FR3003813A1

FR3003813A1 - Transmission pour un essieu pouvant etre entraine electriquement d'un vehicule automobile

Info

Publication number: FR3003813A1
Application number: FR1452361A
Authority: FR
Inventors: Daniel Knoblauch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2014-10-03
Anticipated expiration: 2034-03-21
Also published as: JP5933613B2; US20140295979A1; DE102013103107A1; US9541121B2; DE102013103107B4; JP2014190542A; FR3003813B1

Abstract

L'invention concerne une transmission pour un essieu pouvant être entraîné électriquement d'un véhicule automobile, la transmission comprenant un arbre d'entraînement (4) pouvant être entraîné au moyen d'au moins une machine électrique (2) pour l'entraînement de l'essieu du véhicule automobile. Dans une telle transmission, il est prévu selon l'invention que l'arbre d'entraînement (4) soit réalisé sous forme d'arbre creux pourvu d'une denture radialement intérieure (13) et que l'arbre d'entraînement serve à la réception d'un arbre d'accouplement (21) situé du côté de la machine électrique et pouvant être emboîté dans l'arbre creux (4), lequel arbre d'accouplement est pourvu d'une denture radialement extérieure (22) qui coopère avec la denture radialement intérieure (13).

Description

- 1 - DESCRIPTION L'invention concerne une transmission pour un essieu pouvant être entraîné électriquement d'un véhicule automobile, la transmission comprenant un arbre d'entraînement pouvant être entraîné au moyen d'au moins une machine électrique pour l'entraînement de l'essieu du véhicule automobile. Les transmissions de ce type sont connues de plusieurs manières dans la pratique. Une machine électrique ou deux machines électriques servent à l'entraînement d'un arbre d'entraînement, l'arbre de rotor respectif de la machine d'entraînement étant relié directement de manière solitaire en rotation à l'arbre d'entraînement de la transmission. L'arbre d'entraînement est entraîné par le biais de la machine électrique ou par le biais des deux machines électriques, lequel arbre d'entraînement entraîne par exemple un arbre intermédiaire qui entraîne un arbre de sortie. Ce dernier est par exemple relié à deux roues de l'essieu d'un véhicule automobile au moyen d'arbres de transmission. L'objectif de l'invention est de concevoir une transmission du type mentionné en introduction qui peut être utilisée de manière universelle, à savoir pour des machines électriques comprenant des arbres de rotor conçus différemment et/ou pour une ou deux machines électriques.

Cet objectif est atteint par le fait que l'arbre d'entraînement est réalisé sous forme d'arbre creux pourvu d'une denture radialement intérieure et que l'arbre d'entraînement sert à la réception d'un arbre d'accouplement situé du côté de la machine électrique et pouvant être emboîté dans l'arbre creux, lequel arbre d'accouplement est pourvu d'une denture radialement extérieure qui coopère avec la denture radialement intérieure de l'arbre creux. Dans la transmission selon l'invention, l'arbre d'accouplement peut par conséquent être facilement remplacé et, en fonction de la configuration de l'arbre d'accouplement, une machine électrique unique ou deux machines électriques peuvent coopérer avec l'arbre d'accouplement, indépendamment du fait que la machine électrique respective peut présenter une configuration spécifique de l'arbre de rotor qui doit être relié à l'arbre d'accouplement. - 2 - Il est ainsi prévu de préférence un arbre d'accouplement relativement court qui coopère, dans la région d'une extrémité opposée à sa denture extérieure, avec une machine électrique unique. De préférence, il est prévu un arbre d'accouplement relativement long qui coopère à ses deux 5 extrémités avec des machines électriques et coopère par conséquent avec deux machines électriques. En fonction du nombre des machines électriques devant être amenées en liaison fonctionnelle avec l'arbre d'accouplement, on utilise par conséquent un arbre d'accouplement relativement court ou relativement long. En vue de la coopération de l'arbre de rotor avec l'arbre 10 d'accouplement et en fonction de la configuration de l'arbre de rotor, concrètement en fonction de son diamètre extérieur, denture comprise, l'arbre d'accouplement doit être conçu dans cette région tournée vers cette machine électrique. Des moyens de fixation sont de préférence prévus pour la 15 fixation axiale de l'arbre d'accouplement dans sa position emboîtée dans l'arbre creux. Ces moyens de fixation sont en particulier réalisés sous forme de moyens d'encliquetage qui sont disposés dans la région de la denture extérieure de l'arbre d'accouplement et de la denture intérieure de l'arbre creux. Si l'arbre d'accouplement est inséré dans l'arbre creux, l'arbre 20 d'accouplement et l'arbre creux s'encliquètent dans une position d'insertion définie de l'arbre d'accouplement. L'arbre d'accouplement peut être à nouveau retiré hors de l'arbre creux par application d'une force axiale accrue sur l'arbre d'accouplement. En raison de la configuration selon l'invention de la 25 transmission, seulement une complexité de modification ou d'adaptation minimale est par conséquent nécessaire lorsqu'un nombre différent de machines électriques et/ou lorsque des machines électriques pourvues d'arbres de rotor conçus différemment doivent être accouplées à la transmission, puisque la transmission comprend un arbre d'accouplement 30 qui coopère avec l'arbre d'entraînement de la transmission réalisé sous forme d'arbre creux. Il est considéré comme particulièrement avantageux que l'arbre d'accouplement soit accouplé à un arbre de rotor d'une machine électrique dans la région d'une extrémité ou dans la région des deux extrémités. 35 L'arbre d'accouplement est en particulier accouplé à l'arbre de rotor par le biais d'une liaison par emboîtement. - 3 - En outre, l'arbre d'accouplement est accouplé à l'arbre d'entraînement par le biais d'une denture cannelée et/ou à l'arbre de rotor par le biais d'une denture cannelée. En ce qui concerne l'étanchéification de l'arbre d'entraînement 5 vis-à-vis d'un boîtier de la transmission, il est considéré comme particulièrement avantageux que des bagues d'étanchéité radiales d'arbre soient prévues pour étanchéifier de manière étanche à l'huile l'arbre d'entraînement vis-à-vis du boîtier. Ces bagues d'étanchéité radiales d'arbre réalisent l'étanchéité radialement à l'intérieur par rapport à l'arbre 10 d'entraînement et/ou par rapport à l'arbre d'accouplement. Si l'étanchéification de l'arbre d'entraînement est effectuée de manière étanche à l'huile vis-à-vis du boîtier de transmission au moyen de bagues d'étanchéité radiales d'arbre, l'arbre d'accouplement peut être remplacé facilement sans qu'il ne se produise des inétanchéités au niveau de la 15 transmission et sans fuites d'huile. Si en revanche les bagues d'étanchéité radiales d'arbre reposent directement sur l'arbre d'accouplement et pas sur l'arbre d'entraînement, des vitesses de rotation particulièrement élevées de l'arbre d'accouplement et par conséquent de la machine électrique ou des machines électriques peuvent être réalisées en raison du faible diamètre 20 d'arbre de l'arbre d'accouplement et par conséquent de la faible dissipation de puissance. Il est cependant désavantageux que, lors du changement de l'arbre d'accouplement, la transmission est ouverte et il peut par conséquent y avoir des fuites d'huile. Avantageusement, un arbre d'accouplement relativement long 25 est conçu ou réalisé différemment dans la région de ses extrémités opposées l'une à l'autre, pour coopérer avec des arbres de rotor conçus ou réalisés différemment de deux machines électriques. La transmission comprend de préférence un arbre intermédiaire pouvant être entraîné au moyen de l'arbre d'entraînement et un arbre de 30 sortie pouvant être entraîné au moyen de l'arbre intermédiaire pour l'entraînement de l'essieu du véhicule automobile. Le support de l'arbre d'entraînement s'effectue d'un côté ou des deux côtés de la denture, par conséquent de la denture intérieure de l'arbre d'entraînement et de la denture extérieure, cette dernière étant en 35 prise avec une denture de l'arbre intermédiaire, dans un boîtier de la transmission. - 4 - Par ailleurs, en ce qui concerne sa denture intérieure et sa denture extérieure, l'arbre d'entraînement est, pour l'entrée en prise avec une denture de l'arbre intermédiaire, monté d'un côté ou des deux côtés de cette denture dans un boîtier de la transmission.

Le boîtier de la transmission comprend des ouvertures disposées de préférence de manière diamétrale pour le passage de manière étanche d'un arbre d'accouplement relativement long. Si l'on n'utilise qu'un arbre d'accouplement relativement court, celui-ci ne traverse que l'une des deux ouvertures et l'autre ouverture, non traversée, est fermée au moyen d'un couvercle. D'autres caractéristiques de l'invention découlent du dessin joint et de la description des exemples de réalisation préférés représentés dans le dessin, sans être limitées à ceux-ci. Dans le dessin : la figure 1 illustre, selon l'état de la technique, une structure de base d'une chaîne cinématique d'un essieu d'un véhicule automobile, l'essieu pouvant être entraîné au moyen d'une machine électrique unique par le biais d'une transmission réalisée sous forme de transmission totalisatrice, la figure 2 illustre, selon l'état de la technique, un agencement selon la figure 1, mais en cas d'entraînement de l'essieu au moyen de deux machines électriques, la figure 3 illustre, pour un premier exemple de réalisation de la transmission selon l'invention, sa région de l'arbre d'entraînement et d'un 25 arbre d'accouplement relativement court relié de manière solidaire en rotation à celui-ci pour la connexion d'une machine électrique unique, la figure 4 illustre, pour un deuxième exemple de réalisation de la transmission selon l'invention, sa région de l'arbre d'entraînement et d'un arbre d'accouplement relativement long relié de manière solidaire en 30 rotation à celui-ci pour la connexion de deux machines électriques, la figure 5 illustre, pour un troisième exemple de réalisation de la transmission selon l'invention, sa région de l'arbre d'entraînement et d'un arbre d'accouplement relativement court relié de manière solidaire en rotation à celui-ci pour la connexion d'une machine électrique unique et 35 la figure 6 illustre, pour un quatrième exemple de réalisation de la transmission selon l'invention, sa région de l'arbre d'entraînement et 3003 8 1 3 - 5 - d'un arbre d'accouplement relativement long relié de manière solidaire en rotation à celui-ci pour la connexion de deux machines électriques. La structure de base, connue d'après l'état de la technique, d'une chaîne cinématique d'un essieu 1 pouvant être entraîné 5 électriquement d'un véhicule automobile, en particulier d'une voiture particulière, est représentée dans la figure 1. L'essieu 1 est entraîné au moyen d'une machine électrique unique 2. Celle-ci coopère avec une transmission 3. La transmission 3 comprend un arbre d'entraînement 4 pouvant être entraîné au moyen de la machine électrique 2, un arbre 10 intermédiaire 5 pouvant être entraîné au moyen de l'arbre d'entraînement 4 et un arbre de sortie 6 pouvant être entraîné au moyen de l'arbre intermédiaire 5 pour l'entraînement de l'essieu 1 du véhicule automobile. À cet effet, l'arbre de sortie 6 est relié à deux roues 7 de l'essieu 1 du véhicule automobile au moyen d'arbres de transmission. 15 La transmission 3 est réalisée sous forme de transmission totalisatrice. Une roue dentée 8 reliée de manière solidaire en rotation à l'arbre d'entraînement 4 - pignon - s'engrène avec une roue dentée 9 reliée de manière solidaire en rotation à l'arbre intermédiaire 5. Une autre roue dentée 10 reliée de manière solidaire en rotation à l'arbre intermédiaire 5 20 s'engrène avec une roue dentée 11 reliée de manière solidaire en rotation à l'arbre de sortie 6. Lesdites roues dentées sont réalisées sous forme de roues droites ou frontales. À la différence de la variante selon la figure 1, dans laquelle une machine électrique unique 2 est prévue pour l'entraînement de l'arbre d'entraînement 4, la variante de l'état de la technique selon la figure 2 comprend deux machines électriques 2 et 12 pour l'entraînement de l'arbre d'entraînement 4. Ces machines électriques 2 et 12 sont disposées sur des côtés opposés (ne faisant pas face) de la roue dentée 8. Dans le premier mode de réalisation selon l'invention de la transmission 3, tel que représenté dans la figure 3, l'arbre d'entraînement 4 est réalisé sous forme d'arbre creux. L'arbre d'entraînement 4 est conçu d'une seule partie et comprend, radialement à l'extérieur, la roue dentée 8 et, dans la région de la roue dentée 8, radialement à l'intérieur, une denture 13. L'axe de rotation de l'arbre d'entraînement 4 est représenté par la ligne en pointillés 14. L'arbre d'entraînement 4 est supporté d'un côté dans la région de deux paliers 15 et 16 disposés à distance l'un de l'autre dans un boîtier 17 de la transmission 3. Les paliers 15 et 16 sont réalisés sous forme - 6 - de paliers à roulement. Dans la région des extrémités libres opposées de l'arbre d'entraînement 4, celui-ci est étanchéifié par rapport au boîtier 17 au moyen de bagues d'étanchéité radiales d'arbre 18 et 19. Étant donné que l'arbre d'entraînement 4 est réalisé sous forme d'arbre creux, il est ouvert des deux côtés. L'un des côtés, à savoir le côté droit par rapport à l'orientation selon la figure 3, est, dans la région de l'ouverture, recouvert au moyen d'un couvercle 20 qui est monté dans le boîtier 17. Un arbre d'accouplement 21, qui est réalisé de manière relativement courte, est emboîté dans l'arbre d'entraînement à travers l'ouverture, opposée au couvercle 20, dans l'arbre d'entraînement 4. L'extrémité située à l'avant dans la direction d'emboîtement de l'arbre d'accouplement 21 comprend une denture radialement extérieure 22. Ainsi, une denture cannelée spécifique à la transmission est formée entre l'arbre d'accouplement 21 pouvant tourner autour de l'axe de rotation 14 et l'arbre d'entraînement 4 réalisé sous forme d'arbre creux. Cette denture cannelée spécifique à la transmission forme une interface unique pour toutes les applications, en particulier pour l'exemple de réalisation qui est décrit ci-après en référence à la figure 4.

Des moyens de fixation 23 réalisés sous forme d'anneau élastique sont prévus, lesquels viennent en prise dans une rainure périphérique radialement intérieure 24 de l'arbre d'entraînement 4 et une rainure périphérique radialement extérieure complémentaire 25 de l'arbre d'accouplement 21. L'arbre d'accouplement 21 peut être entraîné au moyen de la machine électrique 2, l'axe de rotation 14 d'un arbre de rotor de la machine électrique 2 coïncidant avec l'axe de rotation 14. La connexion de la machine électrique 2 à l'arbre d'accouplement 21 s'effectue au moyen d'une denture cannelée ou d'une interface spécifique au moteur qui n'est pas représentée.

L'exemple de réalisation selon la figure 4 ne se différencie de celui selon la figure 3 que par le fait que le couvercle 20 est éloigné du boîtier 17 et un arbre d'accouplement relativement long 21 est guidé à travers cette ouverture à partir de l'arbre d'accouplement 21 et, de manière correspondante à la liaison de l'arbre d'accouplement 21 par rapport à la machine électrique 2, est relié de manière solidaire en rotation à la machine électrique 12. Il est représenté dans la figure 4 que l'arbre d'accouplement 21 est, dans sa région associée à la machine électrique 2, réalisé d'une autre - 7 - manière que dans la région associée à la machine électrique 12. Il est représenté que l'extrémité tournée vers la machine électrique 2 de l'arbre d'accouplement 21 présente un plus grand diamètre que l'extrémité tournée vers la machine électrique 12.

On peut par conséquent utiliser des arbres d'accouplement 21 conçus différemment, qui ont en commun une denture cannelée ou une interface spécifique à la transmission pour toutes les applications et par conséquent, dans ce contexte, une configuration unique. En raison de l'étanchéification de la transmission 3 au moyen 10 des bagues d'étanchéité radiales d'arbre 18 et 19, qui s'appliquent radialement à l'extérieur contre le boîtier 17 et radialement à l'intérieur contre l'arbre d'entraînement 4, l'arbre d'accouplement 21 peut être remplacé facilement, sans qu'il ne se produise d'inétanchéités au niveau de la transmission 3 et sans fuites d'huile.

15 Bien évidemment, il est possible de supporter l'arbre d'entraînement 4 non pas d'un côté mais des deux côtés de la roue dentée 8. L'exemple de réalisation selon la figure 5 ne se différencie de celui selon la figure 3 que par le fait que l'étanchéification de l'arbre d'entraînement 4 par le biais des bagues d'étanchéité radiales d'arbre 18 et 20 19 ne s'effectue pas par rapport au boîtier 17 de la transmission 3, mais que cette étanchéification s'effectue directement par rapport à l'arbre d'accouplement 21 au moyen d'une bague d'étanchéité radiale d'arbre 26 entre le boîtier 17 et l'arbre d'accouplement 21. Dans ce cas, l'arbre d'entraînement 4 est réalisé de manière plus courte sur son côté tourné vers 25 la machine électrique 2. Du fait que l'étanchéification a lieu directement par rapport à l'arbre d'accouplement 21, des vitesses de rotation plus élevées de l'arbre d'accouplement et par conséquent de la machine électrique 2 sont possibles. Cependant, la transmission 3 est ouverte lors du changement de l'arbre d'accouplement 21 et il peut par conséquent y avoir des fuites 30 d'huile. L'exemple de réalisation selon la figure 6 ne se différencie de celui selon la figure 5 que par le fait que l'arbre d'accouplement relativement long 21 est utilisé, lequel est relié à la machine électrique 2 dans la région de l'une des extrémités et est relié à la machine électrique 12 35 dans la région de l'autre extrémité. Dans cette variante, une autre bague d'étanchéité radiale d'arbre 27 est prévue, laquelle étanchéifie, du côté de - 8 - l'arbre d'entraînement 4 tourné vers la machine électrique 12, le boîtier 17 par rapport à l'arbre d'accouplement 21. Les objets, parties constitutives et caractéristiques de l'invention illustrés sur les dessins annexés sont référencés comme suit sur les figures : 1 : essieu 2 : machine électrique 3 : transmission 4 : arbre d'entraînement/arbre creux 5 : arbre intermédiaire 6 : arbre de sortie 7 : roue 8 : roue dentée 9 : roue dentée 10 : roue dentée 11 : roue dentée 12 : machine électrique 13 : denture 14 : axe de rotation 15 : palier 16 : palier 17 : boîtier 18 : bague d'étanchéité radiale d'arbre 19 : bague d'étanchéité radiale d'arbre 20 : couvercle 21 : arbre d'accouplement 22 : denture 23 : moyen de fixation 24 : rainure 25 : rainure 26 bague d'étanchéité radiale d'arbre 27 bague d'étanchéité radiale d'arbre Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Transmission (3) pour un essieu pouvant être entraîné électriquement (1) d'un véhicule automobile, la transmission (3) comprenant un arbre d'entraînement (4) pouvant être entraîné au moyen d'au moins une machine électrique (2, 12) pour l'entraînement de l'essieu (1) du véhicule automobile, caractérisée en ce que l'arbre d'entraînement (4) est réalisé sous forme d'arbre creux pourvu d'une denture radialement intérieure (13) et l'arbre d'entraînement sert à la réception d'un arbre d'accouplement (21) situé du côté de la machine électrique et pouvant être emboîté dans l'arbre creux (4), lequel arbre d'accouplement est pourvu d'une denture radialement extérieure (22) qui coopère avec la denture radialement intérieure (13).
2. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que des moyens de fixation (23) sont prévus pour la fixation axiale de l'arbre d'accouplement (21) dans sa position emboîtée dans l'arbre creux (4).
3. Transmission selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de fixation (23) sont réalisés sous forme de moyens d'encliquetage qui sont disposés dans la région de la denture extérieure (22) de l'arbre d'accouplement (21) et de la denture intérieure (13) de l'arbre creux (4).
4. Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu un arbre d'accouplement relativement court (21) qui coopère, dans la région d'une extrémité opposée à sa denture extérieure (22), avec une machine électrique unique (2).
5. Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu un arbre d'accouplement relativement long (21) qui coopère à ses deux extrémités avec des machines électriques (2, 12).
6. Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'arbre d'accouplement (21) est accouplé à un 30 arbre de rotor respectif d'une machine électrique (2, 12) dans la région d'une extrémité ou dans la région des deux extrémités.
7. Transmission selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'arbre d'accouplement (21) est accouplé à l'arbre d'entraînement (4) par le- 10 - biais d'une denture cannelée et/ou à l'arbre de rotor par le biais d'une denture cannelée.
8. Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que des bagues d'étanchéité radiales d'arbre (18, 19 ; 26, 27) sont prévues pour étanchéifier de manière étanche à l'huile l'arbre d'entraînement (4) vis-à-vis d'un boîtier (17) de la transmission (3), ces bagues d'étanchéité radiales d'arbre (17, 18 ; 26, 27) réalisant l'étanchéité radialement à l'intérieur par rapport à l'arbre d'entraînement (4) et/ou par rapport à l'arbre d'accouplement (21).
9. Transmission selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce qu'un boîtier (17) de la transmission (3) comprend des ouvertures disposées de manière diamétrale pour le passage de manière étanche d'un arbre d'accouplement relativement long (21), et en cas d'utilisation d'un arbre d'accouplement relativement court (21), celui-ci ne traversant qu'une ouverture et l'autre ouverture étant fermée au moyen d'un couvercle (20).
10. Transmission selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce qu'un arbre d'accouplement relativement long est conçu ou réalisé différemment dans la région de ses extrémités opposées 20 l'une à l'autre, pour coopérer avec des arbres de rotor conçus ou réalisés différemment de deux machines électriques (2, 12).
11. Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la transmission (3) comprend un arbre intermédiaire (5) pouvant être entraîné au moyen de l'arbre d'entraînement 25 (4) et un arbre de sortie (6) pouvant être entraîné au moyen de l'arbre intermédiaire (5) pour l'entraînement de l'essieu (1) du véhicule automobile.
12. Transmission selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'en ce qui concerne sa denture intérieure (13) et sa denture extérieure (8), 30 l'arbre d'entraînement (4) est, pour l'entrée en prise avec une denture de l'arbre intermédiaire (5), monté d'un côté ou des deux côtés de cette denture (8,
13) dans un boîtier (17) de la transmission (3).