FR3135423A1 - Train electrique modulaire pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un train de véhicule automobile (1), comportant une boite de vitesses (2) comprenant : - un arbre primaire (3), - un arbre secondaire (7),caractérisé en ce quel’arbre secondaire (7) et/ou l’arbre primaire (3) comporte un premier (27) et/ou un deuxième pignons fous (29) placés libres en rotation respectivement sur l’arbre secondaire (7) et/ou l’arbre primaire (3), et au moins un organe de couplage (35) monté sur l’arbre primaire (3) et/ou sur l’arbre secondaire (7) et adapté pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement de l’arbre secondaire par au moins l’un des pignons fous (27, 29). Figure pour l’abrégé : [Fig 1]

Description

TRAIN ELECTRIQUE MODULAIRE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne l’électrification d’un train de véhicule automobile, qui, en complément d’un système principal, permet un entrainement à quatre roues motrices.
La présente invention vise à constituer ce train complémentaire d’une chaine cinématique qui permet à la fois d’activer ou désactiver la motricité des roues auquel il est relié et de choisir entre deux rapports de transmission pour cette motricité.
Dans le cas où le véhicule de base accueillant ce train est de type traction, le train de l’invention forme le train arrière du véhicule.
Dans le cas où le véhicule de base est de type propulsion, il s’agit du train avant.
Techniques antérieures
On connaît dans l’art antérieur des trains arrière qui permettent d’autoriser ou non la transmission d’un entraînement moteur vers les roues, avec plusieurs rapports de vitesse. Néanmoins, ces dispositifs transmettent l’entraînement en rotation fourni par un moteur situé à l’avant du véhicule vers les roues arrière. Ils nécessitent donc une longue chaîne de transmission particulièrement encombrante. De plus, la structure mécanique de transmission prélève une fraction importante de puissance de l’avant vers l’arrière du véhicule, ce qui occasionne une perte de rendement et donc une augmentation de la consommation et une diminution des performances d’émission de dioxyde de carbone.
Il est connu d’autre part de pallier ces problèmes de perte de puissance et d’encombrement qui s’étend sur toute la longueur du véhicule par la suppression des éléments de couplage mécanique entre les trains avant et arrière et par l’ajout d’un moteur arrière dédié à l’entraînement des roues arrière.
Pour un groupe propulseur avant thermique, le moteur arrière peut en outre être électrifié pour ajouter au véhicule des fonctionnalités des systèmes électriques : fortes performances par la somme des puissances électrique et thermique, capacité de récupération d’énergie au freinage.
L’invention a pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités et de proposer un train entraîné par un moteur électrique indépendant, doté de deux étages de réduction et de deux rapports de vitesse, et dont la particularité est d’être extrêmement compacte.
Il est possible d’utiliser le train selon l’invention aussi bien sur le train arrière que sur le train avant si le véhicule de base est une propulsion.
Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un train, par exemple arrière, de véhicule automobile, comportant une boite de vitesses comprenant :
- un arbre primaire,
- un arbre secondaire,
caractérisé en ce que
l’arbre secondaire et/ou l’arbre primaire comporte un premier et/ou un deuxième pignons fous placés libres en rotation respectivement sur l’arbre secondaire et/ou l’arbre primaire, et au moins un organe de couplage monté sur l’arbre primaire et/ou sur l’arbre secondaire et adapté pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement de l’arbre secondaire par au moins l’un des pignons fous.
Dans la présente description, les termes « premier » et « deuxième » ne servent qu’à distinguer des éléments entre eux et n’implique pas un ordre d’assemblage ou de fonctionnement des éléments entre eux.
Le train de véhicule selon l’invention peut comprendre les caractéristiques ci-dessous, prises seules ou en combinaison entre elles tant que techniquement compatible :
- Au moins un pignon d’entrée peut être fixé sur l’arbre primaire, il reçoit et transmet à l’arbre primaire l’entrainement en rotation reçu depuis une unité motrice secondaire, avantageusement un moteur électrique ;
- l’arbre secondaire comprenant un pignon de sortie de boite de vitesse connecté à une roue de différentiel, le pignon de sortie de boite pouvant être formé par un pignon correspondant à la première ou à la deuxième vitesse de la boite de vitesse ou par un pignon fixe sur l’arbre secondaire, dédié et connecté uniquement à la roue de différentiel ;
- la boite de vitesse comprend au moins un premier et un deuxième pignons fixes en rotation par rapport à l’arbre primaire et/ou l’arbre secondaire engrenant respectivement les premier et deuxième pignons fous ;
- le premier pignon fixe de l’arbre secondaire assure la fonction de pignon de sortie de boite de vitesse et est engrené avec une roue de différentiel destiné à transmettre le couple aux roues ;
- l’arbre secondaire porte les premier et deuxième pignons fous ainsi que le pignon de sortie de boite. Ce mode de réalisation présente l’avantage, lorsque l’organe de couplage est en position neutre et que le train est en « roue libre », de n’entrainer que l’arbre secondaire. Ainsi un nombre réduit de pièce de la boite de vitesse est entrainé, permettant ainsi une diminution des frottements et de la résistance générée par le train selon l’invention diminuant ainsi la consommation et la force nécessaire au train principal pour entrainer le véhicule.
- l’arbre primaire comporte le premier pignon fixe et le deuxième pignon fixe ;
- l’arbre primaire porte les premier et deuxième pignons fous ainsi que le premier organe de couplage ;
- l’arbre secondaire porte les premier et deuxième pignons fous ainsi que le premier organe de couplage ;
- l’arbre primaire porte le premier pignon fou et le premier pignon fixe, et l’arbre secondaire porte le deuxième pignon fou et le deuxième pignon fixe ;
- le premier pignon fou engrène le deuxième pignon fou, avantageusement le deuxième pignon fou assure la fonction de pignon de sortie de boite et est engrené avec une roue de différentiel destiné à transmettre le couple aux roues ;
- l’organe de couplage comporte un baladeur bilatéral libre en translation par rapport à l’arbre secondaire ou à l’arbre primaire, et adapté pour pouvoir se déplacer sélectivement entre le premier et le deuxième pignons fous soit vers une position neutre dans laquelle les premier et deuxième pignons fous sont tous les deux désengagés, soit vers une position d’engagement du premier pignon fou et de désengagement du deuxième pignon fou, soit vers une position de désengagement du premier pignon fou et d’engagement du deuxième pignon fou;
- l’arbre primaire porte un premier pignon fou et l’arbre secondaire porte un deuxième pignon fou, l’arbre primaire comprenant un premier organe de couplage adapté pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement du premier pignon fou par l’arbre primaire, et l’arbre secondaire comprenant un deuxième organe de couplage pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement de l’arbre secondaire par le deuxième pignon fou ;
- l’arbre primaire est adapté de sorte à être directement ou indirectement connecté à une unité motrice avantageusement électrique ;
- les pignons fous et le ou les baladeurs comportent des dents complémentaires qui s’engrènent mutuellement dans la position d’engagement d’un des pignons fous
- le train comprenant deux roues connectées chacune à un axe de roue eux-mêmes connectés au différentiel ;
- le pignon fou et le baladeur comportent des dents complémentaires qui s’engrènent mutuellement dans la position d’engagement du pignon fou ;
- l’organe de couplage comporte un baladeur adapté pour l’entrainement en translation du pignon fou par prise directe dans celui-ci ;
- le rapport de transmission de puissance maximal entre l’au moins un pignon d’entrée et le pignon de sortie est compris entre quinze et quarante ;
Grâce à ses deux rapports de transmission possibles offrant des démultiplications différentes pour les deux pignons fous vis-à-vis des pignons fixes, le train selon l’invention permet d’avoir une sélection de deux rapports de vitesse de roues motrices.
Le rapport de transmission de puissance maximal entre le pignon d’entrée et le pignon de sortie 19 est compris entre quinze et quarante, avantageusement 21.
L’invention concerne également un système motopropulseur d’un véhicule automobile, comprenant un train principal entrainé par une unité motrice principale et un train secondaire formé par un train tel que décrit précédemment.
Avantageusement le pont secondaire est entrainé par une unité motrice secondaire dédiée et avantageusement l’unité motrice secondaire est une machine électrique ;
Le train peut prévoir que l’au moins un pignon d’entrée soit couplé à un moteur électrique adapté pour l’entrainement en rotation dudit au moins un pignon d’entrée.
Le train selon l’invention est particulièrement avantageux en tant que train secondaire d’un véhicule quatre roues motrices. Le système motopropulseur peut prendre trois mode de conduite, « normal », « régénératif » et « quatre roues motrices ». En mode de conduite « normal », c’est-à-dire deux roues motrices, le train secondaire est en mode « roue libre ». En mode de conduite « régénératif », le premier ou le second pignon fou est engagé de sorte à entrainer le moteur électrique de sorte à recharger la batterie du véhicule.
En mode « quatre roues motrices » l’unité motrice principale et l’unité motrice secondaire sont utilisées pour entrainer le véhicule, le premier ou le deuxième pignon fou du train selon l’invention est engagé afin de fonctionner sur deux vitesses ou rapports.
L’invention concerne également un véhicule comprenant un système motopropulseur tel que décrit précédemment.
L'invention sera mieux comprise à l’aide du dessin annexé, sur lequel :
représente un train de véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention, comprenant un baladeur bilatéral entre deux pignons fous portés par l’arbre primaire.
représente un train de véhicule automobile selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, comprenant un baladeur bilatéral entre deux pignons fous portés par l’arbre secondaire.
représente un train de véhicule automobile selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
[Fig 4] représente un train de véhicule automobile selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
 Description détaillée
Dans la description ci-dessous, des références identiques correspondent à des éléments identiques.
La illustre le train de véhicule automobile 1 selon l’invention.
Le train 1 comprend une boite de vitesse 2, laquelle comprenant un arbre primaire 3 destiné à être couplé mécaniquement à un moteur électrique, ainsi qu’un un arbre secondaire 7.
On peut prévoir que l’arbre primaire 3, et l’arbre secondaire 7 sont sensiblement parallèles.
Ces arbres 3, 7 permettent de constituer une chaîne de transmission pour transmettre un entraînement en rotation fourni par le moteur électrique à travers un différentiel 9 et jusqu’aux deux roues 11,13 du train du véhicule.
Au moins un pignon d’entrée (non représenté) peut être fixé sur l’arbre primaire 3. Il reçoit et transmet à l’arbre primaire 3 l’entrainement en rotation reçu depuis le moteur électrique.
L’arbre primaire 3 comporte un premier pignon fou 27 placé libre en rotation sur l’arbre secondaire 7 et un deuxième pignon fou 29 placé libre en rotation sur l’arbre secondaire 7.
Le pignon fou 27 est engrené dans le premier pignon fixe 23.
Le deuxième pignon fou 29 est engrené dans le deuxième pignon fixe 25.
Les pignons fixes 23 et 25 sont portés par l’arbre secondaire.
Le train 1 comporte en outre un organe de couplage 35 monté sur l’arbre primaire 3.
L’organe de couplage 35 est adapté pour coupler ou découpler l’entrainement en rotation du pignon fou 27 à l’arbre primaire, en pouvant prendre sélectivement une position d’engagement ou de désengagement par rapport audit pignon fou 27.
Avantageusement l’organe de couplage 35 comporte par exemple un baladeur adapté pour l’entrainement en rotation du pignon fou 27 par prise directe dans celui-ci. Ainsi, le baladeur n’a pas d’élément de friction, ce qui permet de lier de façon très efficace l’arbre primaire 3 à l’arbre intermédiaire 5, sans déperdition due au frottement.
Le pignon fou 27 et le baladeur peuvent comporter des dents complémentaires qui s’engrènent mutuellement dans leur position d’engagement mutuel. Il en va de même pour l’interaction entre le deuxième pignon fou 29 et l’organe de couplage 35.
L’organe de couplage 35 est alors adapté pour avoir soit une position neutre, soit une position d’entrainement en rotation du premier pignon fou 27 soit du deuxième pignon fou 29.
L’organe de couplage 35 comporte par exemple un baladeur bilatéral qui est monté libre en translation par rapport à l’arbre primaire 3.
Le baladeur bilatéral est positionné entre le premier et le deuxième pignons fous 27,29, de manière à pouvoir engager un seul des pignons fous 27,29 à la fois et ainsi sélectionner une première vitesse ou une deuxième vitesse.
Il est adapté pour pouvoir se déplacer entre lesdits pignons fous 27,29 soit vers une position neutre dans laquelle ils sont tous les deux désengagés, soit vers une position d’engagement du premier pignon fou 27 et de désengagement du deuxième pignon fou 27,29, soit vers une position de désengagement du premier pignon fou 27 et d’engagement du deuxième pignon fou 27,29.
Dans la position neutre précitée, le train selon l’invention est en roue libre et le véhicule n’a que deux roues qui sont motrices, par exemple ses deux roues avant, car seul le train principal peut être entrainé.
L’invention permet de réaliser un véhicule « quatre fois quatre » dont le train secondaire présente un encombrement réduit.
Ainsi, le train 1 tel que défini ci-dessus peut être intégré à n’importe quel système motopropulseur d’un véhicule automobile, comprenant un train principal entrainé par exemple par un moteur thermique ou hybride et un pont secondaire formé par un tel train 1.
Dans un autre mode de réalisation illustré par la , l’arbre primaire 3 porte les deux pignons fixes 23, 25 qui coopèrent avec les deux pignons fous 27,29 qui sont montés sur l’arbre secondaire 7.
L’arbre secondaire 7 comporte un pignon de sortie 19 couplé au différentiel 9.
Ce mode de réalisation présente l’avantage, lorsque l’organe de couplage 35 est en position neutre et que le train est en « roue libre », de n’entrainer que l’arbre secondaire. Ainsi un nombre réduit de pièce de la boite de vitesse est entrainé lorsque le véhicule se déplace et que le train 1 est en mode « roue libre », permettant ainsi une diminution des frottements et de la résistance générée par le train selon l’invention.
Dans les modes de réalisation des figures 3 et 4, l’arbre primaire porte un premier pignon fou 27 et l’arbre secondaire porte un deuxième pignon fou 29, l’arbre primaire comprenant un premier organe de couplage 351 adapté pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement du premier pignon fou 27 par l’arbre primaire, et l’arbre secondaire comprenant un deuxième organe de couplage 352 pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement de l’arbre secondaire par le deuxième pignon fou (272).
Dans le mode de réalisation de la , le premier pignon fou 27 engraine avec le premier pignon fixe 23 qui fait office de pignon de sortie de boite 19 et est connecté à la roue de différentiel 9. Ainsi, pour sélectionner la première vitesse, le premier organe de couplage 351 est en position d’engagement du pignon fou 27 et solidarise en rotation le pignon fou 27 à l’arbre primaire 3, entrainant ainsi le premier pignon fixe 23 lui-même directement relié à la roue de différentiel, le deuxième organe de couplage 352 est quant à lui en position neutre ou de désengagement du deuxième pignon fou 29. Pour sélectionner la seconde vitesse, le premier organe de couplage 351 est en position neutre et le deuxième organe de couplage 352 est en position d’engagement du deuxième pignon fou, ledit deuxième pignon fou 29 étant solidaire en rotation de l’arbre secondaire 7. Ainsi, le pignon fixe 25 de l’arbre primaire entraine le deuxième pignon fou 29, entrainant ainsi le premier pignon fixe 23, celui-ci entrainant la roue de différentiel 9.
Dans le mode de réalisation de la [Fig 4], le premier pignon fou 27 porté par l’arbre primaire engraine le deuxième pignon fou 29 porté par l’arbre secondaire 7 qui assure la fonction de pignon de sortie de boite et est lui-même engrainé à la roue de différentiel 9. Ainsi, pour sélectionner la première vitesse, l’organe de couplage 351 est en position d’engagement du premier pignon fou 27 et le premier pignon fou 27 est solidaire en rotation de l’arbre primaire 3. Le premier pignon fou 27 entraine ainsi le deuxième pignon fou 29 qui est libre en rotation autour de l’arbre secondaire 7, le deuxième organe de couplage 352 étant en position neutre. Le deuxième pignon fou entrainant donc la roue de différentiel 9. Pour sélectionner la deuxième vitesse, le premier organe de couplage 351 est en position neutre, le premier pignon fixe 23 entraine le deuxième pignon fixe 25, et le deuxième organe de couplage 352 est en position d’engagement du deuxième pignon fou 29 solidarisant le deuxième pignon fou 29 en rotation avec l’arbre secondaire 7. Le deuxième pignon fou 29 entrainant ainsi la roue de différentiel 9.
Les modes de réalisation des figures 3 et 4 peuvent également comprendre un pignon additionnel de sortie de boite à la place d’être directement connecté à la roue de différentiel par l’un des pignons intermédiaires de l’arbre secondaire.

Claims (12)

  1. Train de véhicule automobile (1), comportant une boite de vitesses (2) comprenant :
    - un arbre primaire (3),
    - un arbre secondaire (7),
    caractérisé en ce que
    l’arbre secondaire (7) et/ou l’arbre primaire (3) comporte un premier (27) et/ou un deuxième pignons fous (29) placés libres en rotation respectivement sur l’arbre secondaire (7) et/ou l’arbre primaire (3), et au moins un organe de couplage (35) monté sur l’arbre primaire (3) et/ou sur l’arbre secondaire (7) et adapté pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement de l’arbre secondaire par au moins l’un des pignons fous (27, 29).
  2. Train de véhicule (1) selon la revendication précédente dans lequel, la boite de vitesse (2) comprend au moins un premier (23) et un deuxième (25) pignons fixes en rotation par rapport à l’arbre primaire (3) et/ou l’arbre secondaire (7) engrenant respectivement les premier (27) et deuxième (29) pignons fous.
  3. Train de véhicule (1) selon l’une des revendications précédente dans lequel, le premier pignon fixe 23 de l’arbre secondaire (7) assure la fonction de pignon de sortie de boite de vitesse (19) et est engrené avec une roue de différentiel (9) destiné à transmettre le couple aux roues (11,13).
  4. Train de véhicule (1) selon l’une des revendications 1 ou 2 dans lequel, l’arbre secondaire comprend en outre un pignon de sortie de boite (19), distinct des pignons engrenés avec les pignons portés par l’arbre primaire.
  5. Train de véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’arbre primaire porte les premier (27) et deuxième (29) pignon fou ainsi que le premier organe de couplage (35).
  6. Train de véhicule selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’arbre secondaire (7) porte les premier (27) et deuxième (29) pignons fou ainsi que le premier organe de couplage (35).
  7. Train de véhicule selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel, l’arbre primaire (3) porte le premier pignon fou (27) et le premier pignon fixe (25), et l’arbre secondaire (7) porte le deuxième pignon fou (29) et le deuxième pignon fixe (23).
  8. Train de véhicule selon la revendication précédente dans lequel, le premier pignon fou (27) engrène le deuxième pignon fou (29), avantageusement le deuxième pignon fou assure la fonction de pignon de sortie de boite (19) et est engrené avec une roue de différentiel (9) destiné à transmettre le couple aux roues (11,13).
  9. Train de véhicule selon l’une des revendications 7 et 8, dans lequel l’arbre primaire comprend un premier organe de couplage (351) adapté pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement du premier pignon fou (27) par l’arbre primaire, et l’arbre secondaire comprend un deuxième organe de couplage (352) pour pouvoir engager ou désengager l’entrainement de l’arbre secondaire par le deuxième pignon fou (29).
  10. Train de véhicule (1) selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel l’organe de couplage (35) comporte un baladeur bilatéral libre en translation par rapport à l’arbre secondaire (7) ou à l’arbre primaire (3), et adapté pour pouvoir se déplacer sélectivement entre le premier et le deuxième pignon fou (27,29) soit vers une position neutre dans laquelle les premier et deuxième pignons fous (27,29) sont tous les deux désengagés, soit vers une position d’engagement du premier pignon fou (27) et de désengagement du deuxième pignon fou (29), soit vers une position de désengagement du premier pignon fou (27) et d’engagement du deuxième pignon fou (29).
  11. Système motopropulseur d’un véhicule automobile, comprenant un train principal entrainé par une unité motrice principale et un train secondaire (1) formé par un train selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 avantageusement entrainé par une unité motrice secondaire dédiée avantageusement l’unité motrice secondaire est une machine électrique.
  12. Véhicule comprenant un système motopropulseur selon la revendication précédente.
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