Brevet FR3097930A1 — publié le 20210101

Description Titre de l'invention : Dispositif de transmission pour véhicule électrique ou hybride Domaine technique de l'invention [0001] L'invention concerne un dispositif de transmission pour un véhicule automobile, notamment pour un véhicule automobile du type électrique ou hybride. Etat de la technique antérieur [0002] Un véhicule hybride ou électrique comporte au moins un moteur électrique qui est formé par un stator et un rotor. Le stator est monté fixe en rotation sur un carter tandis que le rotor est monté mobile en rotation par rapport au stator. Le rotor est monté mobile par rapport au carter par un roulement et est relié à un système de réduction de manière à permettre d'adapter la vitesse de rotation et le couple de la machine électrique de propulsion à la vitesse requise pour le véhicule. En effet, les vitesses d'un moteur électrique peuvent être élevées, supérieures ou égales à 15000 tours par minute [0003] Les roulements supportant le rotor sont montés directement dans le carter. La taille des roulements peut être importante et peut limiter de ce fait la vitesse maximum de rotation. De plus, du fait de la liaison du rotor avec le carter, la vitesse de rotation du rotor est limitée par les capacités du roulement. Résumé de l'invention [0004] La présente invention a pour objet de fournir un dispositif de transmission comprenant un moteur électrique dont la vitesse de rotation n'est pas limitée par sa liaison avec le carter. [0005] L'invention y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un dispositif de transmission pour véhicule comprenant un moteur électrique, le dispositif comprenant [0006] un moteur électrique, le dispositif comprenant [0007] un carter renfermant le moteur électrique. [0008] le moteur électrique étant formé par un stator fixe en rotation par rapport au carter et un rotor mobile en rotation par rapport au carter, [0009] un réducteur recevant le couple fourni par le rotor comprenant une pluralité d'arbres intermédiaires dont un arbre intermédiaire principal, le dispositif comprenant en outre [0010] au moins un premier roulement monté sur le rotor et sur l'arbre intermédiaire principal, le premier roulement autorisant une rotation relative du rotor et de l'arbre intermédiaire principal l'un par rapport à l'autre et réciproquement, l'arbre intermédiaire principal et le rotor tournant dans un même sens de rotation. De préférence, il existe au moins deux premiers roulements montés sur le rotor et sur l'arbre intermédiaire principal. 2 [0011] Selon l'invention, c'est l'un des arbres du réducteur qui est utilisé pour supporter le rotor et qui sera dénommé ci-après arbre intermédiaire principal. Ainsi, par arbre intermédiaire principal ou arbre support on entend arbre qui est destiné à être lié au rotor par le premier roulement. [0012] Selon l'invention, le rotor n'est plus relié directement mais indirectement au carter par l'intermédiaire de l'arbre intermédiaire principal. La vitesse de rotation des roulements n'est plus donc directement liée à la vitesse du rotor. La vitesse de rotation du rotor peut ainsi être particulièrement accrue. [0013] Par pluralité d'arbres intermédiaires on entend un arbre intermédiaire principal et au moins un arbre intermédiaire secondaire, l'arbre intermédiaire principal étant celui qui est lié au rotor par un premier roulement. Dans un exemple, le réducteur comporte un seul arbre intermédiaire secondaire mais pourrait en comporter plus. [0014] Dans un exemple préféré, le rotor et l'arbre intermédiaire principal sont coaxiaux. En particulier, le rotor s'étend le long d'un premier axe et l'arbre intermédiaire principal s'étend le long d'un deuxième axe, l'arbre intermédiaire principal est choisi de telle manière à ce que le premier axe soit confondu avec le deuxième axe. [0015] La limitation de la vitesse d'un roulement dépend en partie de la taille de celui-ci. Plus le roulement est de grande dimension, plus sa vitesse maximum de rotation en sera limitée. [0016] La vitesse de rotation de l'arbre support (VS) dépend de la vitesse de rotation du rotor (VE) et (lu rapport de réduction (Ra) obtenu par le réducteur. La vitesse de rotation des roulements de l'arbre support est : [0017] VS = VE / Ra. [0018] La vitesse du rotor (VE) est définie par rapport au stator qui est fixé au carter. La vitesse vue par les roulements supportant le rotor est une vitesse relative entre le rotor et l'arbre intermédiaire principal. Il est donc possible écrire l'équation suivante : [0019] VE/S = VE - VS [0020] VE/S = VE - VE/Ra [0021] VE/S = VE x (1-1/Ra) [0022] Les vitesses des roulements du rotor (VE/S) et de l'arbre intermédiaire principal (VS) sont donc fonction du rapport de réduction (Ra). [0023] La position du roulement du rotor directement sur l'arbre intermédiaire principal permet une réduction de l'encombrement de ce dernier favorisant les roulements de petites tailles et donc avec des capacités supérieures en vitesse. [0024] Dans un exemple, pour des roulements identiques pouvant résister à une vitesse maximum (Vmax) et avec un ratio (Ra) de 2, il est possible d'atteindre une vitesse du rotor (VE) égale à 2xVmax. [0025] Selon l'invention, tout réducteur peut être utilisé. L'arbre (ou arbre intermédiaire 3 principal) d'un des arbres du réducteur doit être coaxial avec le moteur, tourner dans le même sens que le rotor et avoir un rapport de réduction convenablement choisi pour répartir la vitesse selon les caractéristiques des roulements. [0026] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre intermédiaire principal est relié au carter par au moins un deuxième roulement. [0027] Selon un mode réalisation de l'invention, le rotor s'étend le long d'un premier axe (X,X') et l'arbre intermédiaire principal s'étend le long d'un deuxième axe, l'arbre intermédiaire principal est choisi de telle manière à ce que le premier axe soit confondu avec le deuxième axe. [0028] Selon un mode de réalisation de l'invention, le rotor forme un arbre creux et l'arbre intermédiaire principal est monté coaxialement à l'intérieur du rotor. [0029] Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier roulement est positionné à l'intérieur de l'arbre creux. [0030] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre intermédiaire principal est monté mobile en rotation sur le carter par l'intermédiaire d'au moins un deuxième roulement. De préférence, au moins deux deuxièmes roulements sont prévus. [0031] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif est situé entre le moteur électrique et au moins une roue du véhicule tout en étant apte à relier le moteur électrique à la roue du véhicule, le dispositif comprenant en outre un différentiel pour faire varier la vitesse entre deux roues latéralement opposées. [0032] L'invention a également pour objet une utilisation d'un des arbres du réducteur pour supporter le rotor d'un dispositif de transmission de couple tel que décrit précédemment. [0033] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées. [0034] [fig.1] représente un schéma d'un dispositif de transmission, selon un premier mode de réalisation de l'invention, et [0035] [fig.2] représente un schéma d'un dispositif de transmission, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; [0036] [fig.3] représente un schéma d'un dispositif de transmission, selon un troisième mode de réalisation de l'invention. [0037] La [fig.1] représente un schéma d'un dispositif de transmission 1 comprenant un moteur électrique 2. Ce dispositif de transmission 1 peut comprendre également un moteur thermique non représenté et faire partie d'un ensemble pour un véhicule hybride. [0038] Le dispositif de transmission 1 comporte également un réducteur 3 et un carter 4. Le carter 4 enveloppe le moteur électrique 2 ainsi que le réducteur 3. Le moteur électrique 2 comporte un stator 5 et un rotor 6, le stator 5 et le rotor 6 étant montés coaxiaux l'un par rapport à l'autre autour d'un axe d'allongement X. Le stator 5 est fixé en rotation par rapport au carter 4 tandis que le rotor 5 est monté mobile en rotation par rapport au carter 4 par l'intermédiaire d'un arbre intermédiaire principal 12. [0039] Le réducteur 3 comporte dans cet exemple plusieurs pignons tels que 7, 8,9 et 113 engrenant pour transmettre le couple fourni par le moteur électrique 2 vers des roues du véhicule (non représentées). Les pignons du réducteur 3 sont par exemple configurés pour qu'un unique rapport soit possible, ou en variante pour que deux rapports distincts ou trois rapports distincts soient possibles. [0040] Dans cet exemple, quatre pignons tels que 7, 8.9 et 113 engrènent les uns avec les autres. [0041] Le rotor 6 comporte un arbre 13 creux lié au pignon 113 apte à coopérer avec un des autres pignons 7 du réducteur 3. [0042] L'arbre 13 coopère par engrenage d'un premier pignon 113 avec un deuxième pignon 7 lié en rotation avec un premier arbre intermédiaire secondaire 10. Cc premier arbre intermédiaire secondaire 10 est lié au carter 4 par deux roulements tels que 11 à ses deux extrémités. Un troisième pignon 8 est également lié sur ce premier arbre intermédiaire secondaire 10 tout en étant engrené avec un quatrième pignon 9. Ce quatrième pignon 9 est lié en rotation à un arbre intermédiaire principal 12. Cet arbre intermédiaire principal 12 est logé à l'intérieur du rotor 6 en passant au travers de l'arbre 13. L'arbre intermédiaire principal 12 est relié au rotor 6 par l'intermédiaire de deux roulements tels que 14 qui sont positionnés entre l'arbre 13 creux du rotor 6 et l'arbre intermédiaire principal 12. [0043] Deux autres roulements tels que 15 sont positionnés entre l'arbre intermédiaire principal 12 et le carter 4, ici représenté dans un exemple aux deux extrémités de ce même arbre intermédiaire principal 12. D'autres pignons tels que représentés en traits pointillés sur la figure 1 peuvent s'engrener avec le quatrième pignon 9. [0044] Ainsi, le couple est transmis à l'arbre intermédiaire principal 12 depuis le rotor 6 via l'arbre 13 au travers des différents pignons 7, 8, 9 et 113 et du premier arbre intermédiaire secondaire 10 du réducteur 3. [0045] La [fig.2] représente un schéma d'un dispositif de transmission 32 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Selon ce deuxième mode de réalisation, le dispositif de transmission 32 représente comprend un moteur électrique 33. Comme pour le dispositif 1 de l'exemple précédent, ce dispositif de transmission 32 peut comprendre également un moteur thermique non représenté et faire partie d'un ensemble pour un véhicule hybride. [0046] Le dispositif de transmission 32 comporte également un réducteur 34 et un carter 35. Le carter 35 enveloppe le moteur électrique 33 ainsi que le réducteur 34. Le moteur électrique 33 comporte un stator 36 et un rotor 37, le stator 36 et le rotor 37 étant montés coaxiaux l'un par rapport à l'autre autour d'un axe d'allongement X". Le stator 36 est fixe en rotation par rapport au carter 35 tandis que le rotor 37 est monté mobile en rotation par rapport au carter 35 par r intermédiaire d'un arbre intermédiaire principal 48. [0047] Un roulement tel que 117 est positionné entre l'arbre intermédiaire principal 48 et le carter 35, ici représenté dans un exemple à une des extrémités de ce même arbre intermédiaire principal 48. [0048] Le réducteur 34 comporte dans cet exemple plusieurs pignons tels que 38, 39, 40 et 44 engrenant pour transmettre le couple fourni par le moteur électrique 33 vers des roues du véhicule (non représentées). Comme précédemment, les pignons du réducteur 34 sont par exemple configurés pour qu'un unique rapport soit possible, ou en variante pour que deux rapports distincts ou trois rapports distincts soient possibles. [0049] Dans cet exemple, quatre pignons engrènent les uns avec les autres. [0050] Le rotor 37 comporte un arbre creux 4let qui présente une première roue 38 apte à venir coopérer avec un des autres pignons du système de réduction 34. [0051] L'arbre creux 41 coopère par engrenage d'un premier pignon 38 avec un deuxième pignon 39 qui est lié en rotation avec un premier arbre intermédiaire secondaire 42. Ce premier arbre intermédiaire secondaire 42 est lié au carter 35 par deux roulements tels que 43 à ses deux extrémités. Un troisième pignon 40 est également lié sur ce premier arbre intermédiaire secondaire 42 tout en étant engrené avec un quatrième pignon 44. Ce quatrième pignon 44 est lié en rotation à un différentiel 45. En particulier, ce quatrième pignon 44 est lié à l'arbre intermédiaire principal 48 qui est coaxial à l'arbre creux 41 du rotor 37. Le différentiel 45 est logé à l'intérieur du carter 35. [0052] Le différentiel 44 est relié au carter 35 par l'intermédiaire de deux roulements tels que 46. [0053] Deux autres roulements tels que 47 sont positionnés entre l'arbre intermédiaire principal 48 et l'arbre creux 41 du rotor 37. [0054] Ainsi, le couple est transmis à l'arbre intermédiaire principal 48 depuis le rotor 37 via l'arbre 41 au travers des différents pignons 38,39,40 et 44 et du premier arbre intermédiaire secondaire 42 du système de réduction 3. [0055] La [fig.3] représente un schéma d'un dispositif de transmission 16 selon un autre mode de réalisation de l'invention. Selon cet autre mode de réalisation, le dispositif de transmission 16 représente comprend un moteur électrique 17. Comme pour le dispositif 1 de l'exemple précédent, ce dispositif de transmission 16 peut comprendre également un moteur thermique non représenté et faire partie d'un ensemble pour un véhicule hybride. 6 [0056] Le dispositif de transmission 16 comporte également un réducteur 18 et un carter 19. Le carter 19 enveloppe le moteur électrique 17 ainsi que le système de réduction 18. Le moteur électrique 17 comporte un stator 20 et un rotor 21, le stator 20 et le rotor 21 étant montés coaxiaux l'un par rapport à l'autre autour d'un axe d'allongement X'. Le stator 20 est fixé en rotation par rapport au carter 19 tandis que le rotor 21 est monté mobile en rotation par rapport au carter 19 par r intermédiaire d'un arbre intermédiaire principal 27. [0057] Le réducteur 18 comporte dans cet exemple plusieurs pignons tels que 22, 23, 24 et 114 engrenant pour transmettre le couple fourni par le moteur électrique 17 vers des roues du véhicule (non représentées). Comme précédemment, les pignons du réducteur 18 sont par exemple configurés pour qu'un unique rapport soit possible, ou en variante pour que deux rapports distincts ou trois rapports distincts soient possibles. [0058] Dans cet exemple, quatre pignons engrènent les uns avec les autres. [0059] Le rotor 21 comporte un arbre creux 31 apte à coopérer avec un des pignons du système de réduction 18, par exemple par l'intermédiaire d'une cannelure ou par taillage directe d'une roue sur ce dernier. D'autres modes d'assemblage peuvent être envisagés entre l'arbre creux 31 et un premier pignon du réducteur 18. [0060] L'arbre creux 31 coopère par engrenage d'un premier pignon 114 avec un deuxième pignon 22 lié en rotation avec un premier arbre intermédiaire secondaire 25. Ce premier arbre intermédiaire secondaire 25 est lié au carter 19 par deux roulements tels que 26 à ses deux extrémités. Un deuxième pignon 23 est également lié sur ce premier arbre intermédiaire secondaire 25 tout en étant engrené avec un quatrième pignon 24. Ce quatrième pignon 24 est lié en rotation à l'arbre intermédiaire principal 27 par l'intermédiaire d'un différentiel 30. Cet arbre intermédiaire principal 27 est logé à l'intérieur du rotor 21 en passant par l'arbre intermédiaire secondaire 25. L'arbre intermédiaire principal 27 est relié au rotor 21 par l'intermédiaire de deux roulements tels que 28 qui sont positionnés entre l'arbre creux 31 du rotor 21 et l'arbre intermédiaire principal 27. [0061] Deux autres roulements tels que 29 sont positionnés entre l'arbre intermédiaire principal 27 et le carter 19, ici représenté dans un exemple aux deux extrémités de ce même arbre intermédiaire principal 27. Ainsi, le couple est transmis à l'arbre intermédiaire principal 27 depuis le rotor 21 via l'arbre creux 31 au travers des différents pignons 22, 23, 24 et 114 et du premier arbre intermédiaire secondaire 25 du système de réduction 18. [0062] Selon cet exemple, le couple en sortie du réducteur 18 est réparti entre différentes roues (non représentées) de ce train par le différentiel 30. Pour ce faire, en sortie du différentiel 30, le couple est réparti entre un premier arbre ou arbre intermédiaire principal 27 et un deuxième arbre ou arbre de sortie 115. Un autre roulement tel que 116 est disposé entre le carter 19 et l'arbre de sortie 115. 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif de transmission (1,16,32) pour véhicule comprenant un moteur électrique (2,17,33), le dispositif comprenant un carter (4,19,35) renfermant le moteur électrique, le moteur électrique fournissant un couple et étant formé par un stator (5,20,36) fixe en rotation par rapport au carter et un rotor (6,21,37) mobile en rotation par rapport au carter, un réducteur (3,18,45) recevant le couple fourni par le rotor comprenant une pluralité d'arbres intermédiaires dont un arbre intermédiaire principal (12,27,48), le dispositif comprenant en outre au moins un premier roulement (14,28,47) monté sur le rotor et sur l'arbre intermédiaire principal, le premier roulement autorisant une rotation relative du rotor et de l'arbre intermédiaire principal l'un par rapport à l'autre et réciproquement, l'arbre intermédiaire principal et le rotor tournant dans un même sens de rotation. [Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'arbre intermédiaire principal est relié au carter par au moins un deuxième roulement (117,29,15). [Revendication 3] Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le rotor et l'arbre intermédiaire principal sont coaxiaux. [Revendication 4] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le rotor forme un arbre creux (13,31,41) et l'arbre intermédiaire principal est monté coaxialement à l'intérieur du rotor. [Revendication 5] Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le premier roulement est positionné à l'intérieur de l'arbre creux. [Revendication 6] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'arbre inter- médiaire principal est monté mobile en rotation sur le carter par l'intermédiaire d'au moins un deuxième roulement (15,29,117). [Revendication 7] Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le dispositif est situé entre le moteur électrique et au moins une roue du véhicule tout en étant apte à relier le moteur électrique à la roue du véhicule, le dispositif comprenant en outre un différentiel (30) pour faire varier la vitesse entre deux roues latéralement opposées. [Revendication 8] Utilisation d'un des arbres du système de réduction pour supporter le rotor d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes.