FR3141891A1 - Axle for electric vehicle with two speed ratios and vehicle comprising such an axle - Google Patents

Axle for electric vehicle with two speed ratios and vehicle comprising such an axle Download PDF

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Cyrille Bridier
Philippe Ramet
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Punch Powerglide Strasbourg SAS
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Abstract

Essieu pour véhicule électrique à deux rapports de vitesses et véhicule comprenant un tel essieu L’invention concerne un essieu (1) pour la propulsion ou la traction d’un véhicule électrique, comprenant un moteur électrique (2) avec un arbre d’entrainement (2’) formant étage d’entrée de mouvement de rotation, un différentiel (3) avec deux demi-arbres (4 et 4’) alignés portant chacun une roue (5, 5’) et formant étage de sortie de mouvement de rotation et un dispositif (6) de transmission de couple entre le moteur (2) et le différentiel (3) comprenant un arbre support (6’) et formant étage intermédiaire. Selon l’invention, le dispositif (6) est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet un organe d’accouplement (10) commuté de manière contrôlée entre deux positions et étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux roues dentées (8, 8’) montée libre sur l’arbre support (6’) avec cet arbre (6’), ce sélectivement en fonction de sa position. De plus, un embrayage (11) est prévu qui est associé à l’une (8’) des deux roues dentées (8, 8’), cet embrayage (11) étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette roue dentée (8’) et l’arbre support (6’), cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement (10). Figure à publier avec l’abrégé : Fig.1Axle for electric vehicle with two speed ratios and vehicle comprising such an axle The invention relates to an axle (1) for propulsion or traction of an electric vehicle, comprising an electric motor (2) with a drive shaft ( 2') forming a rotational movement input stage, a differential (3) with two aligned half-shafts (4 and 4') each carrying a wheel (5, 5') and forming a rotational movement output stage and a device (6) for transmitting torque between the engine (2) and the differential (3) comprising a support shaft (6') and forming an intermediate stage. According to the invention, the device (6) is configured to ensure selective transmission of torque and for this purpose comprises a coupling member (10) switched in a controlled manner between two positions and being configured to secure in rotation one of the two toothed wheels (8, 8') mounted freely on the support shaft (6') with this shaft (6'), this selectively depending on its position. In addition, a clutch (11) is provided which is associated with one (8') of the two toothed wheels (8, 8'), this clutch (11) being configured to selectively establish a rotational securing connection between this toothed wheel (8') and the support shaft (6'), this connection being complementary to that capable of being established by the coupling member (10). Figure to be published with the abstract: Fig.1

Description

Essieu pour véhicule électrique à deux rapports de vitesses et véhicule comprenant un tel essieuAxle for electric vehicle with two speed ratios and vehicle comprising such an axle

La présente invention concerne le domaine de la transmission de mouvement dans un véhicule entre le moteur et les roues de ce dernier, et a pour objet un essieu pour véhicule électrique à deux rapports de vitesses, ainsi qu’un véhicule équipé d’un tel essieu.The present invention relates to the field of transmission of movement in a vehicle between the engine and the wheels of the latter, and relates to an axle for an electric vehicle with two gear ratios, as well as a vehicle equipped with such an axle. .

Les dispositifs de transmission pour véhicules à moteur à combustion interne ou pour véhicules hybrides sont bien connus. Ils présentent généralement une constitution relativement complexe car ils doivent, en relation avec une propulsion thermique, fournir au moins trois ou quatre rapports et assurer des possibilités de changement de rapports. Dans le cas d’un véhicule hybride, il faut en plus permettre le basculement entre le fonctionnement en mode thermique et le fonctionnement en mode électrique.Transmission devices for vehicles with internal combustion engines or for hybrid vehicles are well known. They generally have a relatively complex constitution because they must, in connection with thermal propulsion, provide at least three or four gears and ensure gear change possibilities. In the case of a hybrid vehicle, it is also necessary to allow switching between operation in thermal mode and operation in electric mode.

Les dispositifs de transmission pour véhicules à moteur à combustion interne ou pour véhicules hybrides sont bien connus. Ils présentent généralement une constitution relativement complexe car ils doivent, en relation avec une propulsion thermique, fournir au moins trois ou quatre rapports et assurer des possibilités de changement de rapports. Dans le cas d’un véhicule hybride, il faut en plus permettre le basculement entre le fonctionnement en mode thermique et le fonctionnement en mode électrique.Transmission devices for vehicles with internal combustion engines or for hybrid vehicles are well known. They generally have a relatively complex constitution because they must, in connection with thermal propulsion, provide at least three or four gears and ensure gear change possibilities. In the case of a hybrid vehicle, it is also necessary to allow switching between operation in thermal mode and operation in electric mode.

Il existe néanmoins une demande en relation avec les véhicules électriques pour disposer d’un couple de sortie (transmis au roues) élevé et d’une vitesse maximale élevée.There is nevertheless a demand in relation to electric vehicles to have a high output torque (transmitted to the wheels) and a high maximum speed.

Or, ces deux exigences sont fondamentalement contradictoires en regard du mode de fonctionnement et des performances des machines électriques. En effet, un couple de sortie maximal implique un rapport de réduction minimum (donc une réduction maximale de la vitesse de rotation entre la sortie moteur et l’entrainement des roues), alors qu’une vitesse maximale implique un rapport de réduction maximum (donc une réduction minimale, voire une augmentation, de la vitesse de rotation entre la sortie moteur et l’entrainement des roues).However, these two requirements are fundamentally contradictory with regard to the mode of operation and performance of electrical machines. Indeed, a maximum output torque implies a minimum reduction ratio (therefore a maximum reduction in the rotational speed between the motor output and the wheel drive), while a maximum speed implies a maximum reduction ratio (therefore a minimal reduction, or even an increase, in the rotation speed between the motor output and the wheel drive).

Par ailleurs, il existe aussi une demande pour pouvoir déconnecter cinématiquement le moteur électrique des roues du véhicule.Furthermore, there is also a demand to be able to kinematically disconnect the electric motor from the vehicle wheels.

La présente invention a pour but de répondre au moins à la première, et préférentiellement également à la seconde, demande(s) précitée(s), ce en proposant avantageusement une solution avec un rendement optimal, notamment en régime permanent, simple et économique, et sensiblement sans interruption de couple lors des variations/changements de vitesses.The present invention aims to respond at least to the first, and preferably also to the second, aforementioned request(s), by advantageously proposing a solution with optimal efficiency, in particular in steady state, simple and economical, and substantially without torque interruption during speed variations/changes.

Enfin, la solution proposée devrait être peu encombrante et d’un poids limité.Finally, the proposed solution should be compact and of limited weight.

A cet effet, l’invention a pour objet un essieu pour la propulsion ou la traction d’un véhicule électrique, comprenant un moteur électrique avec un arbre moteur ou d’entrainement formant étage d’entrée de mouvement de rotation, un différentiel avec deux demi-arbres alignés portant chacun une roue et formant étage de sortie de mouvement de rotation et un dispositif de transmission de couple entre le moteur et le différentiel comprenant un arbre support et formant étage intermédiaire,
For this purpose, the subject of the invention is an axle for the propulsion or traction of an electric vehicle, comprising an electric motor with a motor or drive shaft forming a rotational movement input stage, a differential with two aligned half-shafts each carrying a wheel and forming a rotational movement output stage and a torque transmission device between the engine and the differential comprising a support shaft and forming an intermediate stage,

l’arbre d’entrainement, les deux demi-arbres et l’arbre support définissant respectivement des axes de rotation parallèles entre eux,
the drive shaft, the two half-shafts and the support shaft respectively defining axes of rotation parallel to each other,

au moins une liaison par engrènement, avec transmission permanente ou sélective de couple, existant entre l’arbre d’entrainement et l’arbre support, d’une part, et entre l’arbre support et le différentiel, d’autre part,
at least one meshing connection, with permanent or selective transmission of torque, existing between the drive shaft and the support shaft, on the one hand, and between the support shaft and the differential, on the other hand,

essieu caractérisé
characterized axle

en ce que l’arbre d’entrainement et l’arbre support sont reliés en permanence entre eux par une liaison par engrènement avec transmission de couple, avec établissement d’un rapport de transmission donné,
in that the drive shaft and the support shaft are permanently connected to each other by a meshing connection with torque transmission, with establishment of a given transmission ratio,

en ce que l’arbre support comporte deux roues dentées montées libres en rotation sur cet arbre et le différentiel comporte deux couronnes dentées d’entrée de mouvement dans ledit différentiel, chaque roue dentée engrenant avec une couronne dentée, avec préférentiellement des rapports de transmission propres, mutuellement différents,
in that the support shaft comprises two toothed wheels mounted free to rotate on this shaft and the differential comprises two toothed rings for movement input into said differential, each toothed wheel meshing with a toothed ring, preferably with specific transmission ratios , mutually different,

en ce que le dispositif de transmission de couple est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation de l’arbre support, le ou chaque organe d’accouplement étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux roues dentées avec l’arbre support, ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement, et
in that the torque transmission device is configured to ensure selective transmission of torque and for this purpose comprises at least one coupling member capable of being switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by translational movement according to the axis of rotation of the support shaft, the or each coupling member being configured to secure in rotation one of the two toothed wheels with the support shaft, this selectively depending on the position or state of said or each coupling member, and

en ce que le dispositif de transmission de couple comprend un embrayage associé à l’une des deux roues dentées, préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour le différentiel, cet embrayage étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette roue dentée et l’arbre support, cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement au moins présent.in that the torque transmission device comprises a clutch associated with one of the two toothed wheels, preferably the one establishing a torque transmission with the highest resulting rotational speed for the differential, this clutch being configured to selectively establish a connection for securing in rotation between this toothed wheel and the support shaft, this connection being complementary to that capable of being established by the coupling member at least present.

L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à deux modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :The invention will be better understood, thanks to the description below, which relates to two preferred embodiments, given by way of non-limiting examples, and explained with reference to the appended schematic drawings, in which:

est une représentation schématique et symbolique d’un premier mode de réalisation d’un essieu selon l’invention, et is a schematic and symbolic representation of a first embodiment of an axle according to the invention, and

est une représentation schématique et symbolique d’un second mode de réalisation d’un essieu selon l’invention. is a schematic and symbolic representation of a second embodiment of an axle according to the invention.

Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement et en accord avec deux modes de réalisation de l’invention, un essieu pour la propulsion ou la traction d’un véhicule électrique, comprenant un moteur électrique (2) avec un arbre moteur ou d’entrainement (2’) formant étage d’entrée de mouvement de rotation, un différentiel (3) avec deux demi-arbres (4 et 4’) alignés portant chacun une roue (5, 5’) et formant étage de sortie de mouvement de rotation et un dispositif (6) de transmission de couple entre le moteur (2) et le différentiel (3) comprenant un arbre support (6’) et formant étage (cinématique) intermédiaire (préférentiellement avec variation -réduction- de vitesse de rotation).Figures 1 and 2 illustrate schematically and in accordance with two embodiments of the invention, an axle for the propulsion or traction of an electric vehicle, comprising an electric motor (2) with a motor or drive shaft ( 2') forming a rotational movement input stage, a differential (3) with two aligned half-shafts (4 and 4') each carrying a wheel (5, 5') and forming a rotational movement output stage and a device (6) for transmitting torque between the engine (2) and the differential (3) comprising a support shaft (6') and forming an intermediate (kinematic) stage (preferably with variation -reduction- of rotation speed).

L’arbre d’entrainement (2’), les deux demi-arbres (4, 4’) et l’arbre support (6’) définissent respectivement des axes de rotation (AE, AS, AI) parallèles entre eux, et au moins une liaison par engrènement, avec transmission permanente ou sélective de couple, existant entre l’arbre d’entrainement (2’) et l’arbre support (6’), d’une part, et entre l’arbre support (6’) et le différentiel (3), d’autre part.The drive shaft (2'), the two half-shafts (4, 4') and the support shaft (6') respectively define axes of rotation (AE, AS, AI) parallel to each other, and to the least one mesh connection, with permanent or selective transmission of torque, existing between the drive shaft (2') and the support shaft (6'), on the one hand, and between the support shaft (6' ) and the differential (3), on the other hand.

La liaison d’engrènement (7) permanente pourra par exemple être réalisée par deux roues dentées (7’ et 7’’) respectivement solidaires de l’arbre moteur (2’) et de l’arbre support (6’).The permanent meshing connection (7) could for example be made by two toothed wheels (7' and 7'') respectively secured to the motor shaft (2') and the support shaft (6').

Conformément à l’invention, l’arbre d’entrainement (2’) et l’arbre support (6’) sont reliés en permanence entre eux par une liaison (7) par engrènement avec transmission de couple, avec établissement d’un rapport de transmission (R0) donné. De plus, l’arbre support (6’) comporte deux roues dentées (8, 8’) montées libres en rotation sur cet arbre (6’) et le différentiel (3) comporte deux couronnes ou roues dentées (9, 9’) d’entrée de mouvement dans ledit différentiel (3), chaque roue dentée (8, 8’) engrenant avec une couronne dentée (9, 9’), avec préférentiellement des rapports de transmission propres (R1, R2), mutuellement différents, par exemple R2>R1. En outre, le dispositif (6) de transmission de couple est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement (10, 10’) pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation (AE) de l’arbre support (6’), le ou chaque organe d’accouplement (10, 10’) étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux roues dentées (8, 8’) avec l’arbre support (6’), ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement (10, 10’). Enfin, le dispositif de transmission de couple (1) comprend un embrayage (11) associé à l’une (8’) des deux roues dentées (8, 8’), préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour le différentiel (3), cet embrayage (11) étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette roue dentée (8’) et l’arbre support (6’), cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement (10) au moins présent.According to the invention, the drive shaft (2') and the support shaft (6') are permanently connected to each other by a connection (7) by meshing with torque transmission, with establishment of a ratio transmission (R0) given. In addition, the support shaft (6') comprises two toothed wheels (8, 8') mounted to rotate freely on this shaft (6') and the differential (3) comprises two crowns or toothed wheels (9, 9') movement input into said differential (3), each toothed wheel (8, 8') meshing with a toothed ring (9, 9'), with preferably specific transmission ratios (R1, R2), mutually different, for example example R2>R1. Furthermore, the torque transmission device (6) is configured to ensure selective torque transmission and for this purpose comprises at least one coupling member (10, 10') which can be switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by displacement in translation along the axis of rotation (AE) of the support shaft (6'), the or each coupling member (10, 10') being configured to secure in rotation one of the two toothed wheels (8, 8') with the support shaft (6'), this selectively depending on the position or state of said or each coupling member (10, 10'). Finally, the torque transmission device (1) comprises a clutch (11) associated with one (8') of the two toothed wheels (8, 8'), preferably the one establishing a torque transmission with the resulting rotation speed the highest for the differential (3), this clutch (11) being configured to selectively establish a rotational securing connection between this toothed wheel (8') and the support shaft (6'), this connection being complementary by compared to that likely to be established by the coupling member (10) at least present.

Grâce à ces dispositions additionnelles particulières en relation essentiellement avec le dispositif (6) de transmission de couple, l’invention permet d’atteindre au moins le but principal évoqué précédemment.Thanks to these particular additional arrangements essentially in relation to the torque transmission device (6), the invention makes it possible to achieve at least the main goal mentioned above.

En accord avec une réalisation préférée de l’invention, ressortant également des figures 1 et 2 et permettant d’aboutir à une construction avec un encombrement minimal, il est prévu que les axes de rotation (AE et AS) de l’arbre d’entrainement (2’) et des deux demi-arbres (4, 4’) soient confondus, que l’arbre d’entrainement (2’) présente une structure creuse et que l’un (4) des deux demi-arbres (4, 4’) s’étende de manière traversante dans ledit arbre d’entrainement (2’).In accordance with a preferred embodiment of the invention, also emerging from Figures 1 and 2 and making it possible to achieve a construction with minimal bulk, it is planned that the axes of rotation (AE and AS) of the shaft drive (2') and the two half-shafts (4, 4') coincide, that the drive shaft (2') has a hollow structure and that one (4) of the two half-shafts (4 , 4') extends through said drive shaft (2').

Selon une première variante de réalisation illustrée à la , le dispositif (6) de transmission de couple comprend un unique organe (10) d’accouplement sélectif qui consiste en un crabot monté coulissant sur l’arbre support (6’) et qui est arrangé et configuré pour établir, dans une première position engagée, une solidarisation en rotation entre cet arbre (6’) et une première (8) des deux roues dentées (8, 8’) et, dans une seconde position engagée, une solidarisation en rotation entre cet arbre (6’) et une seconde (8’) desdites deux roues dentées (8, 8’), ces deux positions engagées étant séparées par une position neutre dudit organe (10) correspondant à une absence simultanée de solidarisation des deux roues dentées (8 et 8’) avec ledit arbre (6’). De plus, ce dispositif (6) comprend un embrayage (11) qui est configuré et commandé pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre la roue dentée (8’) concernée et l’arbre d’entrée (6’), qui est variable et contrôlée en intensité en fonction de la position de l’organe d’accouplement (10).According to a first alternative embodiment illustrated in , the torque transmission device (6) comprises a single selective coupling member (10) which consists of a clutch mounted sliding on the support shaft (6') and which is arranged and configured to establish, in a first position engaged, a rotational connection between this shaft (6') and a first (8) of the two toothed wheels (8, 8') and, in a second engaged position, a rotational connection between this shaft (6') and a second (8') of said two toothed wheels (8, 8'), these two engaged positions being separated by a neutral position of said member (10) corresponding to a simultaneous absence of connection of the two toothed wheels (8 and 8') with said tree (6'). In addition, this device (6) comprises a clutch (11) which is configured and controlled to selectively establish a rotational securing connection between the toothed wheel (8') concerned and the input shaft (6'), which is variable and controlled in intensity depending on the position of the coupling member (10).

Cet embrayage (11), qui consiste avantageusement en un embrayage à friction ou à glissement, du fait de sa possibilité d’engagement progressif, permet de garantir le maintien du couple durant les changements de vitesses et d’assurer la continuité de transmission dudit couple. En outre, la possibilité d’une position neutre permet une déconnection cinématique entre moteur et roues.This clutch (11), which advantageously consists of a friction or sliding clutch, due to its possibility of progressive engagement, makes it possible to guarantee the maintenance of the torque during gear changes and to ensure the continuity of transmission of said torque. . In addition, the possibility of a neutral position allows a kinematic disconnection between motor and wheels.

Selon une seconde variante de réalisation illustrée sur la , le dispositif (6) de transmission de couple comprend, d’une part, un premier organe (10) d’accouplement sélectif qui consiste en un crabot monté coulissant sur l’arbre support (6’) et qui est arrangé et configuré pour établir, dans une première position engagée, une solidarisation en rotation entre cet arbre (6’) et l’une (8) des deux roues dentées (8, 8’) et, dans une seconde position dégagée, une désolidarisation en rotation entre cet arbre (6’) et cette roue dentée (8), et, d’autre part, un second organe d’accouplement (10’) correspondant à l’embrayage (11) associé à l’autre (8’) parmi les deux roues dentées (8, 8’) et configuré et commandé pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette autre roue dentée (8’) concernée et l’arbre support (6’), ce en alternance et de manière inversée par rapport à la liaison établie par le premier organe d’accouplement (10).According to a second alternative embodiment illustrated on the , the torque transmission device (6) comprises, on the one hand, a first selective coupling member (10) which consists of a clutch mounted slidingly on the support shaft (6') and which is arranged and configured to establishing, in a first engaged position, a rotational connection between this shaft (6') and one (8) of the two toothed wheels (8, 8') and, in a second released position, a rotational separation between this shaft (6') and this toothed wheel (8), and, on the other hand, a second coupling member (10') corresponding to the clutch (11) associated with the other (8') among the two toothed wheels (8, 8') and configured and controlled to selectively establish a rotational securing connection between this other toothed wheel (8') concerned and the support shaft (6'), this alternately and in an inverted manner by relative to the connection established by the first coupling member (10).

Préférentiellement, cet embrayage (11) consiste en un embrayage à disques multiples, monté solidaire en rotation avec l’un parmi l’arbre support (6’) et cet autre roue dentée (8’) et pouvant être sélectivement assujetti en rotation avec l’autre parmi l’arbre support (6’) et cette autre roue dentée (8’) par un troisième organe (12) d’accouplement.Preferably, this clutch (11) consists of a multiple disc clutch, mounted integrally in rotation with one of the support shaft (6') and this other toothed wheel (8') and which can be selectively secured in rotation with the 'other among the support shaft (6') and this other toothed wheel (8') by a third coupling member (12).

Dans cette seconde variante également, la continuité de transmission du couple est assurée, ainsi que son transfert progressif, durant les changements de vitesses. En autre, un crabot simple est suffisant comme premier organe d’accouplement (10) et une possible déconnection cinématique peut également être atteinte.Also in this second variant, continuity of torque transmission is ensured, as well as its progressive transfer, during gear changes. In addition, a simple clutch is sufficient as the first coupling member (10) and a possible kinematic disconnection can also be achieved.

Afin de permettre une immobilisation sécurisée du véhicule à l’arrêt (position parking), le dispositif de transmission (1) peut comprendre un dispositif de blocage en rotation de l’arbre support (6’), soit directement, soit par blocage de l’une des roues dentées (8, 8’) montées sur cet arbre. A cet effet, l’arbre support (6’) peut être pourvu d’une roue dentée ou à rochet (13) montée fixe sur cet arbre et dont la rotation peut être bloquée sélectivement par un mécanisme adéquat contrôlé directement ou indirectement par commande de l’utilisateur (voir par exemple FR 3 121 409). Une telle roue dentée ou à rochet (13) peut également être associée l’une (8) des roues dentées déjà montées sur cet arbre et pouvant être accouplée à lui par le crabot (comme illustrée sur les figures 1 et 2).In order to allow secure immobilization of the vehicle when stationary (parking position), the transmission device (1) may include a device for blocking the rotation of the support shaft (6'), either directly or by blocking the 'one of the toothed wheels (8, 8') mounted on this shaft. For this purpose, the support shaft (6') can be provided with a toothed or ratchet wheel (13) fixedly mounted on this shaft and whose rotation can be blocked selectively by a suitable mechanism controlled directly or indirectly by control of the user (see for example FR 3 121 409). Such a toothed or ratchet wheel (13) can also be associated with one (8) of the toothed wheels already mounted on this shaft and which can be coupled to it by the clutch (as illustrated in Figures 1 and 2).

Préférentiellement, et en relation favorable avec le type de véhicule concerné (électrique), le dispositif de transmission (1) comprend des actionneurs électromagnétiques pour commander la commutation du ou des organe(s) d’accouplement (10, 10’) et/ou l’enclenchement et le désenclenchement de l’embrayage (11).Preferably, and in a favorable relationship with the type of vehicle concerned (electric), the transmission device (1) comprises electromagnetic actuators for controlling the switching of the coupling member(s) (10, 10') and/or engaging and disengaging the clutch (11).

En relation avec la réalisation de la , le passage du premier rapport vers le second rapport (sans interruption de couple transmis) se déroule avantageusement comme suit :
In relation to the realization of the , the transition from the first gear to the second gear (without interruption of transmitted torque) advantageously takes place as follows:

-dans le premier rapport, le couple est transmis du moteur (2), c’est à dire de son arbre moteur (2’), à travers l’arbre support (6’) exclusivement par le biais du crabot (10) engagé avec la roue dentée (8), l’embrayage (11) étant totalement désengagé,
-in the first gear, the torque is transmitted from the engine (2), that is to say from its motor shaft (2'), through the support shaft (6') exclusively via the clutch (10) engaged with the toothed wheel (8), the clutch (11) being completely disengaged,

-l’engagement de l’embrayage (11) est commandé, et ce dernier monte en capacité avec un transfert progressif du couple passant par le crabot (10) vers l’embrayage (11),
-the engagement of the clutch (11) is controlled, and the latter increases in capacity with a progressive transfer of the torque passing through the clutch (10) towards the clutch (11),

-le crabot (10) est désengagé de la première roue dentée (8) et se retrouve en position neutre (comme représenté sur la ), la totalité du couple passe alors par l’embrayage (11),
-the clutch (10) is disengaged from the first toothed wheel (8) and is found in the neutral position (as shown in the ), all of the torque then passes through the clutch (11),

- le freinage du glissement de l’embrayage (11) intervient et, durant cette phase d’inertie, la vitesse de glissement est progressivement ramenée à 0,
- braking of the slip of the clutch (11) intervenes and, during this phase of inertia, the slip speed is gradually reduced to 0,

-l’engagement du crabot (10) avec l’autre roue dentée (8’) débute (le couple étant toujours majoritairement transmis par l’embrayage),
-the engagement of the clutch (10) with the other toothed wheel (8') begins (the torque still being mainly transmitted by the clutch),

- l’embrayage (11) est commandé pour baisser en capacité avec un transfert progressif du couple passant par l’embrayage (11) vers le crabot (10),
- the clutch (11) is controlled to decrease in capacity with a progressive transfer of the torque passing through the clutch (11) to the clutch (10),

-après finalisation de l’engagement du crabot (10) avec ladite autre roue dentée (8’), le couple est exclusivement transmis par le crabot (10), l’embrayage (11) étant totalement désengagé.-after finalization of the engagement of the clutch (10) with said other toothed wheel (8'), the torque is exclusively transmitted by the clutch (10), the clutch (11) being completely disengaged.

Grâce à l’invention, prise dans chacun de ses deux modes de réalisation décrit ci-dessus et illustré sur les figures annexés à titre d’exemples, il est donc possible de fournir un essieu (1), intégrant un dispositif de transmission (1) à deux vitesses, qui présente une structure simple et économique (en particulier ne contenant pas de train planétaire), permettant d’atteindre des objectifs de performances a priori contradictoires (possibilité d’avoir un couple de sortie maximisé et une vitesse de véhicule maximisée avec le même dispositif) et présentant un rendement optimal dans les deux rapports possibles (aucune puissance dissipée résiduelle lorsqu’un rapport est engagé). De plus, il ne fait état d’aucune interruption de transmission de couple du moteur vers les roues durant les passages montants et descendants, et comporte avantageusement une position neutre (débrayage complet) assurant une déconnexion entre moteur et roues (limitation de charge lors de l’engagement du dispositif de parking).Thanks to the invention, taken in each of its two embodiments described above and illustrated in the appended figures by way of examples, it is therefore possible to provide an axle (1), integrating a transmission device (1 ) two-speed, which has a simple and economical structure (in particular not containing a planetary train), making it possible to achieve seemingly contradictory performance objectives (possibility of having a maximized output torque and a maximized vehicle speed with the same device) and presenting optimal efficiency in the two possible gears (no residual power dissipated when a gear is engaged). In addition, it does not report any interruption of torque transmission from the engine to the wheels during up and down passages, and advantageously includes a neutral position (complete disengagement) ensuring a disconnection between engine and wheels (load limitation during the engagement of the parking device).

Enfin, dans son mode de construction préféré, cet essieu (1), dont tous les composants fonctionnels (2, 3 et 6) sont avantageusement logés dans un carter, présente un encombrement minimal, en particulier radialement.Finally, in its preferred mode of construction, this axle (1), of which all the functional components (2, 3 and 6) are advantageously housed in a casing, has minimal bulk, in particular radially.

L’invention porte également sur un véhicule automobile électrique, caractérisé en ce qu’il comprend un essieu (1) tel que décrit précédemment, l’ensemble des éléments constitutifs de cet essieu étant logé dans un carter unique.The invention also relates to an electric motor vehicle, characterized in that it comprises an axle (1) as described above, all of the constituent elements of this axle being housed in a single casing.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.Of course, the invention is not limited to the embodiments described and represented in the accompanying drawings. Modifications remain possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.

Claims (9)

Essieu (1) pour la propulsion ou la traction d’un véhicule électrique, comprenant un moteur électrique (2) avec un arbre moteur ou d’entrainement (2’) formant étage d’entrée de mouvement de rotation, un différentiel (3) avec deux demi-arbres (4 et 4’) alignés portant chacun une roue (5, 5’) et formant étage de sortie de mouvement de rotation et un dispositif (6) de transmission de couple entre le moteur (2) et le différentiel (3) comprenant un arbre support (6’) et formant étage intermédiaire,
l’arbre d’entrainement (2’), les deux demi-arbres (4, 4’) et l’arbre support (6’) définissant respectivement des axes de rotation (AE, AS, AI) parallèles entre eux,
au moins une liaison par engrènement, avec transmission permanente ou sélective de couple, existant entre l’arbre d’entrainement (2’) et l’arbre support (6’), d’une part, et entre l’arbre support (6’) et le différentiel (3), d’autre part,
essieu (1) caractérisé
en ce que l’arbre d’entrainement (2’) et l’arbre support (6’) sont reliés en permanence entre eux par une liaison (7) par engrènement avec transmission de couple, avec établissement d’un rapport de transmission (R0) donné,
en ce que l’arbre support (6’) comporte deux roues dentées (8, 8’) montées libres en rotation sur cet arbre (6’) et le différentiel (3) comporte deux couronnes dentées (9, 9’) d’entrée de mouvement dans ledit différentiel (3), chaque roue dentée (8, 8’) engrenant avec une couronne dentée (9, 9’), avec préférentiellement des rapports de transmission propres (R1, R2), mutuellement différents,
en ce que le dispositif (6) de transmission de couple est configuré pour assurer une transmission sélective de couple et comprend à cet effet au moins un organe d’accouplement (10, 10’) pouvant être commuté de manière contrôlée entre deux positions ou deux états, par exemple par déplacement en translation selon l’axe de rotation (AE) de l’arbre support (6’), le ou chaque organe d’accouplement (10, 10’) étant configuré pour assujettir en rotation l’une des deux roues dentées (8, 8’) avec l’arbre support (6’), ce sélectivement en fonction de la position ou de l’état dudit ou de chaque organe d’accouplement (10, 10’), et
en ce que le dispositif de transmission de couple (1) comprend un embrayage (11) associé à l’une (8’) des deux roues dentées (8, 8’), préférentiellement celle établissant une transmission de couple avec la vitesse de rotation résultante la plus élevée pour le différentiel (3), cet embrayage (11) étant configuré pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette roue dentée (8’) et l’arbre support (6’), cette liaison étant complémentaire par rapport à celle susceptible d’être établi par l’organe d’accouplement (10) au moins présent.Axle (1) for propulsion or traction of an electric vehicle, comprising an electric motor (2) with a motor or drive shaft (2') forming a rotational movement input stage, a differential (3) with two aligned half-shafts (4 and 4') each carrying a wheel (5, 5') and forming a rotational movement output stage and a device (6) for transmitting torque between the motor (2) and the differential (3) comprising a support shaft (6') and forming an intermediate stage,
the drive shaft (2'), the two half-shafts (4, 4') and the support shaft (6') respectively defining axes of rotation (AE, AS, AI) parallel to each other,
at least one meshing connection, with permanent or selective transmission of torque, existing between the drive shaft (2') and the support shaft (6'), on the one hand, and between the support shaft (6 ') and the differential (3), on the other hand,
axle (1) characterized
in that the drive shaft (2') and the support shaft (6') are permanently connected to each other by a connection (7) by meshing with torque transmission, with establishment of a transmission ratio ( R0) given,
in that the support shaft (6') comprises two toothed wheels (8, 8') mounted to rotate freely on this shaft (6') and the differential (3) comprises two toothed rings (9, 9') of movement input into said differential (3), each toothed wheel (8, 8') meshing with a toothed ring gear (9, 9'), preferably with specific transmission ratios (R1, R2), mutually different,
in that the torque transmission device (6) is configured to ensure selective torque transmission and for this purpose comprises at least one coupling member (10, 10') which can be switched in a controlled manner between two positions or two states, for example by translational movement along the axis of rotation (AE) of the support shaft (6'), the or each coupling member (10, 10') being configured to secure in rotation one of the two toothed wheels (8, 8') with the support shaft (6'), this selectively depending on the position or state of said or each coupling member (10, 10'), and
in that the torque transmission device (1) comprises a clutch (11) associated with one (8') of the two toothed wheels (8, 8'), preferably the one establishing torque transmission with the rotation speed highest resulting result for the differential (3), this clutch (11) being configured to selectively establish a rotational securing connection between this toothed wheel (8') and the support shaft (6'), this connection being complementary compared to that likely to be established by the coupling member (10) at least present. Essieu selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes de rotation (AE et AS) de l’arbre d’entrainement (2’) et des deux demi-arbres (4, 4’) sont confondus, en ce que l’arbre d’entrainement (2’) présente une structure creuse et en ce que l’un (4) des deux demi-arbres (4, 4’) s’étend de manière traversante dans ledit arbre d’entrainement (2’).Axle according to claim 1, characterized in that the axes of rotation (AE and AS) of the drive shaft (2') and the two half-shafts (4, 4') are combined, in that the drive shaft (2') has a hollow structure and in that one (4) of the two half-shafts (4, 4') extends through said drive shaft (2'). Essieu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (6) de transmission de couple comprend un unique organe (10) d’accouplement sélectif qui consiste en un crabot monté coulissant sur l’arbre support (6’) et qui est arrangé et configuré pour établir, dans une première position engagée, une solidarisation en rotation entre cet arbre (6’) et une première (8) des deux roues dentées (8, 8’) et, dans une seconde position engagée, une solidarisation en rotation entre cet arbre (6’) et une seconde (8’) desdites deux roues dentées (8, 8’), ces deux positions engagées étant séparées par une position neutre dudit organe (10) correspondant à une absence simultanée de solidarisation des deux roues dentées (8 et 8’) avec ledit arbre (6’), et en ce qu’il comprend un embrayage (11) qui est configuré et commandé pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre la roue dentée (8’) concernée et l’arbre d’entrée (6’), qui est variable et contrôlée en intensité en fonction de la position de l’organe d’accouplement (10).Axle according to claim 1 or 2, characterized in that the torque transmission device (6) comprises a single selective coupling member (10) which consists of a dog slidably mounted on the support shaft (6') and which is arranged and configured to establish, in a first engaged position, a rotational connection between this shaft (6') and a first (8) of the two toothed wheels (8, 8') and, in a second engaged position, a connection in rotation between this shaft (6') and a second (8') of said two toothed wheels (8, 8'), these two engaged positions being separated by a neutral position of said member (10) corresponding to a simultaneous absence of connection of the two toothed wheels (8 and 8') with said shaft (6'), and in that it comprises a clutch (11) which is configured and controlled to selectively establish a rotational securing connection between the toothed wheel (8 ') concerned and the input shaft (6'), which is variable and controlled in intensity depending on the position of the coupling member (10). Essieu selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’embrayage (11) consiste en un embrayage à friction ou à glissement.Axle according to claim 3, characterized in that the clutch (11) consists of a friction or sliding clutch. Essieu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (6) de transmission de couple comprend, d’une part, un premier organe (10) d’accouplement sélectif qui consiste en un crabot monté coulissant sur l’arbre support (6’) et qui est arrangé et configuré pour établir, dans une première position engagée, une solidarisation en rotation entre cet arbre (6’) et l’une (8) des deux roues dentées (8, 8’) et, dans une seconde position dégagée, une désolidarisation en rotation entre cet arbre (6’) et cette roue dentée (8), et, d’autre part, un second organe d’accouplement (10’) correspondant à l’embrayage (11) associé à l’autre (8’) parmi les deux roues dentées (8, 8’) et configuré et commandé pour établir sélectivement une liaison d’assujettissement en rotation entre cette autre roue dentée (8’) concernée et l’arbre support (6’), ce en alternance et de manière inversée par rapport à la liaison établie par le premier organe d’accouplement (10).Axle according to claim 1 or 2, characterized in that the torque transmission device (6) comprises, on the one hand, a first selective coupling member (10) which consists of a dog slidably mounted on the support shaft (6') and which is arranged and configured to establish, in a first engaged position, a rotational connection between this shaft (6') and one (8) of the two toothed wheels (8, 8') and, in a second released position, a separation in rotation between this shaft (6') and this toothed wheel (8), and, on the other hand, a second coupling member (10') corresponding to the associated clutch (11) to the other (8') among the two toothed wheels (8, 8') and configured and controlled to selectively establish a rotational securing connection between this other toothed wheel (8') concerned and the support shaft (6 '), this alternately and in an inverse manner with respect to the connection established by the first coupling member (10). Essieu selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’embrayage (11) consiste en un embrayage à disques multiples, monté solidaire en rotation avec l’un parmi l’arbre support (6’) et cet autre roue dentée (8’) et pouvant être sélectivement assujetti en rotation avec l’autre parmi l’arbre support (6’) et cette autre roue dentée (8’) par un troisième organe (12) d’accouplement.Axle according to claim 5, characterized in that the clutch (11) consists of a multiple disc clutch, mounted integrally in rotation with one of the support shaft (6') and this other toothed wheel (8') and can be selectively secured in rotation with the other of the support shaft (6') and this other toothed wheel (8') by a third coupling member (12). Essieu selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de blocage des roues (5, 5’) par bocage en rotation de l’arbre support (6’) de l’étage intermédiaire, ou blocage de l’une des roues dentées (8, 8’) montées sur cet arbre (6’).Axle according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a device for blocking the wheels (5, 5') by locking in rotation the support shaft (6') of the intermediate stage, or blocking of one of the toothed wheels (8, 8') mounted on this shaft (6'). Essieu selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend des actionneurs électromagnétiques pour commander la commutation du ou des organe(s) d’accouplement (10, 10’) et/ou l’enclenchement et le désenclenchement de l’embrayage (11).Axle according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises electromagnetic actuators for controlling the switching of the coupling member(s) (10, 10') and/or the engagement and the disengagement of the clutch (11). Véhicule automobile électrique, caractérisé en ce qu’il comprend un essieu (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, l’ensemble des éléments constitutifs de cet essieu étant logé dans un carter unique.Electric motor vehicle, characterized in that it comprises an axle (1) according to any one of claims 1 to 8, all of the constituent elements of this axle being housed in a single casing.
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