Brevet FR3057821A1 — publié le 20180427

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une installation d'entrainement pour entrainer un axe électrique comportant une machine électrique dont le rotor applique un couple moteur à deux axes de sortie de l'installation d'entraînement pour entraîner deux axes moteur de l'axe électrique, le chemin de transmission entre la machine électrique et les axes de sortie de l'installation d'entraînement comportant un différentiel et au moins une transmission planétaire, la machine électrique et le différentiel étant logés dans le boîtier de l'installation d'entraînement et le différentiel ayant un boîtier différentiel et deux axes de sortie de différentiel. Etat de la technique On connait déjà une installation d'entraînement d'un axe électrique selon le document DE 10 2013 016 441 A 1. Cette installation d'entraînement comporte une machine électrique en forme de moteur asynchrone et qui, de par sa construction, tourne à une vitesse de rotation relativement élevée et fournit un couple relativement faible. Le rotor de la machine électrique transmet un couple moteur à deux axes de sortie de la machine électrique pour entraîner deux axes d'entraînement de l'axe électrique. Le chemin de transmission entre la machine élec- trique et les axes de sortie est équipé d'un différentiel et d'une transmission planétaire. La machine électrique et le différentiel sont logés dans le boîtier de l'installation d'entraînement. Le différentiel comporte un boîtier de différentiel et deux axes de sortie de différentiel. La vitesse de rotation de la machine électrique est convertie par la transmission planétaire si bien que les axes de sortie du différentiel tournent à une vitesse de rotation moindre que celle du rotor de la machine électrique. Pour passer de la vitesse de rotation élevée de la machine électrique à la vitesse de rotation des roues du véhicule, la transmission planétaire de l'installation d'entraînement présente trois étages de démultiplication qui occupent un certain volume et sont relativement coûteux. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une installation d'entraînement du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que le boîtier de différentiel est fixé au rotor de la machine électrique et la transmis- 3057821 2 sion planétaire à un étage est couplée à chaque axe de sortie du différentiel. L'installation d'entraînement telle que définie ci-dessus a l'avantage d'être moins encombrante et moins coûteuse à fabriquer. 5 En d'autres termes selon l'invention, la démultiplication de la vitesse de rotation ne se fait pas dans le chemin de transmission entre la machine électrique et le différentiel, mais seulement en aval des axes de sortie du différentiel en ce que le boîtier du différentiel est fixé au rotor de la machine électrique et chaque axe de sortie du différentiel 10 est couplé à une transmission planétaire à un étage. Les deux trans- missions planétaires à un étage sont de dimensions plus petites que celles de la transmission planétaire de l'état de la technique et globalement plus économiques qu'une transmission planétaire à trois étages car elles n'ont à appliquer que la moitié du couple. Les transmissions 15 planétaires à un étage ont également des avantages de fonctionnement silencieux et de rendement par rapport à une transmission planétaire à plusieurs étages. D'une manière particulièrement avantageuse' le boîtier de différentiel comporte un segment de fixation, notamment un segment 20 de bride qui se fixe au segment de fixation du rotor, notamment un segment de bride complémentaire. Ainsi, le boîtier du différentiel est directement entraîné par le rotor de la machine électrique. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le rotor de la machine électrique entoure une cavité logeant au moins partielle- 25 ment le différentiel. De cette manière on utilise la cavité du rotor comme logement si bien que globalement l'installation d'entraînement est moins encombrante que celle de l'état de la technique. Il est très avantageux que le rotor de la machine élec- trique et le boîtier du différentiel ont un axe de rotation commun et sont 30 logés dans deux paliers de rotation communs qui sont appuyés respec- tivement dans un panneau de palier du boîtier d'entraînement. Par cette disposition, le boîtier du différentiel et les axes du différentiel tournent à la même vitesse de rotation que le rotor de la machine électrique. 3057821 3 Il est également avantageux que le boîtier du différentiel comporte deux appuis de palier dont les côtés extérieurs sont respectivement munis d'un palier de rotation et les côtés intérieurs sont respectivement munis de l'un des axes de sortie de différentiel. Ainsi, les 5 appuis de palier portent en rotation à la fois le boîtier du différentiel et le rotor de la machine électrique ainsi que les axes de sortie du différentiel. Suivant une autre caractéristique avantageuse, les pan- neaux de palier ont chacun une cavité pour recevoir l'une des transmis- 10 sions planétaires et les cavités des panneaux de palier viennent respectivement en saillie dans la cavité du rotor de la machine électrique. De cette manière, les transmissions planétaires s'intègrent dans les panneaux de palier et sont ainsi au moins partiellement logées dans la cavité du rotor de la machine électrique de sorte que globalement 15 l'installation d'entraînement est très compacte. Il est en outre avantageux que les axes de sortie du différentiel soient couplés chacun à une roue solaire de la transmission planétaire respective. Ainsi, on diminue la vitesse de rotation des axes de sortie du différentiel dans la transmission planétaire respective par une 20 démultiplication correspondante dans la transmission planétaire. De façon avantageuse, la transmission planétaire comporte un porte-satellite muni des satellites et une roue creuse, les portes-satellites étant reliés à l'un des arbres de sortie de l'installation d'entraînement et la roue creuse étant fixée au panneau de palier res- 25 pectif. De cette manière on réalise la démultiplication de la vitesse de rotation des arbres de sortie du différentiel pour passer à une vitesse de rotation moindre pour les axes de sortie de l'installation d'entraînement. En outre, de façon avantageuse, le différentiel a deux pignons d'axe et deux pignons d'équilibrage, chaque pignon d'axe du dif- 30 férentiel étant relié par l'un des axes de sortie de différentiel et l'une des transmissions planétaires à l'un des axes de sortie de l'installation d'entraînement et les pignons d'équilibrages sont montés à rotation perpendiculairement à l'axe de rotation du boîtier de différentiel à l'intérieur de ce boîtier en engrenant avec les deux pignons d'axe. 3057821 4 En outre, de façon avantageuse, la machine électrique est une machine synchrone à excitation par aimant permanent ayant un nombre de pôles compris entre 12 et 24, car, de cette manière, la machine électrique fournit des vitesses de rotation inférieures à celles de 5 l'état de la technique avec un couple maximum plus important que dans l'état de la technique. Selon l'état de la technique, on utilise une machine électrique qui, par comparaison avec l'invention, fournit une vitesse de rotation plus élevée pour un couple maximum plus faible. Le couple de la machine électrique est fixé pour que la 10 démultiplication de la vitesse de rotation de la machine électrique vers les roues motrices se fasse par l'intermédiaire d'une transmission à un étage, par exemple avec une démultiplication de l'ordre de 4 à 6. De telles machines électriques ont un rotor de grand diamètre pour avoir ainsi un plus grand espace libre dans le rotor. Ce rotor est utilisé avan- 15 tageusement pour disposer la transmission à différentiel, au moins par segments, avec la transmission planétaire, d'une manière peut encombrante. Dessin La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un 20 exemple de réalisation d'une installation d'entraînement représentée par une vue en coupe axiale dans l'unique figure annexée. Description du mode de réalisation L'installation d'entraînement 1 comporte une machine électrique 2, une transmission à différentiel 3 et deux transmissions 25 planétaires à deux étages 4. Le rotor 5 de la machine électrique 2 transmet le couple moteur régulièrement aux deux axes de sortie 6 de l'installation d'entraînement 1 pour entraîner les deux axes d'entraînement 7, coaxiaux, de l'axe électrique. L'extrémité des axes d'entraînement 7 porte respectivement une roue du véhicule. 30 La chaîne de transmission mécanique entre la machine électrique 2 et les axes de sortie coaxiaux 6 de l'installation d'entraînement 1 comporte le différentiel 3 et les deux transmissions planétaires 4. Les deux transmissions planétaires 4 ont respectivement deux emplacements planétaires identiques. La machine électrique 2 et 35 le boîtier de différentiel 3 sont logés dans le boîtier 10 de l'installation 3057821 5 d'entraînement 1 qui a, par exemple, une enveloppe de refroidissement 10.1 avec des canaux de refroidissement 9 traversés par un fluide de refroidissement pour refroidir l'installation d'entraînement 1. Le stator 14 de la machine électrique 2 est appliqué par sa périphérie extérieure 5 contre l'enveloppe refroidissante 10.1 du boîtier d'entraînement 10. Le différentiel 3 a un boîtier 11 et deux axes de sortie 12. Selon l'invention, le boîtier de différentiel 11 est fixé au rotor 5 de la machine électrique 2 et chaque axe de sortie 12 du différentiel 3 est couplé à une transmission planétaire 4 à un étage. 10 Le boîtier de différentiel 11 comporte un segment de fixa- tion 15, par exemple, un segment de bride qui est fixé à un segment de fixation 16 du rotor 5, par exemple, un segment de bride complémentaire. Selon l'exemple de réalisation, le segment de bride 15 du différentiel 11 est vissé au segment de bride complémentaire 16 du rotor 5. 15 Le rotor 5 de la machine électrique 2 entoure une cavité 17 recevant le différentiel 3 pour que le rotor 5 de la machine électrique 2 et le boîtier 11 du différentiel 3 soient sur un axe de rotation 18 commun et soient logés dans deux paliers de rotation 19 communs. Le différentiel 3, selon cet exemple de réalisation, est logé complètement dans 20 la cavité 17, mais il peut également ne s'y loger que partiellement. La machine électrique est, par exemple, une machine synchrone à excitation par des aimants permanents et son nombre de pôles est dans une plage comprise entre 12 et 24. De cette manière, on obtient un rotor 5 dont la cavité 17 est particulièrement importante 25 dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation 18. Le couple développé par la machine électrique est tel qu'il suffit d'une démultiplication de la vitesse de rotation par un seul étage de transmission dans la transmission planétaire 4 respective, par exemple, avec un rapport de démultiplication compris entre 4 et 6. 30 Le différentiel 3 est, par exemple, installé dans la direc- tion axiale par rapport à l'axe de rotation 18, au milieu du rotor 5 et/ou sur le boîtier d'entraînement 10. Les paliers de rotation 19 s'appuient chacun sur un panneau de palier 20 du boîtier d'entraînement 10. Les panneaux de palier 20 ont une forme de couvercle fermant l'enveloppe 35 de refroidissement 10.1 de forme cylindrique du boîtier d'entraînement 3057821 6 10 au niveau de ses faces frontales ; ces panneaux sont pour cela fixés à l'enveloppe de refroidissement 10.1 du boîtier d'entraînement 10 par exemple, par des brides. De plus, les panneaux de palier 20 ont chacun une cavité 23 pour recevoir l'une des transmissions planétaires 4. Les 5 cavités 23 des panneaux de palier 20 arrivent dans la cavité 17 du rotor 5 de la machine électrique 1 et sont fermés par les panneaux de palier 24 pour enfermer les transmissions planétaires dans les cavités 23. Ainsi les jeux planétaires de la transmission planétaire 4 peuvent tourner dans un bain d'huile. 10 Le boîtier 11 du différentiel comporte deux appuis de pa- lier 25 dont les côtés extérieurs tournés vers le rotor 5 sont munis chacun d'un palier de rotation 19 ; leur côté intérieur est muni chaque fois d'un axe de sortie de différentiel 12. Les axes de sortie 12 du différentiel 3 sont couplés respectivement à une roue solaire 26 de la transmission 15 planétaire 4 respective. Les deux transmissions planétaires 4 à un étage ont un rapport de démultiplication compris entre 4 et 6 avec chaque fois un porte-satellite 28 muni d'un satellite 27 et respectivement une roue à denture intérieure 29. Le porte-satellite 28 de la transmission planétaire 20 4 est relié ou couplé respectivement à l'un des axes de sortie 6 de l'installation d'entraînement. La roue à denture intérieure 29 de la transmission planétaire 4 est fixée respectivement à l'un des panneaux de palier 20, par exemple, par une liaison par la forme ou par la force, telle que, par exemple une liaison par pressage et sertissage. On peut 25 également envisager d'autres types de liaison tels que, par exemple, les rivets, les vis, la colle ou le soudage. En outre, la roue à denture intérieure 29 peut également être réalisée en une seule pièce avec le panneau de palier 20. Le différentiel 3 comporte deux pignons d'axe 32 et deux 30 pignons d'équilibrage 33. Chacun des pignons d'axe 32 du différentiel 3 est relié par l'un des axes de sortie de différentiel 12 et l'une des transmissions planétaires 4 à un axe de sortie 6 de l'installation d'entraînement 1. Les pignons coniques d'équilibrage 33 sont montés à rotation dans le boîtier de différentiel 11 perpendiculairement à l'axe de 3057821 7 rotation 18 du boîtier de différentiel 11. Ces pignons engrènent avec les deux pignons d'axe 32. 5 3057821 5 1 8 10 2 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 3 4 5 6 7 9 Installation d'entraînement Machine électrique Différentiel Engrenage épicycloïdal / transmission planétaire Rotor Axe de sortie Axe d'entraînement Canaux de refroidissement 10 Boîtier d'entraînement 10 1 Enveloppe de refroidissement 11 Boîtier de différentiel 12 Axe de sortie de différentiel 15 15 Segment de fixation 16 Segment de fixation 17 Cavité 18 Axe de rotation commun 19 Palier de rotation commun 20 20 Panneau de palier 23 Cavité du panneau de palier 25 Appui de palier 26 Roue solaire 27 Satellite 25 28 Porte-satellite 29 Roue à denture creuse 32 Pignon d'axe 33 Pignon d'équilibrage 30 REVENDICATIONS1°) Installation d'entrainement (1) pour entrainer un axe électrique comportant une machine électrique (2) dont le rotor (5) applique un couple moteur à deux axes de sortie (6) de l'installation d'entraînement (1) pour entraîner deux axes moteur (7) de l'axe électrique, - le chemin de transmission entre la machine électrique (2) et les axes de sortie (6) de l'installation d'entraînement (1) comportant un différentiel (3) et au moins une transmission planétaire (4), - la machine électrique (2) et le différentiel (3) étant logés dans le boîtier (10) de l'installation d'entraînement (1), et - le différentiel (3) ayant un boîtier différentiel (11) et deux axes de sortie de différentiel (12), installation caractérisée en ce que le boîtier de différentiel (11) est fixé au rotor (5) de la machine électrique (2) et la transmission planétaire (4) à un étage est couplée à chaque axe de sortie (12) du différentiel (3). 2°) Installation d'entraînement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier de différentiel (11) comporte un segment de fixation (15), no- tamment une bride fixée au segment de fixation (16) du rotor (5) notamment un segment de bride complémentaire. 3°) Installation d'entraînement selon la revendication 1 et 2, caractérisée en ce que le rotor (5) de la machine électrique (2) entoure une cavité (17) logeant au moins partiellement le différentiel (3). 4°) Installation d'entraînement selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rotor (5) de la machine électrique (2) et le boîtier de différentiel (11) ont un axe de rotation (18) commun et sont montés dans deux paliers de rotation (19) communs, portés chacun par un panneau de palier (20) du boîtier d'entraînement (10). 3057821 10 5°) Installation d'entraînement selon la revendication 4, caractérisée en ce que le boîtier de différentiel (11) comporte deux appuis de palier (25) dont le côté extérieur est muni d'un palier de rotation (19) respectif et dont le 5 côté intérieur est muni de l'un des deux axes de sortie de différentiel (12) respectif. 6°) Installation d'entraînement selon la revendication 4, caractérisée en ce que 10 les panneaux de palier (20) ont chacun une cavité (23) pour recevoir l'une des transmissions planétaires (4), les cavités (23) des panneaux de palier (20) venant en saillie dans la cavité (17) du rotor (5) de la machine électrique (2). 15 7°) Installation d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les axes de sortie (12) du différentiel (3) sont couplés chacun à la roue planétaire (26) de la transmission planétaire (4) respective. 20 8°) Installation d'entraînement selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la transmission planétaire (4) comporte un support de satellite (28) portant un satellite (27) et une roue à denture intérieure (29), - le support de satellite (28) étant relié à l'un des axes de sortie (6) 25 de l'installation d'entraînement (1) et la roue à denture intérieure (29) étant fixée au panneau de palier (20) respectif. 9°) Installation d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que 30 le différentiel (3) comporte deux pignons d'axe (32) et deux pignons co- niques d'équilibrage (33), chaque pignon d'axe (32) du différentiel (3) étant relié par l'un des axes de sortie différentiel (12) et l'une des transmissions planétaires (4) à l'un des axes de sortie (6) de l'installation d'entraînement (1) et les pignons 35 d'équilibrage (33) sont montés à rotation dans le boîtier de différentiel 3057821 11 (11) perpendiculairement à l'axe de rotation (18) du boîtier de différentiel (11) en engrenant avec les deux pignons d'axe (32). 10°) Installation d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 9, 5 caractérisée en ce que la machine électrique (2) est une machine synchrone à excitation par aimant permanent dont le nombre de pôles est compris entre 12 et 24. 10