WO2026073877A1 - Groupe électromoteur pour essieu de véhicule avec un différentiel et deux réducteurs - Google Patents

Abstract

Groupe électromoteur (GEM) comprenant une machine électrique avec un rotor bobiné (9) et un arbre rotor (1) tubulaire s'étendant depuis une première extrémité axiale (E1) jusqu'à une deuxième extrémité axiale (E2) le long d'un axe principal, l'arbre rotor comprenant des pistes d'excitation (P1,P2) disposées sur l'arbre rotor à la deuxième extrémité de l'arbre rotor, un mécanisme différentiel (DF) agencé à la première extrémité de l'arbre rotor, le mécanisme différentiel comprenant un élément porte-satellite (2) entraîné par l'arbre rotor et tournant à la même vitesse que l'arbre rotor, au moins deux pignons satellites (23,25) portés sur l'élément porte-satellite, des pignons planétaires (21,22) engrainant dans les pignons satellites, un premier arbre intermédiaire court (A1), lié au premier planétaire (21), et un deuxième arbre intermédiaire long (A2), lié au deuxième planétaire (22), un premier réducteur (R1) entraîné par l'arbre intermédiaire court, et un deuxième réducteur (R2), entraîné par l'arbre intermédiaire long.

Description

DESCRIPTION

TITRE DE L’INVENTION : Groupe électromoteur pour essieu de véhicule avec un différentiel et deux réducteurs

[001 ] La présente invention se rapporte à un groupe électromoteur pour essieu de véhicule, ledit groupe électromoteur comprenant une machine électrique, un différentiel et deux réducteurs.

[002] Quand on parle de la fonction de différentiel présente sur un train/essieu motorisé avant ou arrière de véhicules automobiles classique, le dispositif différentiel comprend une entrée et deux sorties, et chacune des deux sorties entraîne une des roues de l'essieu via un ou plusieurs joints homocinétiques. Il y a généralement un réducteur entre le moteur électrique et l'entrée du différentiel. Il y a donc un seul réducteur par essieu dans ces configurations. Dit autrement, le réducteur est placé en amont du différentiel dans la chaîne cinématique.

[003] Le dimensionnement du dispositif différentiel doit être tel qu’un couple important doit être pris en compte, et les éléments du dispositif différentiel doivent être dimensionnés en conséquence. Le différentiel est alors encombrant et coûteux.

[004] Cet encombrement est défavorable à une bonne intégration dans l'architecture du véhicule et le différentiel occupe une place qui pourrait être allouée à d'autres fonctions dont notamment augmenter le volume du coffre de rangement.

[005] Parmi les idées d'amélioration pour diminuer l'encombrement et augmenter la faculté d'intégration du groupe électromoteur à base de machine électrique, on peut considérer l'idée de remonter la fonction différentielle à la sortie du moteur et de placer un réducteur sur chacune des sorties du différentiel. Le différentiel tournant plus vite, le couple qu'il doit transmettre est donc plus petit, et son dimensionnement mécanique autorise un encombrement réduit.

[006] Certains ont déjà proposé d'installer le différentiel dans le rotor de moteur électrique, en amont de réducteurs dans le cas d'une motorisation électrique de train ou d'essieu de véhicule, comme par exemple enseigné dans le document US11394270. On doit toutefois relever que US11394270 utilise un rotor à aimants permanents nécessitant l’emploi de matériaux rares et US11394270 utilise par ailleurs des réducteurs à train épicycloïdal. Le ratio de réduction maximum proposé par un train épicycloïdal est d'environ 9, et les réducteurs à train épicycloïdal sont coûteux.

[007] Il demeure par conséquent un besoin de proposer une solution plus pertinente du point de vue économique et écologique.

[008] A cet effet, il est proposé ici un groupe électromoteur comprenant :

- une machine électrique avec un rotor bobiné et un arbre rotor s’étendant depuis une première extrémité axiale jusqu’à une deuxième extrémité axiale le long d’un axe principal, l’arbre rotor étant creux et de forme tubulaire, l’arbre rotor comprenant :

- des pistes d’excitation disposées annulairement sur l’arbre rotor à la deuxième extrémité de l’arbre rotor,

- un mécanisme différentiel agencé au voisinage de la première extrémité de l’arbre rotor, le mécanisme différentiel comprenant un élément porte-satellite entraîné par l'arbre rotor et tournant à la même vitesse que l'arbre rotor, au moins deux pignons satellites portés sur l’élément porte-satellite, un premier pignon planétaire et un deuxième pignon planétaire engrainant dans les pignons satellites,

- un premier arbre intermédiaire court, lié en rotation au premier planétaire, et un deuxième arbre intermédiaire long, lié en rotation au deuxième planétaire,

- un premier réducteur entraîné par l'arbre intermédiaire court, et un deuxième réducteur, entraîné par l'arbre intermédiaire long.

[009] Grâce à ces dispositions, on propose astucieusement d'utiliser une extrémité de l'arbre rotor pour y placer l'excitation électrique du rotor bobiné et d'utiliser l'autre extrémité de l'arbre rotor pour y placer le différentiel directement en aval de l'arbre rotor et en amont des réducteurs.

[010] L'encombrement d'un tel ensemble s'avère particulièrement avantageux et facilite son intégration dans diverses architectures véhicules, lesdits véhicules pouvant alors proposer des espaces de rangement plus grands.

[011 ] Le taux de réduction procuré par chacun des réducteurs est important, par exemple voisin de 10, et les vitesses de rotation sur le dispositif différentiel sont donc très supérieures, par exemple 10 fois supérieures aux vitesses de rotation des roues du véhicule. Il s'ensuit que le couple à passer par le dispositif différentiel est relativement réduit et le dimensionnement peut être également fortement réduit par rapport au cas conventionnel en aval du réducteur.

[012] Exprimé autrement, le différentiel est de petite taille et tourne vite.

[013] Selon une application, la vitesse de rotation de l'arbre rotor peut aller de 0 à plusieurs milliers de tours par minute par exemple jusqu'à 10 000 trs/mn voire 15 000 trs/mn. Les arbres de sortie, entraînés respectivement par les deux planétaires, peuvent entrer chacun dans un réducteur de vitesse, qui à leur tour après réduction entraînent les roues.

[014] Concernant la terminologie, le terme ‘au voisinage’ dans la locution ‘mécanisme différentiel agencé au voisinage de la première extrémité de l’arbre rotor’, doit être interprété comme signifiant que le mécanisme différentiel est à proximité de la première extrémité, par exemple à moins de 50 mm de la première extrémité, ou comme signifiant que le mécanisme différentiel est directement à la première extrémité comme il sera vu dans des exemples illustrés plus loin.

[015] Concernant la terminologie, il faut noter que les « pignons planétaires » peuvent être appelés simplement « planétaires » et les « pignons satellites » peuvent être appelés simplement « satellites ».

[016] On note que le différentiel peut être de type à pignons coniques ou peut être un différentiel de type dit ‘Torsen’.

[017] On note qu’à ce stade, les réducteurs peuvent être à trains épicycloïdaux ou à cascade de pignons.

[018] Selon une réalisation avantageuse, les réducteurs sont des réducteurs à cascade de pignons. Le coût de revient de ces réducteurs est particulièrement intéressant. De plus le ratio de réduction est compris dans une très large plage par exemple de 6 à 20, il suffit d'adapter l'entraxe des roues à denture pour obtenir le ratio désiré, il n'y a pas la limitation structurelle que l'on connaît pour les réducteurs à trains épicycloïdal. [019] Selon une réalisation, chacun des premier et deuxième réducteurs comprend un seul étage de réduction. Cette configuration s'avère simple, fiable et peu coûteuse.

[020] Selon une réalisation, chacun des premier et deuxième réducteurs présente un rapport de réduction compris entre 6 et 15.

[021 ] On dispose d’une large plage de ratios possibles, à choisir en fonction de diverses configurations de véhicules et motorisations.

[022] Selon une réalisation, il est prévu que pour chacun des premier et deuxième réducteurs, l’entrée et la sortie sont coaxiales.

[023] Avantageusement, l'intégration d’un tel groupe électromoteur dans l'architecture véhicule est facilitée. En pratique, un facteur de forme longiligne le long de l'axe principal permet d'avoir des possibilités élargies d'intégration du groupe électromoteur dans l'architecture véhicule.

[024] Une telle disposition générale coaxiale permet d'éviter certains couples parasites notamment lors des transitoires de couple. La conception des tampons support anti-couple est simplifiée.

[025] Selon une réalisation, chacun des premier et deuxième réducteurs comprend un pignon d’entrée, une roue dentée rapide, une roue dentée lente, la roue dentée lente comprenant un moyeu crénelé de sortie.

[026] La roue dentée rapide comprend un premier secteur denté de grand diamètre et un deuxième secteur denté de petit diamètre qui entraine un premier secteur denté de grand diamètre de la roue dentée lente.

[027] Selon une réalisation, l'entraxe séparant l’axe de la roue dentée rapide de l’axe de la roue dentée lente est compris entre 100 mm et 130 mm.

[028] On peut obtenir un ratio de réduction de 10 à 12, ratio qui est supérieur à ce que qui peut être obtenu en utilisant un réducteur à train épicycloïdal.

[029] Selon une réalisation, la machine électrique peut être interposée entre les deux réducteurs, les carters des deux réducteurs étant fixés au carter de la machine électrique en vue de former une seule unité assemblée.

[030] Une telle unité peut être préparée comme un sous-ensemble en vue du montage sur une plateforme roulante ou sous caisse du véhicule. Par ailleurs avantageusement, il n'y a pas besoin d'arbres extérieurs pour relier l'unité électromotrice et chacun des réducteurs.

[031 ] Selon une réalisation, les premier et deuxième réducteurs sont identiques, le deuxième réducteur étant tourné à 180° par rapport au premier réducteur.

[032] On réduit ainsi la diversité industrielle.

[033] Selon une réalisation, le mécanisme différentiel est agencé au moins en partie dans une zone axiale de rotor. Cela participe à la diminution de l'encombrement et à l'amélioration de la compacité du groupe électromoteur.

[034] En pratique, le mécanisme différentiel est hébergé au moins en partie à l'intérieur de l'arbre rotor.

[035] Selon une réalisation, le mécanisme différentiel est substantiellement inscrit dans le diamètre D1 , D1 étant le diamètre extérieur de l’arbre rotor. La présence du mécanisme différentiel n’accroît pas de manière significative l'encombrement axial et radial du moteur.

[036] Selon une réalisation le diamètre D1 est inférieur à 62 mm.

[037] Selon une réalisation, les pistes d’excitation présentent un diamètre extérieur D5 compris entre 36 mm et 42 mm, et le diamètre intérieur minimum D0 de l’arbre rotor dans une région de la deuxième extrémité E2 est au moins égal à 25 mm, de préférence au moins égal à 28 mm [038] Cette combinaison de cotes diamétrales constitue un optimum pour conserver une vitesse tangentielle de frottement des patins d'excitation sur les pistes d'excitation dans une plage acceptable, et en même temps d'accepter le passage de l'arbre intermédiaire long de part en part à l'intérieur de l'arbre rotor, en évitant que cet arbre intermédiaire long ne présente trop d'élasticité en torsion compte tenu de sa longueur.

[039] La présente invention vise aussi un véhicule automobile, comprenant au moins un groupe électromoteur tel que décrit précédemment.

[040] Le véhicule en question peut être un véhicule électrique ou hybride.

[041 ] L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :

- [Fig.1 ] illustre une vue de face d’un premier exemple d’essieu motorisé d'un véhicule automobile, dans lequel la présente invention est mise en œuvre ;

- [Fig.2] illustre une vue de face d’un deuxième exemple d’essieu motorisé d'un véhicule automobile, dans lequel la présente invention est mise en œuvre ;

- [Fig.3] représente schématiquement en coupe le groupe électromoteur selon le premier exemple d’essieu de la figure 1 ;

- [Fig.4] représente schématiquement en coupe et en vue éclatée le groupe électromoteur selon le deuxième exemple d’essieu de la figure 2 ;

- [Fig.5] représente schématiquement en coupe et plus en détails le groupe électromoteur selon le deuxième exemple d’essieu de la figure 2 ;

- [Fig.6] montre une vue en coupe d'un exemple d’arbre rotor de machine électrique logeant un dispositif différentiel à une extrémité ;

- [Fig.7] illustre une vue en perspective d'un arbre rotor de machine électrique, cet arbre rotor recevant les éléments du mécanisme différentiel par bout ;

- [Fig.8] représente une vue éclatée, permettant d'illustrer les éléments impliqués dans le dispositif différentiel proposé et qui illustre également le procédé d’assemblage du dispositif ;

- [Fig.9] illustre en vue de coupe les deux extrémités d'un arbre rotor de machine avec électrique, avec à droite le système d'excitation électrique du rotor bobiné et à gauche le dispositif différentiel, et les arbres intermédiaires court et long.

[042] Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Pour des raisons de clarté de l'exposé, certains éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle.

[043] La figure 1 montre un essieu de véhicule automobile, en l'occurrence un essieu motorisé dans lequel un groupe électromoteur GEM entraîne des roues droite et gauche référencée 47 selon un premier mode de réalisation.

[044] Dans l'exemple illustré, il s'agit d'une motorisation électrique dans un véhicule hybride ou électrique pur.

[045] Comme il sera vu plus loin en détail, l'arbre rotor entraîne un dispositif différentiel DF dont chacune des sorties entraîne à son tour un réducteur de vitesse (R1 ,R2). Chacun des réducteurs R1 , R2 comprend un pignon de sortie qui entraîne la roue respective 47 au moyen d'une transmission homocinétique T1 ,T2 comme connu en soi. [046] La référence MEL désigne la machine électrique avec un stator et un rotor noté 9. La machine électrique fonctionne en moteur ou en génératrice selon les circonstances de conduite. La machine électrique illustrée est à flux radial, mais l’invention peut être aussi appliquée à une machine électrique à flux axial.

[047] La référence GEM désigne le groupe électromoteur qui comprend la machine électrique MEL, le dispositif différentiel DF, le réducteur gauche R1 (appelé dans la suite premier réducteur) et le réducteur droit R2 (appelé dans la suite deuxième réducteur). Le dispositif différentiel DF peut être ici de tout type connu. Le dispositif différentiel DF est agencé au voisinage de la machine électrique, il est entrainé directement par l’arbre rotor. Le dispositif différentiel DF peut être placé en bout de l’arbre, de manière adjacente ou à quelques millimètres voire quelques dizaines de millimètres.

[048] La figure 2 montre un dispositif similaire à ceci près que le dispositif différentiel est intégré dans une unité appelée unité électromotrice UU. Le dispositif différentiel est alors spécifique, il sera discuté plus en détails plus loin.

[049] La référence UU désigne une unité électromotrice qui comprend la machine électrique et le dispositif différentiel DF. La référence GEM désigne le groupe électromoteur qui comprend l’unité électromotrice UU, le réducteur gauche R1 (premier réducteur) et le réducteur droit R2 (deuxième réducteur). Ici le dispositif différentiel DF est intégré au moins en partie à l’arbre rotor. Le dispositif différentiel DF se trouve alors à la première extrémité de l'arbre rotor.

[050] Dans le cas de la figure 1 ainsi que dans le cas de la figure 2, le dispositif différentiel DF se trouve directement en aval de l'arbre rotor de la machine électrique, qu'il soit intégré ou à proximité immédiate.

[051 ] Sur la figure 3, on a illustré, selon le premier mode de réalisation, la position du dispositif différentiel DF dans l'unité électromotrice UU par rapport à la machine électrique. Les arbres intermédiaires d'entrainement sont illustrés dans une position avant assemblage, plus précisément il s’agit de l'arbre intermédiaire court A1 et de l'arbre intermédiaire long A2.

[052] Lorsque le véhicule parcourt une voie en courbe, un des arbres intermédiaires d'entrainement tourne plus vite que l'autre comme connu en soi, ce qui occasionne la rotation de chaque pignon satellite sur lui-même comme il est connu, que l'on appelle le glissement du différentiel.

[053] L'arbre intermédiaire court A1 , une fois l’assemblage fait, entraine le premier réducteur R1 via le premier pignon d'entrée du réducteur noté 31. L'arbre intermédiaire long A2, une fois l’assemblage fait, entraine le deuxième réducteur R2 via le deuxième pignon d'entrée du réducteur noté 32.

[054] L'arbre rotor noté 1 est creux et est configuré pour loger l’arbre intermédiaire long A2. L'arbre rotor 1 est solidaire du rotor 9 de la machine.

[055] La solidarisation en rotation du rotor et de l'arbre moteur peut être fait par un procédé de frettage. Dans l'exemple illustré, il est prévu des rainures 14 dans l'arbre rotor qui reçoivent des saillies intérieures prévues des plaques ferromagnétiques du rotor. Les rainures et saillies coopèrent par complémentarité de forme.

[056] D'une manière générale, le dispositif différentiel peut être de tout type, par exemple ce peut être un différentiel à pignons coniques, ce peut être un différentiel de type ‘Torsen’.

[057] En se tournant vers les figures 4 à 8, l'arbre rotor, i.e. l’arbre rotor 1, a un corps tubulaire. L’arbre rotor 1 s’étend depuis une première extrémité axiale repérée E1 jusqu’à une deuxième extrémité axiale repérée E2 le long d’un axe principal noté Y1.

[058] L’arbre rotor 1 comprend des logements 18 réalisés dans le corps tubulaire à la première extrémité axiale E1. Ces logements 18 sont destinés à recevoir et à entrainer un élément porte-satellite 2 faisant partie du mécanisme différentiel noté DF.

[059] L’arbre rotor 1 présente dans sa partie principale un diamètre extérieur D1 sur une longueur notée L1 , comme visible à la figure 7.

[060] L'arbre rotor 1 est monté à rotation autour de Y1 par rapport au carter CM de la machine au moyen de deux roulements B1 et B2.

[061 ] L'arbre rotor 1 comprend un épaulement 160, formant butée du côté de la première extrémité.

[062] Le mécanisme différentiel DF comprend un élément porte-satellite 2 reçu dans les logements 18 via des paliers décrits plus loin. Le mécanisme différentiel DF est de type à pignons coniques ici.

[063] Chaque logement 18 présente une ouverture dirigée axialement à l’opposé de deuxième extrémité axiale E2 pour permettre un montage en bout du coté de la première extrémité axiale E1 , en direction de E2.

[064] L’élément porte-satellite 2 est entrainé en rotation par l’arbre rotor 1. Le dispositif de transmission comprend quatre pignons satellites (23,24,25,26) montés à rotation sur le porte-satellite 2.

[065] L’élément porte-satellite 2 est en forme de croix avec quatre branches identiques. Chaque extrémité comprend un tourillon d’extrémité 27 autour duquel peut tourner un satellite monté à cet endroit.

[066] Chacune des branches de l'élément porte satellite en croix s’étend selon un axe local perpendiculaire à l'axe principal.

[067] L’élément porte-satellite 2 est fabriqué en acier tout comme les satellites et les planétaires.

[068] Le mécanisme différentiel DF comprend un premier pignon planétaire 21 et un deuxième pignon planétaire 22.

[069] Chaque pignon planétaire engraine dans les pignons satellites. Les pignons satellites n’engrainent pas entre eux.

[070] Le premier pignon planétaire 21 est apte à entrainer l’arbre intermédiaire court A1. Le deuxième pignon planétaire 22 est apte à entrainer l’arbre intermédiaire long A2.

[071 ] Le nombre de pignons satellites pourrait être de deux. Ainsi généralement, le dispositif de transmission comprend au moins deux pignons satellites.

[072] Il est prévu un palier 5 interposé entre chaque logement 18 et le porte- satellite 2. Le palier 5 permet de reprendre l’effort de couple produit par le rotor et imparti à l’arbre rotor à transmettre via le dispositif différentiel.

[073] Le palier 5 peut être en forme de champignon. Par exemple, chaque palier 5 comprend une tête reçue dans le logement respectif en vis-à-vis, et un tube de palier autour duquel est monté un satellite.

[074] Chacune des têtes de palier comprend deux bordures rectilignes 55 parallèles à l'axe principal Y1 orthogonal à l'axe local du tube de palier.

[075] Chacune des paliers comprend une bordure avant 56 qui, une fois le montage effectué, vient affleurer par rapport au bord libre 1a de l'arbre.

[076] La tête est bombée vers l’extérieur avec un chanfrein d'entrée.

[077] La courbure suit le profil général de la paroi extérieure de l'arbre rotor une fois le palier en place. [078] Du côté intérieur, la tête comprend un méplat annulaire sur laquelle vient porter une rondelle. Le méplat annulaire entoure l'embase du tube de palier.

[079] Le tube de palier reçoit du côté intérieur un tourillon 27 du porte-satellite 2 reçu dans un palier intérieur. Par ailleurs le tube de palier reçoit du côté extérieur, i.e. sur sa portée cylindrique externe, l'alésage intérieur du satellite qui peut tourbillonner à cet endroit.

[080] Chaque logement comprend un fond de logement 180 en forme de demi- cercle et deux côtés rectilignes 181 parallèle à l'axe Y1. Le logement est ouvert à une embouchure à l'opposé du fond du logement. Chaque logement peut être obtenu de manière très simple par un coup de fraise d'usinage.

[081 ] Le deuxième pignon planétaire 22 vient porter contre une face avant 61 d’une butée de planétaire 6, de forme annulaire. La butée de planétaire 6 comprend face arrière 62 qui vient s'appuyer contre un épaulement 160 prévu dans l'arbre rotor.

[082] Avantageusement, il est prévu des rondelles de pression (4,4’), au dos des satellites et des planétaires.

[083] Les rondelles de pression sont des rondelles non plates au repos. Elle présente une certaine élasticité et peuvent rejoindre une forme plate sous un effort de compression. Les rondelles de pression 4’ au dos des planétaires contribuent au rattrapage de jeu axial. Les rondelles de pression 4 au dos des satellites contribuent au rattrapage de jeu transverse. Les rondelles de pression contribuent aussi à un auto-centrage des arbres d'entraînements en situation de rotation. De plus, on peut ainsi annuler l'hystérésis au changement de direction de couple.

[084] L’invention propose astucieusement d’utiliser un capot de différentiel noté 7 inséré par l’extérieur sur la première extrémité axiale E1 de l’arbre rotor 1.

[085] Le capot de différentiel 7 est formé comme une virole métallique d'épaisseur de matière comprise entre ente 2 mm et 5 mm, de préférence avec une épaisseur de matière entre 3 mm et 4 mm.

[086] Le capot de différentiel comprend une jupe de coiffage 70 délimitée par une bordure circulaire libre 74.

[087] Comme visible aux figures, le capot de différentiel 7 comprend une ouverture axiale 72 configurée pour laisser un passage pour le premier arbre intermédiaire A1 solidarisable en rotation au premier pignon planétaire 21.

[088] Par ailleurs, l’arbre rotor 1 est configuré pour loger le deuxième arbre intermédiaire A2 jusqu’à une ouverture traversante axiale notée 19 à la deuxième extrémité axiale E2 de l’arbre rotor.

[089] Le capot différentiel 7 est inséré sur l'arbre rotor jusqu'à ce que la portée annulaire interne vienne contacter l'extrémité libre 1a de l'arbre rotor, comme visible à la figure 3.

[090] Le capot différentiel 7 peut être inséré par frettage sur l’arbre rotor 1.

[091 ] Le rotor bobiné est électriquement activé via des pistes d'excitation P1 , P2. Les pistes d'excitation sont disposées de façon annulaire à la deuxième extrémité E2 de l'arbre à l'opposé de la position du dispositif différentiel. Les pistes d'excitation présentent un diamètre extérieur noté D5 comme illustré aux figures 6 et 9.

[092] Les pistes d'excitation sont agencées sur une bague isolante repérée 48. [093] Les pistes d'excitation sont conductrices, par exemple réalisées en alliage de cuivre. Il est prévu en vis-à-vis de chaque piste un ou plusieurs patins de frottement (non représenté) qui vient contacter la piste et qui est poussé vers la piste par un système élastique.

[094] La vitesse tangentielle de contact de frottement entre le patin et la piste qui tourne est proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor. Selon une réalisation, on souhaite que la vitesse tangentielle soit inférieure 40 m/s. Dans les machines électriques considérées ici virgule le retour peut tourner à des vitesses élevées jusqu'à 15 000 tours par minute voir dans les cas limites jusqu'à 20 000 trs/min.

[095] Il s'ensuit que le diamètre D5 doit être le plus petit possible. Cette exigence est toutefois contradictoire avec la nécessité de faire passer dans un passage axial l'arbre intermédiaire long A2.

[096] Dans des applications type, on peut choisir D5 est compris entre 36 mm et 42 mm, et que le diamètre intérieur minimum D0 de l’arbre rotor dans une région de la deuxième extrémité E2 est au moins égal à 25 mm, de préférence au moins égal à 28 mm. Ceci présente un compromis optimal pour avoir un arbre rotor 1 suffisamment solide, qui laisse passer en son centre l'arbre intermédiaire long A2 et sur lequel on peut monter la bague isolante 48 avec les pistes d'excitation P1 , P2.

[097] Le diamètre extérieur D20 de l'arbre intermédiaire long A2 est choisi aux alentours de 25 mm par exemple dans un intervalle de valeurs entre 22 et 26 mm. On note que selon une option, l'arbre intermédiaire long A2 comporte un passage axial de lubrification sur toute sa longueur.

[098] On note que le dispositif de transmission est dépourvu de roulement à l’intérieure de l’arbre rotor, ce qui permet d'accroître la compacité du mécanisme différentiel.

[099] Le roulement B1 est agencé pour entourer le deuxième planétaire 22, à la même position axiale, pour guidage en rotation du dispositif de transmission et notamment pour le guidage de l’arbre rotor.

[100] Le roulement B1 est reçu dans une portée du carter avant C1 de la machine MEL.

[101 ] La machine électrique comprend un carter CM, composé ici en trois parties : un carter principal C0 en forme de chemise, un carter de première extrémité C1 et un carter de deuxième extrémité C2.

[102] La longueur axiale du groupe électromoteur est notée LG (cf figure 5).

[103] L'arbre rotor 1 est équipé d'une bague de calage notée 12.

[104] Réducteurs

[105] Le premier réducteur R1 comprend un carter de réducteur noté CR1.

[106] Le premier réducteur R1 comprend un pignon d’entrée 31 , une roue dentée rapide 41 , une roue dentée lente 42, la roue dentée lente comprenant un moyeu crénelé de sortie, dans lequel on vient insérer un bout d’arbre crénelé de la transmission homocinétique 61 vers une roue (cf figure 5).

[107] Le pignon d’entrée 31 est guidé en rotation par un roulement B3.

[108] L’entraxe séparant l’axe de la roue dentée rapide 41 de l’axe principal Y1 est noté ER et est compris ici entre 100 mm et 130 mm. C’est le même entraxe qui sépare l’axe de la roue dentée rapide 41 de l’axe de la roue dentée lente 42.

[109] En effet, avantageusement, l’entrée et la sortie du premier réducteur sont coaxiales, sur l’axe Y1 .

[110] L’arbre de la roue dentée rapide 41 est guidé en rotation par un roulement B5 et un roulement B7. [111 ] La roue dentée lente 42 forme la sortie du réducteur.

[112] L’arbre de la roue dentée lente 42 est guidé en rotation coté sortie par un roulement B6 et du coté opposé par un roulement à aiguilles N1 monté sur une portée intérieure du pignon d’entrée 31 (cf figure 5).

[113] La roue dentée rapide 41 comprend un premier secteur denté de grand diamètre 41a, radialement extérieur, et un deuxième secteur denté de petit diamètre 41b, radialement extérieur, lequel entraine un premier secteur denté de grand diamètre 42a de la roue dentée lente 42, radialement extérieur.

[114] La roue dentée lente 42 comprend des cannelures radialement intérieures notées 42b pour recevoir l’extrémité du joint homocinétique 61.

[115] Le deuxième réducteur R2 comprend un pignon d’entrée 32, une roue dentée rapide 41 , une roue dentée lente 42, la roue dentée lente comprenant un moyeu crénelé de sortie, dans lequel on vient insérer un bout d’arbre crénelé de la transmission homocinétique 62 vers l’autre roue.

[116] Le pignon d’entrée 32 est guidé en rotation par un roulement B4.

[117] Le deuxième réducteur R2 comprend un carter de réducteur noté CR2.

[118] Le deuxième réducteur R2 est similaire voire identique au premier réducteur et la description faite pour le premier réducteur s’applique au deuxième réducteur R2.

[119] Avantageusement, on peut utiliser deux réducteurs identiques, l’un étant tourné de 180° par rapport à l’autre autour d’un axe perpendiculaire à Y1.

[120] On remarque que chaque réducteur comprend cinq roulements (quatre roulements à billes B3,B5,B6,B7 et un roulement à aiguilles N1) pour guider en rotation trois pièces tournantes à savoir le pignon d’entrée, la roue dentée rapide et la roue dentée lente.

[121 ] Les réducteurs à cascade de pignons sont très fiables et sont bon marché. On pourrait utiliser des réducteurs à cascade de plus petite taille que ceux qui ont été illustrés aux figures.

[122] Chaque carter de réducteur est formé en deux pièces comme visible aux figures 4 et 5.

[123] Chaque carter de réducteur CR1,CR2 est fixé sur le carter machine CM à une extrémité.

[124] Une fois l’assemblage réalisé, la machine électrique MEL est interposée entre les deux réducteurs. Les carters des deux réducteurs (CR1 ,CR2) sont fixés au carter CM de la machine électrique pour ainsi former une seule unité mécanique assemblée.

[125] S’agissant des dimensions relatives, on remarque que dans le premier exemple de réalisation, nous avons D1 / L9 < 0,5 où L9 est la longueur axiale du rotor. Nous avons aussi D1/D9 < 0,4 où D9 est le diamètre du rotor. Le diamètre D1 est donc petit, bien que l’arbre rotor héberge le mécanisme différentiel.

[126] Par ailleurs on peut avoir D1/DM < 0,25 où DM est le diamètre de la machine électrique MEL (cf figure 5).

[127] Le diamètre extérieur du premier arbre intermédiaire A1 est constant sur sa longueur, il est noté D10 (cf figure 9). D10 peut être compris entre par exemple entre 16 mm et 20 mm. Le premier arbre intermédiaire A1 peut contenir des cannelures sur toute sa longueur. Les portions d'extrémité du deuxième arbre intermédiaire A2 peuvent être aussi de diamètre extérieur D10 avec cannelures identique à celle de A1). [128] On note que l'unité électromotrice UU intègre la fonction différentielle dans un facteur de forme qui diffère très peu d'un facteur de forme de machine électrique seule pour les mêmes caractéristiques de puissance.

[129] Selon un exemple particulier d'application sur un essieu de moteur de véhicule automobile, D1 < 62 mm pour un couple moteur à passer jusqu’à de l’ordre de 800 Nm.

[130] Selon un exemple type, le taux de réduction procuré par chacun des réducteurs est voisin de 10 et les vitesses de rotation sur le dispositif différentiel sont donc environ 10 fois supérieur aux vitesses de rotation des roues du véhicule. Il s'ensuit que le couple a passé par le dispositif différentiel est relativement réduit par rapport à un couple imposé à un différentiel situé en aval d'un réducteur unique.

[131 ] Par ailleurs le glissement est limité par des fonctions logicielles.

[132] Selon une disposition avantageuse, le glissement du dispositif différentiel est limité par le comportement général du système et en général et en particulier l'intervention des logiciels qui permettent de diminuer drastiquement le couple et donc la vitesse de rotation du moteur dans le cas où l'une des roues patine.

[133] Comme connu en soi, il est prévu en capteur de position et vitesse de rotation du rotor, non représenté aux figures.

[134] La combinaison exposée ci-dessus permet de dimensionner le dispositif différentiel au plus juste et de loger à l'intérieur d'un arbre rotor d'une machine électrique ici sur une extrémité de cet arbre à l'opposé des pistes d'excitation électrique lorsque le rotor est bobiné.

[135] On remarque en référence à la figure 6, que à la première extrémité de l'arbre rotor, le diamètre extérieur peut être légèrement augmenté à savoir DT pour héberger à cet endroit le mécanisme différentiel.

Claims

REVENDICATIONS

1. Groupe électromoteur (GEM) comprenant :

- une machine électrique avec un rotor bobiné (9) et un arbre rotor (1 ) s’étendant depuis une première extrémité axiale (E1 ) jusqu’à une deuxième extrémité axiale (E2) le long d’un axe principal (Y1 ), l’arbre rotor étant creux et de forme tubulaire, l’arbre rotor comprenant :

- des pistes d’excitation (P1 ,P2) disposées annulairement sur l’arbre rotor à la deuxième extrémité de l’arbre rotor,

- un mécanisme différentiel (DF) agencé au voisinage de la première extrémité de l’arbre rotor, le mécanisme différentiel comprenant un élément porte-satellite (2) entraîné par l'arbre rotor et tournant à la même vitesse que l'arbre rotor, au moins deux pignons satellites (23,25) portés sur l’élément porte-satellite, un premier pignon planétaire (21 ) et un deuxième pignon planétaire (22) engrainant dans les pignons satellites,

- un premier arbre intermédiaire court (A1 ), lié en rotation au premier planétaire (21 ), et un deuxième arbre intermédiaire long (A2), lié en rotation au deuxième planétaire (22),

- un premier réducteur (R1 ) entraîné par l'arbre intermédiaire court (A1 ), et un deuxième réducteur (R2), entraîné par l'arbre intermédiaire long (A2).

2. Groupe électromoteur selon la revendication 1 , dans lequel les premier et deuxième réducteurs sont des réducteurs à cascade de pignons, avec de préférence chacun des premier et deuxième réducteurs comprenant un seul étage de réduction, avec de préférence un rapport de réduction compris entre 6 et 15.

3. Groupe électromoteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel pour chacun des premier et deuxième réducteurs, l’entrée et la sortie sont coaxiales.

4. Groupe électromoteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chacun des premier et deuxième réducteurs comprend un pignon d’entrée (31 ,32), une roue dentée rapide (41 ), une roue dentée lente (42), la roue dentée lente comprenant un moyeu crénelé de sortie, avec de préférence un entraxe (ER) séparant l’axe de la roue dentée rapide de l’axe de la roue dentée lente est compris entre 100 mm et 130 mm.

5. Groupe électromoteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la machine électrique est interposée entre les deux réducteurs, les carters (CR1 ,CR2) des deux réducteurs étant fixés au carter (CM) de la machine électrique en vue de former une seule unité assemblée.

6. Groupe électromoteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les premier et deuxième réducteurs sont identiques, le deuxième réducteur (R2) étant tourné à 180° par rapport au premier réducteur (R1 ).

7. Groupe électromoteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le mécanisme différentiel (DF) est agencé au moins en partie dans une zone axiale de rotor.

8. Groupe électromoteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le mécanisme différentiel (DF) est inscrit substantiellement dans le diamètre D1 , D1 étant le diamètre extérieur de l’arbre rotor.

9. Groupe électromoteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les pistes d’excitation présentent un diamètre extérieur D5 compris entre 36 mm et 42 mm, et le diamètre intérieur minimum DO de l’arbre rotor dans une région de la deuxième extrémité (E2) est au moins égal à 25 mm, de préférence au moins égal à 28 mm.

10. Véhicule automobile, de préférence électrique ou hybride, comprenant un groupe électromoteur (GEM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.