FR3141890A1 - Transmission device for electric vehicle with two speed ratios - Google Patents
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Abstract
Dispositif de transmission pour véhicule électrique à deux rapports de vitesses L’invention concerne un dispositif (1) comprenant essentiellement un étage (5) d’entrée de mouvement de rotation, avec un arbre d’entrée (5’) relié cinématiquement au moteur électrique (2) du véhicule concerné, un étage intermédiaire (6) de transmission de couple comprenant un arbre intermédiaire (6’) et un étage (7) de sortie de mouvement de rotation, avec un organe (7’) relié cinématiquement à au moins une paire de roues (4) à entrainer. L’étage d’entrée (5) est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement (10) pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation (AE) de cet étage, et au moins un embrayage (11) qui est configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre une roue dentée (8’), montée libre en rotation sur l’arbre d’entrée (5’), et cet arbre (5’), cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement (10) au moins présent. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1A Transmission device for electric vehicle with two speed ratios The invention relates to a device (1) essentially comprising a rotational movement input stage (5), with an input shaft (5') kinematically connected to the electric motor (2) of the vehicle concerned, an intermediate stage ( 6) for torque transmission comprising an intermediate shaft (6') and a rotational movement output stage (7), with a member (7') kinematically connected to at least one pair of wheels (4) to be driven. The input stage (5) is configured to ensure selective transmission of torque and for this purpose comprises at least one coupling member (10) which can be switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by displacement in translation along the axis of rotation (AE) of this stage, and at least one clutch (11) which is configured to selectively establish a rotational securing connection between a toothed wheel (8'), mounted freely in rotation on the input shaft (5'), and this shaft (5'), this connection being complementary to that likely to be established by the coupling member (10) at least present. Figure to be published with the abstract: Fig. 1A
Description
La présente invention concerne le domaine de la transmission de mouvement dans un véhicule entre le moteur et les roues de ce dernier, et a pour objet un dispositif de transmission pour véhicule électrique à deux rapports de vitesses, un essieu intégrant ce dispositif, ainsi qu’un véhicule équipé d’un tel dispositif et d’un tel essieu.The present invention relates to the field of transmission of movement in a vehicle between the engine and the wheels of the latter, and has as its subject a transmission device for an electric vehicle with two speed ratios, an axle integrating this device, as well as a vehicle equipped with such a device and such an axle.
Les dispositifs de transmission pour véhicules à moteur à combustion interne ou pour véhicules hybrides sont bien connus. Ils présentent généralement une constitution relativement complexe car ils doivent, en relation avec une propulsion thermique, fournir au moins trois ou quatre rapports et assurer des possibilités de changement de rapports. Dans le cas d’un véhicule hybride, il faut en plus permettre le basculement entre le fonctionnement en mode thermique et le fonctionnement en mode électrique.Transmission devices for vehicles with internal combustion engines or hybrid vehicles are well known. They generally have a relatively complex construction because, in connection with a thermal drive, they must provide at least three or four gears and ensure gear change possibilities. In the case of a hybrid vehicle, it is also necessary to allow switching between operation in thermal mode and operation in electric mode.
Pour les véhicules électriques, le dispositif de transmission se résume le plus souvent à une chaine cinématique permanente, du type ensemble engrenant avec réduction de vitesse, entre le moteur et les roues, la variation de vitesse du moteur permettant de faire varier la vitesse d’avance du véhicule et l’inversion de l’alimentation permettant de disposer d’une marche arrière.For electric vehicles, the transmission device is most often limited to a permanent kinematic chain, of the geared assembly type with speed reduction, between the engine and the wheels, the variation in engine speed allowing the vehicle's forward speed to be varied and the inversion of the power supply allowing reverse gear to be available.
Il existe néanmoins une demande en relation avec les véhicules électriques pour disposer d’un couple de sortie (transmis au roues) élevé et d’une vitesse maximale élevée.However, there is a demand in relation to electric vehicles for high output torque (transmitted to the wheels) and high maximum speed.
Or, ces deux exigences sont fondamentalement contradictoires en regard du mode de fonctionnement et des performances des machines électriques. En effet, un couple de sortie maximal implique un rapport de réduction minimum (donc une réduction maximale de la vitesse de rotation entre la sortie moteur et l’entrainement des roues), alors qu’une vitesse maximale implique un rapport de réduction maximum (donc une réduction minimale, voire une augmentation, de la vitesse de rotation entre la sortie moteur et l’entrainement des roues).However, these two requirements are fundamentally contradictory in terms of the operating mode and performance of electric machines. Indeed, a maximum output torque implies a minimum reduction ratio (i.e. a maximum reduction in the rotation speed between the motor output and the wheel drive), whereas a maximum speed implies a maximum reduction ratio (i.e. a minimum reduction, or even an increase, in the rotation speed between the motor output and the wheel drive).
Par ailleurs, il existe aussi une demande pour pouvoir déconnecter cinématiquement le moteur électrique des roues du véhicule.Furthermore, there is also a demand to be able to kinematically disconnect the electric motor from the vehicle wheels.
La présente invention a pour but de répondre au moins à la première, et préférentiellement également à la seconde, demande(s) précitée(s), ce en proposant avantageusement une solution avec un rendement optimal, notamment en régime permanent, simple et économique, et sensiblement sans interruption de couple lors des variations/changements de vitesses.The present invention aims to respond at least to the first, and preferably also to the second, aforementioned request(s), by advantageously proposing a solution with optimal efficiency, in particular in permanent mode, simple and economical, and substantially without interruption of torque during speed variations/changes.
Ce but est atteint par l’invention grâce à un dispositif de transmission pour véhicule électrique, fournissant un chemin de transmission de couple par engrènement, entre le moteur dudit véhicule et au moins une de ses roues,
This aim is achieved by the invention thanks to a transmission device for an electric vehicle, providing a torque transmission path by meshing, between the engine of said vehicle and at least one of its wheels,
ce dispositif comprenant essentiellement un étage d’entrée de mouvement de rotation, avec un arbre d’entrée relié cinématiquement au moteur électrique du véhicule concerné, un étage intermédiaire de transmission de couple, préférentiellement avec modification de la vitesse de rotation, comprenant un arbre intermédiaire et un étage de sortie de mouvement de rotation, avec un organe relié cinématiquement à au moins une paire de roues à entrainer, tel qu’un arbre, un pignon ou une roue dentée, et
this device essentially comprising a rotational movement input stage, with an input shaft kinematically connected to the electric motor of the vehicle concerned, an intermediate torque transmission stage, preferably with modification of the rotational speed, comprising an intermediate shaft and a rotational movement output stage, with a member kinematically connected to at least one pair of wheels to be driven, such as a shaft, a pinion or a toothed wheel, and
l’arbre d’entrée, l’organe de sortie et l’arbre intermédiaire présentant des axes de rotation respectifs parallèles entre eux, au moins une liaison par engrènement existant entre l’arbre d’entrée et l’arbre intermédiaire, d’une part, et entre l’arbre intermédiaire et l’organe de sortie, d’autre part.the input shaft, the output member and the intermediate shaft having respective axes of rotation parallel to each other, at least one meshing connection existing between the input shaft and the intermediate shaft, on the one hand, and between the intermediate shaft and the output member, on the other hand.
Selon un premier aspect de l’invention, le dispositif de transmission précité est caractérisé en ce que l’arbre d’entrée comporte deux premières roues dentées montées libres en rotation sur cet arbre et l’arbre intermédiaire comporte deux secondes roues dentées montées fixes sur cet arbre, chaque première roue dentée engrenant respectivement avec une seconde roue dentée et chaque paire de roues mutuellement engrenantes présentant un rapport de transmission propre,
According to a first aspect of the invention, the aforementioned transmission device is characterized in that the input shaft comprises two first toothed wheels mounted freely in rotation on this shaft and the intermediate shaft comprises two second toothed wheels mounted fixed on this shaft, each first toothed wheel meshing respectively with a second toothed wheel and each pair of mutually meshing wheels having its own transmission ratio,
en ce que l’étage d’entrée est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation de cet étage, le ou chaque organe d’accouplement étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux premières roues dentées avec l’arbre d’entrée, ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement, et
in that the input stage is configured to provide selective torque transmission and comprises for this purpose at least one coupling member capable of being switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by translational movement along the axis of rotation of this stage, the or each coupling member being configured to secure in rotation one of the two first toothed wheels with the input shaft, this selectively depending on the position or state of said or each coupling member, and
en ce que l’étage d’entrée comprend un embrayage associé à l’une des deux premières roues dentées, préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour l’arbre intermédiaire, cet embrayage étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette première roue dentée et l’arbre d’entrée, cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement au moins présent.in that the input stage comprises a clutch associated with one of the first two toothed wheels, preferably the one establishing a torque transmission with the highest resulting rotation speed for the intermediate shaft, this clutch being configured to selectively establish a rotational securing connection between this first toothed wheel and the input shaft, this connection being complementary to that likely to be established by the at least one coupling member.
Selon un second aspect de l’invention, le dispositif de transmission précité est caractérisé en ce que l’arbre d’entrée comporte deux premières roues dentées montées fixes sur cet arbre et l’arbre intermédiaire comporte deux secondes roues dentées montées libres en rotation sur cet arbre, chaque première roue dentée engrenant respectivement avec une seconde roue dentée et chaque paire de roues mutuellement engrenantes présentant un rapport de transmission propre,
According to a second aspect of the invention, the aforementioned transmission device is characterized in that the input shaft comprises two first toothed wheels fixedly mounted on this shaft and the intermediate shaft comprises two second toothed wheels mounted freely rotatable on this shaft, each first toothed wheel meshing respectively with a second toothed wheel and each pair of mutually meshing wheels having its own transmission ratio,
en ce que l’étage intermédiaire est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation de cet étage, le ou chaque organe d’accouplement étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux secondes roues dentées avec l’arbre intermédiaire, ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement et
in that the intermediate stage is configured to provide selective torque transmission and comprises for this purpose at least one coupling member capable of being switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by translational movement along the axis of rotation of this stage, the or each coupling member being configured to secure in rotation one of the two second toothed wheels with the intermediate shaft, this selectively depending on the position or state of said or each coupling member and
en ce que l’étage intermédiaire comprend un embrayage associé à l’une des deux secondes roues dentées, préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour l’arbre intermédiaire, cet embrayage étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette seconde roue dentée et l’arbre intermédiaire, cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement au moins présent.in that the intermediate stage comprises a clutch associated with one of the two second toothed wheels, preferably the one establishing a torque transmission with the highest resulting rotation speed for the intermediate shaft, this clutch being configured to selectively establish a rotational securing connection between this second toothed wheel and the intermediate shaft, this connection being complementary to that likely to be established by the at least one coupling member.
On note que dans ses deux aspects précités, l’invention propose des solutions tout à fait similaires et reposant sur le même concept inventif de base, à la seule différence près que les rôles de l’étage d’entrée et de l’étage intermédiaire sont simplement inversés. En effet, la transmission sélective de couple et la présence d’un embrayage sont associées à l’étage d’entrée dans le premier aspect de l’invention et sont associées à l’étage intermédiaire dans le second aspect.It is noted that in its two aforementioned aspects, the invention proposes entirely similar solutions based on the same basic inventive concept, with the only difference being that the roles of the input stage and the intermediate stage are simply reversed. Indeed, the selective transmission of torque and the presence of a clutch are associated with the input stage in the first aspect of the invention and are associated with the intermediate stage in the second aspect.
L’invention concerne également essieu pour la propulsion ou la traction d’un véhicule électrique, cet essieu intégrant un dispositif de transmission selon l’un des deux aspects de l’invention mentionnés ci-dessus.The invention also relates to an axle for the propulsion or traction of an electric vehicle, this axle integrating a transmission device according to one of the two aspects of the invention mentioned above.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés en relation avec les deux aspects de l’invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :The invention will be better understood from the following description, which relates to preferred embodiments in relation to the two aspects of the invention, given as non-limiting examples, and explained with reference to the appended schematic drawings, in which:
Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement et en accord avec les deux aspects de l’invention, un dispositif de transmission (1) pour véhicule électrique, fournissant un chemin de transmission de couple par engrènement, entre le moteur (2) dudit véhicule et au moins une de ses roues (4), préférentiellement deux montées sur un essieu pourvu d’un différentiel (3’).Figures 1 and 2 schematically illustrate and in accordance with the two aspects of the invention, a transmission device (1) for an electric vehicle, providing a torque transmission path by meshing, between the engine (2) of said vehicle and at least one of its wheels (4), preferably two mounted on an axle provided with a differential (3').
Ce dispositif (1) comprend essentiellement un étage (5) d’entrée de mouvement de rotation, avec un arbre d’entrée (5’) relié cinématiquement au moteur électrique (2) du véhicule concerné, un étage intermédiaire (6) de transmission de couple, préférentiellement avec modification de la vitesse de rotation, comprenant un arbre intermédiaire (6’) et un étage (7) de sortie de mouvement de rotation, avec un organe (7’) relié cinématiquement à au moins une paire de roues (4) à entrainer, tel qu’un arbre, un pignon ou une roue dentée,This device (1) essentially comprises a rotational movement input stage (5), with an input shaft (5') kinematically connected to the electric motor (2) of the vehicle concerned, an intermediate torque transmission stage (6), preferably with modification of the rotation speed, comprising an intermediate shaft (6') and a rotational movement output stage (7), with a member (7') kinematically connected to at least one pair of wheels (4) to be driven, such as a shaft, a pinion or a toothed wheel,
L’arbre d’entrée (5), l’organe de sortie (7) et l’arbre intermédiaire (6’) présentent des axes de rotation respectifs (AE, AS, AI) parallèles entre eux, et au moins une liaison par engrènement existe entre l’arbre d’entrée (5) et l’arbre intermédiaire (6’), d’une part, et entre l’arbre intermédiaire (6’) et l’organe de sortie (7), d’autre part, avec transmission de mouvement/couple permanente ou sélective selon le cas comme indiqué ci-après.The input shaft (5), the output member (7) and the intermediate shaft (6') have respective axes of rotation (AE, AS, AI) parallel to each other, and at least one meshing connection exists between the input shaft (5) and the intermediate shaft (6'), on the one hand, and between the intermediate shaft (6') and the output member (7), on the other hand, with permanent or selective transmission of movement/torque depending on the case as indicated below.
En accord avec un premier aspect ou mode de réalisation du dispositif de transmission (1) selon l’invention, présentant les dispositions communes précitées et représenté sous forme de deux variantes sur les figures 1A et 2A, l’arbre d’entrée (5) comporte deux premières roues dentées (8 et 8’) montées libres en rotation sur cet arbre (5) et l’arbre intermédiaire (6’) comporte deux secondes roues dentées (9 et 9’) montées fixes sur cet arbre (6’), chaque première roue dentée (8, 8’) engrenant respectivement avec une seconde roue dentée (9, 9’) et chaque paire de roues mutuellement engrenantes présentant un rapport de transmission propre (R1, R2).In accordance with a first aspect or embodiment of the transmission device (1) according to the invention, having the aforementioned common arrangements and shown in the form of two variants in FIGS. 1A and 2A, the input shaft (5) comprises two first toothed wheels (8 and 8') mounted freely in rotation on this shaft (5) and the intermediate shaft (6') comprises two second toothed wheels (9 and 9') mounted fixedly on this shaft (6'), each first toothed wheel (8, 8') meshing respectively with a second toothed wheel (9, 9') and each pair of mutually meshing wheels having its own transmission ratio (R1, R2).
De plus, cet étage d’entrée (5) est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement (10, 10’) pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation (AE) de cet étage, le ou chaque organe d’accouplement (10, 10’) étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux premières roues dentées (8, 8’) avec l’arbre d’entrée (5’), ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement (10, 10’).In addition, this input stage (5) is configured to provide selective torque transmission and for this purpose comprises at least one coupling member (10, 10') which can be switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by translational movement along the axis of rotation (AE) of this stage, the or each coupling member (10, 10') being configured to secure in rotation one of the two first toothed wheels (8, 8') with the input shaft (5'), this selectively depending on the position or state of said or each coupling member (10, 10').
En outre, l’étage d’entrée (5) comprend un embrayage (11) associé à l’une (8’) des deux premières roues dentées (8, 8’), préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour l’arbre intermédiaire (6’), cet embrayage (11) étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette première roue dentée (8’) et l’arbre d’entrée (5’), cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement (10) au moins présent.Furthermore, the input stage (5) comprises a clutch (11) associated with one (8') of the first two gear wheels (8, 8'), preferably the one establishing a torque transmission with the highest resulting rotation speed for the intermediate shaft (6'), this clutch (11) being configured to selectively establish a rotational securing connection between this first gear wheel (8') and the input shaft (5'), this connection being complementary to that likely to be established by the coupling member (10) at least present.
Grâce à ces dispositions additionnelles particulières en relation essentiellement avec l’étage d’entrée (5), l’invention permet d’atteindre le but principal évoqué précédemment.Thanks to these particular additional provisions essentially related to the input stage (5), the invention makes it possible to achieve the main aim mentioned above.
Selon une première variante constructive pratique compatible avec ce premier mode de réalisation (figure 1 A), le dispositif de transmission (1) comprend un unique organe (10) d’accouplement sélectif qui consiste en un crabot monté coulissant sur l’arbre d’entrée (5’) et qui est arrangé et configuré pour établir, dans une première position engagée, une solidarisation en rotation entre cet arbre (5’) et une (8) des deux premières roues dentées (8, 8’) et, dans une seconde position engagée, une solidarisation en rotation entre cet arbre (5’) et une autre (8’) desdites premières roues dentées (8, 8’), ces deux positions engagées étant séparées par une position neutre dudit organe (10) correspondant à une absence simultanée de solidarisation des deux premières roues dentées (8 et 8’) avec ledit arbre (5’). La possibilité d’une position neutre permet une déconnection cinématique entre moteur et roues. Toujours selon cette variante, le dispositif de transmission (1) comprend aussi un embrayage (11) configuré et commandé pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre la première roue dentée (8’) concernée et l’arbre d’entrée (5’), qui est variable et contrôlée en intensité en fonction de la position de l’organe d’accouplement (10), cet embrayage (11) consistant avantageusement en un embrayage à friction ou à glissement. Cet embrayage à engagement progressif permet de garantir le maintien du couple durant les changements de vitesses et d’assurer la continuité de transmission dudit couple.According to a first practical constructive variant compatible with this first embodiment (figure 1 A), the transmission device (1) comprises a single selective coupling member (10) which consists of a dog clutch mounted sliding on the input shaft (5') and which is arranged and configured to establish, in a first engaged position, a rotational connection between this shaft (5') and one (8) of the two first toothed wheels (8, 8') and, in a second engaged position, a rotational connection between this shaft (5') and another (8') of said first toothed wheels (8, 8'), these two engaged positions being separated by a neutral position of said member (10) corresponding to a simultaneous absence of connection of the two first toothed wheels (8 and 8') with said shaft (5'). The possibility of a neutral position allows a kinematic disconnection between the engine and the wheels. Still according to this variant, the transmission device (1) also comprises a clutch (11) configured and controlled to selectively establish a rotational securing connection between the first toothed wheel (8') concerned and the input shaft (5'), which is variable and controlled in intensity as a function of the position of the coupling member (10), this clutch (11) advantageously consisting of a friction or sliding clutch. This progressive engagement clutch makes it possible to guarantee the maintenance of the torque during gear changes and to ensure the continuity of transmission of said torque.
Selon une seconde variante constructive pratique compatible avec ce premier mode de réalisation (
En accord avec un second aspect ou mode de réalisation du dispositif de transmission (1) selon l’invention, présentant les dispositions communes précitées et représenté sous forme de deux variantes sur les figures 1B et 2B, l’arbre d’entrée (5) comporte deux premières roues dentées (8 et 8’) montées fixes sur cet arbre (5) et l’arbre intermédiaire (6’) comporte deux secondes roues dentées (9 et 9’) montées libres en rotation sur cet arbre (6’), chaque première roue dentée (8, 8’) engrenant respectivement avec une seconde roue dentée (9, 9’) et chaque paire de roues mutuellement engrenantes présentant un rapport de transmission propre (R1, R2),In accordance with a second aspect or embodiment of the transmission device (1) according to the invention, having the aforementioned common arrangements and shown in the form of two variants in FIGS. 1B and 2B, the input shaft (5) comprises two first toothed wheels (8 and 8') fixedly mounted on this shaft (5) and the intermediate shaft (6') comprises two second toothed wheels (9 and 9') freely rotatably mounted on this shaft (6'), each first toothed wheel (8, 8') meshing respectively with a second toothed wheel (9, 9') and each pair of mutually meshing wheels having its own transmission ratio (R1, R2),
De plus, l’étage intermédiaire (6) est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement (10, 10’) pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation (AI) de cet étage, le ou chaque organe d’accouplement (10, 10’) étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux secondes roues dentées (9, 9’) avec l’arbre intermédiaire (6’), ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement (10, 10’).In addition, the intermediate stage (6) is configured to provide selective torque transmission and for this purpose comprises at least one coupling member (10, 10') which can be switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by translational movement along the axis of rotation (AI) of this stage, the or each coupling member (10, 10') being configured to secure in rotation one of the two second toothed wheels (9, 9') with the intermediate shaft (6'), this selectively depending on the position or state of said or each coupling member (10, 10').
En outre, cet étage intermédiaire (6) comprend un embrayage (11) associé à l’une (9’) des deux secondes roues dentées (9, 9’), préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour l’arbre intermédiaire (6’), cet embrayage (11) étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette seconde roue dentée (9’) et l’arbre intermédiaire (6’), cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement (10) au moins présent.Furthermore, this intermediate stage (6) comprises a clutch (11) associated with one (9') of the two second toothed wheels (9, 9'), preferably the one establishing a torque transmission with the highest resulting rotation speed for the intermediate shaft (6'), this clutch (11) being configured to selectively establish a rotational securing connection between this second toothed wheel (9') and the intermediate shaft (6'), this connection being complementary to that likely to be established by the coupling member (10) at least present.
Grâce à ces dispositions additionnelles particulières en relation essentiellement avec l’étage intermédiaire (6), l’invention permet d’atteindre le but principal évoqué précédemment.Thanks to these particular additional provisions essentially related to the intermediate stage (6), the invention makes it possible to achieve the main aim mentioned above.
Selon une première variante constructive pratique compatible avec ce second mode de réalisation (
Selon une seconde variante constructive pratique compatible avec ce second mode de réalisation (
Les deux variantes de ce second mode de réalisation, qui présentent des caractéristiques constructives similaires aux deux variantes du premier mode de réalisation, font également état respectivement des mêmes avantages déjà évoquées précédemment.The two variants of this second embodiment, which have similar constructive characteristics to the two variants of the first embodiment, also respectively have the same advantages already mentioned above.
Dans les différentes variantes et modes de réalisation évoqués ci-dessus, les rapport de transmission sont déterminés, par détermination des diamètres respectifs des deux roues de chaque paire de premières et secondes roues dentées engrenantes (8 et 9 ; 8’ et 9’), de telle manière que le premier rapport permette d’atteindre l’objectif de couple maximum souhaité et que le second rapport permette d’atteindre l’objectif de vitesse maximum souhaité (ce en relation bien sûr avec le rapport de transmission fixe constructivement entre l’étage intermédiaire et l’étage de sortie).In the various variants and embodiments mentioned above, the transmission ratios are determined, by determining the respective diameters of the two wheels of each pair of first and second meshing toothed wheels (8 and 9; 8' and 9'), in such a way that the first ratio makes it possible to achieve the desired maximum torque objective and that the second ratio makes it possible to achieve the desired maximum speed objective (this in relation of course to the transmission ratio constructively fixed between the intermediate stage and the output stage).
Afin de permettre une immobilisation sécurisée du véhicule à l’arrêt (position parking), le dispositif de transmission (1) peut comprendre un dispositif de blocage en rotation de l’arbre intermédiaire (6’), soit directement, soit par blocage de l’une des premières roues dentées (8, 8’). A cet effet, l’arbre intermédiaire (6’) peut être pourvu d’une roue dentée ou à rochet (13) montée fixe sur cet arbre ou solidaire de l’une des roues dentées (8, 8’) précitées et dont la rotation peut être bloquée sélectivement par un mécanisme adéquat contrôlé directement ou indirectement par commande de l’utilisateur (voir par exemple FR 3 121 409).In order to allow safe immobilization of the vehicle when stationary (parking position), the transmission device (1) may comprise a device for locking the rotation of the intermediate shaft (6'), either directly or by locking one of the first toothed wheels (8, 8'). For this purpose, the intermediate shaft (6') may be provided with a toothed or ratchet wheel (13) fixedly mounted on this shaft or integral with one of the aforementioned toothed wheels (8, 8') and the rotation of which can be selectively locked by a suitable mechanism controlled directly or indirectly by user command (see for example FR 3 121 409).
Préférentiellement, et en relation avec le type de véhicule concerné, le dispositif de transmission (1) comprend des actionneurs électromagnétiques pour commander la commutation du ou des organe(s) d’accouplement (10, 10’) et/ou l’enclenchement et le désenclenchement de l’embrayage (11).Preferably, and in relation to the type of vehicle concerned, the transmission device (1) comprises electromagnetic actuators for controlling the switching of the coupling member(s) (10, 10') and/or the engagement and disengagement of the clutch (11).
L’invention porte aussi, comme le montre la
Cet essieu comprend également un dispositif (1) de transmission de mouvement entre le moteur (2) et les roues (4) précitées, et cet essieu est caractérisé en ce que ledit dispositif de transmission (1) consiste en un dispositif tel que décrit précédemment en relation avec les deux aspects de l’invention, les organes (5 et 7) d’entrée et de sortie de mouvement (ou de couple) et l’étage intermédiaire (6) étant montés ensemble dans un carter commun (non représenté), ce dernier logeant avantageusement aussi le moteur (2) et éventuellement le différentiel (3’). Comme le montrent les figures, l’organe de sortie (7) du dispositif (1) de transmission de mouvement peut avantageusement correspondre à la roue d’entrée du différentiel (3’).This axle also comprises a device (1) for transmitting motion between the motor (2) and the aforementioned wheels (4), and this axle is characterized in that said transmission device (1) consists of a device as described above in relation to the two aspects of the invention, the motion (or torque) input and output members (5 and 7) and the intermediate stage (6) being mounted together in a common casing (not shown), the latter advantageously also housing the motor (2) and possibly the differential (3'). As shown in the figures, the output member (7) of the motion transmission device (1) can advantageously correspond to the input wheel of the differential (3').
Enfin, l’invention concerne également un véhicule automobile électrique, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif (1) de transmission de mouvement, entre son moteur (2) et ses roues propulsives ou tractrices (4), ce dispositif étant avantageusement intégré, avec ce moteur (2) et avec l’arbre (3) portant ces roues (4), dans un essieu.Finally, the invention also relates to an electric motor vehicle, characterized in that it comprises a device (1) for transmitting movement, between its motor (2) and its propulsion or traction wheels (4), this device being advantageously integrated, with this motor (2) and with the shaft (3) carrying these wheels (4), in an axle.
En relation avec les deux variantes du premier mode de réalisation de l’invention, illustré sur les figures 1A et 2A, les deux rapports de vitesses sont avantageusement établis comme suit :
In relation to the two variants of the first embodiment of the invention, illustrated in FIGS. 1A and 2A, the two speed ratios are advantageously established as follows:
- Le 1errapport de vitesse (vitesse faible et couple élevé ; rapport de transmission R1) est réalisé avec le crabot (10) engagé avec la première roue dentée (8) et l’embrayage (11) ouvert
- The 1st gear ratio (low speed and high torque; transmission ratio R1) is achieved with the dog clutch (10) engaged with the first gear wheel (8) and the clutch (11) open
-le 2ndrapport de vitesse (vitesse élevée et couple faible, rapport de transmission R2, avec R2>R1 et par exemple R1<1<R2) est réalisé soit avec le crabot (10) engagé avec la première roue dentée (8’) et l’embrayage (11) ouvert –
En relation avec la réalisation de la
In connection with the realization of the
-dans le premier rapport, le couple est transmis du moteur (2) à l’arbre intermédiaire (6’) exclusivement par le biais du crabot (10) engagé avec la première roue dentée (8), l’embrayage (11) étant totalement désengagé,
-in the first gear, the torque is transmitted from the engine (2) to the intermediate shaft (6') exclusively by means of the dog clutch (10) engaged with the first gear wheel (8), the clutch (11) being completely disengaged,
-l’engagement de l’embrayage (11) est commandé, et ce dernier monte en capacité avec un transfert progressif du couple passant par le crabot (10) vers l’embrayage (11),
- the engagement of the clutch (11) is controlled, and the latter increases in capacity with a progressive transfer of the torque passing through the dog clutch (10) to the clutch (11),
-le crabot (10) est désengagé de la première roue dentée (8) et se retrouve en position neutre (comme représenté sur la
-the dog clutch (10) is disengaged from the first gear wheel (8) and is in the neutral position (as shown in the
- le freinage du glissement de l’embrayage (11) intervient et, durant cette phase d’inertie, la vitesse de glissement est progressivement ramenée à 0,
- the clutch slip braking (11) occurs and, during this inertia phase, the slip speed is gradually reduced to 0,
-l’engagement du crabot (10) avec l’autre première roue dentée (8’) débute (le couple étant toujours majoritairement transmis par l’embrayage),
- the engagement of the dog clutch (10) with the other first gear wheel (8') begins (the torque still being mainly transmitted by the clutch),
- l’embrayage (11) est commandé pour baisser en capacité avec un transfert progressif du couple passant par l’embrayage (11) vers le crabot (10),
- the clutch (11) is controlled to reduce in capacity with a progressive transfer of the torque passing through the clutch (11) to the dog clutch (10),
-après finalisation de l’engagement du crabot (10) avec cette autre première roue dentée (8’), le couple est exclusivement transmis par le crabot (10), l’embrayage (11) étant totalement désengagé.-after finalizing the engagement of the dog clutch (10) with this other first gear wheel (8'), the torque is exclusively transmitted by the dog clutch (10), the clutch (11) being completely disengaged.
Grâce à l’invention, prise dans chacun de ses modes de réalisation décrit ci-dessus et illustré sur les figures annexés à titre d’exemples, il est donc possible de fournir un dispositif de transmission (1) à structure simple et économique (en particulier ne contenant pas de train planétaire), permettant d’atteindre des objectifs de performances a priori contradictoires (possibilité d’avoir un couple de sortie maximisé et une vitesse de véhicule maximisée avec le même dispositif) et présentant un rendement optimal dans les deux rapports possibles (aucune puissance dissipée résiduelle lorsqu’un rapport est engagé). De plus, ce dispositif ne fait état d’aucune interruption de transmission de couple du moteur vers les roues durant les passages montants et descendants, et comporte avantageusement une position neutre (débrayage complet) assurant une déconnexion entre moteur et roues (limitation de charge lors de l’engagement du dispositif de parking).By means of the invention, taken in each of its embodiments described above and illustrated in the figures appended as examples, it is therefore possible to provide a transmission device (1) with a simple and economical structure (in particular not containing a planetary gear set), making it possible to achieve a priori contradictory performance objectives (possibility of having a maximized output torque and a maximized vehicle speed with the same device) and having an optimal efficiency in the two possible gears (no residual dissipated power when a gear is engaged). In addition, this device does not show any interruption of torque transmission from the engine to the wheels during upshifts and downshifts, and advantageously includes a neutral position (complete disengagement) ensuring a disconnection between the engine and the wheels (load limitation when the parking device is engaged).
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.Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown in the attached drawings. Modifications remain possible, in particular from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.
Claims (10)
ce dispositif (1) comprenant essentiellement un étage (5) d’entrée de mouvement de rotation, avec un arbre d’entrée (5’) relié cinématiquement au moteur électrique (2) du véhicule concerné, un étage intermédiaire (6) de transmission de couple, préférentiellement avec modification de la vitesse de rotation, comprenant un arbre intermédiaire (6’) et un étage (7) de sortie de mouvement de rotation, avec un organe (7’) relié cinématiquement à au moins une paire de roues (4) à entrainer, tel qu’un arbre, un pignon ou une roue dentée,
l’arbre d’entrée (5), l’organe de sortie (7) et l’arbre intermédiaire (6’) présentant des axes de rotation respectifs (AE, AS, AI) parallèles entre eux,
au moins une liaison par engrènement existant entre l’arbre d’entrée (5) et l’arbre intermédiaire (6’), d’une part, et entre l’arbre intermédiaire (6’) et l’organe de sortie (7), d’autre part,
dispositif de transmission (1) caractérisé
en ce que l’arbre d’entrée (5) comporte deux premières roues dentées (8 et 8’) montées libres en rotation sur cet arbre (5) et l’arbre intermédiaire (6’) comporte deux secondes roues dentées (9 et 9’) montées fixes sur cet arbre (6’), chaque première roue dentée (8, 8’) engrenant respectivement avec une seconde roue dentée (9, 9’) et chaque paire de roues mutuellement engrenantes présentant un rapport de transmission propre (R1, R2),
en ce que l’étage d’entrée (5) est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement (10, 10’) pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation (AE) de cet étage, le ou chaque organe d’accouplement (10, 10’) étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux premières roues dentées (8, 8’) avec l’arbre d’entrée (5’), ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement (10, 10’), et
en ce que l’étage d’entrée (5) comprend un embrayage (11) associé à l’une (8’) des deux premières roues dentées (8, 8’), préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour l’arbre intermédiaire (6’), cet embrayage (11) étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette première roue dentée (8’) et l’arbre d’entrée (5’), cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement (10) au moins présent.Transmission device (1) for an electric vehicle, providing a torque transmission path by meshing, between the motor (2) of said vehicle and at least one of its wheels (4),
this device (1) essentially comprising a stage (5) for input of rotational movement, with an input shaft (5') kinematically connected to the electric motor (2) of the vehicle concerned, an intermediate stage (6) for transmission of torque, preferably with modification of the rotational speed, comprising an intermediate shaft (6') and a stage (7) for output of rotational movement, with a member (7') kinematically connected to at least one pair of wheels (4) to be driven, such as a shaft, a pinion or a toothed wheel,
the input shaft (5), the output member (7) and the intermediate shaft (6') having respective axes of rotation (AE, AS, AI) parallel to each other,
at least one meshing connection existing between the input shaft (5) and the intermediate shaft (6'), on the one hand, and between the intermediate shaft (6') and the output member (7), on the other hand,
transmission device (1) characterized
in that the input shaft (5) comprises two first toothed wheels (8 and 8') mounted freely in rotation on this shaft (5) and the intermediate shaft (6') comprises two second toothed wheels (9 and 9') mounted fixedly on this shaft (6'), each first toothed wheel (8, 8') meshing respectively with a second toothed wheel (9, 9') and each pair of mutually meshing wheels having its own transmission ratio (R1, R2),
in that the input stage (5) is configured to provide selective torque transmission and comprises for this purpose at least one coupling member (10, 10') which can be switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by translational movement along the axis of rotation (AE) of this stage, the or each coupling member (10, 10') being configured to secure in rotation one of the two first toothed wheels (8, 8') with the input shaft (5'), this selectively depending on the position or state of said or each coupling member (10, 10'), and
in that the input stage (5) comprises a clutch (11) associated with one (8') of the two first gear wheels (8, 8'), preferably the one establishing a torque transmission with the highest resulting rotation speed for the intermediate shaft (6'), this clutch (11) being configured to selectively establish a rotational securing connection between this first gear wheel (8') and the input shaft (5'), this connection being complementary to that likely to be established by the coupling member (10) at least present.
ce dispositif (1) comprenant essentiellement un étage (5) d’entrée de mouvement de rotation, avec un arbre d’entrée (5’) relié cinématiquement au moteur électrique (2) du véhicule concerné, un étage intermédiaire (6) de transmission de couple, préférentiellement avec modification de la vitesse de rotation, comprenant un arbre intermédiaire (6’) et un étage (7) de sortie de mouvement de rotation, avec un organe (7’) relié cinématiquement à au moins une paire de roues (4) à entrainer, tel qu’un arbre, un pignon ou une roue dentée,
l’arbre d’entrée (5), l’organe de sortie (7) et l’arbre intermédiaire (6’) présentant des axes de rotation respectifs (AE, AS, AI) parallèles entre eux,
au moins une liaison par engrènement existant entre l’arbre d’entrée (5) et l’arbre intermédiaire (6’), d’une part, et entre l’arbre intermédiaire (6’) et l’organe de sortie (7), d’autre part,
dispositif de transmission (1) caractérisé
en ce que l’arbre d’entrée (5) comporte deux premières roues dentées (8 et 8’) montées fixes sur cet arbre (5) et l’arbre intermédiaire (6’) comporte deux secondes roues dentées (9 et 9’) montées libres en rotation sur cet arbre (6’), chaque première roue dentée (8, 8’) engrenant respectivement avec une seconde roue dentée (9, 9’) et chaque paire de roues mutuellement engrenantes présentant un rapport de transmission propre (R1, R2),
en ce que l’étage intermédiaire (6) est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement (10, 10’) pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation (AI) de cet étage, le ou chaque organe d’accouplement (10, 10’) étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux secondes roues dentées (9, 9’) avec l’arbre intermédiaire (6’), ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement (10, 10’) et
en ce que l’étage intermédiaire (6) comprend un embrayage (11) associé à l’une (9’) des deux secondes roues dentées (9, 9’), préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour l’arbre intermédiaire (6’), cet embrayage (11) étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette seconde roue dentée (9’) et l’arbre intermédiaire (6’), cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement (10) au moins présent.Transmission device (1) for an electric vehicle, providing a torque transmission path by meshing, between the motor (2) of said vehicle and at least one of its wheels (4),
this device (1) essentially comprising a stage (5) for input of rotational movement, with an input shaft (5') kinematically connected to the electric motor (2) of the vehicle concerned, an intermediate stage (6) for transmission of torque, preferably with modification of the rotational speed, comprising an intermediate shaft (6') and a stage (7) for output of rotational movement, with a member (7') kinematically connected to at least one pair of wheels (4) to be driven, such as a shaft, a pinion or a toothed wheel,
the input shaft (5), the output member (7) and the intermediate shaft (6') having respective axes of rotation (AE, AS, AI) parallel to each other,
at least one meshing connection existing between the input shaft (5) and the intermediate shaft (6'), on the one hand, and between the intermediate shaft (6') and the output member (7), on the other hand,
transmission device (1) characterized
in that the input shaft (5) comprises two first toothed wheels (8 and 8') fixedly mounted on this shaft (5) and the intermediate shaft (6') comprises two second toothed wheels (9 and 9') freely rotatably mounted on this shaft (6'), each first toothed wheel (8, 8') meshing respectively with a second toothed wheel (9, 9') and each pair of mutually meshing wheels having its own transmission ratio (R1, R2),
in that the intermediate stage (6) is configured to provide selective torque transmission and comprises for this purpose at least one coupling member (10, 10') which can be switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by translational movement along the axis of rotation (AI) of this stage, the or each coupling member (10, 10') being configured to secure in rotation one of the two second toothed wheels (9, 9') with the intermediate shaft (6'), this selectively depending on the position or state of said or each coupling member (10, 10') and
in that the intermediate stage (6) comprises a clutch (11) associated with one (9') of the two second toothed wheels (9, 9'), preferably the one establishing a torque transmission with the highest resulting rotation speed for the intermediate shaft (6'), this clutch (11) being configured to selectively establish a rotational securing connection between this second toothed wheel (9') and the intermediate shaft (6'), this connection being complementary to that likely to be established by the coupling member (10) at least present.
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| FR2211743A FR3141890A1 (en) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | Transmission device for electric vehicle with two speed ratios |
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