Brevet FR2881382A1 — publié le 20060804

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. On connaît un tel dispositif selon lequel le rotor de la machine électrique est solidaire d'un moyeu monté concentriquement à l'arbre primaire de la boîte de vitesses et à rotation relativement à un carter fixe portant le stator de la machine électrique, le stator et le rotor étant coaxiaux et un entrefer étant défini entre la périphérie interne du stator et la périphérie externe du rotor. L'arbre primaire est monté à rotation à son extrémité située du côté de la boîte de vitesses par un palier à roulement baignant dans l'huile de boîte de vitesses et son extrémité opposée est également montée à rotation dans un trou borgne réalisé en bout de l'arbre vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'un palier lisse. L'arbre primaire est en outre accouplé à l'arbre vilebrequin par l'intermédiaire d'un embrayage pouvant être débrayé par une commande d'embrayage de manière à passer d'une position embrayée de l'embrayage à laquelle la rotation de l'arbre vilebrequin est transmise à l'arbre primaire, à une position débrayée de cet embrayage, lors du passage d'un rapport de vitesse ou en mode électrique de fonctionnement du moteur, et à laquelle l'arbre vilebrequin est désaccouplé de l'arbre primaire. Ce dispositif d'accouplement connu a pour inconvénient d'être une structure relativement complexe du fait que la commande d'embrayage montée concentriquement entre l'arbre primaire et le moyeu du rotor est composée d'un manchon à trois poussoirs et de deux butées pour assurer la commande de l'embrayage. Ce dispositif a pour autre inconvénient que l'ensemble à moyeu et rotor est monté en porte-à-faux sur l'arbre primaire approximativement au milieu de celui-ci et un tel balourd du rotor génère des micros déplacements entre les cannelures de l'arbre primaire et de la machine électrique, provoquant une usure par contact. Enfin, cette disposition en porte-à-faux du rotor sur l'arbre primaire a également pour inconvénient que l'entrefer entre rotor et stator n'est pas maintenu à une valeur rigoureusement constante. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus en proposant 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 portant un stator de la machine électrique définissant un entrefer avec le rotor, et l'arbre primaire pouvant être désaccouplé en rotation de l'arbre vilebrequin du moteur par l'intermédiaire d'un embrayage débrayable par une commande à butée de débrayage, et qui est caractérisé en ce que le moyeu du rotor est monté directement sur l'arbre primaire et relié à ce dernier par une liaison à cannelures en un emplacement proche du palier de la boîte de vitesses supportant l'arbre primaire à l'opposé de l'embrayage. De préférence, le moyeu du rotor est en forme de manchon et a l'une de ses extrémités montée à rotation relativement au carter portant le stator par un palier à roulement et une partie son extrémité opposée, située en regard du palier supportant l'arbre primaire à l'opposé de l'embrayage, centrée sur l'arbre primaire par un genre de palier lisse permettant de recentrer le moyeu du rotor par rapport à l'arbre primaire. Le carter portant le stator présente en section transversale la forme d'une cloche montée concentriquement à l'arbre primaire en ayant son ouverture en regard de l'embrayage et la commande à butée de débrayage est logée dans le carter en forme de cloche à proximité du palier à roulement de ce carter supportant l'arbre primaire en étant disposée en regard de l'embrayage et concentriquement à l'arbre primaire. Le moyeu du rotor fait partie d'un carter présentant en section transversale la forme d'une cloche portant le rotor et montée concentriquement à l'arbre primaire en étant adjacente à la cloche du carter portant le stator à l'opposé de l'embrayage de manière que la cloche du carter portant le stator soit logée dans la cloche du carter portant le rotor. La cloche du carter portant le stator se termine dans la cloche du carter portant le rotor par une paroi annulaire dans laquelle est monté le palier à roulement du moyeu du rotor. La liaison à cannelures du moyeu du rotor à l'arbre primaire est lubrifiée par l'huile présente dans la boîte 20 de vitesses. Avantageusement, un joint torique est monté sur l'arbre primaire à l'intérieur de la cloche du carter portant le stator et est centré dans l'extrémité du manchon du moyeu du rotor. L'arbre primaire a son extrémité opposée au moyeu du rotor montée à rotation par un palier lisse dans un trou borgne réalisé en bout de l'arbre vilebrequin du moteur avec jeu pour accepter les défauts de concentricité. De préférence, la commande à butée de débrayage est du type hydraulique. 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 une machine électrique tournante réversible faisant partie d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile; et - la figure 2 est une vue agrandie en perspective d'une commande à butée de débrayage hydraulique utilisée dans la machine de la figure 1. En se reportant à la figure 1, la référence 1 désigne une machine électrique tournante réversible, 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, qui fait ainsi partie d'un groupe motopropulseur hybride, comprend essentiellement un stator annulaire fixe 5 et un rotor annulaire 6 logé coaxialement dans le stator fixe 5 suivant un axe de symétrie axial X-X' autour duquel le rotor est monté rotatif. Un entrefer est défini entre la périphérie interne du stator 5 et la périphérie externe du rotor 6. Le rotor 6 est monté solidaire sur un moyeu de support 7 disposé concentriquement autour d'un arbre primaire ou arbre d'entrée 8 de la boîte de vitesses 3 s'étendant suivant l'axe X-X' et est monté à rotation à cet arbre comme on le verra ultérieurement. Le stator 5 est fixé au carter d'embrayage 2 par des vis de fixation 9, dont une seule est représentée, traversant des brides de fixation en étoile 10 faisant extérieurement saillie d'une partie annulaire dans laquelle est fixée par emmanchement la périphérie externe du stator 5. L'arbre primaire 8 est monté à rotation à son extrémité côté boîte de vitesses 3 par un palier à roulement 11 et centré à son extrémité opposée à la boîte de vitesses dans un trou borgne 12a réalisé en bout ou partie formant nez de l'arbre vilebrequin 12 du moteur thermique par un palier lisse 13. Un volant d'inertie 14 est fixé à l'arbre vilebrequin 12 par des vis de fixation 15 et comporte une face dressée 14a perpendiculaire à l'arbre vilebrequin 12 sur laquelle peut venir en engagement par friction au moins un disque d'embrayage de friction 16 à déplacement axial commandé par un plateau 17. Ce dernier est commandé par une butée de débrayage 18 et le disque d'embrayage 16 est relié par un accouplement flexible 19 à un moyeu 20 solidaire en rotation de l'arbre primaire 8, par exemple par des cannelures. Le plateau d'embrayage 17 est commandé par un diaphragme 21 monté concentriquement à l'arbre primaire 8 et piloté par la butée 18 pour amener l'embrayage constitué par le disque 16 et le plateau 17 en position embrayée ou débrayée du volant d'inertie 14 et, par conséquent, accoupler l'arbre primaire 8 à l'arbre vilebrequin 12 ou le désaccoupler de ce dernier lors du passage d'un rapport de vitesse ou en mode de fonctionnement électrique du moteur. Le diaphragme 21 est disposé entre le plateau 17 et un couvercle d'embrayage 22, la membrane 21 étant fixée au couvercle 22 par des rivets 23 régulièrement répartis sur une même circonférence au voisinage du bord externe de la membrane 21. Selon l'invention, le moyeu 7 du rotor 6 présente en section transversale la forme générale d'une cloche montée concentriquement à l'arbre primaire 8 en ayant son ouverture dirigée vers l'embrayage. La paroi 7a de la cloche opposée à son ouverture et s'étendant transversalement à l'arbre primaire 8 est raccordée en son centre à un manchon 7b du moyeu 7 s'étendant au travers de la paroi 7a de part et d'autre de celle-ci et le manchon 7b est monté directement sur l'arbre 8 en étant relié à ce dernier par une liaison à cannelures en un emplacement proche du palier à roulement 11 situé à l'opposé de l'embrayage. Une partie d'extrémité du manchon 7b, déportée par rapport à la paroi 7a du moyeu 7 et située en regard du palier à roulement 11 opposé à l'embrayage, n'est pas reliée par des cannelures à l'arbre primaire 8, mais est centrée sur cet arbre par un genre de palier lisse 24 permettant de reprendre les jeux radiaux dus à la liaison cannelée et de reprendre les défauts de concentricité de l'arbre primaire 8 par rapport au moyeu 7 du rotor 6 par un recentrage de celui-ci. L'extrémité opposée du manchon 7b située dans la cloche du moyeu 7 est montée à rotation relativement à un carter 25 portant le stator 5 par un palier à roulement 26. Le carter 25 du support du stator 5 présente également en section transversale la forme générale d'une cloche montée concentriquement à l'arbre primaire 8 en ayant son ouverture en regard de l'embrayage. La cloche 25 du stator 5 est en partie logée dans la cloche conjuguée 7 du rotor 6 en étant adjacente à cette dernière et laissant subsister entre elles un petit espace. La partie périphérique externe 25a de la cloche du carter 25 de support du stator 5 est conformée de manière à supporter le côté du stator 5 adjacent au couvercle d'embrayage 22 et est fixée au carter 2 par les vis de fixation 9. La cloche du carter 25 du stator 5 se termine dans la cloche 7 de carter portant le rotor 6 par une partie cylindrique 25b dans laquelle est monté le palier à roulement 26. La cloche du carter du moyeu 7 comporte une paroi annulaire externe 7c sur la périphérie externe de laquelle est monté le rotor 6. La commande à butée de débrayage 18 est du type hydraulique, connue en soi, et est logée dans le carter en forme de cloche 25 du stator 5 concentriquement à l'arbre primaire 8 en étant fixée d'un côté au carter 25 à proximité du palier à roulement 26 et de l'autre côté en regard de l'embrayage de manière que la butée puisse agir sur la membrane 21 comme expliqué précédemment. La liaison à cannelures du moyeu 7 du rotor 6 à l'arbre primaire 8 est lubrifiée par l'huile présente dans la boîte de vitesses et un joint torique 27 est monté sur l'arbre primaire 8 à l'intérieur de la cloche du carter 25 du stator 5 en étant centré dans l'extrémité correspondante du moyeu 7b. Un joint d'étanchéité 28, du type spi, est disposé 10 entre le carter d'embrayage 2 et la périphérie externe du moyeu 7. Le dispositif d'accouplement ci-dessus décrit de l'invention permet de réduire considérablement le porte-à-faux du rotor sur l'arbre primaire et le recentrage de ce rotor par son roulement centré dans le palier de l'arbre primaire dans le carter d'embrayage. De la sorte, l'entrefer entre le rotor et le stator d'une machine électrique est parfaitement maîtrisé à une valeur constante et les micro-déplacements entre les cannelures de l'arbre primaire et de la machine électrique sont supprimés. En outre, les cannelures entre l'arbre primaire sont graissées pair l'huile de la boîte de vitesses. Enfin, la commande de débrayage est implantée directement à proximité du mécanisme d'embrayage. Le diamètre du roulement de la machine électrique étant réduit, cela permet un meilleur rendement de par une réduction des pertes par frottement. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement entre le rotor (6) d'une machine électrique tournante réversible et l'arbre primaire (8) 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 (8) et à rotation relativement à un carter fixe (25) portant un stator (5) de la machine électrique définissant un entrefer avec le rotor (6) et l'arbre primaire (8) pouvant être désaccouplé en rotation de l'arbre vilebrequin (12) du moteur par l'intermédiaire d'un embrayage débrayable par une commande à butée de débrayage (18), caractérisé en ce que le moyeu (7) du rotor (6) est monté directement sur l'arbre primaire (8) et relié à ce dernier par une liaison à cannelures en un emplacement proche du palier (11) de la boîte de vitesses supportant l'arbre primaire (8) à l'opposé de l'embrayage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu (7) du rotor (6) est en forme de manchon (7b) et a l'une de ses extrémités montée à rotation relativement au carter (25) portant le stator (5) par un palier à roulement (26) et une partie de son extrémité opposée, située en regard du palier supportant l'arbre primaire (8) à l'opposé de l'embrayage, centrée sur l'arbre primaire (8) par un genre de palier lisse (24) permettant de recentrer le moyeu (7) du rotor (6) par rapport à l'arbre primaire (8). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le carter (25) portant le stator (5) présente en section transversale la forme d'une cloche montée concentriquement à l'arbre primaire (8) en ayant son ouverture en regard de l'embrayage et la commande à butée de débrayage (18) est logée dans le carter en forme de cloche (25) à proximité du palier à roulement (26) de ce carter supportant l'arbre primaire (8) en étant disposée en regard de l'embrayage et concentriquement à l'arbre primaire (8). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyeu (7) du rotor (6) fait partie d'un carter présentant en section transversale la forme d'une cloche portant le rotor (6) et montée concentriquement à l'arbre primaire (8) en étant adjacente à la cloche du carter (25) portant le stator (5) à l'opposé de l'embrayage de manière que la cloche du carter (25) portant le stator (5) soit logée dans la cloche du carter portant le rotor (6). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cloche du carter (25) portant le stator (5) se termine dans la cloche du carter portant le rotor (6) par une paroi annulaire (25b) dans laquelle est monté le palier à roulement (26) du moyeu (7) du rotor (8). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison à cannelures du moyeu (7) du rotor (6) à l'arbre primaire (8) est lubrifiée par l'huile présente dans la boîte de vitesses. 7. Dispositif selon la revendication 6 lorsque considérée en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce qu'un joint torique (27) est monté sur l'arbre primaire (8) à l'intérieur de la cloche du carter (25) portant le stator (5) et est centré dans l'extrémité du manchon (7b) du moyeu (7) du rotor (6). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre primaire (8) a son extrémité opposée au moyeu (7) du rotor (6) montée à rotation par un palier lisse (13) dans un trou borgne (12a) réalisé en bout de l'arbre vilebrequin (12) du moteur. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande à butée de débrayage (18) est du type hydraulique.