FR3150839A1 - Réducteur à deux trains planétaires pour machine électrique - Google Patents
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Abstract
Le réducteur 2 mono rapport de type coaxial, pour machine électrique, comporte un premier train planétaire 30 dont le rapport du nombre de dents de la couronne 40 sur celui du planétaire 31 est R1 et un second train planétaire 50 dont le rapport du nombre de dents de la couronne 62 sur celui du planétaire 51 est R2, les deux trains étant disposés dans deux espaces axiaux différents.
Ces deux trains planétaires, montés en série, assurent les deux fonctions de réduction et de différentiel car la couronne 40 du premier train 30 est liée au planétaire 51 du second train 50, la machine électrique est liée au planétaire 31 du premier train 30, une des roues est liée au corps principal 34 du porte-satellite du premier train 30 du premier train 30, l’autre roue est liée au moyeu 64 de la couronne 62 du second train 50 et la relation entre les rapports de réduction est : R2 = 1+1/R1.
Figure pour l’abrégé:[Fig.1]
Description
La présente invention se rapporte à un réducteur de type coaxial à un seul rapport pour groupe motopropulseur électrique.
Ce réducteur est constitué de deux trains épicycloïdaux simples (dits planétaires)dont l’agencement permet d’assurer, d’une part, la transmission du couple moteur aux roues selon un rapport unique de multiplication et, d’autre part une fonction, dite de différentiel, de partage égal du couple moteur aux roues, ces dernières tournant ou non à la même vitesse.
Un tel dispositif est connu en particulier par la publication WO 2005/120877.
Dans cette publication les deux trains planétaires sont agencés dans un même espace axial, autrement dit un premier train s’inscrit radialement dans un second.
Le premier train comprend un pignon central planétaire creux 13 relié à la machine électrique. Le porte-satellite 15 est lié à un arbre 16 traversant le planétaire, puis la machine électrique 11 et fournit à la roue gauche couple et mouvement. La couronne 17 de ce premier train et le planétaire 18 du second train sont liés et forment un unique anneau portant une denture intérieure (couronne) et une denture extérieure (planétaire). Chaque satellite 19 de ce second train est porté par un axe 20 planté dans une plaque fixe intermédiaire entre le carter moteur 30 le carter de fermeture 21 du réducteur. La couronne 22 du second train est guidée et maintenue axialement par un roulement à billes porté par le carter 21 du réducteur. Cette couronne transmet mouvement et couple à l’arbre 23 lié à la roue droite.
Dans cette publication, un exemple de réalisation (nombre de dents pour chaque élément)est revendiqué. Le rapport de réduction correspondant est donné dans la description :7,24. Il est trop faible pour convenir aux véhicules actuellement commercialisés, sauf en les équipant d’un moteur à très fort couple, ce qui réduit de beaucoup l’intérêt de ce réducteur particulièrement compact axialement. L’augmentation du rapport de réducteur est bien sûr possible, mais l’encombrement radial devient alors un handicap.
Dans le concept présenté, l’anneau commun couronne 17 et planétaire 18 est autocentré sur les satellites intérieurs 14 et extérieurs 19. Les efforts axiaux n’étant pas équilibrés, un arrêt axial est réalisé de part et d’autre par des plaque fixes (non numérotées) positionnées et maintenues par les axes des satellites. Nous aurons donc des frottements sous efforts entre l’anneau 17,18 et les plaques, ce qui peut être préjudiciable à l’acoustique et à la durabilité du réducteur.
l’objet de cette invention est un réducteur mono rapport pour machine électrique de type coaxial et comportant deux trains planétaires assurant les deux fonctions de réduction et de différentiel.
Selon une première caractéristique les deux trains planétaires sont disposés dans deux espaces axiaux différents, pour gagner en espace radial.
A la couronne du premier train et au planétaire du second train, liés entre eux, est rapporté un flasque, non centré radialement et positionné axialement par deux butées à aiguilles.
l’élément porteur principal du porte-satellite du second train est un anneau, non centré radialement, arrêté axialement avec un très faible jeu par un appui plan sur chacun des deux carters contenant les trains planétaires et bloqué en rotation par au moins un pion planté dans les deux carters.
la machine électrique est connectée au planétaire du premier train, et les roues au porte-satellite du premier train et à la couronne du second train.
Une rondelle de réglage, disposée entre le moyeu de la couronne du second train et une des butées à aiguilles de maintien axial du flasque rapporté à l’ensemble couronne du premier train – planétaire du second train, permet d’annuler les jeux axiaux et d’appliquer une précharge éventuelle sur les éléments de l’empilage possédant des corps roulants et qui sont le roulement portant le planétaire du premier train, le roulement portant le moyeu de la couronne du second train, la butée à aiguilles d’appui du porte satellite du premier train sur son planétaire et les deux butées à aiguilles de maintien axial de l’ensemble couronne du premier train – planétaire du second train.
Le porte-satellite du premier train, lié à une roue, est centré sur le moyeu de la couronne du second train, lié à l’autre roue, à l’aide d’une bague lisse car les vitesses différentielles sont, sauf à de très rares exceptions (patinage), égales ou très peu différentes (virages).
Le planétaire du premier train porte une roue de parking.
Ces caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
le groupe motopropulseur 1 présenté en coupe sur la comprend un réducteur 2 accouplé à une machine électrique 3, classique à flux radial.
le mouvement de rotation et le couple sont transmis par le moteur 3 à l’arbre d’entrée 31 muni des cannelures 31a, du réducteur 2.
le mouvement de rotation et le couple est transmis du réducteur 2 à la roue droite(non représentée) par le manchon 64 muni de cannelures 64a.
le mouvement de rotation et le couple est transmis du réducteur 2 à la roue gauche (non représentée) par l’intermédiaire d’un arbre relai 4 muni de cannelures 4b à son extrémité gauche, de cannelures 4a à son extrémité droite et maintenu axialement et guidé par le roulement 5. Les cannelures 4a du manchon 4 coopèrent avec les cannelure 34a du manchon 34.
La machine étant refroidie avec l’huile commune avec le réducteur, l’étanchéité du groupe motopropulseur 1 est assuré à droite par le joint dynamique 26 et à gauche par le joint dynamique 16.
Sur la , le réducteur 2 a deux trains planétaires 30,50 contenus dans un carter 10 et un couvercle 20.
Le premier train 30 situé à gauche est supporté par le carter 10 par l’intermédiaire du roulement 11. Ce dernier est bloqué axialement sur le carter par l’intermédiaire d’une plaque 12, et des vis 14. La traversée de la toile du carter 10 par les vis de maintien de la plaque 12 est étanchée par les rondelles 13. La bague intérieure du roulement est bloquée axialement sur le planétaire du train par l’anneau d’arrêt 15.
Le second train 50 situé à droite sur la est supporté par le couvercle 20 par l’intermédiaire du roulement 21. Ce dernier est bloqué axialement sur le carter par une plaque 22, et des vis 24. La traversée de la toile du couvercle 20 par les vis 24 de maintien de la plaque 22 est étanchée par les rondelles 23. La bague intérieure du roulement est bloquée axialement sur le manchon de la couronne du train par l’anneau d’arrêt 25. Enfin un joint dynamique 26 assure l’étanchéité locale du réducteur.
la est la description du premier train planétaire 30. Il est constitué d’un planétaire 31 creux puisque l’arbre de transmission 4 représenté sur la le traverse. Il est entraîné par la machine électrique par l’intermédiaire des cannelures 31a, et transmet la puissance aux satellites par la denture 31b.
Les satellites 32, ici au nombre de 3 sont portés par un axe 33 soutenus à chaque extrémité par le corps principal 34 du porte-satellite et à l’opposé, par la plaque renfort 35. Chaque satellite est monté sur une douille à aiguille 36 et s’appuie axialement sur les rondelles 37.
la partie manchon du porte satellite entraîne l’arbre de transmission 4 représenté sur par les cannelures 34a. Il est obstrué par l’opercule 38. Une butée à aiguilles 39 est intercalée entre le flasque 34 et le planétaire 31. Le premier train est complété d’une couronne 40.
la est la description du second train planétaire 50. Il est constitué d’un planétaire 51 solidarisé à la couronne 40 du premier train par l’élément intermédiaire 52.
Un flasque 51a est rapporté au planétaire 51. Ce flasque, non centré sur la partie manchon du porte-satellite 34, reprend le différentiel des efforts axiaux et assure le positionnement axial de l’ensemble 40,51 en s’appuyant sur les butées à aiguilles 53 et 54.
Les satellites 55, ici au nombre de 4 sont portés par un axe 56 soutenus à chaque extrémité par le corps principal 57 du porte-satellite et à l’opposé par la plaque renfort 58. Chaque satellite est monté sur une douille à aiguille 59 et s’appuie axialement sur les rondelles 60.
Le corps principal 57, en forme d’anneau, non centré radialement, est arrêté axialement avec un très faible jeu par un appui plan 10a sur le carter 10 et un second appui plan 20a sur le couvercle 20 et est bloqué en rotation par au moins un pion 61 piété dans le carter 10 et le couvercle 20.
Le second train est complété d’une couronne 62.
L’élément intermédiaire 63 rattache la couronne 62 au moyeu 64 porté par le roulement 21. Ainsi la couronne 62 est centrée et maintenue axialement.
A l’extrémité du moyeu 64, est disposée une rondelle de réglage 65, en appui sur la butée à aiguilles 54, qui permet d’annuler les jeux axiaux et d’appliquer éventuellement une précharge sur les éléments de l’empilage possédant des corps roulants et qui sont le roulement 11 portant le planétaire 31 du premier train, le roulement 21 portant le moyeu 64 de la couronne 62 du second train, la butée à aiguilles 39 d’appui du porte satellite 34 du premier train sur son planétaire 31 et les deux butées 53,54 à aiguilles de blocage axial de l’ensemble couronne 40 du premier train – planétaire 51 du second train.
Une bague lisse 66 frettée dans le manchon 64 permet d’apporter un centrage complémentaire au porte-satellite 34. Les vitesses différentielles entre le porte-satellite 34, lié à une roue et le manchon 64, lié à l’autre roue étant, sauf à de très rares exceptions (patinage), égales ou très peu différentes, une bague lisse convient mieux qu’une douille à aiguilles.
Le manchon 64 possède des cannelures intérieures 64a d’entrainement d’un arbre de transmission (non représenté). Il est obstrué par l’opercule 67.
La est la représentation du réducteur selon le diagramme de Ravigneaux. Dans ce diagramme, les vitesses sont en ordonnées et les nombres de dents du planétaire et de la couronne en abscisses. La représentation du réducteur est de gauche à droite le planétaire 31, le porte satellite PS1 34, la couronne 40 groupée avec le planétaire 51 du second train, le porte-satellite PS2 57 et la couronne du second train 62.
En désignant de la manière suivante les nombres de dents et les rapports des trains, pour le premier train :
- Nombre de dents du planétaire 31 : NP1
- Nombre de dents de la couronne 40 : NC1
- Le rapport du train : Nc1/Np1=R1
- Nombre de dents du planétaire 51 : NP2
- Nombre de dents de la couronne 62 : NC2
- Le rapport du train : Nc2/Np2=R2
Nous pouvons exprimer la relation donnant une fonction différentielle exacte, c’est-à-dire avoir à la fois une répartition égale des couples et une égalité des vitesses en cas de parfaite adhérence en roulage en ligne droite, et une vitesse de rotation double pour la roue en perte totale d’adhérence alors que l’autre est à l’arrêt. Cette relation est la suivante :
Cette condition étant respectée, le rapport de réductionRdpour les deux roues, en situation de bonne adhérence et en ligne droite est alors:
La présente le diagramme de Ravigneaux en situation de roulage ligne droite et parfaite adhérence.
La présente le diagramme de Ravigneaux en situation où la roue gauche n’a pas d’adhérence et la roue droite est alors à l’arrêt.
La présente le diagramme de Ravigneaux en situation où la roue droite n’a pas d’adhérence et la roue gauche est alors à l’arrêt.
Le réducteur est équipé d’une roue de park 70, portée par le planétaire 31 du premier train. Placé à cet endroit, les trains planétaires ne sont pas bloqués. Mais comme le montre le diagramme de Ravigneaux sur la , en cas de rotation de l’une des roues, l’autre est contrainte de tourner dans l’autre sens. En raison de l’adhérence, cela n'est réellement pas possible et le véhicule est effectivement immobilisé.
Claims (8)
- Réducteur (2) mono rapport, de type coaxial pour machine électrique, composé d’un premier train planétaire (30), constitué d’un planétaire (31) en lien avec la machine électrique (3), d’un corps principal (34) du porte-satellite en lien avec un premier arbre de transmission (4), et d’une couronne (40) solidarisée par l’élément intermédiaire (52) en forme d’anneau au planétaire (51) d’un second train (50) constitué par ailleurs d’un porte satellite dont le corps principal (57), non centré radialement, est bloqué en rotation par au moins un pion (61) piété dans le carter (10) et le couvercle (20), est arrêté axialement avec un très faible jeu par un appui plan (10a) sur le carter (10) et un second appui plan (20a) sur le couvercle (20),et d’une couronne (62) lié au moyeu (64) d’entrainement d’un second arbre de transmission (non représenté) caractérisé en ce que ce montage en série des deux trains (30) et (50) permet ainsi d’assurer la double fonction de réducteur et de différentiel.
- Réducteur (2) mono rapport selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux trains planétaires (30) et (50) sont disposés dans deux espaces axiaux différents.
- Réducteur (2) pour machine électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’ensemble constitué par le planétaire (51) du second train (50), solidarisé à la couronne (40) du premier train (30) et l’élément intermédiaire (52) est rapporté un flasque (51a), non centré radialement et maintenu axialement par deux butées à aiguilles (53),(54).
- Réducteur (2) pour machine électrique selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu’une rondelle de réglage (65), disposée entre le moyeu (64) de la couronne (62) du second train (50) et la butée à aiguilles (54) d’arrêt axial du flasque (51a) rapporté à l’ensemble couronne (40) et planétaire (51), permet d’annuler les jeux et d’appliquer une précharge éventuelle sur les éléments de l’empilage possédant des corps roulants et qui sont le roulement (11) portant le planétaire (31) du premier train, le roulement (21) portant le moyeu (64) de la couronne (62) du second train, la butée à aiguilles (39) d’appui du corps principal (34) du porte-satellite du premier train (30) sur son planétaire (31) et les deux butées (53,54) à aiguilles de blocage axial du flasque (51a).
- Réducteur 2 pour machine électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps principal (34) du porte-satellite du premier train (30), est centré sur le moyeu (64) de la couronne (62) du second train (50), à l’aide d’une bague lisse (66).
- Réducteur (2) pour machine électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’en désignant ainsi les nombres de dents et les rapports des trains :
pour le premier train (30):- Nombre de dents du planétaire (31): NP1
- Nombre de dents de la couronne (40): NC1
- Le rapport du train : Nc1/Np1=R1
- Nombre de dents du planétaire (51): NP2
- Nombre de dents de la couronne (62): NC2
- Le rapport du train : Nc2/Np2=R2
R2 = 1+1/R1 - Réducteur (2) pour machine électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport de réductionRda pour expression :
Rd = 2 x (R1+1) - Réducteur (2) pour machine électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est équipé d’une roue de park (70), portée par le planétaire (31) du premier train (30).
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2023
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