FR3101386A1 - MOTOR VEHICLE SPEED REDUCER EQUIPPED WITH AN OIL VOLUME COMPENSATION PART - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un réducteur de vitesse (10) pour véhicule automobile comportant: - un carter (13) délimitant un volume creux (15) rempli au moins en partie par un volume d'huile, - au moins une couronne (11) immergée au moins en partie dans l'huile, - ladite couronne (11) comportant un espace vide (18), - une pièce de compensation (17) de volume d'huile étant fixée sur la couronne (11) de façon à combler au moins en partie l'espace vide (18) de ladite couronne (11) pour réduire un volume d'huile à l'intérieur du carter (13) nécessaire à la lubrification du réducteur de vitesse (10). Figure 2The invention relates to a speed reducer (10) for a motor vehicle comprising: - a casing (13) delimiting a hollow volume (15) filled at least in part with a volume of oil, - at least one crown (11) immersed at least in part in the oil, - said crown (11) comprising an empty space (18), - an oil volume compensation part (17) being fixed to the crown (11) so as to fill the less in part the empty space (18) of said ring (11) to reduce a volume of oil inside the housing (13) necessary for the lubrication of the speed reducer (10). Figure 2
Description
La présente invention porte sur un réducteur de vitesse pour véhicule automobile muni d'une pièce de compensation d'un volume d'huile. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les véhicules électriques munis d'un réducteur de vitesse. L'invention pourra également être mise en œuvre avec une boîte de vitesses manuelle ou automatique.The present invention relates to a speed reducer for a motor vehicle provided with a part for compensating for an oil volume. The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with electric vehicles equipped with a speed reducer. The invention may also be implemented with a manual or automatic gearbox.
De façon connue en soi, un véhicule électrique comporte un réducteur de vitesse afin de rendre compatible la vitesse de rotation très élevée d'un moteur électrique de traction avec celle des roues du véhicule. Le réducteur de vitesse est muni d'un arbre primaire destiné à être connecté à un arbre de sortie du moteur électrique. L'arbre primaire est lié mécaniquement à un arbre secondaire par l'intermédiaire d'un engrenage à un ou plusieurs étages en fonction du rapport de réduction souhaité. L'arbre secondaire comporte un pignon en prise avec une couronne de pont de différentiel d'un train du véhicule.In a manner known per se, an electric vehicle comprises a speed reducer in order to make the very high speed of rotation of an electric traction motor compatible with that of the wheels of the vehicle. The speed reducer is provided with a primary shaft intended to be connected to an output shaft of the electric motor. The primary shaft is mechanically linked to a secondary shaft via a single or multi-stage gear depending on the desired reduction ratio. The secondary shaft has a pinion meshed with a differential bridge crown of a train of the vehicle.
Un niveau d’huile minimum à l'intérieur du carter du réducteur est nécessaire afin d'assurer la lubrification des pièces tournantes (arbres, pignons, roulements) et donc garantir un bon rendement et une longue durée de vie du réducteur.A minimum level of oil inside the gearbox casing is necessary to ensure the lubrication of the rotating parts (shafts, pinions, bearings) and therefore guarantee good performance and a long life of the gearbox.
La géométrie de certaines couronnes de pont est issue de l'optimisation de forme des réducteurs pour obtenir notamment un gain en poids de l'ensemble. Or, cette géométrie optimisée induit un espace vide perdu générant un volume d’huile superflu pour son remplissage qui n'est pas utile d'un point de vue fonctionnel.The geometry of certain bridge crowns results from the optimization of the shape of the reduction gears in order to obtain, in particular, a weight gain for the assembly. However, this optimized geometry induces a lost empty space generating a superfluous volume of oil for its filling which is not useful from a functional point of view.
L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un réducteur de vitesse pour véhicule automobile comportant:
- un carter délimitant un volume creux rempli au moins en partie par un volume d'huile,
- au moins une couronne immergée au moins en partie dans l'huile,
- ladite couronne comportant un espace vide,
- une pièce de compensation de volume d'huile étant fixée sur la couronne de façon à combler au moins en partie l'espace vide de ladite couronne pour réduire un volume d'huile à l'intérieur du carter nécessaire à la lubrification du réducteur de vitesse.The invention aims to effectively remedy this drawback by proposing a speed reducer for a motor vehicle comprising:
- a casing delimiting a hollow volume filled at least in part by a volume of oil,
- at least one crown immersed at least partly in oil,
- said crown comprising an empty space,
- an oil volume compensation part being fixed on the crown so as to at least partially fill the empty space of said crown to reduce a volume of oil inside the casing necessary for the lubrication of the gear reducer speed.
L'invention permet ainsi de remplacer l’espace vide de la couronne comblé d’huile en un espace vide comblé par la pièce de compensation, et donc de diminuer la quantité d’huile nécessaire pour la lubrification des différents composants du réducteur. Même si le gain en volume d'huile est faible pour un réducteur donné, l'invention permet de réaliser une économie d'échelle pour tous les réducteurs produits. L'invention permet également de diminuer le phénomène de barbotage en réduisant le frottement entre les pièces tournantes et l'huile, ce qui améliore le rendement du système.The invention thus makes it possible to replace the empty space of the ring gear filled with oil into an empty space filled by the compensation part, and therefore to reduce the quantity of oil necessary for the lubrication of the various components of the reducer. Even if the gain in oil volume is low for a given reducer, the invention makes it possible to achieve an economy of scale for all the reducers produced. The invention also makes it possible to reduce the bubbling phenomenon by reducing the friction between the rotating parts and the oil, which improves the efficiency of the system.
Selon une réalisation, la couronne comporte une paroi interne annulaire d'orientation radiale délimitant une ouverture centrale, et un rebord annulaire externe muni de dents à sa périphérie externe, dit rebord denté.According to one embodiment, the crown comprises an annular inner wall of radial orientation defining a central opening, and an outer annular rim provided with teeth at its outer periphery, called a toothed rim.
Selon une réalisation, la pièce de compensation s'étend axialement entre une face d'extrémité axiale de la paroi interne et une face d'extrémité axiale du rebord denté.According to one embodiment, the compensation part extends axially between an axial end face of the internal wall and an axial end face of the toothed rim.
Selon une réalisation, la pièce de compensation s'étend radialement entre une périphérie interne du rebord denté et une périphérie interne de la paroi interne.According to one embodiment, the compensation piece extends radially between an internal periphery of the toothed rim and an internal periphery of the internal wall.
Selon une réalisation, la pièce de compensation est une pièce creuse.According to one embodiment, the compensation part is a hollow part.
Selon une réalisation, la pièce de compensation est réalisée dans un matériau plastique.According to one embodiment, the compensation part is made of a plastic material.
Selon une réalisation, la pièce de compensation est fixée sur la couronne au moyen d'organes de fixation, tels que des vis, traversant des trous réalisés dans la pièce de compensation et coopérant avec des trous de fixation taraudés ménagés dans la couronne.According to one embodiment, the compensation piece is fixed to the crown by means of fixing members, such as screws, passing through holes made in the compensation piece and cooperating with threaded fixing holes made in the crown.
Selon une réalisation, la pièce de compensation comble un volume creux de façon à permettre un gain en volume d'huile de l'ordre de 100 mL.According to one embodiment, the compensation part fills a hollow volume so as to allow a gain in oil volume of the order of 100 mL.
L'invention a également pour objet un véhicule comportant un réducteur de vitesse tel que précédemment défini.The invention also relates to a vehicle comprising a speed reducer as previously defined.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.The invention will be better understood on reading the following description and on examining the accompanying figures. These figures are given only by way of illustration but in no way limit the invention.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre.Identical, similar or analogous elements retain the same references from one figure to another.
Les figures 1 et 2 montrent un réducteur de vitesse 10 pour véhicule automobile muni d'un arbre primaire destiné à être connecté à un arbre de sortie d'un moteur électrique de traction. L'arbre primaire est lié mécaniquement à un arbre secondaire par l'intermédiaire d'un engrenage à un ou plusieurs étages en fonction du rapport de réduction souhaité. L'arbre secondaire comporte un pignon en prise avec une couronne de pont 11 d'un différentiel d'un train du véhicule. Le réducteur 10 pourra indifféremment être monté sur le train avant ou arrière du véhicule portant le moteur électrique de traction.Figures 1 and 2 show a speed reducer 10 for a motor vehicle provided with a primary shaft intended to be connected to an output shaft of an electric traction motor. The primary shaft is mechanically linked to a secondary shaft via a single or multi-stage gear depending on the desired reduction ratio. The secondary shaft comprises a pinion engaged with a crown wheel 11 of a differential of a train of the vehicle. The reducer 10 can either be mounted on the front or rear axle of the vehicle carrying the electric traction motor.
Ce réducteur 10 comporte un carter 13 délimitant un volume creux 15 rempli au moins en partie par un volume d'huile pour la lubrification des composants internes du réducteur 10. Le niveau d'huile correspondant est référencé Nh. La couronne de pont 11 d'axe X est située en partie basse du réducteur et est donc immergée au moins en partie dans l'huile.This reducer 10 comprises a casing 13 delimiting a hollow volume 15 filled at least in part with a volume of oil for the lubrication of the internal components of the reducer 10. The corresponding oil level is referenced Nh. The crown wheel 11 of axis X is located in the lower part of the reducer and is therefore immersed at least partly in oil.
Comme on peut le voir sur les figures 2, 4, et 5, une pièce de compensation 17 de volume d'huile est fixée sur la couronne de pont 11 de façon à combler au moins en partie un espace vide 18 de la couronne 11 pour réduire le volume d'huile à l'intérieur du carter 13 nécessaire à la lubrification de la couronne 11 et autres composants du réducteur 10 (roulements des arbres primaire et secondaire). Excepté la fonction de remplissage de l'espace vide 18 de la couronne 11, la pièce de compensation 17 n'a aucune autre fonction mécanique particulière au sein du réducteur 10.As can be seen in Figures 2, 4, and 5, an oil volume compensation piece 17 is fixed to the crown of the bridge 11 so as to at least partially fill an empty space 18 of the crown 11 to reduce the volume of oil inside the casing 13 necessary for the lubrication of the ring gear 11 and other components of the reducer 10 (bearings of the primary and secondary shafts). Apart from the function of filling the empty space 18 of the crown 11, the compensation piece 17 has no other particular mechanical function within the reducer 10.
Dans la suite de la description, les orientations axiale et radiale sont entendues par référence à l'axe X de la couronne de pont 11. En l’occurrence, comme on peut le voir sur les figures 3, 4, et 5, la couronne 11 comporte une paroi interne 11.1 annulaire d'orientation radiale délimitant une ouverture centrale 20 pour permettre la fixation d'un boîtier différentiel 21, et un rebord 11.2 annulaire externe muni de dents 24 à sa périphérie externe, dit rebord denté. Le rebord denté 11.2 est issu d'une périphérie externe de la paroi interne 11.1. Le rebord denté 11.2 s'étend en saillie axiale par rapport à la paroi interne 11.1, de part et d'autre de la paroi interne 11.1.In the rest of the description, the axial and radial orientations are understood with reference to the axis X of the crown of the bridge 11. In this case, as can be seen in FIGS. 3, 4, and 5, the crown 11 comprises an annular internal wall 11.1 of radial orientation defining a central opening 20 to allow the attachment of a differential housing 21, and an external annular rim 11.2 provided with teeth 24 at its outer periphery, called toothed rim. The toothed edge 11.2 comes from an outer periphery of the inner wall 11.1. The toothed edge 11.2 extends in axial projection with respect to the internal wall 11.1, on either side of the internal wall 11.1.
L’espace vide 18 s'étend axialement, sur une distance L1, entre une face extrémité axiale de la paroi interne 11.1 et une face d'extrémité axiale du rebord denté 11.2, tel que montré sur la figure 3. L’espace vide 18 s'étend radialement, sur une distance L2, entre une périphérie interne du rebord denté 11.2 et une périphérie interne de la paroi interne 11.1.The empty space 18 extends axially, over a distance L1, between an axial end face of the internal wall 11.1 and an axial end face of the toothed rim 11.2, as shown in FIG. 3. The empty space 18 extends radially, over a distance L2, between an inner periphery of the toothed edge 11.2 and an inner periphery of the inner wall 11.1.
La pièce de compensation 17 présente une forme annulaire complémentaire de l'espace vide 18. De façon analogue, la pièce de compensation 17 s'étend donc axialement sur la distance L1 entre la face extrémité axiale de la paroi interne 11.1 et une face d'extrémité axiale du rebord denté 11.2, tel que montré sur les figures 4 et 5. La pièce de compensation 17 s'étend radialement sur la distance L2 entre une périphérie interne du rebord denté 11.2 et une périphérie interne de la paroi interne 11.1.The compensation piece 17 has an annular shape complementary to the empty space 18. Similarly, the compensation piece 17 therefore extends axially over the distance L1 between the axial end face of the internal wall 11.1 and a face of axial end of the toothed flange 11.2, as shown in Figures 4 and 5. The compensation piece 17 extends radially over the distance L2 between an internal periphery of the toothed flange 11.2 and an internal periphery of the internal wall 11.1.
Avantageusement, la pièce de compensation 17 est une pièce creuse réalisée dans un matériau plastique. En variante, dans un mode de réalisation dégradé, la pièce de compensation 17 pourrait toutefois être réalisée dans un matériau plein et/ou réalisée dans un matériau autre que le plastique, notamment un matériau métallique.Advantageously, the compensation part 17 is a hollow part made of a plastic material. As a variant, in a degraded embodiment, the compensation piece 17 could however be made of a solid material and/or made of a material other than plastic, in particular a metallic material.
Comme cela est illustré par la figure 5, la pièce de compensation 17 est de préférence fixée sur la couronne 11 au moyen d'organes de fixation 25, tels que des vis, traversant des trous 26 réalisés dans la pièce de compensation 17 et coopérant avec des trous de fixation 27 taraudés ménagés dans la paroi interne 11.1 de la couronne 11. D'autres trous de fixation 27 de la couronne 11 sont utilisés pour assurer la fixation de la couronne 11 au boîtier différentiel 21 au moyen d'organes de fixation, tels que des vis. En variante, les organes de fixation 25 pourront être constitués de rivets ou tout autre moyen de fixation adapté à l'application. En variante, la pièce de compensation 17 pourra être fixée sur la couronne de pont 11 au moyen d'un dispositif d'encliquetage. En variante, la fixation entre les pièces 17 et 11 pourra être réalisée par collage ou soudage ou toute autre technique de fixation adaptée à l'application.As illustrated by FIG. 5, the compensation piece 17 is preferably fixed to the crown 11 by means of fixing members 25, such as screws, passing through holes 26 made in the compensation piece 17 and cooperating with threaded fixing holes 27 formed in the internal wall 11.1 of the ring gear 11. Other fixing holes 27 of the ring gear 11 are used to ensure the fixing of the ring gear 11 to the differential case 21 by means of fixing members, such as screws. As a variant, the fasteners 25 may consist of rivets or any other fastening means suitable for the application. As a variant, the compensation part 17 could be fixed on the crown of the bridge 11 by means of a snap-fastening device. As a variant, the fixing between the parts 17 and 11 could be carried out by gluing or welding or any other fixing technique suitable for the application.
La figure 6a est une vue de côté d'un réducteur 10 montrant le roulement 29 de l'arbre primaire, le roulement 30 de l'arbre secondaire, ainsi que le roulement 31 de l'arbre de sortie du différentiel. L'huile projetée par la couronne 11 en rotation est guidée par une goulotte 33 vers un accumulateur d'huile 34. L'huile contenue dans l'accumulateur 34 est redirigée notamment vers les roulements 29, 30, 31 au moyen de rampes 35 correspondantes pour garantir la lubrification des roulements.FIG. 6a is a side view of a reduction gear 10 showing the bearing 29 of the primary shaft, the bearing 30 of the secondary shaft, as well as the bearing 31 of the output shaft of the differential. The oil projected by the crown 11 in rotation is guided by a chute 33 towards an oil accumulator 34. The oil contained in the accumulator 34 is redirected in particular towards the bearings 29, 30, 31 by means of corresponding ramps 35 to ensure bearing lubrication.
Le niveau d'huile de référence Nh_ref correspond au niveau d'huile minimum obligatoire requis pour la lubrification d'un réducteur 10 selon l'état de la technique obtenu pour un volume d'huile nominal Vnom, par exemple de l'ordre de 1.2L.The reference oil level Nh_ref corresponds to the mandatory minimum oil level required for the lubrication of a reducer 10 according to the state of the art obtained for a nominal oil volume Vnom, for example of the order of 1.2 I.
La figure 6b illustre, pour le volume d'huile nominal Vnom, l'augmentation de niveau d'huile Nh_exc lorsque la pièce de compensation 17 est montée sur la couronne de pont 11.FIG. 6b illustrates, for the nominal oil volume Vnom, the increase in oil level Nh_exc when the compensation part 17 is mounted on the crown of the bridge 11.
La figure 6c illustre le niveau d'huile minimum Nh_ref obligatoire requis pour la lubrification du réducteur 10 obtenu pour un volume d'huile Vinv inférieur au volume d'huile nominal Vnom lorsque la pièce de compensation 17 est montée sur la couronne de pont 11. Le volume Vinv est par exemple de l'ordre de 1.1L, ce qui signifie que la pièce de compensation 17 comble un volume creux 15 de façon à permettre un gain en volume d'huile de l'ordre de 100 mL. Cela correspond au volume de la pièce 17 immergé dans l'huile montré sur la figure 5. Par "de l'ordre de", on entend une variation de plus ou moins 10% autour de la valeur cible.
L'invention a également pour objet un véhicule, notamment électrique ou hybride, comportant le réducteur de vitesse 10.Figure 6c illustrates the mandatory minimum oil level Nh_ref required for the lubrication of the reducer 10 obtained for an oil volume Vinv less than the nominal oil volume Vnom when the compensation part 17 is mounted on the bridge crown 11. The volume Vinv is for example of the order of 1.1L, which means that the compensation piece 17 fills a hollow volume 15 so as to allow a gain in oil volume of the order of 100 mL. This corresponds to the volume of the part 17 immersed in oil shown in FIG. 5. By “of the order of” is meant a variation of plus or minus 10% around the target value.
The invention also relates to a vehicle, in particular electric or hybrid, comprising the speed reducer 10.
Claims (9)
- un carter (13) délimitant un volume creux (15) rempli au moins en partie par un volume d'huile,
- au moins une couronne (11) immergée au moins en partie dans l'huile,
- ladite couronne (11) comportant un espace vide (18),
caractérisé en ce qu'une pièce de compensation (17) de volume d'huile est fixée sur la couronne (11) de façon à combler au moins en partie l'espace vide (18) de ladite couronne (11) pour réduire un volume d'huile à l'intérieur du carter (13) nécessaire à la lubrification du réducteur de vitesse (10).Speed reducer (10) for a motor vehicle comprising:
- a casing (13) delimiting a hollow volume (15) filled at least in part with a volume of oil,
- at least one crown (11) immersed at least partly in oil,
- said crown (11) comprising an empty space (18),
characterized in that an oil volume compensation piece (17) is fixed on the crown (11) so as to at least partially fill the empty space (18) of the said crown (11) to reduce a volume of oil inside the casing (13) necessary for the lubrication of the speed reducer (10).
- une paroi interne (11.1) annulaire d'orientation radiale délimitant une ouverture centrale (20), et
- un rebord (11.2) annulaire externe muni de dents (24) à sa périphérie externe, dit rebord denté (11.2).Speed reducer according to Claim 1, characterized in that the crown (11) comprises:
- an annular internal wall (11.1) of radial orientation defining a central opening (20), and
- an outer annular flange (11.2) provided with teeth (24) at its outer periphery, said toothed flange (11.2).
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2019
- 2019-09-27 FR FR1910732A patent/FR3101386B1/en active Active
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