel étant reliée à deux rotors de sortie dont les axes sont coaxiaux entre eux et avec l'axe du rotor du moteur électrique. Un dispositif d'entraînement correspondant au type défini ci-dessus est décrit dans le document DE 43 00 445 Al comme partie d'un essieu moteur autoporteur. La présente invention a pour but de développer un dispositif d'entraînement correspondant au type ci-dessus, compact et permettant de multiples applications. A cet effet, l'invention concerne un dispositif caractérisé en ce que le différentiel est intégré dans le ro- tor du moteur électrique. Cela permet de raccourcir la longueur du disposi- tif d'entraînement simplifiant d'une part la construction et réduisant le coût de fabrication et permettant d'autre part de nouvelles applications. Ainsi, dans les applications du dispositif d'entraînement selon l'invention comme essieu, la réduction des dimensions permet des empattements très petits. Pour des essieux dits " à roues directrices " et/ou pour une suspension à une roue unique, on peut utiliser des articula- tions homocinétiques. Il en résulte des angles plus petits pour les axes articulés, augmentant leur durée de vie. Dans la mesure o le différentiel est fermé de manière étanche, on évite que du lubrifiant ne sorte du dif- férentiel et n'arrive dans la partie électrique du dispositif d'entraînement. De façon avantageuse, le moteur électrique est la partie centrale d'un essieu de roue. Cela permet d'utiliser le dispositif d'entraînement selon l'invention en principe dans chaque type d'essieu ou de véhicule. Selon un autre développement de l'invention, le moteur électrique est monté dans un pivot pendulaire. Dans ce cas, le dispositif d'entraînement selon l'invention peut par exemple s'utiliser dans le cas d'un chariot transporteur avec un pivot pendulaire guidé dans lequel les roues tandems transmettent la force motrice à la chaussée. Dans un tel moteur à pivot pendulaire, on utilise actuellement des dispositifs d'entraînement sans différen- tiel. Dans ces montages, soit une seule des deux roues tan- dems excentrées est entraînée, ce qui crée un couple autour de l'axe vertical du timon, soit selon une autre solution, on entraîne les deux roues en les montant sur un arbre commun, de sorte que les roues tandems sont reliées rigidement en ro- tation, produisant un patinage forcé, gênant, dans les tra- jectoires en courbe. Le dispositif d'entraînement selon l'invention ne transmet qu'une faible réaction de direction au timon et permet de réduire l'usure de roue par rapport à un montage ne comportant qu'une seule roue motrice. Comme différentiel on peut utiliser un différen- tiel à pignons coniques. Selon un développement avantageux de l'invention, on réalise le différentiel avec des pignons droits. Pour avoir une construction compacte, un dévelop- pement avantageux de l'invention prévoit de réaliser le mo- teur électrique comme moteur électrique à aimants permanents. Il est intéressant dans ce cas que le stator soit muni d'un système d'enroulement et le rotor d'un système d'aimants per- manents. Dans la mesure o le moteur électrique comporte un boîtier avec deux couvercles latéraux et l'un ou les deux couvercles logeant chaque fois un rotor de sortie, on aura d'autres avantages du point de vue de la compacité et de la simplicité du montage. Les rotors de sortie peuvent également être réa- lisés sous la forme d'arbres dont l'extrémité extérieure est chaque fois munie d'une bride. Mais il est également possible de réaliser les rotors de sortie sous la forme d'arbres em- boitables munis chacun de moyens pour transmettre le couple. Selon un développement avantageux de l'invention, chaque rotor de sortie comporte un frein, notamment un frein à desserrage électromagnétique et/ou une transmission, notam- ment une transmission planétaire prévue en amont ou en aval. Les composants ci-dessus peuvent être montés directement au niveau du moteur électrique par exemple dans son boîtier. Dans une application du dispositif d'entraînement selon l'invention à un essieu il est également possible de monter les composants dans les jantes ce qui permet de réduire la longueur des arbres de liaison avec le dispositif d'entraînement (pièce intermédiaire de l'axe). Dans la mesure o les couvercles et/ou les freins et/ou les transmissions sont symétriques par rapport à un plan médian du moteur électrique, perpendiculaire à son axe, on a un équilibre très poussé des masses. Cela simplifie le montage du dispositif d'entraînement selon l'invention et ré- duit son coût de fabrication. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de différents exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif d'entraînement selon l'invention en forme de pièce médiane d'un essieu, - la figure 2 est une coupe longitudinale d'une première va- riante du dispositif d'entraînement de la figure 1, - la figure 3 est une coupe longitudinale d'une seconde va- riante du dispositif d'entraînement de la figure 1, - la figure 4 est une coupe longitudinale d'un dispositif d'entraînement selon l'invention installé dans un pivot pendulaire, - la figure 5 est une coupe transversale du dispositif d'entraînement de la figure 4. Selon la figure 1, l'élément de base du disposi- tif d'entraînement de l'invention est un moteur électrique. Celui-ci se compose d'un boîtier 1 et de deux couvercles la- téraux 2, 3. Le boîtier 1 reçoit un stator 4 et un rotor 5. Le stator 4 est formé d'un système d'enroulements 6, 7 avec interposition d'un paquet de tôles de stator 8. Le rotor 5 est monté dans les couvercles 2, 3 et son côté extérieur est relié à un système d'aimants permanents 9. Le rotor 5 intègre un différentiel 10 dont la sortie est reliée à deux rotors de sortie 11, 12. Les rotors de sortie 11, 12 du présent exemple de réalisation ont la forme d'arbres montés dans des paliers des couvercles 2, 3. L'extrémité extérieure de chaque arbre est munie d'une bride lia, 12a. Le rotor 5 constitue la cage du différentiel 10 réalisé ici sous la forme d'un différentiel à pignons droits. Il est également possible de réaliser le différentiel 10 sous la forme d'un différentiel à pignons coniques. Les autres parties de la structure du différentiel 10 seront décrites ultérieurement. Le différentiel 10 est fermé de manière étanche par deux joints d'arbres 13, 14. Les joints d'arbres sont montés entre le rotor 5 et les couvercles 2, 3. On évite ain- si que du lubrifiant ne sorte du différentiel 10 et n'arrive dans la partie électrique du dispositif d'entraînement. La première variante du dispositif d'entraînement selon l'invention représenté à la figure 2, présente en prin- cipe la même structure de base que le mode de réalisation de la figure 1. De plus, à chaque rotor de sortie 11, 12 est as- socié un frein 15, 16 à desserrage électromagnétique avec un enroulement de frein 17, 18. La seconde variante du dispositif d'entraînement selon la figure 3 présente également en principe la même structure de base que le mode de réalisation de la figure 2. Les rotors de sortie 11, 12 sont toutefois dans ce cas en forme d'arbres emboîtables, suivis chaque fois d'une trans- mission 19, 20 en forme de transmission planétaire. L'élément de sortie de chaque transmission planétaire est une entre- toise 19a, 20a montée dans le couvercle 2, 3. Pour transmet- tre le couple entre les rotors de sortie 11, 12 et les transmissions 19, 20, l'extrémité extérieure des rotors de sortie (arbres emboîtables) comporte des moyens de transmis- sion de couple sous la forme de roues solaires 19b, 20b ap- partenant aux transmissions planétaires. Les figures 4, 5 montrent chacune un dispositif d'entraînement selon l'invention avec un pivot pendulaire utilisé dans un chariot transporteur guidé par le timon. Le montage du dispositif d'entraînement correspond dans son principe au mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 3. Les entretoises de sortie 19a, 19b de la trans- mission planétaire (dans ce cas à deux niveaux) sont reliées chaque fois à un rayon 21, 22 recevant respectivement une roue tandem 23, 24. Le boîtier 1 du moteur électrique est monté à l'aide de deux tourillons coaxiaux 25, 26 (voir figure 5) au- tour d'un axe pendulaire P, selon un montage pendulaire, dans un support 27 en forme d'étrier. L'axe pendulaire P se trouve dans la zone proche de la chaussée, c'est-à-dire que cet axe est situé de manière significative en dessous de l'axe cen- tral M du moteur électrique et ainsi des axes communs des roues tandems 23, 24. Cela présente l'inconvénient que le mouvement pendulaire provoqué par le passage sur un obstacle ne crée qu'un faible mouvement latéral du dispositif d'entraînement et ainsi du véhicule transporteur. Le support 27 est monté pivotant autour d'un axe montant H, par l'intermédiaire du dispositif à tourillon ver- tical 28. Le pivotement peut être commandé par un timon (comme cela est indiqué en trait mixte à la figure 5) ou par un moteur, par exemple un moteur électrique formé d'un moteur à aimants permanents combiné à un réducteur. La construction du différentiel 10 apparaît dans la combinaison des figures 4 et 5. Chaque rotor de sortie 11, 12, comporte, à son extrémité intérieure, une roue planétaire 29, 30. La roue planétaire 29 du rotor de sortie 11 est en prise avec un premier différentiel 31 monté sur un premier tourillon de différentiel 32 du rotor 5. Le premier pignon différentiel 31 est en prise avec un second pignon différen- tiel 33 monté sur un second tourillon de différentiel 34 dis- tant du premier tourillon 32 dans la direction périphérique et il est en prise avec la roue planétaire 30 du rotor de sortie 12. La même disposition existe, décalée de 180 dans la direction périphérique, c'est-à-dire que la roue plané- taire 30 du rotor de sortie 12 est en prise avec une troi- sième roue différentielle 35 montée sur un troisième tourillon différentiel 36 du rotor 5; la troisième roue dif- férentielle 35 est en prise avec une quatrième roue différen- tielle 37 montée sur un quatrième tourillon différentiel 38 écarté du troisième tourillon différentiel 36 dans la direc- tion périphérique, en étant en prise avec la roue planétaire 29 du rotor de sortie 11. La construction du différentiel 10 telle que dé- crite ci-dessus produit, pour un déplacement en ligne droite, la même vitesse de rotation de sortie pour les deux rotors 11, 12. Dans ce cas, il n'y aura pas de mouvement de rotation des roues du différentiel. En cas de trajectoire courbe, le différentiel 10 compense la vitesse de rotation des deux ro- tors de sortie 11, 12 et ainsi des deux roues tandems 23, 24. Dans les exemples de réalisation représentés, les couvercles 2, 3, les freins 15, 16 et les transmissions 19, sont symétriques par rapport à un plan médian perpendicu- laire à l'axe M du moteur électrique. Cela offre l'avantage d'un équilibre très poussé des masses. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Dispositif d'entraînement comprenant un moteur électrique avec un stator et un rotor, et un différentiel coopérant avec le rotor, la sortie du différentiel étant reliée à deux ro- tors de sortie dont les axes sont coaxiaux entre eux et avec l'axe du rotor du moteur électrique, caractérisé en ce que le différentiel (10) est intégré dans le rotor du moteur électrique. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le différentiel (10) est fermé de manière étanche. 3 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur électrique est la partie centrale d'un essieu de roues. 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moteur électrique est monté dans un pivot pendulaire. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le différentiel (10) est un différentiel à pignons droits. 6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moteur électrique est un moteur électrique à aimants per- manents. 7 ) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le stator (4) est relié à un système d'enroulement (8) et le rotor (5) à un système d'aimants permanents (9). 8 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moteur électrique comporte un carter (1) avec deux couver- cles latéraux (2, 3) et l'un ou chacun des couvercles (2, 3) loge l'un des rotors de sortie (11, 12). 9 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les rotors de sortie (11, 12) sont en forme d'arbres dont l'extrémité extérieure respective est munie d'une bride (11a, 12a). ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les rotors de sortie (11, 12) sont des arbres emboitables mu- nis chacun de moyens (19a, 20a) pour la transmission du cou- ple. 11 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu' à chaque rotor de sortie (11, 12) est associé un frein (15, 16), notamment un frein à desserrage électromagnétique, et/ou une transmission (19, 20), notamment une transmission plané- taire est prévue en amont ou en aval. 12 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les couvercles (2, 3) et/ou les freins (15, 16) et/ou les transmissions (19, 20) sont symétriques planes par rapport à un plan médian perpendiculaire à l'axe (M) du moteur électri- que.