Brevet FR2837246A1 — publié le 20030919

La présente invention concerne un dispositif d'accouplement entre le rotor d'une machine électrique tournante réversible et l'arbre primaire de la boîte de vitesses d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile. Les machines électriques tournantes des groupes motopropulseurs hybrides sont généralement implantées dans la boîte de vitesses, dans le carter d'embrayage du véhicule ou dans le carter de convertisseur si la boîte de vitesses est automatique. Cette implantation permet une liaison mécanique directe du rotor de la machine électrique avec l'arbre primaire de la boîte de vitesses. Cependant, si cette liaison est rigide, toutes les excitations et déformations de l'arbre primaire perturbent la machine électrique et, de même, les excitations et déformations de la machine électrique perturbent l'arbre primaire. Le but de la présente invention est de réaliser une liaison entre l'arbre primaire de la boîte de vitesses et le rotor de la machine électrique au moyen d'un dispositif d'accouplement admettant des jeux significatifs pour permettre des déformations de l'arbre primaire indépendamment du rotor de la machine électrique. A cet effet, l'invention propose un dispositif d'accouplement entre le rotor d'une machine électrique tournante réversible et l'arbre primaire de la boîte de vitesses d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile, le rotor étant solidaire d'un moyeu monté concentriquement à l'arbre primaire et à rotation relativement à un carter fixe, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'accouplement comportant un manchon disposé concentriquement entre le moyeu du rotor et l'arbre primaire en étant lié à rotation à ce dernier par des cannelures et une roue dentée solidaire du manchon d'accouplement à une extrémité de celui-ci, s'engrenant dans une partie formant couronne intérieurement dentée du moyeu. Ainsi, les jeux significatifs entre dents de la roue dentée d'accouplement et la couronne intérieurement dentée du moyeu autorisent des déformations de l'arbre primaire indépendamment du rotor de la machine électrique et réciproquement. Avantageusement, chaque flanc des dents de la roue dentée d'accouplement est recouvert d'un matériau en élastomère afin d'éliminer les bruits mécaniques créés par les chocs d'accouplement dus aux jeux entre dents de la roue dentée et la couronne dentée. Selon une variante, chaque flanc des dents de la couronne dentée est recouvert d'un matériau en élastomère afin d'éliminer les bruits mécaniques créés par les chocs d'accouplement dus aux jeux entre dents de la roue dentée et la couronne dentée. Le stator de la machine électrique est fixé dans le carter fixe de support du moyeu, lequel carter est monté dans le carter d'embrayage du moteur thermique en étant solidaire de celui-ci. L'invention vise également un système de propulsion pour un véhicule automobile, comprenant un moteur thermique, dont l'arbre moteur entraîne en rotation un volant d'inertie ; une boîte de vitesses ; une machine électrique tournante réversible comprenant un stator soliaire d'un carter fixe et un rotor solidaire d'un moyeu monté concentriquement à l'arbre moteur et à l'arbre primaire de la boîte de vitesses en étant monté à rotation relativement au carter fixe ; et des moyens d'embrayage pouvant être commandés pour notamment accoupler le volant d'inertie à l'arbre primaire de la boîte de vitesses, le rotor de la machine électrique tournante étant accouplé à l'arbre primaire par un dispositif d'accouplement pour faire fonctionner la machine électrique tournante en mode de traction électrique du véhicule ou de générateur de courant électrique d'alimentation de l'appareillage du véhicule, et qui est caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement est tel que défini précédemment. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale représentant une machine électrique tournante réversible faisant partie d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile ; et - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. En se reportant à la figure 1, la référence 1 désigne une machine électrique tournante réversible ou alternateur-démarreur, logée dans un carter d'embrayage 2 qui est fixé entre le carter 3 de la boîte de vitesses et le carter 4 du moteur thermique d'un véhicule automobile. La machine électrique 1 fait ainsi partie d'un groupe motopropulseur hybride. Cette machine comprend essentiellement un stator annulaire 5 qui est fixe relativement au carter d'embrayage 2 et un rotor annulaire 6 logé dans le stator fixe 5 en définissant par rapport à ce dernier un entrefer. Le rotor 6 est monté de façon solidaire sur un moyeu de support 7 qui est monté à rotation relativement à un carter indépendant 8 par l'intermédiaire d'un palier 9, par exemple du type roulement à billes. L'ensemble constitué par le stator 5, le rotor 6, le moyeu 7 et le palier 9 est logé dans le carter indépendant 8 qui est fixé au carter d'embrayage 2 par des vis de fixation (non représentées) de façon que le carter 8 soit logé dans le carter d'embrayage 2 en étant espacé de ce dernier. Le moyeu de support 7 est disposé concentriquement autour d'un arbre primaire ou arbre d'entrée 10 de la boîte de vitesses 3. L'arbre primaire 10 est monté à rotation, à son extrémité opposée à la boîte de vitesses 3, dans un alésage borgne lia réalisé en bout de l'arbre vilebrequin 11 du moteur thermique. L'arbre primaire peut être repris dans le nez du vilebrequin au moyen du roulement llb. Un volant d'inertie 12 est fixé à l'arbre vilebrequin 11 par des vis de fixation 13 et comporte une face dressée 12a perpendiculaire à l'arbre vilebrequin 11 sur laquelle peut venir en engagement par friction un disque d'embrayage de friction 14 à déplacement axial commandé par un plateau 15. Le plateau d'embrayage 15 est commandé par une butée de débrayage (non représentée) à déplacement commandé par une fourchette de commande 16 montée sur le carter d'embrayage 2 par une articulation à rotule 17. Le disque d'embrayage 14 est relié par un accouplement flexible 18 à un moyeu 19 solidaire en rotation de l'arbre primaire 10 de la boîte de vitesses 3. En position embrayée de l'embrayage constitué par le disque 14 et le plateau 15, la rotation de l'arbre vilebrequin 11 est transmise à l'arbre primaire 10 par l'accouplement flexible 18 et le moyeu 19, tandis qu'en position débrayée de cet embrayage, lors du passage d'un rapport de vitesse ou en mode électrique, l'arbre vilebrequin 11 est désaccouplé de l'arbre primaire 10. Selon l'invention, un dispositif est prévu pour accoupler le rotor 6 de la machine électrique 1 à l'arbre primaire 10 de la boîte de vitesses 3. Ce dispositif comprend une pièce d'accouplement 20 comportant un manchon 21 disposé concentriquement entre le moyeu 7 du rotor 6 et l'arbre primaire 10 en étant lié à rotation à ce dernier par des cannelures, et une roue dentée 22 solidaire du manchon 21 à une extrémité de celui-ci et en engrènement dans une partie formant couronne intérieurement dentée 23 du moyeu 7. Ainsi, lorsque la machine électrique 1 est alimentée en courant, le rotor 6 et le moyeu 7 tournent à l'unisson et la partie formant couronne intérieurement dentée 23 du moyeu 7 entraîne en rotation la roue dentée 22 et le manchon 21 pour entraîner également en rotation l'arbre primaire 10 de la boîte de vitesses 3. De préférence, le manchon 21 et la roue dentée 22 sont réalisés en une seule pièce. Comme il est visible sur la figure 2, afin d'éliminer les bruits mécaniques pouvant être créés par les chocs d'accouplement dus au jeu entre dents 24, 26 de la roue dentée 22 et la couronne intérieurement dentée 23 du moyeu 7, chaque flanc des dents 24 de la roue 22 est recouvert d'un matériau en élastomère 25 qui peut être fixé au flanc par collage. L'épaisseur du matériau élastomère 25 est de préférence inférieure au jeu séparant la dent 24 de la roue 22 de la dent 26 de la couronne 23. Selon une variante de réalisation, chaque flanc des dents 26 de la couronne 23 est recouvert d'un matériau en élastomère portant la même référence 25 que dans le premier mode de réalisation et fixé au flanc par collage afin d'éliminer les bruits mécaniques créés par les chocs d'accouplement. La couronne intérieurement dentée 23 peut être une pièce rapportée dans le moyeu 7 de la machine électrique ou être directement usinée dans ce moyeu. La figure 1 représente également les moyens permettant de commander l'embrayage. Ces moyens comprennent des tiges cylindriques 30 traversant le manchon 21 en s'étendant concentriquement à l'arbre primaire 10 et pouvant coulisser conjointement relativement au manchon suivant leur direction longitudinale parallèle à l'arbre 10 par la fourchette de commande 16 entre les états embrayé et débrayé des éléments d'embrayage. Les tiges 30 portent à l'une de leurs extrémités des butées à billes de débrayage 31 agissant sur les éléments d'embrayage et à leurs extrémités opposées des butées à billes 32 sur au moins l'une desquelles peut agir la fourchette 16. Des moyens élastiques 33, pouvant être constitués par un diaphragme, sont interposés entre le plateau 15 et les butées de débrayage 31 et peuvent être en appui, en position débrayée des éléments d'embrayage correspondant à la position de la fourchette 16 symbolisée en 35, sur une butée fixe 34. Les moyens élastiques 33 sont accouplés par des éléments de fixation 36 au plateau d'embrayage 15. L'embrayage est représenté en partie inférieure de la figure 1 en position débrayée à laquelle la partie active de la fourchette 16 est en appui sur la couronne de la butée 32 et les moyens élastiques 33 sont en appui sur la butée fixe 34 de façon à exercer un effort permettant de décoller le plateau d'embrayage 15 du disque d'embrayage 14 et, par conséquent, de désaccoupler l'arbre vilebrequin 11 de l'arbre primaire 10. L'embrayage est représenté en partie supérieure de la figure 1 en position embrayée à laquelle la fourchette 16 est en appui, à sa position symbolisée en 37 située à gauche de sa position 35, sur la couronne de la butée à bille 32 et les moyens élastiques sont relâchés pour qu'ils amènent le plateau d'embrayage 15 en appui sur le disque d'embrayage 14 de façon à assurer l'accouplement par friction du moteur thermique à la boîte de vitesses. Le dispositif d'accouplement de l'invention permet de filtrer efficacement les excitations et déformations de l'arbre primaire de la boîte de viteses pouvant perturber la machine électrique ainsi que les excitations et déformations de la machine électrique pouvant perturber l'arbre primaire, c'est-à-dire qu'il permet de découpler le rotor de la machine électrique de l'arbre primaire du point de vue acoustique et vibration. Le dispositif d'accouplement, en ne perturbant pas la flexion de l'arbre primaire de la boîte de vitesses, ne charge donc pas les angles d'attaque des dents de pignons de la boîte de vitesses et par conséquent permet de ne pas engendrer de phénomène de bruits de boîte de la boîte de vitesses. Ce dispositif évite de surdimensionner les roulements de la boîte de vitesses et de la machine électrique. Enfin, le dispositif d'accouplement procure une facilité d'assemblage de la machine électrique et de la boîte de vitesses. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement entre le rotor (6) d'une machine électrique tournante réversible (1) et l'arbre primaire (10) de la boîte de vitesses d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile, le rotor (6) étant solidaire d'un moyeu (7) monté concentriquement à l'arbre primaire (10) et à rotation relativement à un carter fixe (8), caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'accouplement (20) comportant un manchon (21) disposé concentriquement entre le moyeu (7) du rotor (6) et l'arbre primaire (10) en étant lié à rotation à ce dernier par des cannelures et une roue dentée (22) solidaire du manchon d'accouplement (21) à une extrémité de celui-ci et en engrènement dans une partie formant couronne intérieurement dentée (23) du moyeu (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque flanc des dents (24) de la roue dentée d'accouplement (22) est recouvert d'un matériau en élastomère (25) afin d'éliminer les bruits mécaniques créés par les chocs d'accouplement dus aux jeux entre dents (24,26) de la roue dentée (22) et la couronne dentée (23) . 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque flanc des dents (26) de la couronne dentée (23) est recouvert d'un matériau en élastomère (25) afin d'éliminer les bruits mécaniques créés par les chocs d'accouplement dus aux jeux entre dents (24,26) de la roue dentée (22) et la couronne dentée (23). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le stator (5) de la machine électrique (1) est fixé dans le carter fixe (8) de support du moyeu (7) , lequel carter (8) est monté dans le carter d'embrayage (2) du moteur thermique en étant solidaire de celui-ci. 5. Système de propulsion pour un véhicule automobile, comprenant un moteur thermique, dont l'arbre moteur (11) entraîne en rotation un volant d'inertie (12) ; une boîte de vitesses (3) ; une machine électrique tournante réversible (1) comprenant un stator (5) solidaire d'un carter fixe (8) et un rotor (6) solidaire d'un moyeu (7) monté concentriquement à l'arbre moteur (11) et à l'arbre primaire (10) de la boîte de vitesses en étant monté à rotation relativement au carter fixe (8) ; et des moyens d'embrayage (14,15) pouvant être commandés pour notamment accoupler le volant d'inertie (12) à l'arbre primaire (10) de la boîte de vitesses, le rotor (6) de la machine électrique tournante (1) étant accouplé à l'arbre primaire (10) par un dispositif d'accouplement pour faire fonctionner la machine électrique tournante (1) notamment en mode de générateur de courant électrique d'alimentation de l'appareillage du véhicule, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement (20) est tel que défini dans l'une des revendications précédentes.