FR3057821A1 - Installation d'entrainement d'un axe electrique - Google Patents

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Abstract

Installation d'entrainement (1) comportant une machine électrique (2) avec un rotor (5) et deux axes de sortie (6) pour entraîner deux axes moteur (7). Le chemin de transmission entre la machine (2) et les axes (6) comportant un différentiel (3) et une transmission planétaire (4). La machine électrique (2) et le différentiel (3) sont logés dans le boîtier (10), et le différentiel (3) a un boîtier (11) et deux axes de sortie (12). Le boîtier (11) est fixé au rotor (5) et la transmission planétaire (4) à un étage est couplée à chaque axe de sortie (12).

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 057 821 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 17 59757
COURBEVOIE © IntCI8
B 60 K 17/04 (2017.01), B 60 K 1/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
®) Date de dépôt : 18.10.17. © Demandeur(s) : ROBERT BOSCH GMBH— DE.
© Priorité : 20.10.16 DE 102016220630.3.
@ Inventeur(s) : REUTLINGER KURT, ILLMANN
ANDREAS, BAUER DAVID, ALLGEIER JAN, ROTH
(43) Date de mise à la disposition du public de la KARL-JUERGEN et WEGST RALF.
demande : 27.04.18 Bulletin 18/17.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Ce dernier n'a pas été
établi à la date de publication de la demande.
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : ROBERT BOSCH GMBH.
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©) Demande(s) d’extension : © Mandataire(s) : CABINET HERRBURGER.
INSTALLATION D'ENTRAINEMENT D'UN AXE ELECTRIQUE.
FR 3 057 821 - A1 _ Installation d'entrainement (1) comportant une machine électrique (2) avec un rotor (5) et deux axes de sortie (6) pour entraîner deux axes moteur (7). Le chemin de transmission entre la machine (2) et les axes (6) comportant un différentiel (3) et une transmission planétaire (4). La machine électrique (2) et le différentiel (3) sont logés dans le boîtier (10), et le différentiel (3) a un boîtier (11) et deux axes de sortie (12).
Le boîtier (11) est fixé au rotor (5) et la transmission planétaire (4) à un étage est couplée à chaque axe de sortie (12).
16 9 10.1 33 25
25 33 12 i
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à une installation d’entrainement pour entraîner un axe électrique comportant une machine électrique dont le rotor applique un couple moteur à deux axes de sortie de l’installation d’entraînement pour entraîner deux axes moteur de l’axe électrique, le chemin de transmission entre la machine électrique et les axes de sortie de l’installation d’entraînement comportant un différentiel et au moins une transmission planétaire, la machine électrique et le différentiel étant logés dans le boîtier de l’installation d’entraînement et le différentiel ayant un boîtier différentiel et deux axes de sortie de différentiel.
Etat de la technique
On connaît déjà une installation d’entraînement d’un axe électrique selon le document DE 10 2013 016 441 Al. Cette installation d’entraînement comporte une machine électrique en forme de moteur asynchrone et qui, de par sa construction, tourne à une vitesse de rotation relativement élevée et fournit un couple relativement faible. Le rotor de la machine électrique transmet un couple moteur à deux axes de sortie de la machine électrique pour entraîner deux axes d’entraînement de l’axe électrique. Le chemin de transmission entre la machine électrique et les axes de sortie est équipé d’un différentiel et d’une transmission planétaire. La machine électrique et le différentiel sont logés dans le boîtier de l’installation d’entraînement. Le différentiel comporte un boîtier de différentiel et deux axes de sortie de différentiel. La vitesse de rotation de la machine électrique est convertie par la transmission planétaire si bien que les axes de sortie du différentiel tournent à une vitesse de rotation moindre que celle du rotor de la machine électrique. Pour passer de la vitesse de rotation élevée de la machine électrique à la vitesse de rotation des roues du véhicule, la transmission planétaire de l’installation d’entraînement présente trois étages de démultiplication qui occupent un certain volume et sont relativement coûteux.
Exposé et avantages de l’invention
La présente invention a pour objet une installation d’entraînement du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que le boîtier de différentiel est fixé au rotor de la machine électrique et la transmis3057821 sion planétaire à un étage est couplée à chaque axe de sortie du différentiel.
L’installation d’entraînement telle que définie ci-dessus a l’avantage d’être moins encombrante et moins coûteuse à fabriquer.
En d’autres termes selon l’invention, la démultiplication de la vitesse de rotation ne se fait pas dans le chemin de transmission entre la machine électrique et le différentiel, mais seulement en aval des axes de sortie du différentiel en ce que le boîtier du différentiel est fixé au rotor de la machine électrique et chaque axe de sortie du différentiel est couplé à une transmission planétaire à un étage. Les deux transmissions planétaires à un étage sont de dimensions plus petites que celles de la transmission planétaire de l’état de la technique et globalement plus économiques qu’une transmission planétaire à trois étages car elles n’ont à appliquer que la moitié du couple. Les transmissions planétaires à un étage ont également des avantages de fonctionnement silencieux et de rendement par rapport à une transmission planétaire à plusieurs étages.
D’une manière particulièrement avantageuse,, le boîtier de différentiel comporte un segment de fixation, notamment un segment de bride qui se fixe au segment de fixation du rotor, notamment un segment de bride complémentaire. Ainsi, le boîtier du différentiel est directement entraîné par le rotor de la machine électrique.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, le rotor de la machine électrique entoure une cavité logeant au moins partiellement le différentiel. De cette manière on utilise la cavité du rotor comme logement si bien que globalement l’installation d’entraînement est moins encombrante que celle de l’état de la technique.
Il est très avantageux que le rotor de la machine électrique et le boîtier du différentiel ont un axe de rotation commun et sont logés dans deux paliers de rotation communs qui sont appuyés respectivement dans un panneau de palier du boîtier d’entraînement. Par cette disposition, le boîtier du différentiel et les axes du différentiel tournent à la même vitesse de rotation que le rotor de la machine électrique.
Il est également avantageux que le boîtier du différentiel comporte deux appuis de palier dont les côtés extérieurs sont respectivement munis d’un palier de rotation et les côtés intérieurs sont respectivement munis de l’un des axes de sortie de différentiel. Ainsi, les appuis de palier portent en rotation à la fois le boîtier du différentiel et le rotor de la machine électrique ainsi que les axes de sortie du différentiel.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, les panneaux de palier ont chacun une cavité pour recevoir l’une des transmissions planétaires et les cavités des panneaux de palier viennent respectivement en saillie dans la cavité du rotor de la machine électrique. De cette manière, les transmissions planétaires s’intégrent dans les panneaux de palier et sont ainsi au moins partiellement logées dans la cavité du rotor de la machine électrique de sorte que globalement l’installation d’entraînement est très compacte.
Il est en outre avantageux que les axes de sortie du différentiel soient couplés chacun à une roue solaire de la transmission planétaire respective. Ainsi, on diminue la vitesse de rotation des axes de sortie du différentiel dans la transmission planétaire respective par une démultiplication correspondante dans la transmission planétaire.
De façon avantageuse, la transmission planétaire comporte un porte-satellite muni des satellites et une roue creuse, les portes-satellites étant reliés à l’un des arbres de sortie de l’installation d’entraînement et la roue creuse étant fixée au panneau de palier respectif. De cette manière on réalise la démultiplication de la vitesse de rotation des arbres de sortie du différentiel pour passer à une vitesse de rotation moindre pour les axes de sortie de l’installation d’entraînement.
En outre, de façon avantageuse, le différentiel a deux pignons d’axe et deux pignons d’équilibrage, chaque pignon d’axe du différentiel étant relié par l’un des axes de sortie de différentiel et l’une des transmissions planétaires à l’un des axes de sortie de l’installation d’entraînement et les pignons d’équilibrages sont montés à rotation perpendiculairement à l’axe de rotation du boîtier de différentiel à l’intérieur de ce boîtier en engrenant avec les deux pignons d’axe.
En outre, de façon avantageuse, la machine électrique est une machine synchrone à excitation par aimant permanent ayant un nombre de pôles compris entre 12 et 24, car, de cette manière, la machine électrique fournit des vitesses de rotation inférieures à celles de l’état de la technique avec un couple maximum plus important que dans l’état de la technique. Selon l’état de la technique, on utilise une machine électrique qui, par comparaison avec l’invention, fournit une vitesse de rotation plus élevée pour un couple maximum plus faible.
Le couple de la machine électrique est fixé pour que la démultiplication de la vitesse de rotation de la machine électrique vers les roues motrices se fasse par l’intermédiaire d’une transmission à un étage, par exemple avec une démultiplication de l’ordre de 4 à 6. De telles machines électriques ont un rotor de grand diamètre pour avoir ainsi un plus grand espace libre dans le rotor. Ce rotor est utilisé avantageusement pour disposer la transmission à différentiel, au moins par segments, avec la transmission planétaire, d’une manière peut encombrante.
Dessin
La présente invention sera décrite ci-après à l’aide d’un exemple de réalisation d’une installation d’entraînement représentée par une vue en coupe axiale dans l’unique figure annexée.
Description du mode de réalisation
L’installation d’entraînement 1 comporte une machine électrique 2, une transmission à différentiel 3 et deux transmissions planétaires à deux étages 4. Le rotor 5 de la machine électrique 2 transmet le couple moteur régulièrement aux deux axes de sortie 6 de l’installation d’entraînement 1 pour entraîner les deux axes d’entraînement 7, coaxiaux, de l’axe électrique. L’extrémité des axes d’entraînement 7 porte respectivement une roue du véhicule.
La chaîne de transmission mécanique entre la machine électrique 2 et les axes de sortie coaxiaux 6 de l’installation d’entraînement 1 comporte le différentiel 3 et les deux transmissions planétaires 4. Les deux transmissions planétaires 4 ont respectivement deux emplacements planétaires identiques. La machine électrique 2 et le boîtier de différentiel 3 sont logés dans le boîtier 10 de l’installation d’entraînement 1 qui a, par exemple, une enveloppe de refroidissement 10.1 avec des canaux de refroidissement 9 traversés par un fluide de refroidissement pour refroidir l’installation d’entraînement 1. Le stator 14 de la machine électrique 2 est appliqué par sa périphérie extérieure contre l’enveloppe refroidissante 10.1 du boîtier d’entraînement 10.
Le différentiel 3 a un boîtier 11 et deux axes de sortie 12.
Selon l’invention, le boîtier de différentiel 11 est fixé au rotor 5 de la machine électrique 2 et chaque axe de sortie 12 du différentiel 3 est couplé à une transmission planétaire 4 à un étage.
Le boîtier de différentiel 11 comporte un segment de fixation 15, par exemple, un segment de bride qui est fixé à un segment de fixation 16 du rotor 5, par exemple, un segment de bride complémentaire. Selon l’exemple de réalisation, le segment de bride 15 du différentiel 11 est vissé au segment de bride complémentaire 16 du rotor 5.
Le rotor 5 de la machine électrique 2 entoure une cavité 17 recevant le différentiel 3 pour que le rotor 5 de la machine électrique 2 et le boîtier 11 du différentiel 3 soient sur un axe de rotation 18 commun et soient logés dans deux paliers de rotation 19 communs. Le différentiel 3, selon cet exemple de réalisation, est logé complètement dans la cavité 17, mais il peut également ne s’y loger que partiellement.
La machine électrique est, par exemple, une machine synchrone à excitation par des aimants permanents et son nombre de pôles est dans une plage comprise entre 12 et 24. De cette manière, on obtient un rotor 5 dont la cavité 17 est particulièrement importante dans la direction radiale par rapport à l’axe de rotation 18. Le couple développé par la machine électrique est tel qu’il suffit d’une démultiplication de la vitesse de rotation par un seul étage de transmission dans la transmission planétaire 4 respective, par exemple, avec un rapport de démultiplication compris entre 4 et 6.
Le différentiel 3 est, par exemple, installé dans la direction axiale par rapport à l’axe de rotation 18, au milieu du rotor 5 et/ou sur le boîtier d’entraînement 10. Les paliers de rotation 19 s’appuient chacun sur un panneau de palier 20 du boîtier d’entraînement 10. Les panneaux de palier 20 ont une forme de couvercle fermant l’enveloppe de refroidissement 10.1 de forme cylindrique du boîtier d’entraînement au niveau de ses faces frontales ; ces panneaux sont pour cela fixés à l’enveloppe de refroidissement 10.1 du boîtier d’entraînement 10 par exemple, par des brides. De plus, les panneaux de palier 20 ont chacun une cavité 23 pour recevoir l’une des transmissions planétaires 4. Les cavités 23 des panneaux de palier 20 arrivent dans la cavité 17 du rotor 5 de la machine électrique 1 et sont fermés par les panneaux de palier 24 pour enfermer les transmissions planétaires dans les cavités 23. Ainsi les jeux planétaires de la transmission planétaire 4 peuvent tourner dans un bain d’huile.
Le boîtier 11 du différentiel comporte deux appuis de palier 25 dont les côtés extérieurs tournés vers le rotor 5 sont munis chacun d’un palier de rotation 19 ; leur côté intérieur est muni chaque fois d’un axe de sortie de différentiel 12. Les axes de sortie 12 du différentiel sont couplés respectivement à une roue solaire 26 de la transmission planétaire 4 respective.
Les deux transmissions planétaires 4 à un étage ont un rapport de démultiplication compris entre 4 et 6 avec chaque fois un porte-satellite 28 muni d’un satellite 27 et respectivement une roue à denture intérieure 29. Le porte-satellite 28 de la transmission planétaire est relié ou couplé respectivement à l’un des axes de sortie 6 de l’installation d’entraînement. La roue à denture intérieure 29 de la transmission planétaire 4 est fixée respectivement à l’un des panneaux de palier 20, par exemple, par une liaison par la forme ou par la force, telle que, par exemple une liaison par pressage et sertissage. On peut également envisager d’autres types de liaison tels que, par exemple, les rivets, les vis, la colle ou le soudage. En outre, la roue à denture intérieure 29 peut également être réalisée en une seule pièce avec le panneau de palier 20.
Le différentiel 3 comporte deux pignons d’axe 32 et deux pignons d’équilibrage 33. Chacun des pignons d’axe 32 du différentiel 3 est relié par l’un des axes de sortie de différentiel 12 et l’une des transmissions planétaires 4 à un axe de sortie 6 de l’installation d’entraînement 1. Les pignons coniques d’équilibrage 33 sont montés à rotation dans le boîtier de différentiel 11 perpendiculairement à l’axe de rotation 18 du boîtier de différentiel 11. Ces pignons engrènent avec les deux pignons d’axe 32.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
Installation d’entraînement
Machine électrique
Différentiel
Engrenage épicycloïdal / transmission planétaire
Rotor
Axe de sortie
Axe d’entraînement
Canaux de refroidissement
Boîtier d’entraînement
10.1 Enveloppe de refroidissement
Boîtier de différentiel
Axe de sortie de différentiel
Segment de fixation
Segment de fixation
Cavité
Axe de rotation commun
Palier de rotation commun
Panneau de palier
Cavité du panneau de palier
Appui de palier
Roue solaire
Satellite
Porte-satellite
Roue à denture creuse
Pignon d’axe
Pignon d’équilibrage

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1°) Installation d’entrainement (1) pour entraîner un axe électrique comportant une machine électrique (2) dont le rotor (5) applique un couple moteur à deux axes de sortie (6) de l’installation d’entraînement (1) pour entraîner deux axes moteur (7) de Taxe électrique,
    - le chemin de transmission entre la machine électrique (2) et les axes de sortie (6) de l’installation d’entraînement (1) comportant un différentiel (3) et au moins une transmission planétaire (4),
    - la machine électrique (2) et le différentiel (3) étant logés dans le boîtier (10) de l’installation d’entraînement (1), et
    - le différentiel (3) ayant un boîtier différentiel (11) et deux axes de sortie de différentiel (12), installation caractérisée en ce que le boîtier de différentiel (11) est fixé au rotor (5) de la machine électrique (2) et la transmission planétaire (4) à un étage est couplée à chaque axe de sortie (12) du différentiel (3).
  2. 2°) Installation d’entraînement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier de différentiel (11) comporte un segment de fixation (15), notamment une bride fixée au segment de fixation (16) du rotor (5) notamment un segment de bride complémentaire.
  3. 3°) Installation d’entraînement selon la revendication 1 et 2, caractérisée en ce que le rotor (5) de la machine électrique (2) entoure une cavité (17) logeant au moins partiellement le différentiel (3).
  4. 4°) Installation d’entraînement selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rotor (5) de la machine électrique (2) et le boîtier de différentiel (11) ont un axe de rotation (18) commun et sont montés dans deux paliers de rotation (19) communs, portés chacun par un panneau de palier (20) du boîtier d’entraînement (10).
    ίο
  5. 5°) Installation d’entraînement selon la revendication 4, caractérisée en ce que le boîtier de différentiel (11) comporte deux appuis de palier (25) dont le côté extérieur est muni d’un palier de rotation (19) respectif et dont le côté intérieur est muni de l’un des deux axes de sortie de différentiel (12) respectif.
  6. 6°) Installation d’entraînement selon la revendication 4, caractérisée en ce que les panneaux de palier (20) ont chacun une cavité (23) pour recevoir l’une des transmissions planétaires (4), les cavités (23) des panneaux de palier (20) venant en saillie dans la cavité (17) du rotor (5) de la machine électrique (2).
  7. 7°) Installation d’entraînement selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les axes de sortie (12) du différentiel (3) sont couplés chacun à la roue planétaire (26) de la transmission planétaire (4) respective.
  8. 8°) Installation d’entraînement selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la transmission planétaire (4) comporte un support de satellite (28) portant un satellite (27) et une roue à denture intérieure (29),
    - le support de satellite (28) étant relié à l’un des axes de sortie (6) de l’installation d’entraînement (1) et la roue à denture intérieure (29) étant fixée au panneau de palier (20) respectif.
  9. 9°) Installation d’entraînement selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le différentiel (3) comporte deux pignons d’axe (32) et deux pignons coniques d’équilibrage (33), chaque pignon d’axe (32) du différentiel (3) étant relié par l’un des axes de sortie différentiel (12) et l’une des transmissions planétaires (4) à l’un des axes de sortie (6) de l’installation d’entraînement (1) et les pignons d’équilibrage (33) sont montés à rotation dans le boîtier de différentiel (11) perpendiculairement à l’axe de rotation (18) du boîtier de différentiel (11) en engrenant avec les deux pignons d’axe (32).
  10. 10°) Installation d’entraînement selon l’une des revendications 1 à 9,
    5 caractérisée en ce que la machine électrique (2) est une machine synchrone à excitation par aimant permanent dont le nombre de pôles est compris entre 12 et 24.
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