REDUCTEUR DE VITESSE DE MACHINE ELECTRIQUE DE VEHICULE HYBRIDE EQUIPE D'UN DISPOSITIF DE BLOCAGE HYBRID VEHICLE ELECTRIC MACHINE SPEED REDUCER EQUIPPED WITH A BLOCKING DEVICE
La présente invention concerne un réducteur placé entre une machine électrique et les roues motrices d'un véhicule hybride pour l'entraînement de ce véhicule, ainsi que le véhicule hybride lui-même. En particulier, la présente invention concerne un dispositif de blocage de ce réducteur pour immobiliser la chaîne d'entraînement du véhicule quand celui-ci est en situation de stationnement, par exemple pour la recharge de ses batteries. Les véhicules hybrides comportent généralement une machine électrique reliée à un accumulateur électrique, pour, en association avec un moteur thermique, obtenir différents modes de fonctionnement et réduire la consommation d'énergie ainsi que les émissions polluantes. Suivant les demandes du conducteur et les conditions de circulation, on peut notamment apporter avec la machine électrique un complément de couple moteur appliqué sur les roues motrices, recharger les batteries au freinage du véhicule en délivrant un couple de freinage sur ces roues motrices, ou rouler uniquement avec le moteur électrique sans émettre de gaz polluant. On peut ainsi optimiser le fonctionnement du moteur thermique et réduire sa consommation. Pour relier mécaniquement la machine électrique avec les roues du véhicule, il est généralement prévu un réducteur de vitesse composé d'engrenages entre l'arbre tournant de la machine électrique et le différentiel entrainant en rotation les arbres moteurs des roues d'un train roulant. La démultiplication que permet le réducteur de vitesse entre le moteur électrique et le différentiel est en effet nécessaire pour adapter le niveau de régime et de couple entre la machine électrique et la roue. The present invention relates to a reducer placed between an electric machine and the driving wheels of a hybrid vehicle for driving this vehicle, as well as the hybrid vehicle itself. In particular, the present invention relates to a locking device of this reducer for immobilizing the drive chain of the vehicle when the latter is in a parking situation, for example for charging its batteries. Hybrid vehicles generally include an electric machine connected to an electric accumulator, for, in combination with a heat engine, to obtain different modes of operation and reduce energy consumption and pollutant emissions. According to the demands of the driver and the traffic conditions, it is possible in particular to bring with the electric machine additional engine torque applied to the drive wheels, recharge the batteries when braking the vehicle by delivering a braking torque on these drive wheels, or roll only with the electric motor without emitting polluting gas. It can thus optimize the operation of the engine and reduce its consumption. To mechanically connect the electric machine with the wheels of the vehicle, it is generally provided a speed reducer composed of gears between the rotating shaft of the electric machine and the differential rotating the motor shafts of the wheels of a running gear. The reduction that the speed reducer allows between the electric motor and the differential is indeed necessary to adapt the level of speed and torque between the electric machine and the wheel.
Il est utile par ailleurs de mettre en place dans le véhicule un système de blocage de l'ensemble mécanique en lien avec les roues, permettant d'assurer efficacement l'immobilisation du véhicule pendant son stationnement ou, par exemple, un arrêt pour recharge de ses accumulateurs. Ce système de blocage consiste généralement en un axe ou un cran d'arrêt mu par une commande pouvant être introduit dans une forme creuse d'une pièce mobile de l'ensemble mécanique en lien avec les roues, de façon à l'immobiliser. Ce système mécanique est encombrant et nécessite un système de commande spécifique. Son installation dans le véhicule génère donc un surcoût important et une masse supplémentaire, ainsi qu'un encombrement pouvant s'avérer gênant pour l'implantation des composants dans une partie du véhicule, comme un sous-plancher de coffre ou un sous-capot, dans lequel de nombreux composants sont déjà implantés. La présente invention a pour objectif de pallier 20 ces inconvénients de l'art antérieur. En particulier, la présente invention a pour objectif de fournir un système de blocage des roues d'un véhicule, qui soit particulièrement simple à mettre en oeuvre dans le véhicule. 25 Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel système de blocage qui puisse être commandé de façon aisée, sans nécessiter de transformations importantes du véhicule. Encore un autre objectif de l'invention est de 30 fournir un tel système de blocage qui soit peu coûteux à mettre en place dans le véhicule et qui génère un encombrement et un poids minimal. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un 35 Réducteur de vitesse placé entre l'arbre tournant d'une machine électrique et un arbre d'entraînement d'au moins une roue motrice d'un véhicule hybride, comprenant un dispositif d'accouplement composé d'un pignon fou monté sur un arbre du réducteur de vitesse lié en rotation à l'arbre d'entrainement et d'un disque de crabot monté coulissant et solidaire en rotation sur l'arbre du réducteur de vitesse, le disque de crabot pouvant être amené dans une première position dans laquelle il est en prise par crabotage avec le pignon fou, afin d'accoupler en rotation le pignon fou et l'arbre du réducteur de vitesse, dans lequel le disque de crabot comprend également au moins une dent pouvant entrer en prise avec au moins une dent fixe, dans une seconde position du disque de crabot, afin de bloquer la rotation de l'arbre du réducteur de vitesse. Avantageusement, les dents fixes sont solidaires du 15 carter du réducteur de vitesse. Avantageusement, les dents fixes sont usinées sur la face intérieure du carter du réducteur de vitesse. Avantageusement, le réducteur de vitesse comprend plusieurs dents fixes formant une couronne concentrique 20 l'axe de l'arbre du réducteur de vitesse. Avantageusement, l'arbre du réducteur de vitesse portant le pignon fou est un arbre secondaire distinct de l'arbre moteur et du différentiel entrainant les roues. Avantageusement, le réducteur de vitesse comprend 25 une fourchette de commande du coulissement du disque de crabot sur l'arbre du réducteur de vitesse. Avantageusement, le réducteur de vitesse comprend un capteur de la position de coulissement du disque de crabot. 30 Avantageusement, le réducteur de vitesse comprend des moyens de maintien du disque de crabot dans sa première position de crabotage avec le pignon fou et dans sa seconde position de blocage. Avantageusement, les moyens de maintien permettent 35 également le maintien du disque de crabot dans une troisième position libre distincte des première et deuxième positions. It is also useful to set up in the vehicle a locking system of the mechanical assembly in connection with the wheels, to effectively ensure the immobilization of the vehicle during its parking or, for example, a stop for charging of its accumulators. This locking system generally consists of an axle or a detent piece driven by a command that can be introduced into a hollow form of a movable part of the mechanical assembly in connection with the wheels, so as to immobilize it. This mechanical system is bulky and requires a specific control system. Its installation in the vehicle therefore generates a significant additional cost and additional mass, and a size that can be inconvenient for the implementation of components in a part of the vehicle, such as a boot subfloor or under-hood, in which many components are already implanted. The present invention aims to overcome these disadvantages of the prior art. In particular, the present invention aims to provide a wheel locking system of a vehicle, which is particularly simple to implement in the vehicle. Another object of the invention is to provide such a locking system which can be controlled easily, without the need for major vehicle transformations. Yet another object of the invention is to provide such a locking system which is inexpensive to set up in the vehicle and which generates a bulk and a minimum weight. These objectives, as well as others which will become more clearly apparent thereafter, are achieved by means of a speed reducer placed between the rotating shaft of an electric machine and a drive shaft of at least a driving wheel of a hybrid vehicle, comprising a coupling device consisting of a idler gear mounted on a shaft of the speed reducer rotatably connected to the drive shaft and a sliding clutch disk mounted and secured to in rotation on the shaft of the speed reducer, the dog disc can be brought into a first position in which it is engaged by interconnection with the idler gear, in order to couple in rotation the idle gear and the gear shaft in which the dog disc also includes at least one tooth engageable with at least one fixed tooth, in a second position of the dog disc, to block the rotation of the speed reducer shaft. Advantageously, the fixed teeth are integral with the casing of the speed reducer. Advantageously, the fixed teeth are machined on the inner face of the gearbox housing. Advantageously, the speed reducer comprises a plurality of fixed teeth forming a ring concentric with the axis of the speed reducer shaft. Advantageously, the shaft of the gearbox carrying the idler gear is a secondary shaft separate from the drive shaft and the differential driving the wheels. Advantageously, the speed reducer comprises a control fork for sliding the dog disk on the speed reducer shaft. Advantageously, the speed reducer comprises a sensor of the sliding position of the dog disc. Advantageously, the speed reducer comprises means for holding the clutch disc in its first clutching position with the idler gear and in its second locking position. Advantageously, the holding means also allow the dog disc to be held in a third free position distinct from the first and second positions.
L'invention concerne également un véhicule automobile hybride comprenant une machine électrique entrainant au moins une roue motrice, caractérisé en ce que la machine électrique et les roues motrices sont liées par un réducteur de vitesse tel que décrit ci-dessus. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagné d'une figure unique qui est une représentation schématique d'un réducteur pour machine électrique de véhicule hybride équipé d'un système de blocage selon l'invention. The invention also relates to a hybrid motor vehicle comprising an electric machine driving at least one driving wheel, characterized in that the electric machine and the drive wheels are connected by a speed reducer as described above. Other objects, advantages and features of the invention will appear in the following description of a preferred embodiment, not limiting the object and scope of the present patent application, accompanied by a single figure which is a schematic representation of a gearbox for hybrid vehicle electric machine equipped with a locking system according to the invention.
La figure représente schématiquement un réducteur de vitesse, placé entre une machine électrique 1 et un différentiel 2 entraînant en rotation les deux roues d'un train roulant, arrière ou avant, d'un véhicule. L'arbre tournant 3 de la machine électrique 1 est solidaire d'un pignon 31 qui est en prise avec un pignon 41 monté fou sur un arbre intermédiaire 4 tournant autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de l'arbre 3 et à l'axe de rotation 21 du différentiel 2. Le pignon fou 41 comporte une denture latérale de crabot en créneaux 410, qui peut entrer en prise avec la denture latérale de crabot complémentaire 51 d'un disque de crabot 5 monté coulissant et solidaire en rotation sur l'arbre intermédiaire 4. Le disque de crabot 5 peut par exemple être par une forme de cannelure avec l'axe secondaire, permettant ainsi sa translation mais empêchant sa rotation vis-à-vis de l'axe secondaire. Le disque de crabot 5 permet ainsi, quand les dentures de crabot 51 et 410 sont en prise, d'associer en rotation le pignon fou 41 et l'arbre intermédiaire 4 qui le porte. The figure schematically shows a speed reducer, placed between an electric machine 1 and a differential 2 driving in rotation the two wheels of a running gear, rear or front, of a vehicle. The rotating shaft 3 of the electric machine 1 is integral with a pinion 31 which is engaged with a pinion 41 mounted idly on an intermediate shaft 4 rotating about an axis parallel to the axis of rotation of the shaft 3 and the axis of rotation 21 of the differential 2. The idler gear 41 has a side teeth of crank dog clutch 410, which can engage with the lateral teeth of complementary clutch 51 of a dog disc 5 mounted sliding and secured in rotation on the intermediate shaft 4. The dog disk 5 may for example be in a form of groove with the secondary axis, thus allowing its translation but preventing its rotation vis-à-vis the secondary axis. The dog disk 5 thus allows, when the dog teeth 51 and 410 are in engagement, to associate in rotation the idler gear 41 and the intermediate shaft 4 which carries it.
L'arbre intermédiaire 4 porte également un second pignon 42 qui est en prise avec un pignon 22 lié en rotation au différentiel 2. Les deux engrenages formés respectivement par les pignons 31 et 41 d'une part, et les pignons 42 et 22 d'autre part, constituent respectivement le premier et le deuxième étage du réducteur de vitesse. Le disque de crabot 5 est associé à un système de commande 52, par exemple de type vérin ou commande électrique, actionnant une fourchette semblable à celle mise en oeuvre dans les boîtes de vitesse, qui entraîne en translation le disque entre une première position dans laquelle la denture de crabot 51 du disque de crabot 5 est en prise avec la denture de crabot 410 de la roue folle 41, et une position libre dans laquelle ces dentures de crabot 51 et 410 ne sont pas en prise. Ce système de commande 52 permet ainsi de réaliser l'accouplement du moteur 1 avec le différentiel 2 ou le désaccouplement, par exemple pour éviter l'entraînement des roues par le moteur à l'arrêt ou pendant la charge des accumulateurs, ou l'entraînement du moteur par les roues, lors du roulage du véhicule à grande vitesse, pour limiter les pertes de traînées lorsque le couple venant du moteur électrique n'est pas nécessaire. The intermediate shaft 4 also carries a second pinion 42 which is engaged with a pinion 22 rotatably connected to the differential 2. The two gears respectively formed by the pinions 31 and 41 on the one hand, and the pinions 42 and 22 of on the other hand, constitute respectively the first and second stages of the speed reducer. The dog disk 5 is associated with a control system 52, for example of the jack or electric control type, operating a fork similar to that implemented in the gearboxes, which drives in translation the disk between a first position in which the dog teeth 51 of the dog disc 5 is engaged with the clutch teeth 410 of the idler wheel 41, and a free position in which these clutch teeth 51 and 410 are not in engagement. This control system 52 thus makes it possible to mate the motor 1 with the differential 2 or the uncoupling, for example to prevent the wheels from being driven by the motor when the batteries are stopped or during charging, or the drive of the engine by the wheels, when driving the vehicle at high speed, to limit the loss of drag when the torque from the electric motor is not necessary.
Selon l'invention, le disque de crabot 5 présente également sur sa face latérale opposée à celle qui porte la denture de crabot 51, une seconde denture de crabot 53. Le disque de crabot 5 comporte ainsi des dents sur les deux faces. L'actionneur 52 peut amener le disque de crabot 5 dans une seconde position dans laquelle la denture de crabot 51 n'est pas en prise avec la denture de crabot 410 de la roue folle 41, et la denture de crabot 53 est en prise avec une ou plusieurs dents fixes 6liées au carter du réducteur de vitesse. According to the invention, the dog disk 5 also has on its lateral side opposite to that which carries the dog teeth 51, a second dog teeth 53. The dog disc 5 thus has teeth on both sides. The actuator 52 can bring the dog disk 5 into a second position in which the dog gear 51 is not in engagement with the dog teeth 410 of the idler wheel 41, and the dog gear 53 is engaged with one or more fixed teeth connected to the speed reducer housing.
Ces dents fixes 6 peuvent constituer un disque complet formant une denture de crabot placées en vis-à-vis de la denture de crabot 53 avec laquelle elle est complémentaire. Ces dents fixes 6 peuvent être usinées dans la paroi intérieure du carter du réducteur de vitesse ou appartenir à une pièce distincte rapportée de façon fixe, par exemple par vissage, sur une paroi intérieure du carter. Quand le dispositif de commande 52 met la denture de crabot 53 en prise avec ces dents fixes 6, la rotation du disque de crabot 5 est immobilisée, ce qui entraîne l'immobilisation de l'arbre intermédiaire 4 et, en conséquence, du différentiel 2 lié au train de roue. Cette position du disque de crabot 5 permet donc d'assurer l'immobilisation des roues du véhicule et donc d'assurer la fonction de frein de stationnement de celui-ci. These fixed teeth 6 may constitute a complete disc forming a toothing of clutch placed in vis-à-vis the gear of clutch 53 with which it is complementary. These fixed teeth 6 may be machined in the inner wall of the gearbox housing or belong to a separate part attached fixedly, for example by screwing, on an inner wall of the housing. When the control device 52 puts the dog teeth 53 in engagement with these fixed teeth 6, the rotation of the dog disc 5 is immobilized, which causes the immobilization of the intermediate shaft 4 and, consequently, the differential 2 linked to the wheel train. This position of the clutch disk 5 thus ensures the immobilization of the vehicle wheels and thus to ensure the parking brake function thereof.
Le dispositif selon l'invention permet donc, avec une modification mineure du dispositif d'accouplement du réducteur de vitesse, d'assurer la fonction de frein de stationnement. Il suffit en effet de rallonger la course de l'actionneur du disque de crabot pour lui permettre d'atteindre une seconde position de blocage à l'opposé de la première position de crabotage, par rapport à la position libre. Il permet donc d'éviter la mise en place d'un système de frein de stationnement indépendant dans le véhicule, occupant de la place, générant un surplus de poids et des coûts supplémentaires et nécessitant un circuit de commande indépendant. Un capteur de position peut être associé au système d'entraînement 52 pour renvoyer la position du disque de crabot, permettant au système de supervision du véhicule de connaître à tout moment l'état, craboté, libre ou bloqué, du disque de crabot. La stabilité du disque de crabot 5 dans chacune des trois positions peut être assurée de façon usuelle par un dispositif de blocage, par exemple des billes cadençant la translation, et/ou par des solutions de contre pente sur les dents du crabot garantissant un maintien du disque de crabot engagé dans chaque position. Ces moyens permettant d'assurer la stabilité permettent de limiter la consommation électrique du dispositif d'actionnement 52, associée au maintien du disque de crabot 5 dans chacune de ses positions engagées. Dans le mode de réalisation représenté, le réducteur est du type à deux étages, qui est avantageux car économique et compact. Cependant, le dispositif de blocage selon l'invention peut également être intégré avantageusement à d'autres types de réducteurs. The device according to the invention thus makes it possible, with a minor modification of the coupling device of the speed reducer, to perform the parking brake function. It suffices to lengthen the stroke of the actuator of the clutch disc to enable it to reach a second locking position opposite the first clutch position, relative to the free position. It therefore avoids the installation of an independent parking brake system in the vehicle, occupying space, generating excess weight and additional costs and requiring an independent control circuit. A position sensor may be associated with the drive system 52 to return the position of the dog disc, allowing the vehicle monitoring system to know at any time the state, clutched, free or blocked, the dog disc. The stability of the dog disc 5 in each of the three positions can be ensured in the usual manner by a locking device, for example beads controlling the translation, and / or by counter slope solutions on the teeth of the dog ensuring a maintenance of the dog disc engaged in each position. These means making it possible to ensure stability make it possible to limit the electrical consumption of the actuating device 52, associated with maintaining the dog disc 5 in each of its engaged positions. In the embodiment shown, the gearbox is of the two-stage type, which is advantageous because it is economical and compact. However, the locking device according to the invention can also be advantageously integrated with other types of gearboxes.