FR2976861A1 - Gear motor for traction of e.g. electric car, has speed-reduction gear comprising input shaft that is aligned with driving shaft of machine, where driving shaft is centered on input shaft by coupling units of driving and input shafts - Google Patents

Abstract

The motor (1) has a speed-reduction gear (20) comprising an input shaft (22) that is aligned with a driving shaft (10) of an electric traction machine (2) and connected to the driving shaft. The machine comprises a front flange (8) that comprises a support surface, where the support surface is formed perpendicular to the driving shaft. A center bearing of the input shaft comprises a bearing face that rests against the front flange. The machine is centered on the gear by the driving shaft that is centered on the input shaft by coupling units of the driving and input shafts.

Description

MOTOREDUCTEUR DE TRACTION POUR UN VEHICULE ELECTRIQUE OU HYBRIDE TRACTION MOTOREDUCER FOR AN ELECTRIC OR HYBRID VEHICLE

La présente invention concerne un motoréducteur comprenant une machine électrique et un réducteur de vitesse, ainsi qu'un véhicule automobile comportant un tel motoréducteur. Les motoréducteurs utilisés pour les véhicules électriques, ou pour les véhicules hybrides comprenant une traction électrique, comportent dans certains cas une machine électrique entraînant un arbre d'entrée d'un réducteur, qui se trouve dans le prolongement de l'arbre moteur de cette machine. Le réducteur comportant un ou plusieurs rapports de vitesse, comprend un différentiel qui répartit le mouvement vers les roues motrices du véhicule. Généralement les arbres de la machine électrique et du réducteur sont distincts ce qui permet de réaliser deux sous-ensembles indépendants, chaque arbre étant centré et maintenu par au moins deux paliers dans le carter de son sous-ensemble. Les paliers sont habituellement constitués par des roulements, qui constituent des guidages précis comportant un faible frottement. The present invention relates to a geared motor comprising an electric machine and a speed reducer, and a motor vehicle comprising such a geared motor. Geared motors used for electric vehicles, or for hybrid vehicles comprising electric traction, in some cases comprise an electric machine driving an input shaft of a gearbox, which is in the extension of the motor shaft of this machine . The gearbox having one or more gear ratios, includes a differential that distributes the movement to the drive wheels of the vehicle. Generally the shafts of the electric machine and gearbox are separate which allows for two independent subassemblies, each shaft being centered and maintained by at least two bearings in the housing of its subassembly. Bearings usually consist of bearings, which are precise guides with low friction.

Un problème qui se pose alors est de réaliser un bon alignement des deux arbres à relier ensemble, de manière à obtenir une rotation de ces arbres sans contraintes qui proviendraient de défauts d'alignement trop grands entre ces arbres. Pour obtenir un bon alignement de l'arbre de la machine électrique sur celui du réducteur, on réalise généralement sur le flasque de cette machine comportant la sortie de l'arbre moteur de la machine électrique, une face d'appui perpendiculaire à l'arbre et une collerette de centrage, de manière à assurer la perpendicularité et le centrage de la machine électrique en réalisant un appui de ce flasque sur une face correspondante du réducteur. A problem that arises then is to achieve a good alignment of the two trees to be connected together, so as to obtain a rotation of these trees without constraints that would result from too large misalignment between these trees. To obtain a good alignment of the shaft of the electric machine to that of the gearbox, it is generally realized on the flange of this machine having the output of the motor shaft of the electric machine, a bearing surface perpendicular to the shaft and a centering flange, so as to ensure the perpendicularity and centering of the electric machine by performing a bearing of this flange on a corresponding face of the gear.

Il faut en particulier obtenir un centrage donnant un bon alignement du roulement de la machine électrique placé du côté du réducteur, avec celui se trouvant en face qui supporte l'arbre d'entrée dans le carter du réducteur. Toutefois la réalisation de moyens d'alignement sur le flasque de la machine électrique, en particulier la collerette comprenant un centrage et un diamètre précis, nécessite de prévoir un espace spécifique, et entraîne des coûts. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, en proposant un moyen de centrage d'une machine électrique sur un réducteur, qui soit simple, efficace et économique. Elle propose à cet effet un motoréducteur de traction pour un véhicule électrique ou hybride, comprenant une machine électrique entraînant un réducteur de vitesse disposant d'un arbre d'entrée aligné sur l'arbre moteur de cette machine et relié à cet arbre par un moyen d'accouplement, la machine électrique comportant un flasque avant comprenant une face d'appui perpendiculaire à l'arbre moteur, le réducteur comportant au moins un palier de centrage de son arbre d'entrée, et une face d'appui perpendiculaire à l'axe qui vient en appui sur celle du flasque avant, caractérisé en ce que la machine électrique est centrée sur le réducteur uniquement au moyen de son arbre moteur, qui se centre sur l'arbre d'entrée de ce réducteur par le moyen d'accouplement de ces deux arbres. Un avantage du motoréducteur selon l'invention, est qu'en disposant un accouplement des deux arbres qui réalise en même temps un centrage de l'arbre moteur par rapport à celui du réducteur, on peut ainsi centrer la machine électrique sans utiliser d'autres moyens de centrage du flasque de la machine sur le réducteur, ce qui économise des coûts. Le motoréducteur selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. In particular, it is necessary to obtain a centering that gives a good alignment of the bearing of the electric machine placed on the side of the gearbox, with that located in front which supports the input shaft in the housing of the gearbox. However, the realization of alignment means on the flange of the electrical machine, in particular the collar comprising a centering and a precise diameter, requires to provide a specific space, and entails costs. The present invention is intended in particular to avoid these drawbacks of the prior art, by providing a means for centering an electric machine on a reducer, which is simple, effective and economical. It proposes for this purpose a traction geared motor for an electric or hybrid vehicle, comprising an electric machine driving a speed reducer having an input shaft aligned with the motor shaft of this machine and connected to this shaft by a means coupling device, the electric machine comprising a front flange comprising a bearing face perpendicular to the drive shaft, the gearbox comprising at least one centering bearing of its input shaft, and a bearing face perpendicular to the axis which bears on that of the front flange, characterized in that the electric machine is centered on the gearbox only by means of its drive shaft, which is centered on the input shaft of the gearbox by the coupling means of these two trees. An advantage of the geared motor according to the invention is that by arranging a coupling of the two shafts which at the same time performs a centering of the motor shaft relative to that of the gearbox, it is thus possible to center the electric machine without using other means for centering the flange of the machine on the gearbox, which saves costs. The geared motor according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics, which may be combined with one another.

Avantageusement, la machine électrique comporte deux paliers de guidage de son arbre moteur. Advantageously, the electric machine comprises two guide bearings of its motor shaft.

Avantageusement, l'arbre d'entrée comporte un creux formant un alésage axial, qui reçoit de manière ajustée l'extrémité avant de l'arbre moteur. Avantageusement, l'alésage axial comporte des cannelures internes recevant des cannelures correspondantes de l'extrémité avant de l'arbre moteur, pour réaliser l'accouplement. Avantageusement, l'alésage de l'arbre d'entrée comporte une longueur supérieure à son diamètre. Selon un mode de réalisation, l'arbre d'entrée du réducteur est porté par un unique roulement de centrage dans le carter du réducteur. L'arbre d'entrée peut comporter un pignon transmettant le mouvement reçu de l'arbre moteur, à des arbres parallèles. En particulier, le réducteur peut comporter un dispositif de changement de rapport de vitesse, et de mise au point mort de la machine électrique. Advantageously, the input shaft has a hollow forming an axial bore, which fits the front end of the drive shaft. Advantageously, the axial bore has internal splines receiving corresponding splines of the front end of the drive shaft, to perform the coupling. Advantageously, the bore of the input shaft has a length greater than its diameter. According to one embodiment, the input shaft of the gearbox is carried by a single centering bearing in the housing of the gearbox. The input shaft may include a pinion transmitting the movement received from the drive shaft to parallel shafts. In particular, the gearbox may include a gear ratio change device, and dead center of the electric machine.

Le réducteur peut aussi comporter un différentiel de sortie entraînant les roues motrices. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant d'un motoréducteur comprenant une machine électrique de traction, comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. The gearbox may also include an output differential driving the driving wheels. The invention also relates to a motor vehicle having a geared motor comprising an electric traction machine, having any of the preceding characteristics.

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 et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'un motoréducteur selon l'invention, les carters du réducteur étant retirés ; - la figure 2 est une vue de la machine électrique ; et - la figure 3 est une vue en coupe axiale de la machine électrique et de l'arbre d'entrée du réducteur. La figure 1 présente un motoréducteur 1 comprenant une machine électrique 2 comportant un corps cylindrique 4 recevant axialement d'un côté appelé côté avant, un flasque avant 8 traversé par un arbre moteur 10, et du côté arrière un flasque arrière 12 de fermeture disposant de connexions électriques 14. Le corps 4 comporte des raccordements 6, permettant de brancher des tuyaux reliés à un circuit de refroidissement de la machine électrique 2. The invention will be better understood and other features and advantages will appear more clearly on reading the following description given by way of example and in a nonlimiting manner, with reference to the appended drawings, in which: FIG. a view of a geared motor according to the invention, the casings of the reducer being removed; FIG. 2 is a view of the electric machine; and - Figure 3 is an axial sectional view of the electric machine and the input shaft of the reducer. FIG. 1 shows a geared motor 1 comprising an electric machine 2 comprising a cylindrical body 4 receiving axially on one side called the front side, a front flange 8 traversed by a motor shaft 10, and on the rear side a rear end plate 12 having electrical connections 14. The body 4 has connections 6, making it possible to connect pipes connected to a cooling circuit of the electric machine 2.

L'arbre moteur 10 est accouplé à un arbre d'entré 22 du réducteur de vitesse 20, qui est lui-même centré dans le carter du réducteur, par un roulement 32. L'arbre d'entré du réducteur 20 comporte un pignon 30 qui engrène avec différents pignons portés successivement par un deuxième 24 et un troisième arbre 26 parallèles, puis par un différentiel 28 de sortie de ce réducteur. On réalise ainsi un groupe motopropulseur électrique permettant de réduire la vitesse de l'arbre moteur 10 de la machine électrique 2, pour la répartir vers les deux roues motrices du véhicule. En complément le réducteur 20 peut comporter un dispositif de changement de rapport de vitesse et de mise au point mort de la machine électrique 2, pour optimiser les rendements de fonctionnement de cette machine, et permettre par la mise au point mort d'éviter un entraînement inutile de la machine électrique dans cas par exemple où une autre motorisation est utilisée. The drive shaft 10 is coupled to an input shaft 22 of the speed reducer 20, which is itself centered in the gear housing, by a bearing 32. The input shaft of the gearbox 20 comprises a pinion 30 which meshes with different pinions carried successively by a second 24 and a third parallel shaft 26, then by a differential 28 of this output reducer. An electric powertrain is thus produced making it possible to reduce the speed of the drive shaft 10 of the electric machine 2, to distribute it towards the two drive wheels of the vehicle. In addition, the gearbox 20 may comprise a device for shifting the gear ratio and the dead centering of the electric machine 2, in order to optimize the operating efficiencies of this machine, and to make it possible, by neutralization, to avoid a drive. useless of the electric machine in case for example where another motorization is used.

Les figures 2 et 3 présentent le flasque avant 8 de la machine électrique 2 comportant un manchon cylindrique 40 dépassant vers l'avant, qui reçoit à l'intérieur le roulement avant 56 de centrage de l'arbre moteur 10, et le flasque arrière 12 recevant un roulement arrière 58. Les deux roulements avant 56 et arrière 58, forment deux paliers axialement espacés, qui définissent un positionnement précis de l'arbre moteur 10. Il est connu dans l'art antérieur d'utiliser le contour extérieur du manchon cylindrique 40, pour centrer la machine électrique 2 dans un alésage correspondant du carter 50 du réducteur 20. Toutefois cette disposition oblige à usiner ce contour extérieur du manchon 40 ainsi que l'alésage du carter 50 suivant des concentricités et des diamètres précis, avec un coût assez élevé, pour assurer le centrage et obtenir l'alignement des deux arbres 10, 22 à accoupler. Le carter 50 du réducteur 20 comporte un alésage 52 qui reçoit un unique roulement 54 de centrage de l'arbre d'entrée 22, placé entre le pignon 30 et la machine électrique 2. Le carter comprend de plus une face arrière 64 qui est perpendiculaire à l'axe de l'arbre d'entrée 22, le flasque avant 8 de la machine électrique 2, comprenant de la même manière une face avant 62 correspondante, qui est perpendiculaire à l'axe de l'arbre moteur 10. Figures 2 and 3 show the front flange 8 of the electric machine 2 having a cylindrical sleeve 40 projecting forwardly, which receives inside the front bearing 56 of centering of the drive shaft 10, and the rear flange 12 Receiving a rear bearing 58. The two front and rear 56 bearings 58, form two axially spaced bearings, which define a precise positioning of the drive shaft 10. It is known in the prior art to use the outer contour of the cylindrical sleeve 40, to center the electric machine 2 in a corresponding bore of the casing 50 of the gearbox 20. However, this arrangement requires machining this outer contour of the sleeve 40 and the bore of the casing 50 in precise concentricities and diameters, with a cost high enough, to ensure the centering and get the alignment of the two shafts 10, 22 to mate. The casing 50 of the gearbox 20 comprises a bore 52 which receives a single bearing 54 for centering the input shaft 22, placed between the pinion 30 and the electric machine 2. The casing further comprises a rear face 64 which is perpendicular to the axis of the input shaft 22, the front flange 8 of the electric machine 2, likewise comprising a corresponding front face 62, which is perpendicular to the axis of the drive shaft 10.

L'arbre d'entrée 22 comporte un creux formant un alésage axial comprenant des cannelures internes, qui reçoivent de manière ajustée des cannelures correspondantes de l'extrémité avant 60 de l'arbre moteur 10. En variante, la liaison entre l'arbre moteur 10 et l'arbre d'entrée 22 assurant le passage du couple, pourrait se faire avec des clavettes. The input shaft 22 has a hollow forming an axial bore comprising internal splines, which fitly receive corresponding splines of the front end 60 of the drive shaft 10. As a variant, the connection between the drive shaft 10 and the input shaft 22 ensuring the passage of torque, could be done with keys.

L'alignement des deux arbres 10, 22 se fait de la manière suivante, lors du montage de la machine électrique 2 sur le réducteur 20. L'extrémité avant 60 de l'arbre moteur 10 est introduite dans l'alésage de l'arbre d'entrée 22, les cannelures de ces arbres s'ajustant les unes dans les autres, ce qui centre l'arbre moteur et la machine électrique 2, sur l'arbre d'entrée. On notera que l'alésage de l'arbre d'entrée 22 comporte une longueur supérieure à son diamètre, ce qui assure un bon alignement de cet arbre avec l'arbre moteur 10. Puis la machine électrique 2 est mise en appui par son flasque avant 8 sur le carter 50 du réducteur 20, les deux faces perpendiculaires 62, 64 venant en contact, ce qui assure la perpendicularité de cette machine sur l'arbre d'entrée 22, et donc l'alignement précis de ces deux arbres. On peut enfin serrer des vis de serrage non représentées, de la machine électrique 2 sur le carter 50, pour brider cette machine dans la position ainsi définie. The alignment of the two shafts 10, 22 is as follows, during assembly of the electric machine 2 on the gearbox 20. The front end 60 of the drive shaft 10 is inserted into the bore of the shaft input 22, the splines of these shafts fitting into each other, which centers the motor shaft and the electric machine 2 on the input shaft. It will be noted that the bore of the input shaft 22 has a length greater than its diameter, which ensures a good alignment of this shaft with the drive shaft 10. Then the electric machine 2 is supported by its flange before 8 on the casing 50 of the gear 20, the two perpendicular faces 62, 64 coming into contact, which ensures the perpendicularity of this machine on the input shaft 22, and thus the precise alignment of these two shafts. Finally, it is possible to tighten clamping screws (not shown) of the electric machine 2 on the casing 50 to clamp this machine into the position thus defined.

Ce montage permet d'utiliser un seul roulement 54 pour guider l'arbre d'entrée 22 du motoréducteur 20, l'arbre moteur 10 comprenant un accouplement rigide par ajustage de son extrémité 60 dans l'alésage, réalisant un complément de guidage de cet arbre d'entrée qui assure la perpendicularité. On obtient ainsi de manière simple et efficace, à partir d'une machine électrique 2 proche des machines standards, comprenant une face d'appui perpendiculaire 62 ne comportant pas de centrage et simple à réaliser, un alignement précis des deux arbres 10, 22. Les cannelures réalisant l'accouplement des deux arbres 10, 22 ainsi que les roulements 54, 56, 58 de ces arbres, travaillent alors dans de bonnes conditions, sans contraintes excessives, avec un bon rendement et peu de risque d'usure. En variante l'arbre d'entrée 22 peut comporter deux roulements de centrage dans le carter 50, répartis par exemple de chaque côté du pignon 30, le procédé d'assemblage de la machine électrique se faisant de la même manière. This arrangement makes it possible to use a single bearing 54 to guide the input shaft 22 of the gearmotor 20, the drive shaft 10 comprising a rigid coupling by adjusting its end 60 in the bore, providing a further guide for this input shaft that ensures perpendicularity. Thus, in a simple and effective manner, from an electrical machine 2 close to standard machines, comprising a perpendicular bearing face 62 having no centering and simple to perform, a precise alignment of the two shafts 10, 22. The splines making the coupling of the two shafts 10, 22 and the bearings 54, 56, 58 of these shafts, then work under good conditions, without excessive stresses, with good performance and little risk of wear. As a variant, the input shaft 22 may comprise two centering bearings in the casing 50, distributed for example on each side of the pinion 30, the assembly method of the electric machine being done in the same way.

Ce type de motoréducteur répond particulièrement aux problèmes de la traction d'un véhicule électrique ou hybride, comprenant des exigences importantes en ce qui concerne le rendement et la fiabilité. This type of geared motor responds particularly to the problems of traction of an electric or hybrid vehicle, including important requirements in terms of performance and reliability.

Claims (10)

REVENDICATIONS1 - Motoréducteur de traction pour un véhicule électrique ou hybride, comprenant une machine électrique (2) entraînant un réducteur de vitesse (20) disposant d'un arbre d'entrée (22) aligné sur l'arbre moteur (10) de cette machine et relié à cet arbre par un moyen d'accouplement, la machine électrique comportant un flasque avant (8) comprenant une face d'appui (62) perpendiculaire à l'arbre moteur (10), le réducteur comportant au moins un palier de centrage (54) de son arbre d'entrée, et une face d'appui (64) perpendiculaire à l'axe qui vient en appui sur celle du flasque avant, caractérisé en ce que la machine électrique (2) est centrée sur le réducteur (20) uniquement au moyen de son arbre moteur (10), qui se centre sur l'arbre d'entrée (22) de ce réducteur par le moyen d'accouplement de ces deux arbres. CLAIMS1 - Traction motor for an electric or hybrid vehicle, comprising an electric machine (2) driving a speed reducer (20) having an input shaft (22) aligned with the motor shaft (10) of this machine and connected to this shaft by a coupling means, the electric machine comprising a front flange (8) comprising a bearing face (62) perpendicular to the motor shaft (10), the gear unit including at least one centering bearing (54) of its input shaft, and a bearing face (64) perpendicular to the axis which bears on that of the front flange, characterized in that the electric machine (2) is centered on the gearbox ( 20) only by means of its motor shaft (10), which is centered on the input shaft (22) of the gearbox by the coupling means of these two shafts. 2 - Motoréducteur de traction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la machine électrique (2) comporte deux paliers (56, 58) de guidage de son arbre moteur (10). 2 - traction motor gear according to claim 1, characterized in that the electric machine (2) comprises two bearings (56, 58) for guiding its motor shaft (10). 3 - Motoréducteur de traction suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arbre d'entrée (22) comporte un creux formant un alésage axial, qui reçoit de manière ajustée l'extrémité avant (60) de l'arbre moteur (10). 3 - traction motor gear according to claim 1 or 2, characterized in that the input shaft (22) comprises a hollow forming an axial bore, which receives in a controlled manner the front end (60) of the motor shaft (10). 4 - Motoréducteur de traction suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'alésage axial comporte des cannelures internes recevant des cannelures correspondantes de l'extrémité avant (60) de l'arbre moteur (10), pour réaliser l'accouplement. 4 - traction motor gearbox according to claim 3, characterized in that the axial bore has internal grooves receiving corresponding splines of the front end (60) of the drive shaft (10), to achieve the coupling. 5 - Motoréducteur de traction suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'alésage de l'arbre d'entrée (22) comporte une longueur supérieure à son diamètre. 5 - traction motor gear according to claim 3 or 4, characterized in that the bore of the input shaft (22) has a length greater than its diameter. 6 - Motoréducteur de traction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre d'entrée (22) duréducteur (20) est porté par un unique roulement (54) de centrage dans le carter (50) du réducteur (20). 6 - traction motor gearbox according to any one of the preceding claims, characterized in that the input shaft (22) hardened (20) is carried by a single bearing (54) centering in the casing (50) of the gearbox (20). 7 - Motoréducteur de traction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre d'entrée (22) comporte un pignon (30) transmettant le mouvement reçu de l'arbre moteur (10), à des arbres parallèles (24, 26). 7 - traction motor gear according to any one of the preceding claims, characterized in that the input shaft (22) comprises a pinion (30) transmitting the movement received from the drive shaft (10) to parallel shafts (24, 26). 8 - Motoréducteur de traction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réducteur (20) comporte un dispositif de changement de rapport de vitesse, et de mise au point mort de la machine électrique (2). 8 - traction motor gearbox according to any one of the preceding claims, characterized in that the gear (20) comprises a gear ratio change device, and neutralization of the electric machine (2). 9 - Motoréducteur de traction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réducteur (20) comporte un différentiel (28) de sortie entraînant les roues motrices. 9 - traction motor gearbox according to any one of the preceding claims, characterized in that the gear (20) comprises an output differential (28) driving the drive wheels. 10 - Véhicule automobile disposant d'un motoréducteur (1) comportant une machine électrique de traction (2), caractérisé en ce que ce motoréducteur (1) est réalisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes. 10 - Motor vehicle having a geared motor (1) comprising an electric traction machine (2), characterized in that the geared motor (1) is made according to any one of the preceding claims.