Brevet FR2839759A1 — publié le 20031121

La présente invention concerne un dispositif d'accouplement élastique entre le rotor d'une machine électrique tournante réversible et l'arbre vilebrequin d'un moteur thermique notamment d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile. Le rotor de la machine électrique tournante, qui peut être un alternateur-démarreur, est solidaire d'un moyeu monté coaxialement à l'arbre vilebrequin entraînant en rotation un volant d'inertie par l'intermédiaire d'un couvercle d'embrayage solidaire en rotation de ce volant. Des moyens d'accouplement sont prévus entre le moyeu du rotor de la machine électrique et le couvercle d'embrayage. Cependant, ces moyens d'accouplement ont pour inconvénient d'être sensibles aux déplacements du vilebrequin ainsi qu'au fonctionnement acyclique du moteur thermique et aux déformations géométriques de cet arbre, provoquant de la sorte des dysfonctionnements de la machine électrique. En outre, les moyens d'accouplement ne sont pas adaptés pour compenser un désalignement pouvant intervenir entre le rotor de la machine électrique et l'arbre vilebrequin du moteur thermique. Enfin, les moyens d'accouplement sont d'une structure relativement complexe et rendent extrêmement difficiles le montage ou le démontage du couvercle d'embrayage relativement au moyeu du rotor de la machine électrique. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif d'accouplement élastique entre le rotor d'une machine électrique tournante réversible et l'arbre vilebrequin d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile, le rotor étant solidaire d'un moyeu monté coaxialement à l'arbre vilebrequin entraînant en rotation un volant d'inertie auquel est solidarisé en rotation un couvercle d'embrayage, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier d'accouplement de forme générale annulaire interposé entre le couvercle d'embrayage et le moyeu du rotor coaxialement à ce dernier et comprenant une première partie de boîtier solidaire du couvercle d'embrayage, pouvant s'accoupler en rotation à une seconde partie de boîtier fixée dans le moyeu du rotor par l'intermédiaire de moyens élastiques de même raideur en direction circonférentielle permettant de transmettre le couple de la machine électrique et d'amortir les déplacements relatifs en rotation entre les deux parties de boîtier résultant des déplacements du vilebrequin et des acyclismes du moteur thermique et/ou des déformations géométriques de ce vilebrequin, les moyens élastiques étant conformés de façon à permettre à la première partie de boîtier d'être montée et accouplée en aveugle à la seconde partie de boîtier. La seconde partie de boîtier comprend un plateau annulaire fixé au fond d'une cavité annulaire interne du moyeu sur une partie centrale cylindrique de ce moyeu et les moyens élastiques comprennent au moins deux blocs en matériau élastomère solidaires de la face du plateau opposée au fond du moyeu en faisant saillie de celle-ci et étant régulièrement espacés en direction circonférentielle, chaque bloc en élastomère comportant dans sa face radialement interne une rainure centrale longitudinale située entre deux parties de face interne formant rampes inclinées en sens opposés, et la première partie de boîtier comprend un plateau annulaire fixé au couvercle d'embrayage par des éléments de fixation, tels que des rivets, et au moins deux tenons radiaux externes solidaires de la face du plateau à l'opposé du couvercle d'embrayage en s'étendant perpendiculairement de celle-ci et étant régulièrement espacés en direction circonférentielle, la première partie de boîtier pouvant être accouplée en aveugle à la seconde partie de boîtier en introduisant les tenons dans le moyeu du rotor de façon qu'ils viennent chacun en appui sur l'une associée des faces en rampe située d'un côté de la rainure d'un bloc en élastomère correspondant et en faisant tourner le moyeu du rotor relativement à la première partie de boîtier dans le sens approprié pour engager élastiquement les deux tenons respectivement dans les deux rainures. Chaque bloc en élastomère est bilatéralement maintenu précontraint en direction circonférentielle entre deux pattes rigides solidaires du plateau de la seconde partie du boîtier perpendiculairement à celui-ci. La face radialement interne de chaque bloc en élastomère est formée sur sa majeure partie par une pièce en tôle emboutie solidaire du bloc et comportant les deux rampes de sens opposés et la rainure centrale. Chaque tenon est situé au sommet d'une pièce en tôle en forme générale de dôme fixée sur une paroi rigide en forme de secteur solidaire du plateau de la première partie de boîtier perpendiculairement à celui-ci, de façon à permettre un déplacement radial élastique du tenon lors de l'accouplement de la première partie de boîtier à la seconde partie de boîtier. Chaque bloc en élastomère est fixé sur une patte de support rigide solidaire du plateau de la seconde partie de boîtier perpendiculairement à celui-ci. Le plateau de la seconde partie de boîtier est fixé sur la partie centrale cylindrique du moyeu par un circlips fixé sur cette partie et au moins une rondelle élastique montée concentriquement sur la partie centrale cylindrique et interposée entre le circlips et le plateau pour plaquer ce dernier au fond du moyeu du rotor. Une rondelle à friction est montée concentriquement sur la partie cylindrique centrale du moyeu entre le plateau de la seconde partie de boîtier et le fond du moyeu du rotor. De préférence, on prévoit trois blocs en élastomère dans lesquels peuvent s'engager respectivement trois tenons d'accouplement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans 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 le dispositif de l'invention permettant d'accoupler le rotor d'une machine électrique tournante et l'arbre vilebrequin d'un moteur thermique ; - la figure 2 est une vue en section suivant la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en section suivant la ligne III-III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de côté de l'ensemble couvercle d'embrayage et moyeu de rotor assemblés par le dispositif d'accouplement de l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue en perspective éclatée du dispositif d'accouplement de l'invention ; et - la figure 7 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble à couvercle d'embrayage et rotor muni du dispositif d'accouplement de l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, la référence 1 désigne une machine électrique tournante ou alternateur-démarreur, logée dans un carter d'embrayage 2 fixé entre le carter 3 de boîte de vitesses et le carter 4 du moteur thermique d'un véhicule automobile. La machine électrique 1 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 peut être entraîné en rotation par l'arbre vilebrequin 7 du moteur thermique comme on le verra ultérieurement. La référence 8 désigne le différentiel du véhicule logé dans un carter 9 et pouvant entraîner en rotation l'axe de roue 10. Le rotor 6 est monté de façon solidaire sur un moyeu de support 11 qui est monté à rotation sur un palier 12 par exemple du type à roulement à billes. Le rotor est maintenu axialement sur le moyeu 11 d'un côté par un épaulement 13 de ce moyeu et de l'autre côté par une bague annulaire 14. L'ensemble constitué par le stator 5, le rotor 6, le moyeu 11 et le palier 12 est logé dans un carter indépendant 15 fixé au carter d'embrayage 2 par des vis de fixation (non représentées). Le carter 15 comprend une partie centrale tubulaire 16 entourant coaxialement l'arbre primaire 17 de la boîte de vitesses et qui est monté à rotation à une extrémité dans un alésage borgne 7a de l'arbre vilebrequin 7. Le palier 12 est monté sur la partie centrale tubulaire 16 en étant maintenu coaxialement sur celle-ci par un épaulement de butée 16a situé à une extrémité de la partie 16 et un circlips 19 au voisinage de l'extrémité de celle-ci. Le moyeu 11 est en outre maintenu axialement sur le palier 12 d'une part par un circlips 20 logé dans une gorge interne du moyeu et d'autre part par un épaulement 21 du moyeu 11 en appui sur le palier 12. Le moyeu 11 du rotor 6 est relié par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement à un couvercle d'embrayage 22 qui est solidaire en rotation du volant d'inertie 23 du moteur par des moyens appropriés, tels que des vis 24. Le rotor 6 et le moyeu 11 de la machine électrique 1 sont montés concentriquement à l'arbre vilebrequin 7 et à l'arbre primaire 17 de la boîte de vitesses. Une butée de débrayage 25 peut être déplacée par une fourchette de commande 26 montée sur le carter d'embrayage 2 par une articulation à rotule 27 de façon à commander le déplacement en translation de la butée de débrayage 25 qui agit à son extrémité opposée à la fourchette 26 sur un diaphragme d'embrayage 28 qui agit sur un plateau d'embrayage 29 logé dans le couvercle d'embrayage 22 en étant solidaire en rotation de celui-ci par des moyens de liaison 30 autorisant un déplacement axial du plateau 29 relativement au couvercle 22 et occupant normalement une position embrayée. Un disque d'embrayage 31 est interposé entre le plateau 29 et une face dressée, perpendiculaire à l'arbre vilebrequin 7, du volant d'inertie 23. Le disque 31, du type à friction, est relié par un accouplement flexible 32 à un moyeu 33 solidaire en rotation de l'arbre 17 de la boîte de vitesses. En position embrayée de l'embrayage constitué par le plateau 29 et le disque 31, la rotation de l'arbre vilebrequin 7 est transmise à l'arbre primaire 17 de la boîte de vitesses 3. En position débrayée de cet embrayage, lors du passage d'un rapport de vitesse, l'arbre vilebrequin 7 est désaccouplé de l'arbre primaire 17. Selon l'invention, le dispositif d'accouplement du couvercle d'embrayage 22 au moyeu 11 du rotor 6 comprend comme cela ressort également des figures 2 à 7, un boîtier d'accouplement 34 de forme générale annulaire interposé entre le couvercle d'embrayage 22 et le moyeu 11 en étant pratiquement logé dans une cavité interne généralement annulaire de ce moyeu coaxialement à l'arbre primaire 17 ou à l'arbre vilebrequin 7. Le boîtier d'accouplement 34 comprend une première partie de boîtier 35 solidaire du couvercle d'embrayage 22 et pouvant s'accoupler en rotation à une seconde partie 36 du boîtier 34 par l'intermédiaire de moyens élastiques 37 qui sont conformées de façon à permettre à la première partie de boîtier 35 d'être montée et accouplée en aveugle à la seconde partie de boîtier 36 comme on le verra ultérieurement. La seconde partie de boîtier 36 comprend un plateau généralement annulaire 38 fixé au fond de la cavité annulaire interne du moyeu 11 sur une partie centrale cylindrique interne 11a de ce moyeu et les moyens élastiques 37 sont constitués par au moins deux blocs en matériau élastomère solidaires de la face du plateau 38 opposée au fond de la cavité interne du moyeu 11. De préférence, la seconde partie de boîtier 36 comprend trois blocs en élastomère 37 régulièrement espacés en direction circonférentielle et faisant saillie du plateau perpendiculairement à celui-ci. Chaque bloc 37 est fixé à une patte de support rigide 39 solidaire du plateau 38 perpendiculairement à celui-ci en sens opposés au fond de la cavité interne du moyeu 11. Chaque patte 39 peut être constituée par une languette curviligne fixée à un bord curviligne externe du plateau 38 de la seconde partie de boîtier 36 et le bloc correspondant 37 est de forme pouvant être fixé, par exemple par collage ou surmoulage, à la face radialement interne de la languette 39. Chaque bloc en élastomère 37 est en outre bilatéralement maintenu précontraint en direction circonférentielle entre deux pattes parallèles rigides 40 solidaires du plateau 38 en s'étendant perpendiculairement à celui-ci à l'opposé du fond de la cavité interne du moyeu 11. La face radialement interne de chaque bloc en élastomère 37 est constituée par une pièce en tôle 41 solidaire du bloc 37, par exemple par collage ou par surmoulage, et emboutie de façon à définir sur cette face interne une rainure centrale longitudinale 42, c'est-àdire parallèle à l'axe longitudinal X-X' du moyeu 11 assemblé au couvercle d'embrayage 22 par le dispositif d'accouplement et confondu à l'axe longitudinal de l'arbre vilebrequin 7, et deux parties de face interne en forme de rampe 43 situées respectivement des deux côtés de la rainure 42 et inclinées en sens opposés l'une de l'autre. Le plateau 38 de la seconde partie de boîtier 36 est fixé dans le moyeu 11 par un circlips 44 fixé dans une gorge externe de la partie centrale cylindrique lia du moyeu 11 et au moins une rondelle élastique 45 montée concentriquement sur la partie lia en étant interposée entre le circlips 44 et le plateau annulaire 38 pour plaquer ce dernier au fond de la cavité interne du moyeu 11. De préférence, on prévoit trois rondelles élastiques 45. Une rondelle à friction 46 est montée concentriquement sur la partie cylindrique centrale 11a entre le plateau 38 et le fond du moyeu 11. La première partie de boîtier 35 comprend un plateau annulaire 47 fixé au couvercle d'embrayage 22 par des éléments de fixation 48, tels que par exemple des rivets, et au moins deux tenons radiaux externes 49 solidaires de la face du plateau 47 opposée au couvercle d'embrayage 22 en s'étendant perpendiculairement de celle-ci et étant régulièrement espacés en direction circonférentielle. De préférence, trois tenons 49 sont prévus et coopèrent respectivement avec les trois blocs en élastomère 37 pour permettre l'accouplement en rotation de la première partie de boîtier 35 à la seconde partie de boîtier 36 et donc d'accoupler le couvercle d'embrayage 22 au rotor 11. Chaque tenon 49 fait partie d'une pièce en tôle emboutie de façon que le tenon 49 en constitue le sommet et les parois latérales rectangulaires 50 s'étendant de chaque côté du tenon 49 en définissant une forme générale de dôme fixé sur une paroi rigide en forme de secteur 51 solidaire du plateau 47 en s'étendant perpendiculairement à celui-ci et étant située au niveau de la partie correspondante de bord circulaire interne définissant l'ouverture centrale du plateau 47. Les trois parois en secteur 51 sont ainsi disposées concentriquement à l'axe X-X' . Les pièces en forme de dôme 49,50 sont fixées aux secteurs 51, au voisinage des extrémités libres de leurs parois latérales 50, par des rivets 52. De la sorte, les tenons 49 font saillie radialement extérieurement en étant élastiquement déformables, par les parois latérales 50, suivant une direction radiale. L'accouplement de la première partie de boîtier 35 à la seconde partie de boîtier 36 ressort déjà de la description qui précède et va être maintenant expliqué. Après avoir fixé la seconde partie de boîtier 36 et ses blocs en élastomère 37 dans le moyeu 11 et la première partie de boîtier 35 et ses tenons 49 au couvercle d'embrayage 22 lui-même fixé au carter 4 du moteur thermique, ce dernier est positionné relativement au rotor 6 de la machine électrique 1 pour amener la première partie de boîtier 35 en regard du moyeu 11. Ensuite, le moteur est déplacé de façon à introduire en aveugle la première partie de boîtier 35 dans le moyeu 11 en amenant les tenons 49 en appui respectivement sur les faces en rampe correspondantes des blocs en élastomère 37. Par alimentation de la machine électrique 1, le rotor 6 et le moyeu 11 ainsi que la seconde partie de boîtier 36 et ses blocs en élastomère 37 sont tournés dans le sens approprié et d'une valeur d'angle déterminée de façon à déplacer les tenons 49 le long des faces en rampe correspondantes 43 avec déplacement en direction radiale interne de ces tenons à l'encontre de la force élastique de rappel des parois latérales 50 et à engager élastiquement les tenons 49 respectivement dans les gorges 42, chacune de section transversale en forme de V. Lors d'un fonctionnement acyclique du moteur thermique ou de déformations géométriques du vilebrequin de ce moteur, les écarts en torsion résultant appliqués entre les deux parties 35, 36 du boîtier d'accouplement 34 sont amortis par les blocs en élastomère 37 sur lesquels agissent les tenons 49 suivant le sens du mouvement de torsion. Les blocs en élastomère 37 sont montés au plateau 38 de la seconde partie de boîtier 36 de façon à procurer la même raideur en direction circonférentielle. Le boîtier 36 a ainsi une double fonction d'une part d'amortissement ou de limiteur de couple permettant la filtration des déplacements du vilebrequin et du fonctionnement acyclique du moteur thermique et d'autre part de liaison à rotation entre le moyeu 11 du rotor 6 et le couvercle d'embrayage 22. Le dispositif d'accouplement est conçu de façon à permettre un montage automatique en aveugle et de façon autocentrée de la première partie de boîtier 35 à la seconde partie de boîtier 36 logée dans le moyeu 11. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement élastique entre le rotor (6) d'une machine électrique tournante réversible (1) et l'arbre vilebrequin (7) d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile, le rotor (6) étant solidaire d'un moyeu (11) monté coaxialement à l'arbre vilebrequin (7) entraînant en rotation un volant d'inertie (23) auquel est solidarisé en rotation un couvercle d'embrayage (22), caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier d'accouplement (34) de forme générale annulaire interposé entre le couvercle d'embrayage (22) et le moyeu (11) du rotor (6) coaxialement à ce dernier et comprenant une première partie de boîtier (35) solidaire du couvercle d'embrayage (22), pouvant s'accoupler en rotation à une seconde partie de boîtier (36) fixée dans le moyeu (11) du rotor par l'intermédiaire de moyens élastiques (37) de même raideur en direction circonférentielle permettant de transmettre le couple de la machine électrique (1) et d'amortir les déplacements relatifs en rotation entre les deux parties de boîtier (35,36) résultant des déplacements du vilebrequin (7) et des acyclismes du moteur thermique et /ou des déformations géométriques de ce vilebrequin, les moyens élastiques (37) étant conformés de façon à permettre à la première partie de boîtier (35) d'être montée et accouplée en aveugle à la seconde partie de boîtier (36). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde partie de boîtier (36) comprend un plateau annulaire (38) fixé au fond d'une cavité annulaire interne du moyeu (11) sur une partie centrale cylindrique (lia) de ce moyeu et les moyens élastiques comprennent au moins deux blocs en matériau élastomère (37) solidaires de la face du plateau (38) opposée au fond du moyeu (11) en faisant saillie de celle-ci et étant régulièrement espacés en direction circonférentielle, chaque bloc en élastomère (37) comportant dans sa face radialement interne une rainure centrale longitudinale (42) située entre deux parties de face interne en rampes (43) inclinées en sens opposés, et la première partie de boîtier (35) comprend un plateau annulaire (47) fixé au couvercle d'embrayage (22) par des éléments de fixation (48), tels que des rivets, et au moins deux tenons radiaux externes (49) solidaires de la face du plateau (47) à l'opposé du couvercle d'embrayage (22) en s'étendant perpendiculairement de celle-ci et étant régulièrement espacés en direction circonférentielle, la première partie de boîtier (35) pouvant être accouplée en aveugle à la seconde partie de boîtier (36) en introduisant les tenons (49) dans le moyeu (11) du rotor de façon qu'ils viennent chacun en appui sur l'une associée des faces en rampe (43) située d'un côté de la rainure (42) d'un bloc en élastomère correspondant (37) et en faisant tourner le moyeu (11) du rotor (6) relativement à la première partie de boîtier (35) dans le sens approprié pour engager élastiquement les deux tenons (49) respectivement dans les deux rainures (42) . 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque bloc en élastomère (37) est bilatéralement maintenu précontraint en direction circonférentielle entre deux pattes rigides (40) solidaires du plateau (38) de la seconde partie de boîtier (36) perpendiculairement à celui-ci. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la face radialement interne de chaque bloc en élastomère (37) est formée sur sa majeure partie par une pièce en tôle emboutie solidaire du bloc et comportant les deux rampes de sens opposés (43) et la rainure centrale (42) . 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque tenon (49) est situé au sommet d'une pièce en tôle en forme générale de dôme (50) fixée sur une paroi rigide en forme de secteur (51) solidaire du plateau (47) de la première partie de boîtier (35) perpendiculairement à celui-ci, de façon à permettre un déplacement radial élastique du tenon (49) lors de l'accouplement de la première partie de boîtier (35) à la seconde partie de boîtier (36). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chaque bloc en élastomère (37) est fixé sur une patte de support rigide (39) solidaire du plateau (38) de la seconde partie de boîtier (36) perpendiculairement à celui-ci. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le plateau (38) de la seconde partie de boîtier (36) est fixé sur la partie centrale cylindrique (lla) du moyeu (11) par un circlips (44) fixé sur cette partie et au moins une rondelle élastique (45) montée concentriquement sur cette partie et interposée entre le circlips (44) et le plateau (38) pour plaquer ce dernier au fond du moyeu (11) du rotor (6). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une rondelle à friction (46) est montée concentriquement sur la partie cylindrique centrale (lla) entre le plateau (38) de la seconde partie de boîtier (36) et le fond du moyeu (11) du rotor. 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend trois blocs en élastomère (37) dans lesquels peuvent s'engager respectivement trois tenons d'accouplement (49).