"REDUCTEUR POUR MACHINE ELECTRIQUE DE VEHICULE HYBRIDE" "REDUCER FOR ELECTRIC MACHINE OF HYBRID VEHICLE"
La présente invention concerne un réducteur placé entre une machine électrique et les roues motrices d'un véhicule hybride pour l'entraînement de ce véhicule, ainsi que le véhicule hybride lui-même. Des véhicules hybrides comportent généralement une machine électrique reliée à un accumulateur électrique, pour, en association avec un moteur thermique, obtenir différents modes de fonctionnement et réduire la consommation d'énergie ainsi que les émissions polluantes. Suivant les demandes du conducteur et les conditions de circulation, on peut notamment apporter avec la machine électrique un complément de couple moteur appliqué sur les roues motrices, recharger les batteries au freinage du véhicule en délivrant un couple de freinage sur ces roues motrices, ou rouler uniquement avec le moteur électrique sans émettre de gaz polluant. On peut ainsi optimiser le fonctionnement du moteur thermique et réduire sa consommation. Pour relier mécaniquement la machine électrique avec les roues du véhicule, il est généralement prévu un réducteur de vitesse composé d'engrenages entre l'arbre tournant de la machine électrique et le différentiel entrainant en rotation les arbres moteurs des roues d'un train roulant. La démultiplication que permet le réducteur de vitesse entre le moteur électrique et le différentiel est en effet nécessaire pour adapter le niveau de régime et de couple entre la machine électrique et la roue. Un réducteur de vitesse présentant deux étages d'engrenage peut être utilisé pour cela. La démultiplication totale du réducteur, correspondant au produit des rapports de démultiplication de chaque étage, est alors limitée. En effet, le rapport de démultiplication de chaque étage d'engrenage est limité pour limiter les problèmes de tenue mécanique et d'acoustique. L'augmentation du rapport de démultiplication a en effet pour conséquence de générer des bruits au niveau de l'engrenage. Pour éviter ces bruits, il est nécessaire d'augmenter les entraxes au niveau de chaque engrenage. Un tel dimensionnement entraîne alors un entraxe global important entre le différentiel et la machine électrique, en rendant plus compliquée l'implantation de ces éléments dans le véhicule. La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. En particulier, la présente invention a pour objectif de fournir un réducteur de vitesse pour une machine électrique liée aux roues motrices d'un véhicule hybride, qui offre un rapport de démultiplication important sans risquer de défaillance mécanique ou la génération de bruit. The present invention relates to a reducer placed between an electric machine and the driving wheels of a hybrid vehicle for driving this vehicle, as well as the hybrid vehicle itself. Hybrid vehicles generally comprise an electric machine connected to an electric accumulator, for, in combination with a heat engine, to obtain different operating modes and to reduce the energy consumption as well as the polluting emissions. According to the demands of the driver and the traffic conditions, it is possible in particular to bring with the electric machine additional engine torque applied to the drive wheels, recharge the batteries when braking the vehicle by delivering a braking torque on these drive wheels, or roll only with the electric motor without emitting polluting gas. It can thus optimize the operation of the engine and reduce its consumption. To mechanically connect the electric machine with the wheels of the vehicle, it is generally provided a speed reducer composed of gears between the rotating shaft of the electric machine and the differential rotating the motor shafts of the wheels of a running gear. The reduction that the speed reducer allows between the electric motor and the differential is indeed necessary to adapt the level of speed and torque between the electric machine and the wheel. A gear reducer having two gear stages can be used for this purpose. The total reduction of the reducer, corresponding to the product of the gear ratios of each stage, is then limited. Indeed, the gear ratio of each gear stage is limited to limit the problems of mechanical strength and acoustics. The increase in the gear ratio has the effect of generating noises in the gearing. To avoid these noises, it is necessary to increase the distances between each gear. Such a dimensioning then causes a significant overall distance between the differential and the electric machine, making it more difficult to install these elements in the vehicle. The present invention aims to overcome these disadvantages of the prior art. In particular, the present invention aims to provide a speed reducer for an electric machine linked to the driving wheels of a hybrid vehicle, which offers a high gear ratio without the risk of mechanical failure or noise generation.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel réducteur de vitesse pour machine électrique qui soit particulièrement compact, et permette une implantation facile de la machine électrique dans le véhicule. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un réducteur de vitesse composé d'engrenages placés entre l'arbre tournant d'une machine électrique et un arbre d'entrainement d'au moins une roue motrice d'un véhicule hybride, caractérisé en ce qu'il comprend : un premier engrenage formé par un pignon solidaire de l'arbre tournant de la machine électrique, en prise avec un premier pignon d'une première roue folle montée coaxialement sur l'arbre d'entrainement de la roue motrice, - un deuxième engrenage formé par un second pignon de la première roue folle, en prise avec un premier pignon d'une seconde roue folle montée coaxialement sur l'arbre tournant de la machine électrique, et un troisième engrenage formé par un second pignon de la seconde roue folle, en prise avec un pignon solidaire de l'arbre d'entrainement de la roue motrice. Avantageusement, l'arbre d'entrainement d'au moins une roue motrice est constitué par un différentiel lié en rotation aux arbres moteurs des roues d'un train roulant. Avantageusement, la première roue folle est montée sur l'arbre d'entraînement des roues motrices par l'intermédiaire de roulements. Avantageusement, la seconde roue folle est montée sur l'arbre tournant de la machine électrique par l'intermédiaire de roulements. Another object of the invention is to provide such an electric machine speed reducer which is particularly compact, and allows easy implantation of the electric machine in the vehicle. These objectives, as well as others, which will become clearer later, are achieved by using a speed reducer composed of gears placed between the rotating shaft of an electric machine and a drive shaft. at least one driving wheel of a hybrid vehicle, characterized in that it comprises: a first gear formed by a pinion integral with the rotating shaft of the electric machine, engaged with a first pinion of a first idler gear; mounted coaxially on the driving shaft of the drive wheel, - a second gear formed by a second gear of the first idler gear, engaged with a first gear of a second idler wheel mounted coaxially on the rotating shaft of the electric machine, and a third gear formed by a second pinion of the second idler wheel, engaged with a pinion integral with the driving shaft of the driving wheel. Advantageously, the drive shaft of at least one drive wheel is constituted by a differential rotatably connected to the drive shafts of the wheels of a running gear. Advantageously, the first idler wheel is mounted on the drive shaft of the driving wheels by means of bearings. Advantageously, the second idler wheel is mounted on the rotating shaft of the electric machine by means of bearings.
Avantageusement, le pignon solidaire de l'arbre tournant de la machine électrique, le second pignon de la première roue folle et le second pignon de la seconde roue folle présentent des diamètres respectivement inférieurs à ceux du premier pignon de la première roue folle, du premier pignon de la seconde roue folle et du pignon solidaire de l'arbre d'entrainement des roues motrices. L'invention concerne également un véhicule hybride présentant une machine électrique associée à un moteur thermique pour l'entraînement du véhicule, dans lequel l'arbre tournant de la machine électrique est relié à un arbre d'entrainement des roues motrices par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse tel que décrit ci-dessus. Advantageously, the pinion integral with the rotating shaft of the electric machine, the second pinion of the first idler wheel and the second pinion of the second idler wheel have respectively smaller diameters than those of the first pinion of the first idler wheel, the first pinion of the second idler wheel and the pinion secured to the driving shaft of the drive wheels. The invention also relates to a hybrid vehicle having an electric machine associated with a heat engine for driving the vehicle, wherein the rotating shaft of the electric machine is connected to a driving shaft of the drive wheels via a speed reducer as described above.
D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet de la portée de la présente demande de brevet accompagnés de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un réducteur pour machine électrique de véhicule hybride selon un art antérieur à la présente invention ; - la figure 2 est une représentation schématique d'un réducteur pour machine électrique de véhicule hybride selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une représentation en perspective simplifiée de la machine électrique et du réducteur de la figure 2. La figure 1 représente schématiquement un réducteur selon un art antérieur à la présente invention, placé entre une machine électrique 1 et un différentiel 2 entraînant en rotation les deux roues d'un train roulant d'un véhicule. L'arbre tournant 3 de la machine électrique 1 est solidaire d'un pignon 31 qui est en prise avec un pignon 41 d'un arbre intermédiaire 4 tournant autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation de l'arbre 3 et à l'axe de rotation 21 du différentiel 2. L'engrenage formé par les pignons 31 et 41 forme le premier étage de démultiplication du réducteur de vitesse. L'arbre intermédiaire 4 porte également un second pignon 42 qui est en prise avec un pignon 22 liée en rotation au différentiel 2. L'engrenage formé par les pignons 42 et 22 forme le deuxième étage de démultiplication du réducteur de vitesse. Le rapport de démultiplication de chaque engrenage étant proportionnel au rapport entre les diamètre des deux pignons de l'engrenage, la recherche d'une démultiplication globale du réducteur plus importante conduit à diminuer la taille des pignons 31 et 42, et augmenter la taille des pignons 41 et 22. Other objects, advantages and features of the invention will appear in the following description of a preferred embodiment, not limiting the scope of the present patent application accompanied by drawings in which: - the figure 1 is a schematic representation of a gearbox for a hybrid vehicle electric machine according to a prior art to the present invention; FIG. 2 is a schematic representation of a gearbox for a hybrid vehicle electric machine according to one embodiment of the invention; FIG. 3 is a simplified perspective representation of the electric machine and the reducer of FIG. 2. FIG. 1 schematically represents a gearbox according to a prior art to the present invention, placed between an electric machine 1 and a differential 2 driving in rotation of the two wheels of a running gear of a vehicle. The rotating shaft 3 of the electric machine 1 is integral with a pinion 31 which is engaged with a pinion 41 of an intermediate shaft 4 rotating about an axis parallel to the axis of rotation of the shaft 3 and to the axis of rotation 21 of the differential 2. The gear formed by the pinions 31 and 41 forms the first reduction stage gear reducer. The intermediate shaft 4 also carries a second pinion 42 which is engaged with a pinion 22 rotatably connected to the differential 2. The gear formed by the pinions 42 and 22 forms the second reduction stage gear reducer. The gear ratio of each gear being proportional to the ratio between the diameters of the two gears of the gear, the search for an overall reduction of the gear reducer more important leads to reduce the size of the gears 31 and 42, and increase the size of the gears 41 and 22.
Les pignons 31 et 42 doivent cependant présenter des dimensions suffisantes pour ne pas générer de bruit lors de leur utilisation. Par ailleurs, l'augmentation du rapport de démultiplication du réducteur de vitesse de la figure 1 entraîne une augmentation globale des diamètres des pignons 41 et 22, ce qui entraîne une augmentation de l'entraxe globale du réducteur de vitesse, représenté par la flèche 8, entre l'axe de rotation de l'arbre 3 et l'axe de rotation 21 du différentiel 2. Les figures 2 et 3 représentent la machine électrique 1 et le différentiel 2 reliés l'un à l'autre par un réducteur de vitesse selon un mode de réalisation de l'invention. L'arbre tournant 3 de la machine électrique 1 est solidaire d'un pignon 31 qui est en prise avec un premier pignon 51 solidaire d'une première roue folle 5, montée libre en rotation, par l'intermédiaire de roulements, sur le différentiel 2 avec lequel elle est coaxiale. L'engrenage formé par les pignons 31 et 51 forme un premier étage de démultiplication du réducteur de vitesse. The pinions 31 and 42 must, however, have sufficient dimensions to not generate noise during use. Moreover, the increase in the reduction ratio of the speed reducer of FIG. 1 results in an overall increase in the diameters of the gears 41 and 22, which leads to an increase in the overall distance between the speed reducer, represented by the arrow 8 between the axis of rotation of the shaft 3 and the axis of rotation 21 of the differential 2. Figures 2 and 3 show the electric machine 1 and the differential 2 connected to each other by a speed reducer according to one embodiment of the invention. The rotating shaft 3 of the electric machine 1 is integral with a pinion 31 which is engaged with a first pinion 51 integral with a first idler wheel 5, mounted free to rotate, by means of bearings, on the differential 2 with which it is coaxial. The gear formed by the pinions 31 and 51 forms a first reduction stage gear reducer.
La première roue folle 5 est également solidaire d'un second pignon 52, qui est en prise avec un premier pignon 61 solidaire d'une seconde roue folle 6, montée libre en rotation, par l'intermédiaire de roulements, sur l'axe 3 avec lequel elle est coaxial. L'engrenage formé par les pignons 52 et 61 forme un deuxième étage de démultiplication du réducteur de vitesse. La roue folle 6 est également solidaire d'un second pignon 62 qui est en prise avec le pignon 22 portée par le différentiel 2. L'engrenage formé par les pignons 62 et 22 forme un troisième étage de démultiplication du réducteur de vitesse. Le réducteur de vitesse selon l'invention présente ainsi trois étages de démultiplication, ce qui lui permet d'offrir un rapport de démultiplication important sans que les pignons 51, 61 et 22 ne présentent un diamètre trop important, qui aurait pour effet d'augmenter l'entraxe global du démultiplicateur, ni que les pignons 31, 52 et 62 ne présentent un diamètre trop faible, qui aurait pour effet de générer des bruits et de diminuer la résistance mécanique du réducteur de vitesse. Par ailleurs, les rotations coaxiales de l'arbre 3 et de la seconde roue folle 6, d'une part, et du différentiel 2 et de la première roue folle 5, d'autre part, permettent de diminuer sensiblement l'entraxe global du réducteur de vitesse, représenté par la flèche 9. The first idler wheel 5 is also secured to a second gear 52, which is engaged with a first pinion 61 secured to a second idler wheel 6, rotatably mounted, by means of bearings, on the axle 3 with which she is coaxial. The gear formed by the pinions 52 and 61 forms a second stage of reduction of the speed reducer. The idler wheel 6 is also secured to a second pinion 62 which is engaged with the pinion 22 carried by the differential 2. The gear formed by the pinions 62 and 22 forms a third reduction stage of the speed reducer. The speed reducer according to the invention thus has three stages of reduction, which allows it to offer an important gear ratio without the pinions 51, 61 and 22 have a diameter too large, which would have the effect of increasing the overall spacing of the gear reducer, nor that the pinions 31, 52 and 62 have a diameter too small, which would have the effect of generating noise and reduce the mechanical strength of the speed reducer. Furthermore, the coaxial rotations of the shaft 3 and the second idler wheel 6, on the one hand, and the differential 2 and the first idler wheel 5, on the other hand, make it possible to reduce substantially the overall distance between speed reducer, represented by the arrow 9.
Le réducteur de vitesse selon l'invention permet donc d'offrir un rapport de démultiplication important associé à une bonne compacité. The speed reducer according to the invention therefore makes it possible to offer an important gear ratio associated with good compactness.