FR2930483A1 - Transmission for e.g. hybrid motor vehicle, has locking device i.e. jaw clutch, provided between electric motor and differential for permitting alternative driving of differential or winch for winding cable - Google Patents

Transmission for e.g. hybrid motor vehicle, has locking device i.e. jaw clutch, provided between electric motor and differential for permitting alternative driving of differential or winch for winding cable Download PDF

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Abstract

The transmission (1) has a locking device i.e. jaw clutch (20), provided between an electric machine (2) i.e. electric motor, and a differential (8) for permitting alternative driving, by the machine, of the differential or a winch (26) for winding a cable. The electric machine is connected to the differential for driving drive-wheels (6) of a vehicle. The machine is placed transversally with respect to the vehicle along a same axis as that of the differential. The differential is partially integrated in the machine. The winch has a drum traversed by an output shaft (28) of the differential.

Description

TRANSMISSION COMPORTANT UN TREUIL POUR UN VEHICULE AVEC MOTORISATION ELECTRIQUE TRANSMISSION COMPRISING A WINCH FOR A VEHICLE WITH ELECTRIC MOTORIZATION

La présente invention concerne une transmission comportant l'entraînement d'un treuil, pour un véhicule équipé d'une machine électrique de motorisation de roues motrices. Les véhicules automobiles, en particulier à quatre roues motrices prévus pour rouler sur tous terrains, peuvent être équipés d'un treuil d'enroulement d'un câble comprenant un cylindre horizontal motorisé, sur lequel on peut enrouler un câble de traction dont l'extrémité peut par exemple être fixée sur un point d'ancrage fixe pour tirer le véhicule, ou être fixée à un autre véhicule pour le tirer. D'une manière connue ce treuil peut être motorisé par un moteur électrique intégré alimenté par l'accumulateur électrique du véhicule, par un moteur hydraulique alimenté par une pompe reliée au moteur thermique du véhicule, ou directement par un entraînement mécanique comprenant une prise de force reliée à la transmission du véhicule, motorisée par le moteur thermique. Pour un entraînement mécanique par la transmission du véhicule, cette disposition est encombrante et lourde. De plus elle oblige à réaliser une cinématique particulière pour disposer le treuil dans une position adaptée, permettant une bonne utilisation avec une orientation convenable du câble de traction. Un autre type connu de treuil entraîné par la transmission, est présenté notamment dans le document US-3784163. Le treuil comporte un cylindre fixé sur l'axe d'une roue motrice du véhicule, ou deux cylindres fixés sur l'axe des roues motrices d'un même essieu, qui tournent avec les roues pour enrouler un câble fixé dessus. De cette manière une rotation des roues commandée par la transmission, entraîne en même temps le treuil pour par exemple, extraire ce véhicule enlisé dans de la boue. The present invention relates to a transmission comprising the drive of a winch, for a vehicle equipped with an electric motor drive motor. Motor vehicles, in particular four-wheel-drive vehicles intended for driving on all terrains, may be equipped with a cable winding winch comprising a horizontal motorized cylinder, on which a traction cable may be wound, the end of which can for example be fixed on a fixed anchor point to pull the vehicle, or be attached to another vehicle to pull it. In a known manner this winch can be motorized by an integrated electric motor powered by the electric accumulator of the vehicle, by a hydraulic motor powered by a pump connected to the engine of the vehicle, or directly by a mechanical drive comprising a PTO connected to the transmission of the vehicle, powered by the engine. For a mechanical drive by the vehicle transmission, this arrangement is cumbersome and heavy. In addition it requires to achieve a particular kinematic to arrange the winch in a suitable position, allowing good use with a suitable orientation of the traction cable. Another known type of winch driven by the transmission, is presented in particular in US-3784163. The winch comprises a cylinder fixed on the axis of a driving wheel of the vehicle, or two cylinders fixed on the axis of the drive wheels of the same axle, which rotate with the wheels to wind a cable fixed on it. In this way a rotation of the wheels controlled by the transmission, at the same time causes the winch for example, to extract the vehicle mired in mud.

Pour un entraînement du treuil par un moteur hydraulique, il est nécessaire de prévoir une pompe hydraulique liée au moteur du véhicule, et des distributeurs de commandes du fluide, ce qui est relativement complexe, encombrant, et représente un coût élevé. For a winch drive by a hydraulic motor, it is necessary to provide a hydraulic pump connected to the engine of the vehicle, and control distributors of the fluid, which is relatively complex, bulky, and represents a high cost.

Pour une motorisation par un moteur électrique intégré, cette motorisation peut être plus facile à mettre en oeuvre avec un encombrement réduit, et nécessitant seulement un raccordement électrique. Par contre pour un moteur électrique choisi avec une certaine compacité pour réduire le poids et le coût, ce moteur délivre alors une puissance limitée, et s'échauffe en travaillant ce qui oblige à utiliser le treuil pendant de courtes périodes. L'endurance du moteur ainsi que sa durée de vie ne sont pas très élevées, on ne peut l'utiliser que pour des usages courts. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un treuil pour un véhicule équipé d'un moteur de traction électrique, compact, peu onéreux, et permettant un usage intensif. Elle propose à cet effet une transmission comportant un treuil, pour un véhicule avec motorisation électrique liée à un différentiel d'entraînement de roues motrices du véhicule, caractérisée en ce que la transmission comporte entre le moteur électrique et le différentiel, un dispositif de verrouillage permettant alternativement l'entraînement par le moteur électrique, soit du différentiel, soit du treuil pour l'enroulement d'un câble. Un avantage essentiel de cette transmission sur ce type de véhicule, est qu'on peut de la sorte utiliser de manière simple et économique un moteur électrique pouvant généralement délivrer une puissance importante, qui est déjà présent dans le véhicule, pour assurer la motorisation du treuil. La transmission comportant un treuil selon l'invention peut en outre comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. For a motorization by an integrated electric motor, this motorization can be easier to implement with a small footprint, and requiring only an electrical connection. On the other hand for an electric motor chosen with a certain compactness to reduce the weight and the cost, this engine then delivers a limited power, and heats up while working which forces to use the winch for short periods. The endurance of the engine and its life are not very high, it can be used for short-term use. The present invention is intended in particular to avoid these drawbacks of the prior art, and to provide a winch for a vehicle equipped with an electric traction motor, compact, inexpensive, and allowing intensive use. To this end, it proposes a transmission comprising a winch, for a vehicle with electric motorization linked to a differential for driving the driving wheels of the vehicle, characterized in that the transmission comprises between the electric motor and the differential, a locking device enabling alternatively the drive by the electric motor, the differential or the winch for winding a cable. An essential advantage of this transmission on this type of vehicle, is that one can in this way use a simple and economical way an electric motor can generally deliver a significant power, which is already present in the vehicle, to ensure the motorization of the winch . The transmission comprising a winch according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with one another.

Avantageusement, le dispositif de verrouillage comprend un crabotage comportant entre deux positions d'extrémité permettant l'entraînement par le moteur électrique soit du différentiel, soit du treuil, une position médiane de point mort où aucun élément n'est engagé. La machine électrique peut être disposée transversalement par rapport au véhicule, suivant un même axe que le différentiel. Advantageously, the locking device comprises a clutch having between two end positions for driving by the electric motor is the differential or the winch, a central position of dead point where no element is engaged. The electric machine can be arranged transversely to the vehicle, along the same axis as the differential.

Le différentiel peut être au moins partiellement intégré dans la machine électrique. Avantageusement, le treuil comporte un tambour disposé suivant un même axe que le différentiel, ce tambour étant traversé par un arbre de sortie du différentiel. The differential can be at least partially integrated into the electric machine. Advantageously, the winch comprises a drum disposed along the same axis as the differential, this drum being traversed by a differential output shaft.

Avantageusement, le dispositif de crabotage est disposé suivant un même axe que le différentiel. Le treuil peut se trouver axialement accolé sur le côté de la transmission, le tambour du treuil comportant un arbre creux qui peut être directement lié à la machine électrique par le dispositif de crabotage. Advantageously, the interconnection device is disposed along the same axis as the differential. The winch can be axially attached to the side of the transmission, the winch drum having a hollow shaft which can be directly connected to the electric machine by the interconnection device.

La machine électrique et la transmission peuvent être disposées transversalement, sensiblement au milieu du véhicule. Avantageusement, la transmission équipe un véhicule comportant au moins deux essieux motorisés par la machine électrique et par un moteur thermique. The electric machine and the transmission can be arranged transversely, substantially in the middle of the vehicle. Advantageously, the transmission equips a vehicle comprising at least two powered axles by the electric machine and by a heat engine.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence au dessin unique annexé qui présente en coupe axiale une machine électrique de motorisation d'un essieu d'un véhicule, liée à un différentiel situé sur le même axe que cette machine électrique, par une transmission selon l'invention. Pour réaliser des économies d'énergie et des réductions d'émissions de gaz polluants, on utilise de plus en plus des machines électriques reliées à un accumulateur électrique, pour l'entraînement des véhicules. Ces machines peuvent être utilisées soit seuls pour réaliser un véhicule tout électrique, soit associées à un moteur thermique pour optimiser le fonctionnement de ce moteur, en réalisant un véhicule hybride. The invention will be better understood and other features and advantages will emerge more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the attached single drawing which presents in axial section an electric motorization machine. an axle of a vehicle, linked to a differential located on the same axis as this electric machine, by a transmission according to the invention. In order to achieve energy savings and reductions in gaseous pollutant emissions, electric machines connected to an electric accumulator are increasingly being used for driving vehicles. These machines can be used either alone to make an all-electric vehicle, or associated with a heat engine to optimize the operation of this engine, by making a hybrid vehicle.

Pour un véhicule hybride, suivant les demandes du conducteur et les conditions de circulation, on peut associer les deux motorisations pour notamment délivrer un complément de couple moteur avec la machine électrique, recharger les batteries au freinage du véhicule en délivrant un couple de freinage, ou rouler uniquement avec le moteur électrique sans émettre de gaz polluants. On peut ainsi optimiser le fonctionnement du moteur thermique et réduire sa consommation de carburant. La figure 1 présente une machine électrique 2 d'un véhicule 4, qui 10 entraîne par une transmission 1 un essieu moteur comportant deux roues motrices 6. Dans cet exemple, la machine électrique 2 peut être la seule motorisation d'un véhicule qui est alors un véhicule électrique. En variante le véhicule peut être hybride, comprenant un moteur thermique qui entraîne le 15 même essieu moteur, où un autre essieu du véhicule. La machine électrique 2 comporte un rotor disposé transversalement entre les deux roues motrices 6, ce rotor entraînant par la transmission 1 un différentiel 8 qui est placé dans cet exemple à l'intérieur de la machine électrique suivant un même axe, ce qui forme un ensemble très compact. 20 Le différentiel 8 comporte un boîtier comprenant des pignons internes, qui répartissent le mouvement et entraînent deux arbres de roues 10 liés aux roues motrices 6, ces arbres sortant axialement de part et d'autre de l'ensemble formé par la machine électrique 2 et sa transmission 1. La transmission 1 comprend de plus un treuil comportant un tambour 25 26, disposé axialement sur un côté de la transmission 1, à l'extérieur de la machine électrique 2 et suivant un même axe que le différentiel 8. Le tambour 26 est creux, pour permettre à un arbre de sortie du différentiel 28 de le traverser. L'arbre de sortie du différentiel 28 est entouré d'une part, axialement du 30 côté du différentiel 8, par une couronne 22 liée au boîtier du différentiel 8, et d'autre part axialement vers l'extérieur, par un arbre creux 24 d'entraînement du tambour 26 du treuil. Un crabot 20 commandé par un actionneur non représenté, se trouve axialement entre la couronne 22 du différentiel 8, et l'arbre creux 24 du treuil. For a hybrid vehicle, according to the demands of the driver and the traffic conditions, the two engines can be combined to notably provide additional engine torque with the electric machine, recharge the batteries while braking the vehicle by delivering a braking torque, or only ride with the electric motor without emitting polluting gases. It can optimize the operation of the engine and reduce fuel consumption. FIG. 1 shows an electric machine 2 of a vehicle 4, which drives a drive axle comprising two driving wheels 6 by a transmission 1. In this example, the electric machine 2 may be the only motorization of a vehicle which is then an electric vehicle. Alternatively the vehicle may be hybrid, including a heat engine which drives the same driving axle, or another axle of the vehicle. The electric machine 2 comprises a rotor arranged transversely between the two drive wheels 6, this rotor driving a differential 8 by the transmission 1 which is placed in this example inside the electric machine along the same axis, which forms a set very compact. The differential 8 comprises a housing comprising internal gears, which distribute the movement and drive two axle shafts 10 connected to the driving wheels 6, these shafts projecting axially on either side of the assembly formed by the electric machine 2 and its transmission 1. The transmission 1 further comprises a winch comprising a drum 26, axially disposed on one side of the transmission 1, outside the electric machine 2 and along the same axis as the differential 8. The drum 26 is hollow, to allow an output shaft of the differential 28 to pass through. The output shaft of the differential 28 is surrounded on the one hand, axially on the differential side 8, by a ring gear 22 connected to the differential housing 8, and on the other hand axially outwards, by a hollow shaft 24. driving the drum 26 of the winch. A clutch 20 controlled by a not shown actuator, is located axially between the ring 22 of the differential 8, and the hollow shaft 24 of the winch.

Ce crabot 20 est relié au rotor de la machine électrique 2 par des cannelures axiales d'entraînement, lui permettant de coulisser et de venir alternativement se craboter dans deux positions d'extrémité axiales, d'un côté sur la couronne 22 du différentiel 8, ou d'un autre côté sur l'arbre creux 24 du treuil 26. This claw 20 is connected to the rotor of the electric machine 2 by axial drive splines, allowing it to slide and come alternately to engage in two axial end positions, one side on the ring gear 22 of the differential 8, or on the other hand on the hollow shaft 24 of the winch 26.

Entre ces deux positions d'extrémité du crabot 20, se trouve une position médiane de point mort où aucun élément n'est craboté. Pour un crabotage du différentiel 8, on réalise une liaison entre la machine électrique 2 et les roues motrices 6, permettant de délivrer par la machine électrique, un couple moteur ou un couple de freinage lors du roulage du véhicule. Pour une position de point mort, la machine électrique 2 est découplée des roues 18 du véhicule, pour permettre par exemple un roulage sans entraîner cette machine, ce qui réduit les pertes dues aux frottements ou à l'inertie de la machine électrique. Between these two end positions of dog clutch 20 is a central position of neutral position where no element is clutched. For a clutch of the differential 8, a connection is made between the electric machine 2 and the drive wheels 6, for delivering by the electric machine, a driving torque or a braking torque during the rolling of the vehicle. For a neutral position, the electric machine 2 is decoupled from the wheels 18 of the vehicle, to allow for example a rolling without driving the machine, which reduces the losses due to friction or inertia of the electric machine.

Pour un crabotage du treuil 26 par son arbre creux 24, on peut en commandant une rotation de la machine électrique 2 manoeuvrer le treuil, cette machine pouvant délivrer généralement une forte puissance pendant des durées assez longues, car dimensionnée pour fournir un couple de traction du véhicule En particulier, cette manoeuvre du treuil 26 peut se faire en douceur dans un sens ou dans l'autre, car la machine électrique 2 d'une motorisation hybride dispose généralement d'une commande électronique permettant de contrôler la vitesse ou le couple de cette machine. A partir d'une position de point mort, pour le crabotage de la machine électrique 2 lorsque le véhicule avance, la synchronisation de la vitesse de cette machine avant le crabotage peut se faire sans utiliser de dispositif de synchronisation par friction, en pilotant directement la vitesse de la machine par le calculateur de contrôle de la transmission pour l'ajuster suivant la vitesse cible à atteindre. L'actionneur du crabot 20 peut être un simple levier commandé manuellement, ou un actionneur électrique, hydraulique ou pneumatique. Un simple actionneur à trois positions et de faible puissance est suffisant. En variante l'un ou l'autre des crabots pourrait comprendre un embrayage, permettant un accouplement en douceur de la machine électrique 2 au différentiel 8, ou au treuil 26. For a interconnection of the winch 26 by its hollow shaft 24, it is possible by controlling a rotation of the electric machine 2 to maneuver the winch, this machine can generally deliver a high power for long enough times, because dimensioned to provide a traction torque of In particular, this maneuver of the winch 26 can be done smoothly in one direction or the other, because the electric machine 2 of a hybrid engine generally has an electronic control for controlling the speed or torque of this machine. From a neutral position, for the interconnection of the electric machine 2 when the vehicle is moving forward, synchronization of the speed of this machine before the interconnection can be done without using a friction synchronization device, by driving directly the speed of the machine by the control computer of the transmission to adjust it according to the target speed to reach. The actuator of the clutch 20 may be a simple manually controlled lever, or an electric, hydraulic or pneumatic actuator. A simple three-position, low power actuator is sufficient. As a variant, one or the other of the claws could comprise a clutch, allowing a smooth coupling of the electric machine 2 to the differential 8, or to the winch 26.

Avantageusement le treuil 26 est axialement accolé à la transmission 1. L'ensemble formé par la machine électrique 2, la transmission 1 ainsi que le treuil 26, se trouve transversalement sensiblement au milieu du véhicule, le treuil occupant alors un volume généralement pas utilisé. On dispose ainsi avec une transmission compacte, simple et économique, d'un treuil de forte capacité et permettant un usage intensif. Dans cet exemple, le treuil se trouve disposé suivant un axe transversal, sous le véhicule. On peut ensuite utiliser des guides ou des poulies de renvoi, pour diriger le câble de traction vers l'avant ou l'arrière du véhicule. La transmission suivant l'invention est particulièrement intéressante sur un véhicule hybride disposant d'un moteur thermique entraînant par une transmission conventionnelle un premier essieu, et d'un moteur électrique entraînant par la transmission suivant l'invention, un deuxième essieu. Les deux essieux ainsi motorisés, réalisent un véhicule tous terrains à quatre roues motrices pour lequel un treuil peut être particulièrement utile. Advantageously, the winch 26 is axially attached to the transmission 1. The assembly formed by the electric machine 2, the transmission 1 and the winch 26, is transversely substantially in the middle of the vehicle, the winch then occupying a volume generally not used. Thus, with a compact, simple and economical transmission, a winch of high capacity and allowing intensive use is available. In this example, the winch is disposed along a transverse axis, under the vehicle. Guides or deflection pulleys can then be used to direct the pulling cable towards the front or the rear of the vehicle. The transmission according to the invention is particularly advantageous on a hybrid vehicle having a heat engine driving by a conventional transmission a first axle, and an electric motor driving the transmission according to the invention, a second axle. The two axles thus motorized, realize an all-terrain four-wheel drive vehicle for which a winch can be particularly useful.

Claims (1)

REVENDICATIONS1 ù Transmission comportant un treuil (26), pour un véhicule avec motorisation électrique (2) liée à un différentiel (8) d'entraînement de roues motrices (6) du véhicule, caractérisée en ce que la transmission (1) comporte entre le moteur électrique et le différentiel, un dispositif de verrouillage (20) permettant alternativement l'entraînement par le moteur électrique (2), soit du différentiel (8), soit du treuil (26) pour l'enroulement d'un câble. 2 ù Transmission suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de verrouillage comprend un crabotage comportant entre deux positions d'extrémité permettant l'entraînement par le moteur électrique (2) soit du différentiel (8), soit du treuil (26), une position médiane de point mort où aucun élément n'est engagé. 3 ù Transmission suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la machine électrique (2) est disposée transversalement par rapport au véhicule, suivant un même axe que le différentiel (8). 4 ù Transmission suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le différentiel (8) est au moins partiellement intégré dans la machine électrique (2). 5 ù Transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le treuil (26) comporte un tambour disposé suivant un même axe que le différentiel (8), ce tambour étant traversé par un arbre (28) de sortie du différentiel. 6 ù Transmission suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif de crabotage (20) est disposé suivant un même axe que le différentiel (8). 7 ù Transmission suivant les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le treuil (26) se trouve axialement accolé sur le côté de la transmission (1), le tambour du treuil comportant un arbre creux (24) qui peut être directement lié à la machine électrique (2) par le dispositif de crabotage (20).8 ù Transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la machine électrique (2) et la transmission (1) sont disposées transversalement, sensiblement au milieu du véhicule. 9 ù Transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la transmission (1) équipe un véhicule comportant au moins deux essieux motorisés par la machine électrique (2) et par un moteur thermique. CLAIMS1 ù Transmission comprising a winch (26), for a vehicle with electric motor (2) linked to a differential (8) driving the driving wheels (6) of the vehicle, characterized in that the transmission (1) comprises between the electric motor and the differential, a locking device (20) alternately allowing the electric motor (2) to drive either the differential (8) or the winch (26) for winding a cable. 2 ù Transmission according to claim 1, characterized in that the locking device comprises a clutch having between two end positions for driving by the electric motor (2) is the differential (8) or the winch (26) , a middle position of dead point where no element is engaged. 3 ù Transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the electric machine (2) is disposed transversely relative to the vehicle, along a same axis as the differential (8). 4 ù Transmission according to claim 3, characterized in that the differential (8) is at least partially integrated in the electric machine (2). 5. Transmission according to any one of the preceding claims, characterized in that the winch (26) comprises a drum arranged along the same axis as the differential (8), this drum being traversed by a differential output shaft (28). . 6 ù Transmission according to claim 5, characterized in that the interconnection device (20) is disposed along a same axis as the differential (8). 7 ù Transmission according to claims 5 and 6, characterized in that the winch (26) is axially attached to the side of the transmission (1), the winch drum having a hollow shaft (24) which can be directly connected to the electric machine (2) by the interconnection device (20) .8 ù Transmission according to any one of the preceding claims, characterized in that the electric machine (2) and the transmission (1) are arranged transversely, substantially in the middle of the vehicle. 9 ù Transmission according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmission (1) equips a vehicle comprising at least two powered axles by the electric machine (2) and by a heat engine.
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