FR2785851A1

FR2785851A1 - Arbre d'entrainement a commande electrique

Info

Publication number: FR2785851A1
Application number: FR9914019A
Authority: FR
Inventors: Harald Wendl; Michael Roske
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2000-05-19
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: DE19852663A1; FR2785851B1

Abstract

L'invention concerne un arbre d'entraînement à commande électrique, notamment pour l'entraînement d'un autobus urbain à châssis surbaissé en vue de la baisse du niveau sonore. L'arbre (1) comporte un démultiplicateur à denture hélicoïdale (14), dont les forces axiales résultantes sont absorbées par des peignes de pression (8, 9), pour que l'arbre (1) d'un moteur électrique d'entraînement (2) soit exempt de forces axiales. De ce fait, il est possible de loger l'arbre (1) du moteur électrique d'entraînement (2) dans deux paliers à roulement (12) de petites dimensions qui peuvent être réalisés sous la forme de paliers libres, ou de loger l'arbre (1) du moteur électrique d'entraînement (2) d'un côté seulement dans un palier à roulement (12) et de l'autre côté de loger l'arbre (1) dans le sens radial, par rapport à la denture, dans le démultiplicateur (14) et dans le sens axial par rapport aux peignes de pression (8) dans le démultiplicateur (14).

Description

ARBRE D'ENTRAINEMENT A COMMANDE ELECTRIQUE

L'invention concerne un arbre d'entraînement à commande électrique, notamment pour l'entraînement d'un autobus urbain à châssis surbaissé, comportant un moteur d'entraînement, un arbre et au moins un palier comportant au moins un premier démultiplicateur en liaison avec un moyeu

de roue.

Ce moteur électrique entraîne un moyeu de roue par l'intermédiaire d'un démultiplicateur. Les autobus dont l'arbre d'entraînement est à commande électrique nécessitent notamment une construction très compacte de l'arbre d'entraînement. Il faut veiller à ce que la largeur de passage à l'intérieur de I'autobus puisse être aussi large que possible. Puisque l'arbre d'entraînement est en liaison directe avec le châssis de l'autobus, les bruits provenant de l'entraînement de l'arbre sont transmis directement dans l'espace des passagers. Un faible niveau sonore est donc un critère déterminant pour l'entraînement des essieux d'un autobus. Le DE 41 12 624 Cl présente la

description d'un arbre d'entraînement rigide pour un véhicule utilitaire, dans

lequel un moteur électrique entraîne, par l'intermédiaire d'un premier démultiplicateur, une transmission planétaire dont la sortie est reliée à un moyeu de roue. Cet arbre d'entraînement rigide tel que publié, ne satisfait pas aux exigences concernant les bruits pour un entraînement d'autobus à cause d'une denture droite dans le premier démultiplicateur. Cependant, si le premier démultiplicateur est réalisé avec un denture hélicoïdale, des forces axiales provenant de la denture hélicoïdale se manifestent sur l'arbre d'entrée et sur l'arbre de sortie du démultiplicateur. Ces forces axiales doivent être absorbées au moyen d'un palier séparé ou au moyen d'un palier nettement surdimensionné dans le moteur électrique. En outre, les paliers sont soumis à des influences négatives pour leur durée de vie suite à une température élevée du palier, résultant de la chaleur dissipée par le moteur électrique, de la très grande vitesse de rotation du moteur nécessaire pour permettre une construction compacte du moteur électrique et de l'échauffement supplémentaire des paliers par friction résultant des forces axiales de la denture. De ce fait, la longueur de l'arbre d'entraînement est considérablement allongée et la largeur de passage à l'intérieur de l'autobus

s'en trouve diminuée.

La présente invention a pour objet de réaliser un arbre d'entraînement à commande électrique qui se distingue par un faible niveau sonore et une construction compacte, la conception de la transmission étant à réaliser de telle façon que le moteur électrique, respectivement les paliers du moteur

électrique, ne sont pas soumis à des forces externes.

Cet objectif est atteint selon l'invention par un arbre d'entraînement caractérisé en ce qu'au moins le premier démultiplicateur, qui est entraîné par le moteur d'entraînement, est à denture hélicoïdale, et en ce que les forces axiales qui en résultent sont absorbées par des peignes de pression de telle façon que le palier, qui reçoit l'arbre du moteur d'entraînement, reste exempt

de forces axiales.

Selon un mode de réalisation préféré, I'arbre du moteur d'entraînement est fixé dans le sens axial par l'intermédiaire de l'un des peignes de pression et les paliers du moteur d'entraînement sont réalisés sous la forme de paliers libres. De préférence, I'arbre du moteur d'entraînement est logé d'une part dans le sens radial par rapport à la denture du premier démultiplicateur et dans le sens axial par rapport aux peignes de pression, et d'autre part exclusivement par l'intermédiaire d'un palier qui est disposé à l'opposé du démultiplicateur et

qui est réalisé sous la forme d'un palier libre.

Le premier démultiplicateur peut être un engrenage planétaire, ou un engrenage à roues droites. De façon avantageuse, les roues dentées du démultiplicateur à roues droites sont disposées de telle façon qu'une roue dentée motrice est exempte de

forces radiales.

L'arbre d'entraînement selon l'invention se distingue par le fait que les dentures du démultiplicateur qui réduit les vitesses de rotation du moteur d'entraînement sont réalisées sous la forme de dentures hélicoïdales et que les forces axiales qui en résultent ne sont pas absorbées par des paliers supplémentaires ou des paliers existants qui doivent donc être dimensionnés de façon à être plus grands, mais par des peignes de pression disposés latéralement par rapport aux dentures. Ces caractéristiques permettent la réalisation d'un entraînement d'autobus pouvant être considéré d'un faible niveau sonore qui se distingue par une construction très compacte. Par I'utilisation de deux peignes de pression sur la roue dentée motrice, qui est reliée directement à l'arbre du moteur électrique, il est possible de réaliser les paliers du moteur électrique, qui sont normalement constitués par un palier fixe et un palier libre, sous la forme de deux paliers libres puisque l'arbre du moteur électrique est fixé dans le sens axial par l'intermédiaire des peignes de pression sur la denture de l'arbre d'entraînement. Si l'on utilise un engrenage planétaire ou un engrenage droit ayant une roue centrale compensée radialement comme premier démultiplicateur, il est possible de renoncer complètement au premier palier adjacent à l'engrenage planétaire, dans le moteur électrique puisque l'arbre du moteur électrique est centré dans le sens radial par l'intermédiaire de la transmission et fixé dans le sens radial, par l'intermédiaire des peignes de pression, à la roue centrale interne de l'engrenage planétaire. Du fait que le moteur électrique ne présente maintenant plus qu'un palier à roulement, on obtient une réduction considérable de la longueur de l'arbre d'entraînement à commande électrique. Dans une autre variante de réalisation, il est également possible d'utiliser un peigne de pression agissant seulement dans une direction et couvrant le sens du fonctionnement principal de l'entraînement. Ce peigne de pression absorbe alors les forces axiales résultant de la denture hélicoïdale toujours dans le sens de fonctionnement se présentant le plus souvent, de préférence, dans le sens de la marche avant sous charge en traction et donc aussi dans le sens de la marche arrière sous charge en poussée. Les forces axiales provenant des états de fonctionnement en poussée en marche avant et en traction en marche arrière sont alors absorbées par l'intermédiaire des paliers à roulement dans le moteur d'entraînement qui, du fait de cette disposition,

peuvent être réalisés avec des dimensions nettement inférieures.

D'autres caractéristiques de l'invention sont présentées dans les exemples de réalisation, et en référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 illustre un arbre d'entraînement à commande électrique pour lequel le premier démultiplicateur est réalisé sous la forme d'un engrenage planétaire et dans lequel la force axiale de la denture hélicoïdale est absorbée par deux peignes de pression situés face à face, - la figure 2 est une vue partielle détaillée de la figure 1, - la figure 3 illustre un arbre d'entraînement à commande électrique pour lequel le premier démultiplicateur est réalisé sous la forme d'un engrenage planétaire à denture hélicoïdale et dans lequel les forces axiales qui se produisent sont absorbées par deux peignes de pression situés face à face, et dans lequel l'arbre du moteur électrique est soutenu par les peignes de pression et l'engrenage planétaire ainsi que par un palier, - la figure 4 est une vue partielle d'un arbre d'entraînement à commande électrique, pour lequel le premier démultiplicateur est réalisé sous la forme d'un engrenage planétaire et dans lequel les forces axiales qui se produisent sont absorbées, pour un des sens de rotation, par un peigne de pression et, pour l'autre sens de rotation, par un palier dans le moteur électrique, - la figure 5 illustre un arbre d'entraînement à commande électrique pour lequel le premier démultiplicateur est réalisé sous la forme d'un engrenage droit et dans lequel les forces axiales qui résultent de la denture hélicoïdale sont absorbées par des peignes de pression situés face à face, - la figure 6 représente une disposition du palier de l'étage à roue dentée droite utilisée dans la figure 5, et - la figure 7 illustre un arbre d'entraînement à commande électrique pour lequel le premier démultiplicateur est réalisé sous la forme d'un étage à roue dentée droite et dans lequel les forces axiales qui se produisent par la denture hélicoïdale sont absorbées par des peignes de pression situés face à face, et dans lequel l'arbre du moteur électrique est logé, d'une part, au moyen d'un palier à roulement et, d'autre part, dans le sens axial, au moyen des peignes de pression et, dans le sens radial, par la disposition du palier

de la roue droite représentée par la figure 6.

En référence à la figure 1, I'arbre 1 d'un moteur d'entraînement électrique 2 entraîne une roue centrale interne 3 d'un étage planétaire 4 à denture hélicoïdale qui, de son côté, entraîne au moyen d'un deuxième étage planétaire 5 un moyeu de roue 6. Le moyeu de roue 6 se trouve en rapport avec un frein 7. Les forces axiales produites par l'étage planétaire 4 à denture hélicoïdale sont absorbées par des peignes de pression 8,9 placés face à face selon le sens de rotation et le sens du couple de rotation de l'arbre 1. La roue centrale interne 3 s'appuie au moyen d'un premier peigne de pression 8 sur une roue planétaire 10 qui, de son côté, s'appuie au moyen d'un peigne de pression 9 sur une couronne 11 fixe. De ce fait, I'arbre 1 est exempt de forces axiales qui, sans les peignes de pression 8, 9, devraient

être absorbées par les paliers à roulement 12 du moteur d'entraînement 2.

Grâce à l'utilisation des peignes de pression 8, 9 se trouvant face à face, les paliers à roulement 12 de l'arbre 1 peuvent également être réalisés sous la forme de paliers libres puisque l'arbre 1 est fixé dans le sens axial par

l'intermédiaire des peignes de pression 8.

Dans la figure 2, et comme cela est décrit en référence à la figure 1, les forces axiales provenant de la denture hélicoïdale sont absorbées au moyen des peignes de pression 8, 9, et le palier 12 de l'arbre 1 du moteur

d'entraînement 2 peut être réalisé sous la forme d'un palier libre.

En référence à la figure 3, la fixation axiale de l'arbre 1 d'un arbre d'entraînement à commande électrique ainsi que l'absorption des forces axiales provenant d'un étage planétaire 4 à denture hélicoïdale sont assurées par des peignes de pression 8, 9 se trouvant face à face. L'arbre 1 est relié directement à la roue centrale interne 3 de l'étage planétaire 4, et est fixé, dans le sens radial, au moyen de l'étage planétaire 4 et, dans le sens axial, au moyen des peignes de pression 8, 9, I'arbre 1 du moteur d'entraînement 2 ne nécessite comme palier supplémentaire qu'un palier à roulements 12 qui peut être réalisé sous la forme d'un palier libre. Cette disposition évite que

l'arbre 1 soit indéterminé statiquement.

En référence à la figure 4, I'arbre 1 d'un moteur d'entraînement électrique 2 entraîne une roue centrale interne 3 d'un étage planétaire 4 à denture hélicoïdale. Les forces axiales provenant de la denture hélicoïdale de l'étage planétaire 4 sont transmises, d'une part, par l'intermédiaire d'un peigne de pression 8 présent sur un côté de l'étage planétaire de la roue centrale interne 3 sur la roue planétaire 10 et, de là, par l'intermédiaire d'un peigne de pression 9 présent sur un côté de l'étage planétaire 4, depuis la roue planétaire 10 sur la couronne fixe 11. D'autre part, elles sont transmises, avec un sens de rotation opposé ou un couple de rotation opposé, et donc avec une force axiale résultant de la denture hélicoïdale de l'étage planétaire 4 dirigée dans le sens opposé, par l'intermédiaire d'un palier à roulement 12 du moteur d'entraînement 2 qui est conçu comme palier fixe. Il est avantageux d'absorber la force axiale dans le sens utilisé le plus souvent suite à la mise en service du véhicule, par l'intermédiaire du peigne de pression 8, 9 et, la force axiale se produisant le moins souvent pendant le fonctionnement du véhicule, par le palier à roulement 12 du moteur d'entraînement 2. Il est ainsi possible de maintenir la dimension des paliers à

roulement 12 du moteur d'entraînement ou de l'augmenter seulement de peu.

En référence à la figure 5, I'arbre 1 du moteur d'entraînement 2 entraîne une première roue dentée 13 d'un étage à roues droites 14 à denture hélicoïdale

qui entraîne, par l'intermédiaire d'un étage planétaire 5, un moyeu de roue 6.

Les forces axiales résultant de l'étage à roues droites 14 à denture hélicoïdale sont absorbées par des peignes de pression 8, 9 situés face à face et transmises dans les paliers à roulement 15 de l'étage à roues droites 14. Du fait de la disposition des peignes de pression 8, 9, I'arbre 1 du moteur d'entraînement 2 reste exempt de forces axiales. Il est possible de réaliser le palier à roulement 12 du moteur d'entraînement 2 sous la forme d'un palier libre. En référence à la figure 6, I'étage à roues droites 14 tel que représenté par la figure 5 se compose d'une roue dentée 13 reliée à l'arbre 1 du moteur d'entraînement 2, de deux roues intermédiaires 16 et d'une roue dentée de sortie 17 reliée à l'étage planétaire 5. Cette disposition de la denture est judicieuse lorsque le moteur d'entraînement 2 ne peut pas être monté de façon coaxiale par rapport à l'étage planétaire 5. Les forces axiales des dentures sont supportées par les peignes de pression 8 entre la roue dentée 13 et les roues intermédiaires 16 ainsi que par les peignes de pression 9 entre les roues intermédiaires 16 et la roue dentée de sortie 17. Le positionnement axial de toutes les roues du réducteur à engrenage droit est assuré par des paliers à roulement 15. La roue dentée 13 transmet le couple de rotation d'un branchement de couple aux deux roues intermédiaires 16, de façon à ce que les éléments d'engrenage puissent être dimensionnés plus petits, respectivement de façon à obtenir le petit entraxe nécessaire dans l'entraînement des moyeux de roues. Une ligne de jonction droite peut être placée en travers des axes de rotation des roues intermédiaires 16 et de l'axe de rotation de la roue dentée 13. Cela permet que les forces radiales des dentures de la roue dentée 13 soient parfaitement opposées et donc s'annulent. Le palier de l'arbre 1 n'est donc pas soumis à des charges produites par des forces radiales de l'engrenure, de sorte que le montage de

l'arbre moteur 1 ne nécessite qu'un seul palier 12.

En référence à la figure 7, I'arbre 1 d'un moteur d'entraînement 2 entraîne un étage à roues droites 14 qui entraîne, par l'intermédiaire d'un étage planétaire 5, un moyeu de roue 6. Du fait que la ligne d'action des roues intermédiaires 16, telles que représentées par la figure 6, passe par l'axe de rotation de la roue dentée 13, cette roue dentée 13 est équilibrée dans le sens radial du point de vue des forces. Il n'y a donc pas de transmission de

forces radiales de la roue dentée 13 sur l'arbre 1 du moteur d'entraînement 2.

Les forces axiales provenant de la denture hélicoïdale de l'étage à roues droites 14 sont absorbées par les peignes de pression 8, 9 et les paliers à roulement 15. L'arbre 1 du moteur d'entraînement peut donc être logé, dans le sens axial aussi bien que dans le sens radial, d'une part sur la roue dentée 13, les peignes de pression 8, 9 et les roues intermédiaires 16 et, d'autre part, dans un palier à roulement 12 pouvant être réalisé sous la forme d'un palier libre. De ce fait, I'arbre 1 du moteur d'entraînement 2 ne nécessite plus

qu'un seul palier 12, assurant ainsi un état déterminé statiquement.

La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites mais s'applique à toute modification ou variante évidente pour l'homme du métier.

Claims

REVENDICATIONS

1. Arbre d'entraînement à commande électrique comportant un moteur d'entraînement (2), un arbre (1) et au moins un palier (12) comportant au moins un premier démultiplicateur (4, 14) en liaison avec un moyeu de roue (6), caractérisé en ce qu'au moins le premier démultiplicateur (4, 14), qui est entraîné par le moteur d'entraînement, est à denture hélicoïdale, et en ce que les forces axiales qui en résultent sont absorbées par des peignes de pression (8, 9) de telle façon que le palier (12), qui reçoit l'arbre (1) du

moteur d'entraînement (2), reste exempt de forces axiales.

2. Arbre d'entraînement à commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (1) du moteur d'entraînement (2) est fixé dans le sens axial par l'intermédiaire de l'un des peignes de pression (8), et en ce que les paliers (12) du moteur d'entraînement (2) sont réalisés sous la forme

de paliers libres.

3. Arbre d'entraînement à commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (1) du moteur d'entraînement (2) est logé, d'une part, dans le sens radial par rapport à la denture du premier démultiplicateur (4, 14) et, dans le sens axial, par rapport aux peignes de pression (8) et, d'autre part, exclusivement par l'intermédiaire d'un palier (12), qui est disposé à l'opposé du démultiplicateur (4, 14) et qui est réalisé sous la forme d'un

palier libre.

4. Arbre d'enregistrement à commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier démultiplicateur (4, 14) est un engrenage planétaire.

5. Arbre d'entraînement à commande électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier démultiplicateur (4, 14) est un engrenage à

roues droites.

6. Arbre d'entraînement à commande électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les roues dentées du démultiplicateur à roues droites (14) sont disposées de telle façon qu'une roue dentée motrice (13) est

exempte de forces radiales.