FR3001268A1 - Reducteur planetaire continument variable a commande electronique notamment pour la transmission de puissance mecanique d'un vehicule - Google Patents

Reducteur planetaire continument variable a commande electronique notamment pour la transmission de puissance mecanique d'un vehicule Download PDF

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Abstract

Réducteur planétaire continument variable à commande électronique notamment pour la transmission de puissance mécanique d'un véhicule. La figure 1 représente une vue de face très schématique de l'invention qui permet de contrôler précisément la vitesse et le couple en sortie à partir d'une vitesse et un couple en entrée en faisant varier électroniquement la vitesse de la couronne du réducteur planétaire. Le réducteur planétaire possède est composé d'un disque (6) ayant une couronne dentée intérieure (3). Ledit disque (6), libre en rotation, dispose en sa périphérie d'une pluralité d'aimants permanents (7). En vis-à-vis proche, le stator fixe (8) est composé d'une pluralité de tôles (9) et de bobines magnétiques (10). Ces bobines magnétiques sont commandées successivement pour réaliser un moteur sans balais à trois phases, mais le nombre d'enroulements ou de phases peut être moindre ou plus important suivant l'application envisagée. Il est possible d'appliquer une charge aux bornes desdits enroulements pour freiner la couronne.

Description

-1- Réducteur planétaire continument variable à commande électronique notamment pour la transmission de puissance mécanique d'un véhicule. La plupart des véhicules à moteur thermique utilise une boite de vitesse 5 pour transmettre aux roues la puissance mécanique fournie par le moteur thermique. Cette boite de vitesse est indispensable pour réaliser une adaptation d'impédance mécanique, c'est-à-dire adapter le couple et la vitesse de sortie moteur par rapport à la vitesse des roues dudit véhicule. 10 Pour réaliser cette adaptation d'impédance mécanique, de nombreuses solutions existent et sont installées de série sur de nombreux véhicules. Les réducteurs à poulies à diamètres variables apportent une solution 15 efficace avec l'inconvénient majeur d'utiliser une courroie qui est soumise à une usure. Les boites de vitesse dites automatiques permettent avec une complexité plus ou moins grande de réaliser cette adaptation de façon automatique 20 par des procédés mécaniques et/ou hydrauliques. Les réducteurs toroïdaux apportent une solution également intéressante mais demandent une mécanique complexe utilisant des galets et des huiles spéciales. 25 Un calculateur électronique est indispensable pour optimiser les rapports dans les boîtes de vitesse modernes. Ce calculateur transmet ses ordres par l'intermédiaire d'électrovannes et/ou d'actionneurs électromécaniques. 30 La présente invention permet de simplifier la construction d'un tel dispositif en limitant considérablement le nombre de pièces mécaniques et permet une commande directe par un circuit électronique sans actionneurs électromécaniques. L'invention utilise également un nombre d'engrenages réduit pour obtenir un rendement maximal. 35 La finalité de l'invention est de pouvoir contrôler électroniquement et précisément la vitesse et le couple en sortie à partir d'au moins une motorisation en entrée sans pièces mobiles autres que le réducteur planétaire et sa couronne. -2- Les figures 1 et 2 décrivent une forme de réalisation possible de l'invention qui permet de réaliser un réducteur variable commandé électroniquement avec très peu de parties mécaniques. La figure 3 représente un schéma fonctionnel de l'ensemble de l'invention avec le bloc de commande électronique. La figure 1 représente une vue de face très schématique de l'invention. Le réducteur planétaire est composé d'un arbre d'entrée denté (1), de trois satellites (2) sur un porte satellite (4) solidaire de l'arbre de sortie (5), et d'un disque (6) ayant une couronne dentée intérieure (3). Ledit disque (6), libre en rotation, dispose en sa périphérie d'une pluralité d'aimants permanents de forte puissance (7). En vis-à-vis proche, le stator fixe (8) est composé d'une pluralité de tôles (9) et de bobines magnétiques (10).
Un capteur de rotation (11) mesure la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée et le capteur de rotation (12) mesure la vitesse de rotation de l'arbre de sortie. Les capteurs de position et/ou de rotation mesurent la position et la vitesse de la couronne.
Pour une plus grande facilité de compréhension, la figure 1 ne représente que trois enroulements (a) (b) et (c). Ces enroulements sont commandés successivement pour réaliser un moteur sans balais à trois phases, mais le nombre d'enroulements ou de phases peut être moindre ou plus important suivant l'application envisagée. Il est possible d'appliquer une charge aux bornes desdits enroulements pour freiner la couronne. La figure 2 représente une vue en coupe de l'invention où l'on retrouve les parties détaillées précédemment. L'arbre d'entrée denté (1) est relié directement, par exemple, au moteur thermique du véhicule, les trois satellites (2) sont montés sur le porte satellite (4) solidaire de l'arbre de sortie (5), ledit arbre de sortie est quant à lui relié aux roues. Le disque (4), libre en rotation disposant d'une couronne dentée intérieure (3) permet de réaliser le réducteur planétaire. La pluralité d'aimants permanents (7) en périphérie du disque associés aux tôles (9) composant le stator fixe (9) et aux bobines magnétiques (10) permet de réaliser un moteur sans balais. Le capteur de rotation (11) mesure la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée et le capteur de rotation (12) mesure la vitesse de rotation de l'arbre de sortie. -3- Les capteurs (13) de position et/ou de rotation mesurent la position et la vitesse de la couronne. La figure 3 représente un schéma fonctionnel de l'ensemble de l'invention avec le bloc de commande électronique. Le bloc de commande électronique (7) reçoit les informations de vitesse de l'arbre d'entrée (1) par l'intermédiaire du capteur (8), de l'arbre de sortie (2) par l'intermédiaire du capteur (9) et de la vitesse et positions de la couronne par les capteurs (6). Suivant les consignes de vitesse (V) et de sens (S) reçues, le bloc électronique commande les bobines (5). La commande peut se faire soit en apportant une charge aux bobines soit en apportant de l'énergie électrique.
La finalité de l'invention est de pouvoir contrôler précisément la vitesse et le couple en sortie à partir d'une vitesse et un couple en entrée en faisant varier électroniquement la vitesse de la couronne (3). Supposons que l'arbre d'entrée (1) soit relié à un moteur thermique de 100 KW tournant à 800 tours par minute. L'arbre de sortie (2) est relié aux roues. Le véhicule est à l'arrêt et le disque (3) tourne librement. Aucun couple n'est transmis à l'arbre de sortie (2). Si l'on apporte une charge aux bobines (5), la couronne va être freinée 25 et l'arbre de sortie (2) va se mettre en rotation et le véhicule va commencer à se déplacer. Plus la charge sur les bobines sera importante plus la vitesse de l'arbre de sortie (2) sera importante. Le contrôleur électronique (7) régule en 30 permanence la charge fournie aux bobines à l'aide du capteur de rotation de l'arbre d'entrée (8), de l'arbre de sortie (9) et de la couronne (6). Il est également possible de faire tourner la couronne en apportant de l'énergie aux bobines. Si l'on apporte un peu d'énergie et que l'on fait 35 tourner la couronne plus vite que la vitesse libre pour que la vitesse de l'arbre de sortie (2) soit inversée, le véhicule recule. D'autant plus vite que la vitesse de rotation de la couronne augmente. -4- Si l'on freine la couronne jusqu'à l'arrêt, puis on la fait tourner dans le sens inverse, la vitesse de l'arbre de sortie (2) sera encore plus importante et le véhicule se déplacera plus vite.
Exemple numérique : Nombre de dents de l'arbre d'entrée (Z1) : 20 (Zl) Nombre de dents des satellites (Z2): 30 Nombre de dents de la couronne (Z3): 80 Si la couronne est bloquée : Rapport de vitesse entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie : Zl / (Zl + Z3) = 20/100 = 1/5 Si l'arbre d'entrée est bloqué : Rapport de vitesse entre la couronne et l'arbre de sortie : Z3 / (Zl + Z3) = 80/100 = 8/10 On appelle sens normal de rotation le sens de rotation de l'arbre d'entrée.
Vitesse de l'arbre d'entrée : 1000 tours/minute sens normal Vitesse de la couronne : 200 tours/minute sens inverse Vitesse de l'arbre de sortie : 0 tour/minute Vitesse de l'arbre d'entrée : 1000 tours/minute sens normal Vitesse de la couronne : 0 tour/minute Vitesse de l'arbre de sortie : 200 tours/minute sens normal Vitesse de l'arbre d'entrée : 1000 tours/minute sens normal Vitesse de la couronne : 100 tours/minute sens normal Vitesse de l'arbre de sortie : 80 tours/minute sens inverse Vitesse de l'arbre d'entrée : 2000 tours/minute sens normal Vitesse de la couronne : 125 tours/minute sens inverse Vitesse de l'arbre de sortie : 500 tours/minute sens normal L'invention permet également de freiner le véhicule en apportant une charge sur les bobines, cela ne remplace pas les freins principaux du véhicule mais permet de les soulager. -5- La charge sur les bobines, lors du freinage de la couronne, peut être un dispositif électronique comportant un convertisseur et/ou un chargeur pour récupérer l'énergie et charger un accumulateur. S'il est possible de bloquer l'arbre de sortie, l'invention permet 5 également , en faisant tourner la couronne, de faire tourner l'arbre d'entrée et ainsi de démarrer le moteur thermique et supprimer le démarreur dudit moteur thermique.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS1) Réducteur planétaire continument variable à commande électronique notamment pour véhicules, comporte un arbre d'entrée, des satellites, un porte satellite relié à l'arbre de sortie, une couronne intérieure ainsi qu'un bloc de commande électronique, caractérisé en ce que ladite couronne libre en rotation comporte une pluralité d'aimants sur sa circonférence, le stator fixe comporte des bobines en vis-à-vis des aimants pour réaliser un moteur sans balais, ledit bloc de commande électronique, reçoit les informations de vitesse desdits arbres d'entrée et de sortie ainsi que la vitesse et la positions de ladite couronne par l'intermédiaire de capteurs pour commander les bobines.
  2. 2) Réducteur planétaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 les bobines en vis-à-vis des aimants sont reliées à un circuit électronique contrôlant la charge pour freiner la couronne et ainsi transmettre la puissance de l'arbre moteur à l'arbre de sortie.
  3. 3) Réducteur planétaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 les bobines en vis-à-vis des aimants sont reliées à un circuit électronique contrôlant la puissance fournie au bobines pour faire tourner la couronne dans l'un ou l'autre sens pour obtenir une vitesse de rotation de l'arbre de sortie dans l'un ou l'autre sens. 25
  4. 4) Réducteur planétaire continument variable à commande électronique notamment pour véhicules selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit électronique contrôlant la charge pour freiner la couronne est un convertisseur et ou un chargeur pour récupérer l'énergie et recharger un accumulateur. 30
  5. 5) Réducteur planétaire selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le circuit électronique contrôlant la puissance fournie au bobines fait tourner l'arbre d'entrée si l'arbre de sortie est bloqué pour démarrer un moteur thermique par exemple. 35
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GB2458187A (en) * 2008-03-12 2009-09-16 Nexxtdrive Ltd Motorcycle transmission with permanent magnet type motor/generators
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