FR3092793A1 - Dispositif de transmission de couple pour un véhicule automobile - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un dispositif de transmission de couple (1) pour un véhicule automobile comprenant au moins un moteur (2), comprenant :- un premier arbre de sortie (14) couplé en rotation à un élément de sortie (12) d’un premier embrayage (E1) et à un élément de sortie (13) d’un deuxième embrayage (E2), le premier arbre de sortie (14) étant destiné à entrainer une première roue du véhicule,- un deuxième arbre de sortie (17) couplé en rotation à un élément de sortie (15) d’un troisième embrayage (E3) et à un élément de sortie (16) d’un quatrième embrayage (E4), le deuxième arbre de sortie (17) étant destiné à entrainer une deuxième roue du véhicule, opposée à la première roue,- un mécanisme de transfert de couple (5, R1, R2, R3, 7, R5, R6, R7, R8, R9, R10) agencé pour transmettre le couple du moteur (2) à un élément d’entrée (9) du premier embrayage (E1) et à un élément d’entrée (10) du quatrième embrayage (E4) selon un premier rapport de vitesses, et pour transmettre le couple du moteur (2) à un élément d’entrée (11) du deuxième embrayage (E2) et à un élément d’entrée (11) du troisième embrayage (E3) selon un deuxième rapport de vitesses. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3

Description

Dispositif de transmission de couple pour un véhicule automobile
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un dispositif de transmission de couple pour un véhicule électrique ou hybride, notamment pour un véhicule automobile électrique ou hybride.
Etat de la technique antérieure
Les véhicules automobiles peuvent notamment appartenir à l’une des catégories suivantes :
- les véhicules propulsés par un moteur à combustion interne,
- les véhicules dits hybrides,
- les véhicules dits électriques.
Les véhicules propulsés par un moteur thermique à combustion interne comportent classiquement une boîte de vitesses et un système de transmission mécanique ou hydraulique. Le rôle de la boîte de vitesses est d’adapter la vitesse et le couple transmis aux roues en fonction des besoins de l’utilisateur, du régime et du couple du moteur thermique.
Les véhicules dits hybrides utilisent généralement un moteur à combustion interne ainsi qu’un moteur électrique. Les véhicules dits électriques sont propulsés uniquement à l’aide de moteurs électriques.
L’invention s’applique plus particulièrement aux véhicules hybrides et aux véhicules électriques.
Pour adapter la vitesse et le couple, l’utilisation de moteurs électriques nécessite généralement une transmission comportant un ensemble d'engrenages complexe et un mécanisme différentiel permettant d’atteindre les niveaux de vitesse et de couple de sortie souhaités à chaque roue.
Dans un virage, la roue située à l'intérieur du virage à une distance plus faible à parcourir et tourne donc moins vite que la roue située à l'extérieur du virage. Grâce au différentiel, la motricité est maintenue tout en autorisant la différence de vitesse entre les roues. Il assure ainsi une meilleure tenue de route et permet de limiter l'usure des pneumatiques.
L’utilisation d’un différentiel a pour inconvénient de transférer le même couple, dans le même sens, à chaque roue. Or, dans de nombreux cas d'utilisation, il est plutôt souhaitable d'appliquer un couple supérieur sur l'arbre opposant la plus grande résistance, c'est-à-dire sur la roue ayant la meilleure adhérence. Avec l’utilisation d’un différentiel classique, lorsqu’une des roues est en appui sur un sol glissant (verglas par exemple), elle a tendance à tourner dans le vide, limitant ainsi le déplacement du véhicule.
Afin de pallier à un tel inconvénient, il est connu de faire appel à une technique dite de vectorisation de couple, qui offre la possibilité de faire varier le couple transmis à chaque roue de façon à améliorer ainsi la tenue de route. Il est par exemple connu d’utiliser un différentiel électronique à glissement limité ou autobloquant (eLSD, pour electronic limited slip differential), qui veille à ce que chaque roue reçoit un couple suffisant au moyen d'une unité de commande électronique. Un système de type eLSD surveille les signaux issus de différents capteurs de roue et, en cas de patinage, transfert plus de couple à la roue ayant la meilleure accroche au sol.
L’utilisation d’un tel système à différentiel nécessite cependant un encombrement important. Afin de répondre à ce problème d’encombrement, le document US 9 657 826 propose un dispositif de transmission de couple pour un véhicule automobile comprenant un moteur électrique couplé à un arbre d’entrée d’un premier mécanisme d’embrayage par l’intermédiaire d’un premier train épicycloïdal, et couplé à un arbre d’entrée d’un second mécanisme d’embrayage par l’intermédiaire d’un second train épicycloïdal. Les sorties des premier et second mécanismes d’embrayage sont respectivement couplées à une première roue et à une seconde roue du véhicule.
Les premier et second mécanismes d’embrayage sont pilotés de manière à faire varier le glissement au niveau des embrayages en fonction du couple devant être transmis aux roues. Le pilotage des embrayages permet ainsi d’assurer la fonction de vectorisation du couple entre les roues.
Toutefois, les engrenages d’une telle structure ne permettent pas de faire varier le rapport de réduction de la vitesse au travers des trains épicycloïdaux, ce qui limite les performances dynamiques du véhicule, en particulier la capacité du véhicule à pouvoir atteindre rapidement une vitesse importante. L’invention vise à remédier à cet inconvénient tout en évitant des ruptures de couples ou des variations d’accélération perceptibles par l’utilisateur, afin de garantir le confort de ce dernier. L’invention vise également à limiter la taille du moteur utilisé et à réduire la consommation énergétique du véhicule ainsi que l’encombrement du dispositif de transmission de couple.
Présentation de l’invention
A cet effet, l’invention concerne un dispositif de transmission de couple pour un véhicule comprenant au moins un moteur, le dispositif de transmission de couple comprenant :
- un premier arbre de sortie couplé en rotation à un élément de sortie d’un premier embrayage et à un élément de sortie d’un deuxième embrayage, le premier arbre de sortie étant destiné à entrainer une première roue du véhicule,
- un deuxième arbre de sortie couplé en rotation à un élément de sortie d’un troisième embrayage et à un élément de sortie d’un quatrième embrayage, le deuxième arbre de sortie étant destiné à entrainer une deuxième roue du véhicule, opposée à la première roue,
- un mécanisme de transfert de couple agencé pour transmettre le couple dudit au moins un moteur à un élément d’entrée du premier embrayage et à un élément d’entrée du quatrième embrayage selon un premier rapport de vitesses, et pour transmettre le couple du moteur à un élément d’entrée du deuxième embrayage et à un élément d’entrée du troisième embrayage selon un deuxième rapport de vitesses.
L’utilisation d’au moins deux rapports de vitesses permet de concilier couple de démarrage élevé et vitesse maximale et par conséquent de réduire le temps nécessaire au véhicule pour atteindre une vitesse élevée.
L’utilisation d’au moins un embrayage par rapport de vitesses et par arbre de sortie peut permettre de pouvoir piloter le couple fourni à chaque roue et pour chaque rapport de vitesses, au travers du glissement des embrayages. L’utilisation des embrayages permet également de garantir le confort de l’utilisateur en évitant les changements de rapports brusques ainsi que les variations perceptibles d’accélération.
Une telle structure offre par ailleurs un bon compromis entre l’augmentation de la complexité du dispositif et le gain de performance dynamique du véhicule, la réduction de la consommation du véhicule et la réduction de la taille du moteur de traction électrique ainsi que la réduction de l’encombrement du dispositif.
Le véhicule peut comporter deux ou quatre roues motrices. Le dispositif de transmission de couple peut fonctionner avec un ou deux moteurs électriques par exemple. Dans le cas de l’utilisation de deux moteurs électriques, chaque moteur électrique pourrait par exemple être couplé à deux roues du véhicule, par l’intermédiaire des embrayages et du mécanisme de transfert de couple correspondant.
Le nombre de rapports de vitesses peut également être supérieur à deux, par exemple égal à trois. Dans ce cas, un embrayage est associé à chaque roue et à chaque rapport de vitesses. Dans le cas de trois rapports de vitesses, le nombre d’embrayage est ainsi égal à six.
Selon un mode de réalisation, les embrayages sont des embrayages multi-disques.
Le premier arbre de sortie est destiné à entrainer la première roue du véhicule et pas la deuxième roue du véhicule.
Le deuxième arbre de sortie est destiné à entrainer la deuxième roue du véhicule et pas la première roue du véhicule.
Le dispositif peut comporter des moyens de pilotage pour piloter le glissement au niveau du premier embrayage et du quatrième embrayage et/ou au niveau du deuxième embrayage et du troisième embrayage, lesdits moyens de pilotage étant aptes à contrôler la répartition du couple entre les première et deuxième roues du véhicule, par glissement au niveau des embrayages correspondants.
Les moyens de pilotage permettent d’assurer la fonction de vectorisation du couple afin d’améliorer la tenue de route ou motricité du véhicule ainsi que sa capacité de franchissement. Ainsi, les embrayages sont utilisés à la fois pour changer de rapport de vitesses, et pour assurer les fonctions d’un différentiel et d’un dispositif de vectorisation de couple.
Le premier embrayage et le deuxième embrayage peuvent être concentriques au premier arbre de sortie, le troisième embrayage et le quatrième embrayage étant concentriques au deuxième arbre de sortie, les embrayages étant décalés axialement les uns par rapport aux autres. La direction axiale est ici donnée par les arbres de sortie du dispositif de transmission.
Une telle structure permet de limiter l’encombrement radial du dispositif.
Chaque embrayage peut être commandé par l’intermédiaire d’une source de pression hydraulique et de distributeurs hydrauliques pilotés par une unité de commande
Chaque embrayage peut être actionné par un récepteur hydraulique (ou piston). Chaque récepteur hydraulique tournant peut être équipé d’une chambre de compensation dont le rôle est de compenser la pression hydraulique générée par la force centrifuge sur le fluide. Ainsi la relation entre l’effort d’actionnement du récepteur hydraulique et la pression de commande n’est plus modifiée par la vitesse de rotation du récepteur hydraulique. Par son déplacement axial, le récepteur hydraulique peut assurer d’une part la fermeture et l’ouverture des embrayages (embrayage /débrayage) et peut assurer d’autre part le réglage du glissement au niveau des surfaces de friction de l’embrayage.
L’élément d’entrée de chaque embrayage peut être entraîné en rotation par une roue dentée concentrique à l’embrayage et entraînée par un pignon dont l’axe est parallèle à la roue dentée. Ceci permet de réduire l’encombrement axial du dispositif.
Les axes desdits pignons peuvent être concentriques.
Selon un mode de réalisation, tous les pignons engrenant avec les roues dentées associées aux éléments d’entrée des embrayages sont couplés avec un même arbre.
Le mécanisme de transmission peut comprendre des arbres fixes et parallèles couplés par des roues dentées agencées en cascade.
Le deuxième embrayage et le troisième embrayage peuvent comporter un élément d’entrée commun, entraîné en rotation par une roue dentée commune au deuxième embrayage et au troisième embrayage.
Une telle caractéristique permet de limiter l’encombrement et le nombre d’éléments du dispositif.
Le premier embrayage et le quatrième embrayage peuvent comporter chacun un élément d’entrée respectif entraîné par une roue dentée respective.
Les roues dentées associées au premier embrayage et au quatrième embrayage et/ou les roues dentées associées au deuxième embrayage et au troisième embrayage peuvent présenter des angles d’hélice opposés.
Les efforts axiaux générés par les deux roues dentées à hélices opposées peuvent ainsi se compenser.
Le dispositif peut comporter un dispositif de blocage des première et deuxième roues, de façon à pouvoir immobiliser le véhicule.
Chaque embrayage peut être du type normalement ouvert.
Un embrayage est dit normalement ouvert s’il est en position débrayée lorsqu’il n’est pas actionné. A l’inverse, un embrayage est dit normalement fermé s’il est en position embrayée lorsqu’il n’est pas actionné.
Un dispositif de blocage de roue peut être situé entre un carter fixe et chaque arbre de sortie.
Chaque dispositif de blocage permet ainsi de bloquer la roue associée à l’arbre de sortie correspondant.
Chaque dispositif de blocage de roue peut comporter une roue dentée couplée en rotation à l’arbre de sortie correspondant, chaque roue dentée étant associée à un levier de verrouillage piloté et mobile entre une position de blocage dans laquelle il vient s’engager dans la denture de la roue dentée correspondante de manière à empêcher la rotation de l’arbre de sortie correspondant, et une position de libération dans laquelle il est dégagé de la denture de la roue dentée de manière à autoriser la rotation de l’arbre de sortie.
Le premier embrayage et le quatrième embrayage peuvent être de type normalement fermés, le deuxième embrayage et le troisième embrayage étant de type normalement ouverts, ou inversement.
Le dispositif de blocage des roues peut alors être situé entre un carter fixe et un arbre du mécanisme de transfert de couple situé entre le moteur et les embrayages.
Chaque embrayage peut être un embrayage humide. Chaque embrayage peut être de type multidisque. Les garnitures de chaque embrayage peuvent être en papier, en métal et/ou en carbone.
En variante, chaque embrayage peut être de type normalement fermé. Dans ce cas, lorsque les embrayages ne sont pas actionnés, c’est-à-dire sont en position embrayée, les arbres de sorties sont bloqués par l’intermédiaire des embrayages et du mécanisme de transfert de couple à deux rapports de vitesses.
Le dispositif peut comporter des capteurs de vitesse au niveau des arbres de sortie, et des moyens de calculs aptes à déterminer le couple transmis à chaque roue par exemple en fonction de la vitesse de l’arbre de sortie et/ou en fonction de la pression dans les embrayages.
Chaque arbre de sortie peut comporter une première extrémité couplée à la roue correspondante et une seconde extrémité opposée à la première extrémité.
Chaque arbre de sortie peut comporter au moins une première partie cylindrique présentant un premier diamètre, située du côté de la première extrémité, et une seconde partie cylindrique présentant un second diamètre, située du côté de la seconde extrémité, le premier diamètre étant supérieur au second diamètre.
L’embrayage associé au rapport de vitesses le plus faible est situé du côté de la première extrémité, l’embrayage associé au rapport de vitesses le plus élevé étant situé du côté de la seconde extrémité.
Le premier rapport de vitesses est le rapport entre la vitesse des éléments d’entrée du premier embrayage et/ou du quatrième embrayage sur la vitesse du moteur. Le deuxième rapport de vitesses est le rapport entre la vitesse des éléments d’entrée du deuxième embrayage et/ou du troisième embrayage sur la vitesse du moteur.
Un rapport de vitesses faible génère un couple important au niveau de l’arbre de sortie, tandis qu’un rapport de vitesses relativement plus élevé génère un couple relativement plus faible au niveau de l’arbre de sortie.
Le rapport de vitesses des éléments d’entrée du premier embrayage et du quatrième embrayage est plus faible que le rapport de vitesses des éléments d’entrée du deuxième embrayage et du troisième embrayage.
Selon un mode de réalisation, les éléments de sortie du deuxième embrayage et du troisième embrayage sont disposés axialement entre les éléments de sortie du premier embrayage et du quatrième embrayage. Autrement dit, pour chaque arbre de sortie, l’embrayage associé au rapport de vitesses le plus faible est disposé au plus proche de la roue par rapport à l’autre embrayage ou autres embrayages associés à cet arbre de sortie.
La caractéristique précitée permet donc de limiter la distance axiale entre la roue et l’embrayage qui transmet les couples les plus importants, de manière à réduire le vrillage ou la flexion de l’arbre. Ceci est d’autant plus important que l’arbre peut être étagé et présenter un diamètre se rétrécissant dans la direction opposée à la roue.
Selon un autre mode de réalisation, l’arbre du mécanisme de transmission portant les pignons d’entrainement est formé d’au moins deux tronçons.
Les embrayages peuvent comporter chacun un élément d’entrée respectif entrainé par une roue dentée respective.
Selon un mode de réalisation, certains éléments d’entrée et leur roue dentée respective peuvent être fabriqués dans une même pièce.
Selon un mode de réalisation, le premier embrayage et le deuxième embrayage comportent un élément de sortie commun. De même, le troisième embrayage et le quatrième embrayage comportent un élément de sortie commun.
Les éléments de sortie comportent chacun un corps de section cylindrique ou tubulaire.
Ces corps s’étendent de préférence axialement dans le prolongement des arbres de sortie.
Le dispositif de transmission comprend au moins une canalisation d’alimentation en fluide.
De préférence, un espace sépare axialement l’élément de sortie commun des premier et deuxième embrayages et l’élément de sortie commun des troisième et quatrième embrayages. Avantageusement, une partie de ladite au moins une canalisation est agencée dans cet espace.
De préférence, l’un au moins des éléments de sortie des embrayages comporte un corps tubulaire et une partie de ladite au moins une canalisation est agencée à l’intérieur du corps tubulaire. L’axe du corps tubulaire est de préférence coaxial avec les axes des arbres de sortie.
Le cas échéant, le corps de cet élément de sortie comprend aussi un perçage faisant communiquer l’intérieur du corps tubulaire et l’extérieur du corps tubulaire, au niveau d’une chambre d’actionnement d’un embrayage.
Le cas échéant, ladite au moins une canalisation communique avec le perçage ou passe dans ce perçage.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, chaque embrayage comporte son propre élément de sortie, l’élément de sortie du premier embrayage étant couplé avec l’élément de sortie du deuxième embrayage et l’élément de sortie du troisième embrayage étant couplé avec l’élément de sortie du quatrième embrayage, un espace séparant axialement l’élément de sortie du deuxième embrayage et l’élément de sortie du troisième embrayage.
L’invention porte aussi sur un module de transmission de couple pour un dispositif de transmission de couple tel que décrit précédemment, le module comprenant :
- un premier arbre de sortie couplé en rotation à un élément de sortie d’un premier embrayage et à un élément de sortie d’un deuxième embrayage, le premier arbre de sortie étant destiné à entrainer une première roue du véhicule,
- un deuxième arbre de sortie couplé en rotation à un élément de sortie d’un troisième embrayage et à un élément de sortie d’un quatrième embrayage, le deuxième arbre de sortie étant destiné à entrainer une deuxième roue du véhicule, opposée à la première roue,
- un élément d’entrée du premier embrayage et un élément d’entrée du quatrième embrayage configurés pour transmettre un couple dans une première plage de fonctionnement,
- un élément d’entrée du deuxième embrayage et un élément d’entrée du troisième embrayage configurés pour transmettre un couple dans une deuxième plage de fonctionnement, la deuxième plage de fonctionnement correspondant à des régimes de vitesses plus élevés.
L’invention porte aussi sur système de transmission de couple pour un véhicule comprenant un moteur électrique et un dispositif de transmission de couple tel que décrit précédemment, le mécanisme de transmission étant agencé pour être entrainé par le moteur.
L’invention porte aussi sur un procédé de commande d’un dispositif de transmission de couple tel que décrit précédemment, dans lequel le dispositif de transmission de couple comprend un premier arbre de sortie couplé en rotation à un élément de sortie d’un premier embrayage et à un élément de sortie d’un deuxième embrayage, le premier arbre de sortie étant destiné à entrainer une première roue du véhicule, un deuxième arbre de sortie couplé en rotation à un élément de sortie d’un troisième embrayage et à un élément de sortie d’un quatrième embrayage, le deuxième arbre de sortie étant destiné à entrainer une deuxième roue du véhicule, opposée à la première roue, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- embrayer les premier et quatrième embrayages et débrayer les deuxième et troisième embrayage lorsque l’un au moins parmi le premier arbre de sortie et le deuxième arbre de sortie tournent à un premier régime de fonctionnement,
- embrayer les deuxième et troisième embrayages et débrayer les premier et deuxième embrayage lorsque l’un au moins parmi le premier arbre de sortie et le deuxième arbre de sortie tournent à un deuxième régime de fonctionnement.
Le procédé de commande peut comprendre en outre l’étape suivante :
- Piloter le glissement du premier ou du quatrième embrayage lorsque les premier et quatrième embrayages sont embrayés pour faire varier la vitesse et le couple entre le premier arbre de sortie et deuxième arbre de sortie, ou
- Piloter le glissement du deuxième ou du troisième embrayage lorsque les deuxième et troisième embrayages sont embrayés pour faire varier la vitesse et le couple entre le premier arbre de sortie et deuxième arbre de sortie.
Le pilotage du glissement peut être déclenchée par une unité de pilotage lorsqu’elle reçoit des données indicatives d’un changement de direction du véhicule. L’unité de pilotage peut exécuter les étapes de commande des embrayages (embrayage/débrayage) et le pilotage du glissement au niveau des embrayages.
L’invention porte aussi sur un dispositif de transmission de couple pour un véhicule comprenant au moins un moteur, le dispositif de transmission de couple comprenant :
- un premier arbre de sortie couplé en rotation à un élément de sortie d’un embrayage, le premier arbre de sortie étant destiné à entrainer une première roue du véhicule,
- un deuxième arbre de sortie couplé en rotation à un élément de sortie d’un autre embrayage, le deuxième arbre de sortie étant destiné à entrainer une deuxième roue du véhicule, opposée à la première roue,
- un mécanisme de transfert de couple agencé pour transmettre le couple du moteur à un élément d’entrée des deux embrayages,
chaque embrayage étant du type normalement ouvert et le dispositif comportant en outre un dispositif de blocage des première et deuxième roues, chaque dispositif de blocage de roue comportant une roue dentée couplée en rotation à l’arbre de sortie correspondant, chaque roue dentée étant associée à un levier de verrouillage mobile entre une position de blocage dans laquelle il vient s’engager dans la denture de la roue dentée correspondante de manière à empêcher la rotation de l’arbre de sortie correspondant, et une position de libération dans laquelle il est dégagé de la denture de la roue dentée de manière à autoriser la rotation de l’arbre de sortie.
Ce dispositif de transmission de couple peut comprendre en outre l’une au moins des caractéristiques mentionnées précédemment.
L’invention porte aussi sur un dispositif de transmission de couple comprenant un organe d’entrée de couple destiné à être entrainé par un moteur, notamment un moteur électrique, un organe de sortie, un module de transmission agencé pour transmettre un couple entre l’organe d’entrée et l’organe de sortie, le module de transmission comprenant :
- un organe de transmission apte à tourner autour d’un axe X,
- un premier embrayage humide comprenant un premier porte disque radialement externe, un premier porte disque radialement interne et un premier ensemble multidisques avec au moins un disque de friction couplé en rotation avec le premier porte disque radialement externe, et au moins un autre disque couplé en rotation avec le premier porte disque radialement interne,
- un deuxième embrayage humide comprenant un deuxième porte disque radialement externe, un deuxième porte disque radialement interne et un deuxième ensemble multidisques avec au moins un disque de friction couplé en rotation avec le deuxième porte disque radialement externe, et au moins un autre disque couplé en rotation avec le deuxième porte disque radialement interne,
- une roue de transmission telle qu’une roue dentée couplée en rotation avec le premier porte disque radialement interne
- une autre roue de transmission telle qu’une roue dentée couplée en rotation avec le deuxième porte disque radialement interne, le dispositif de transmission étant configuré de sorte que pour un premier ratio de vitesse entre l’organe d’entrée et l’organe de sortie le couple passe par l’une des deux roues de transmission et que pour un deuxième ratio de vitesse entre l’organe d’entrée et l’organe de sortie le couple passe par l’autre des deux roues de transmission,
l’organe de transmission comprenant le premier porte disque radialement externe et le deuxième porte disque radialement externe, ainsi qu’un corps tubulaire lié rigidement en rotation au premier porte disque radialement externe et au deuxième porte disque radialement externe, le dispositif comprenant en outre au moins une canalisation dont au moins une partie s’étend à l’intérieur corps tubulaire pour alimenter en fluide les premier et/ou deuxième embrayages, le corps tubulaire s’étendant radialement à l’intérieur du premier porte disque radialement interne et du deuxième porte disque radialement interne.
Ce dispositif de transmission de couple peut comprendre en outre l’une au moins des caractéristiques mentionnées précédemment et/ou au moins l’une des caractéristiques suivantes :
Le premier porte-disque radialement interne et le deuxième porte-disque radialement interne sont couplés en rotation avec l’organe d’entrée respectivement par l’intermédiaire des deux roues de transmission et le corps tubulaire est couplé en rotation avec l’organe de sortie.
En variante, le premier porte-disque radialement interne et le deuxième porte-disque radialement interne sont couplés en rotation avec l’organe de sortie respectivement par l’intermédiaire des deux roues de transmission et le corps tubulaire est couplé en rotation avec l’organe d’entrée.
Le corps tubulaire s’étend le long de l’axe X.
Les deux roues de transmission ont des diamètres différents.
Le dispositif comprend une roue engrenant avec l’une des deux roues de transmission et une roue engrenant avec l’autre des deux roues de transmission, ces deux roues ayant des diamètres différents.
Les disques de l’ensemble multidisques du premier embrayage et les disques de l’ensemble multidisques du deuxième embrayage ont sensiblement les mêmes diamètres et son agencés autour de l’axe X.
Le premier embrayage a un premier piston d’actionnement et le deuxième embrayage a un deuxième piston d’actionnement, le premier piston et le deuxième piston étant agencés axialement entre l’ensemble multidisques du premier embrayage et l’ensemble multidisques du deuxième embrayage.
Le premier piston s’éloigne axialement du deuxième embrayage pour compresser l’ensemble multidisques du premier embrayage et le deuxième piston s’éloigne axialement du premier embrayage pour compresser l’ensemble multidisques du deuxième embrayage.
Le premier embrayage et le deuxième embrayage sont agencés autour de l’axe X.
Les premier et deuxième embrayages sont agencés de façon symétrique par rapport à un plan s’étendant radialement entre le premier piston et le deuxième piston.
Le premier porte-disques radialement interne est monté rotatif sur le corps tubulaire par l’intermédiaire d’un premier palier, notamment un palier à roulement.
Le deuxième porte-disques radialement interne est monté rotatif sur le corps tubulaire par l’intermédiaire d’un deuxième palier, notamment un palier à roulement.
L’organe de transmission comprend une portion de liaison qui s’étend radialement et qui relie le premier porte-disques radialement externe et le deuxième porte disques radialement externe au corps tubulaire.
L’organe de transmission présente un axe de symétrie passant par la portion de liaison.
Une première chambre d’actionnement est ménagée entre le premier piston et la portion de liaison
Une deuxième chambre d’actionnement est ménagée entre le deuxième piston et la portion de liaison.
Ladite au moins une canalisation communique avec la première chambre d’actionnement et/ou la deuxième chambre d’actionnement.
L’agencement du module de transmission est ainsi bien adapté de façon simple pour actionnement par fluide.
L’organe de sortie est apte à entrainer un différentiel de véhicule ou une roue de véhicule.
Brève description des figures
est une vue en perspective d’un dispositif de transmission de couple selon une forme de réalisation de l’invention,
est une vue de côté du dispositif,
est une vue en coupe du dispositif.
est une vue schématique en coupe du dispositif selon une autre forme de réalisation.
Description détaillée de l’invention
Les figures 1 à 3 représentent un système de transmission de couple 1 pour un véhicule automobile à motorisation hybride ou totalement électrique. Le système de transmission comprend un moteur 2 et un dispositif 1 de transmission agencé pour transmettre un couple entre le moteur et les roues du véhicule.
Le dispositif de transmission comprend un premier arbre de sortie 14 destiné à entrainer une première roue du véhicule, et un deuxième arbre de sortie 17 destiné à entrainer une deuxième roue du véhicule, opposée à la première roue.
Le moteur électrique 2 comporte un stator et un rotor couplé à un arbre tournant 3 du moteur 2. L’arbre tournant 3 du moteur 2, d’axe X3, est guidé en rotation par l’intermédiaire de roulements à billes 4. L’arbre 3 entraîne un mécanisme de transmission comprenant une roue dentée R1 portée par l’arbre 3.
Le mécanisme de transmission comporte en outre un premier arbre tournant 5, d’axe X5, guidé en rotation par des roulements à billes 6. Le premier arbre tournant 5 porte une roue dentée R2 et une roue dentée R3. La roue dentée R2 engrène avec la roue dentée R1. Le diamètre de la roue dentée R3 est inférieur au diamètre de la roue dentée R2. La roue dentée R3 est situé à droite de la roue dentée R2 sur la figure 3, c’est-à-dire à l’opposé du moteur électrique 2.
Le mécanisme de transmission comporte en outre un second arbre tournant 7, d’axe X7, guidé en rotation par des roulements à billes et/ou à rouleaux 8. Les roulements 4, 6, 8 sont supportés par un carter fixe, non représenté.
Le second arbre 7 porte une roue dentée R4, engrenant avec la roue dentée R3, deux pignons R5 et R6 associés à un premier rapport de vitesses et un pignon R7 associé à un second rapport de vitesses. Les pignons R5, R6 et R7 sont dentés. Le diamètre de la roue dentée R4 est supérieur au diamètre de la roue dentée R3
Le pignon R7 est situé axialement, c’est-à-dire selon l’axe du second arbre 7, entre le pignon R5, située à gauche sur la figure 3, et le pignon R6, située à droite sur cette même figure. La roue dentée R4 est située à droite du pignon R6.
Les axes X3, X5 et X7 des arbres 3, 5, 7 sont parallèles les uns aux autres. Les roues dentées et pignons R1 à R7 comportent des dentures hélicoïdales.
Le pignon R5 et le pignon R6 engrènent respectivement avec une couronne ou une roue dentée R8 et avec une couronne ou une roue dentée R9.
Les pignons R5 et R6 présentent des angles d’hélice opposés. De même, les couronnées dentées R8 et R9 présentent des angles d’hélice opposés.
La couronne dentée R8 est portée par un élément d’entrée annulaire 9 d’un embrayage E1.
La couronne dentée R9 est portée par un élément d’entrée annulaire 10 d’un embrayage E4.
Le pignon R7 engrène avec une couronne ou une roue dentée R10 portée par un élément d’entrée annulaire 11 commun à un embrayage E2 et à un embrayage E3.
Les dentures des couronnes dentées R8, R9, R10 sont hélicoïdales. Les couronnes dentées sont par ailleurs coaxiales, leur axe X étant parallèle aux axes X3, X5 et X7. Leur axe X est aussi coaxial avec les arbres de sortie 16, 17.
Les embrayages E1 et E2 comportent respectivement des éléments de sortie 12, 13 couplés en rotation à l’arbre de sortie 14 d’axe X.
Les embrayage E3 et E4 comportent respectivement des éléments de sortie 15, 16 couplées en rotation à l’arbre de sortie 17 d’axe X.
Chaque embrayage E1 à E4 comporte en outre une première série de disques 18 couplés en rotation à l’élément d’entrée et une seconde série de disques 19 couplés en rotation à l’élément de sortie, les disques 19 étant intercalés entre les disques 18. Les disques 18, 19 sont amenés à être pressés les uns contre les autres par un piston annulaire 20 actionné par un fluide hydraulique débouchant dans une chambre de pression 21 de l’élément d’entrée correspondant 9, 10, 11, dans lequel est monté le piston 20.
Le déplacement de chaque piston 20 est commandé par des moyens de pilotage. On notera que, dans cette forme de réalisation, les pistons 20 sont mobiles en rotation avec les éléments d’entrée 9, 10, 11.
Les éléments d’entrée 9, 10, 11 des embrayages E1 à E4 sont guidés en rotation par l’intermédiaire de roulements à rouleaux 22.
Chaque arbre de sortie 14, 17 comporte une première extrémité 23 couplée en rotation à une roue du véhicule, par l’intermédiaire d’une liaison homocinétique telle qu’un joint de cardan par exemple, et une seconde extrémité 24 opposée à la première extrémité 23.
Les arbres de sorties 14, 17 sont coaxiaux entre eux, avec les éléments d’entrée 9, 10, 11 et de sortie 12 à 16 des embrayages E1 à E4 et avec les couronnes dentées R8, R9 et R10.
Chaque arbre de sortie 14, 17 comporte une première partie cylindrique 25 présentant un premier diamètre, située du côté de la première extrémité 23, et une seconde partie cylindrique 26 présentant un second diamètre, située du côté de la seconde extrémité 24, le premier diamètre étant supérieur au second diamètre. Chaque arbre de sortie 14, 17 est ainsi étagé.
Les éléments de sortie 12, 16 des embrayages E1 et E4 sont situés à proximité de la première extrémité 23 de chaque arbre de sortie 14, 17. Les éléments de sortie 13, 15 des embrayages E2 et E3 sont situés à proximité de la seconde extrémité 24 de chaque arbre de sortie 14, 17.
Le rapport de la vitesse de rotation des éléments d’entrée 9, 10 de chacun des embrayages E1 et E4 sur la vitesse de rotation de l’arbre 3 du moteur 2, appelé premier rapport de vitesses, est par exemple compris entre 1/20 et 1/10, lorsque les embrayages E1 et E4 sont en position embrayée, c’est-à-dire qu’un couple peut être transmis aux arbres de sortie 14, 17 au travers desdits embrayages E1 et E4.
Le rapport de la vitesse de rotation de l’élément d’entrée 11 des embrayages E2 et E3 sur la vitesse de rotation de l’arbre 3 du moteur 2, appelé second rapport de vitesses, est par exemple compris entre 1/10 et 1/5, lorsque les embrayages E2 et E3 sont en position embrayée, c’est-à-dire qu’un couple peut être transmis aux arbres de sortie 14, 17 au travers desdits embrayages E2 et E3.
De manière générale, le premier rapport de vitesses est plus faible que le second rapport de vitesses. Les embrayages dédiés au premier rapport de vitesses sont plus proches des roues que les embrayages dédiés au deuxième rapport de vitesses.
Les embrayages sont de type normalement ouverts dans la forme de réalisation représentée aux figures.
Chaque arbre de sortie 14, 17 est équipé d’un système de blocage de la roue correspondante, destiné à permettre une immobilisation du véhicule. Chaque système de blocage comporte une roue dentée 27 couplée en rotation à l’arbre de sortie 14, 17 correspondant, chaque roue dentée 27 étant associée à un levier de verrouillage piloté et mobile entre une position de blocage dans laquelle il vient s’engager dans la denture de la roue dentée 27 correspondante, de manière à empêcher la rotation de l’arbre de sortie 14, 17 correspondant, et une position de libération dans laquelle il est dégagé de la denture de la roue dentée 27, de manière à autoriser la rotation de l’arbre de sortie 14, 17 correspondant.
En fonctionnement, les embrayages E1 à E4 sont actionnés en fonction du rapport de vitesses choisi. En d’autres termes, si le premier rapport de vitesses doit être utilisé, les embrayages E1 et E4 sont actionnés de façon à être déplacés en position embrayée ou fermée, tandis que les embrayages E2 et E3 ne sont pas actionnés de façon à être déplacés en position débrayée ou ouverte. Le couple est alors transmis du moteur 2 à chacun des arbres de sortie 14, 17, par l’intermédiaire notamment des embrayages E1 et E4.
Chaque embrayage est de type multidisque et les éléments d’entrée forment des portes-disques radialement externes des embrayages et les éléments de sortie forment les portes-disque radialement internes des embrayages. La dimension radiale est considérée par rapport aux axes des arbres de sortie.
A l’inverse, si le second rapport de vitesses doit être utilisé, les embrayages E2 et E3 sont actionnés de façon à être déplacés en position embrayée ou fermée, tandis que les embrayages E1 et E4 ne sont pas actionnés de façon à être déplacés en position débrayée ou ouverte. Le couple est alors transmis du moteur 1 à chacun des arbres de sortie 14, 17, par l’intermédiaire notamment des embrayages E2 et E3.
Par ailleurs, la fonction de vectorisation du couple peut être obtenue en pilotant le couple fourni à chaque roue et pour chaque vitesse, en régulant au besoin le glissement de chaque embrayage E1 à E4 concerné. Une régulation peut être réalisée en calculant le couple transmis à chaque roue, par exemple à partir d’une information sur la vitesse des arbres de sortie 14, 17 et sur la pression dans les embrayages. Pour cela, chaque arbre de sortie 14, 17 peut être équipé d’un capteur non représenté, permettant de détecter sa vitesse de rotation.
Un autre mode de réalisation est illustré sur la figure 4. Ce mode de réalisation se distingue du précédent notamment par les caractéristiques présentées ci-après.
L’arbre 3 peut être formé d’une seule pièce avec la roue dentée R1. De même l’arbre 5 peut être formé d’une seule pièce avec la roue dentée R3.
Le second arbre du mécanisme de transmission est composé de deux tronçons 7a et 7b coaxiaux couplés l’un à l’autre. Par exemple, une portion de l’extrémité du tronçon 7a est centrée dans une portion de l’extrémité du tronçon 7b et une autre portion de l’extrémité du tronçon 7a est en prise avec des cannelures dans une autre portion de l’extrémité du tronçon 7b. L’un des tronçons 7a est associé au premier embrayage E1 et au deuxième embrayage E2 et l’autre tronçon 7b est associé au troisième embrayage E3 et au quatrième embrayage E4.
Les pignons R5, R6, R7 et R11 peuvent aussi être formé d’un seul tenant avec le tronçon d’arbre 7a, 7b correspondant.
Les embrayages comportent chacun un élément d’entrée respectif 9, 11, 31, 10 entrainé par une roue dentée respective. Chaque tronçon 7a, 7b porte donc, de façon solidaire en rotation, deux pignons qui engrènent chacun avec une roue dentée.
Les éléments d’entrée 9, 11, 31, 10 forment des portes-disques radialement internes des embrayages et les éléments de sortie 12 et 16 forment les portes-disque radialement externes des embrayages.
Le premier embrayage E1 et le deuxième embrayage E2 comportent un élément de sortie commun 12. De même, le troisième embrayage E3 et le quatrième embrayage E4 comportent un élément de sortie commun 16. Les éléments de sortie 12 et 16 comportent un corps de section tubulaire s’étendant axialement dans le prolongement des premiers et deuxièmes arbres de sortie.
Un espace sépare axialement l’élément de sortie commun 12 des premier et deuxième embrayages et l’élément de sortie commun 16 des troisième et quatrième embrayages. Ainsi, il est possible d’utiliser cet espace pour y faire passer au moins une canalisation 40 alimentant les embrayages en fluide. Sur la figure 4, une seule canalisation est schématisée pour l’alimentation du deuxième embrayage E2. Bien entendu, chaque embrayage peut être alimenté en fluide tel que schématisé pour le deuxième embrayage E2.
Comme les éléments de sortie 12 et 16 des embrayages ont un corps tubulaire, chaque canalisation 40 peut passer à l’intérieur du corps tubulaire de l’élément de sortie de l’embrayage qu’elle va alimenter. Cet élément de sortie 12, 16 comprend en outre un perçage faisant communiquer l’intérieur du corps tubulaire et l’extérieur du corps tubulaire, au niveau d’une chambre d’actionnement de l’embrayage à alimenter. La canalisation peut alors communiquer avec le perçage ou passer à l’intérieur de ce perçage.
Chaque élément de sortie 12, 16 comprend un disque de liaison reliant respectivement :
- une portion de l’élément de sortie formant le porte-disques radialement externe d’un embrayage,
- une portion de l’élément de sortie formant le porte-disques radialement externe d’un autre embrayage, le disque étant agencé axialement entre ces deux portes-disques,
- le corps tubulaire dudit élément de sortie disposé radialement à l’intérieur de ces porte-disques.
Les éléments d’entrée des embrayages sont montés pivotant autour des éléments de sortie des embrayages correspondants, notamment sur leur corps tubulaire.
En ce qui concerne le premier embrayage et le deuxième embrayage, le premier embrayage humide E1 comprenant un premier porte disque radialement externe, un premier porte disque radialement interne et un premier ensemble multidisques avec au moins un disque de friction couplé en rotation avec le premier porte disque radialement externe, et au moins un autre disque couplé en rotation avec le premier porte disque radialement interne. Le deuxième embrayage humide E2 comprenant un deuxième porte disque radialement externe, un deuxième porte disque radialement interne et un deuxième ensemble multidisques avec au moins un disque de friction couplé en rotation avec le deuxième porte disque radialement externe, et au moins un autre disque couplé en rotation avec le deuxième porte disque radialement interne.
- La roue dentée de transmission R8 est couplée en rotation avec le premier porte disque radialement interne et la roue dentée de transmission R10 est couplée en rotation avec le deuxième porte disque radialement interne.
Le premier porte disque radialement externe et le deuxième porte disque radialement externe, ainsi que le corps tubulaire lié rigidement en rotation au premier porte disque radialement externe et au deuxième porte disque radialement externe, forment conjointement un organe de transmission qui est ici un élément de sortie 12. Le corps tubulaire s’étend le long de l’axe X.
Le premier porte-disque radialement interne et le deuxième porte-disque radialement interne sont couplés en rotation avec le mécanisme de transmission de couple respectivement par l’intermédiaire des deux roues R8 et R10. Les deux roues R8 et R10 ont des diamètres différents. Les pignons R5 et R7 engrenant avec les roues dentées R8 et R10 ont aussi des diamètres différents.
Le premier embrayage E1 a un premier piston d’actionnement et le deuxième embrayage E2 a un deuxième piston d’actionnement (non représenté), le premier piston et le deuxième piston étant agencés axialement entre l’ensemble multidisques du premier embrayage et l’ensemble multidisques du deuxième embrayage. Le premier piston s’éloigne axialement du deuxième embrayage pour compresser l’ensemble multidisques du premier embrayage et le deuxième piston s’éloigne axialement du premier embrayage pour compresser l’ensemble multidisques du deuxième embrayage.
On voit que les premier et deuxième embrayages sont agencés de façon symétrique par rapport à un plan s’étendant radialement entre le premier piston et le deuxième piston.
Le premier porte-disques radialement interne est monté rotatif sur le corps tubulaire par l’intermédiaire d’un premier palier à roulement. Le deuxième porte-disques radialement interne est monté rotatif sur le corps tubulaire par l’intermédiaire d’un deuxième palier à roulement.
L’organe de transmission comprend une portion de liaison qui s’étend radialement et qui relie le premier porte-disques radialement externe et le deuxième porte disques radialement externe au corps tubulaire.
Une première chambre d’actionnement est ménagée entre le premier piston et la portion de liaison et une deuxième chambre d’actionnement est ménagée entre le deuxième piston et la portion de liaison.

Claims (15)

  1. Dispositif de transmission de couple (1) pour un véhicule comprenant au moins un moteur (2), le dispositif de transmission de couple comprenant :
    - un premier arbre de sortie (14) couplé en rotation à un élément de sortie (12) d’un premier embrayage (E1) et à un élément de sortie (12, 13) d’un deuxième embrayage (E2), le premier arbre de sortie (14) étant destiné à entrainer une première roue du véhicule,
    - un deuxième arbre de sortie (17) couplé en rotation à un élément de sortie (15, 16) d’un troisième embrayage (E3) et à un élément de sortie (16) d’un quatrième embrayage (E4), le deuxième arbre de sortie (17) étant destiné à entrainer une deuxième roue du véhicule, opposée à la première roue,
    - un mécanisme de transfert de couple (5, R1, R2, R3, 7, R5, R6, R7, R8, R9, R10) agencé pour transmettre le couple du moteur (2) à un élément d’entrée (9) du premier embrayage (E1) et à un élément d’entrée (10) du quatrième embrayage (E4) selon un premier rapport de vitesses, et pour transmettre le couple dudit au moins un moteur (2) à un élément d’entrée (11) du deuxième embrayage (E2) et à un élément d’entrée (11, 31) du troisième embrayage (E3) selon un deuxième rapport de vitesses.
  2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de pilotage pour piloter le glissement au niveau du premier embrayage (E1) et du quatrième embrayage (E4) et/ou au niveau du deuxième embrayage (E2) et du troisième embrayage (E3), lesdits moyens de pilotage étant aptes à contrôler la répartition du couple entre les première et deuxième roues du véhicule, par glissement au niveau des embrayages correspondants.
  3. Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier embrayage (E1) et le deuxième embrayage (E2) sont concentriques au premier arbre de sortie (14), le troisième embrayage (E3) et le quatrième embrayage (E4) étant concentriques au deuxième arbre de sortie (17), les embrayages étant décalés axialement les uns par rapport aux autres.
  4. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque embrayage est commandé, par l’intermédiaire d’une source de pression hydraulique et de distributeurs hydrauliques pilotés par une unité de commande.
  5. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque embrayage est actionné par un récepteur hydraulique (20) tournant.
  6. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’élément d’entrée (9, 10, 11, 31) de chaque embrayage (E1, E2, E2, E4) est entraîné en rotation par une roue dentée (R8, R9, R10, R12) concentrique à l’embrayage (E1, E2, E2, E4) et entraînée par un pignon (R5, R6, R7, R11) dont l’axe (X7) est parallèle à la roue dentée (R8, R9, R10, R11).
  7. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les axes desdits pignons (R5, R6, R7, R11) sont concentriques.
  8. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le deuxième embrayage (E2) et le troisième embrayage (E3) comportent un élément d’entrée commun (11), entraîné en rotation par une roue dentée commune (R10) au deuxième embrayage (E2) et au troisième embrayage (E3).
  9. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le premier embrayage (E1) et le quatrième embrayage (E4) comportent chacun un élément d’entrée (9, 10) respectif entraîné par une roue dentée respective (R8, R9).
  10. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les roues dentées associées au premier embrayage (E1) et au quatrième embrayage (E4) et/ou les roues dentées associées au deuxième embrayage (E2) et au troisième embrayage (E3) présentent des angles d’hélice opposés.
  11. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 10 comportant un dispositif de blocage (27) des première et deuxième roues dans lequel chaque embrayage (E1, E2, E3, E4) est du type normalement ouvert, chaque dispositif de blocage de roue comportant une roue dentée (27) couplée en rotation à l’arbre de sortie (14, 17) correspondant, chaque roue dentée (27) étant associée à un levier de verrouillage piloté et mobile entre une position de blocage dans laquelle il vient s’engager dans la denture de la roue dentée (27) correspondante de manière à empêcher la rotation de l’arbre de sortie (14, 17) correspondant, et une position de libération dans laquelle il est dégagé de la denture de la roue dentée (27) de manière à autoriser la rotation de l’arbre de sortie (14, 17).
  12. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 11 dans lequel le rapport de vitesses des éléments d’entrée du premier embrayage (E1) et du quatrième embrayage (E4) est plus faible que le rapport de vitesses des éléments d’entrée du deuxième embrayage (E2) et du troisième embrayage (E3); les éléments de sortie du deuxième embrayage (E2) et du troisième embrayage (E3) étant disposés axialement entre les éléments de sortie du premier embrayage (E1) et du quatrième embrayage (E4).
  13. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 12 dans lequel le dispositif de transmission comprend au moins une canalisation d’alimentation en fluide (40) et l’un au moins des éléments de sortie des embrayages (E1, E2, E3, E4) comporte un corps tubulaire et ladite au moins une canalisation passe à l’intérieur du corps tubulaire.
  14. Module de transmission de couple (1) pour un dispositif de transmission de couple selon l’une des revendications précédentes, le module comprenant
    - un premier arbre de sortie (14) couplé en rotation à un élément de sortie (12) d’un premier embrayage (E1) et à un élément de sortie (13) d’un deuxième embrayage (E2), le premier arbre de sortie (14) étant destiné à entrainer une première roue du véhicule,
    - un deuxième arbre de sortie (17) couplé en rotation à un élément de sortie (15) d’un troisième embrayage (E3) et à un élément de sortie (16) d’un quatrième embrayage (E4), le deuxième arbre de sortie (17) étant destiné à entrainer une deuxième roue du véhicule, opposée à la première roue,
    - un élément d’entrée (9) du premier embrayage (E1) et un élément d’entrée (10) du quatrième embrayage (E4) configurés pour transmettre un couple dans une première plage e fonctionnement,
    - un élément d’entrée (11) du deuxième embrayage (E2) et un élément d’entrée (11) du troisième embrayage (E3) configurés pour transmettre un couple dans une deuxième plage de fonctionnement, la deuxième plage de fonctionnement correspondant à des régimes de vitesses plus élevés.
  15. Système de transmission de couple pour un véhicule comprenant un moteur électrique (2) et un dispositif de transmission de couple (1) selon l’une des revendications 1 à 13, le mécanisme de transmission étant agencé pour être entrainé par le moteur (2).
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