Brevet FR2974039A1 — publié le 20121019

GROUPE MOTOPROPULSEUR COMPORTANT UN PALIER RELAIS INTÉGRÉ L'invention concerne un groupe motopropulseur, notamment pour véhicule automobile hybride ou électrique, lequel groupe motopropulseur comprend un palier relais intégré pour réaliser un support intermédiaire d'un axe de transmission sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre moteur. Selon des modes de réalisation connus de l'art antérieur, notamment dans le contexte des véhicules automobiles comportant des groupes motopropulseurs disposés transversalement, un groupe motopropulseur comprend un moteur, électrique ou thermique, qui entraîne en rotation un arbre dit arbre moteur, lequel transmet la puissance dudit moteur, par un mouvement de rotation, à un ou plusieurs arbres de transmission par l'intermédiaire d'un train d'engrenages, notamment une boîte de vitesses ou un réducteur. Dans le cas d'un véhicule automobile, lesdits arbres de transmission transmettent la puissance motrice aux roues du véhicule. L'ensemble moteur et boîte de vitesses sont liés et centrés l'un par rapport à l'autre et constituent un ensemble très rigide généralement suspendu dans le véhicule. Les organes récepteurs, notamment les roues, sont suspendus de manière indépendante. Les arbres de transmission sont liés aux organes récepteurs par des joints de cardan. Particulièrement lorsque l'arbre de transmission est long, il est indispensable de le maintenir, par un palier intermédiaire dit palier relais, entre la sortie de la boîte de vitesses ou du réducteur et ledit joint de cardan. Ce palier relais comprend des moyens de guidage en rotation, notamment par un roulement à billes. Ledit palier relais est avantageusement lié au groupe motopropulseur. Les documents EP1415847 et FR2902706 décrivent des solutions de l'art antérieur dans lesquelles le palier intermédiaire est lié au carter du moteur par des points de fixation et de mise en référence usinés sur ledit carter. Cette solution est avantageuse car elle permet de monter et de démonter facilement l'arbre de transmission, le palier relais restant fixé à celui-ci. Toutefois, ces solutions de l'art antérieur sont difficiles de mise en oeuvre en ce qui concerne le réglage du parallélisme entre l'axe de rotation en sortie de la boîte de vitesse et l'axe de guidage en rotation du palier intermédiaire. La qualité de cet alignement a une incidence sur le rendement de la transmission, sur la durée de vie des roulements de guidage et sur les bruits et vibrations générés en fonctionnement. Selon ces solutions de l'art antérieur la chaîne de cotes définissant l'alignement de l'axe du palier relais avec l'axe de sortie de la boîte de vitesse fait intervenir un empilage comprenant la position des paliers de l'arbre moteur dans le carter moteur, la position des points de fixation du palier sur le carter moteur, la position de l'alésage du palier relais par rapport à l'interface de fixation de ce palier relais sur les points de fixation du carter et la chaîne de cote définissant la position de l'axe de sortie de la boîte de vitesse par rapport à l'arbre moteur. Ainsi, la chaîne de cotes définissant l'alignement de l'axe du palier relais avec l'axe de sortie de la boîte de vitesses ou du réducteur, selon les solutions de l'art antérieur, ne permet pas d'atteindre la précision visée, notamment dans le contexte d'un véhicule électrique où les contraintes de rendement et de bruit sont amplifiées en regard des véhicules à motorisation thermique, sauf à réaliser un réglage spécifique de l'alignement du palier relais au montage, ce qui a une incidence défavorable sur le coût d'assemblage de l'ensemble de transmission mettant en oeuvre un tel palier relais. L'invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur en proposant un groupe motopropulseur, notamment pour un véhicule automobile, comprenant : a. un moteur électrique comportant : un carter comportant un alésage définissant un axe de rotation ; ii un arbre moteur s'étendant selon une direction axiale selon ledit axe de rotation et guidé en rotation par des moyens de guidage centrés dans des paliers, dits paliers moteurs, liés audit carter ; 30 b. des moyens de transmission de puissance entre ledit arbre moteur et un arbre dit de transmission, s'étendant selon une direction axiale sensiblement parallèle à la direction axiale de l'arbre moteur ; c. des moyens de guidage en rotation de l'arbre de transmission ; d. ledit groupe motopropulseur comportant une pièce, dite pièce de support, en liaison complète avec le carter du moteur et comprenant un palier moteur et un palier dit relais apte à centrer les moyens de guidage en rotation de l'arbre de transmission. Ainsi la chaîne de cotes définissant l'alignement du palier relais est fortement réduite en ce qui concerne ledit palier relais puisqu'elle ne comporte plus que la position de l'axe de l'alésage du palier relais par rapport à l'axe de l'alésage du palier moteur, les deux se trouvant sur la même pièce. L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Selon un premier mode de réalisation, la pièce de support est co-moulée en tant que partie intégrante du carter. Cette solution offre la chaîne de cote la plus courte et par suite la variabilité de positionnement la plus faible. Selon un mode de réalisation alternatif, la pièce support est rapportée sur le carter. Ce mode de réalisation allonge la chaîne de cote par rapport à la solution correspondant au premier mode de réalisation mais facilite les opérations de fabrication, notamment les opérations d'alésage des paliers. Avantageusement le palier relais comprend deux demi-paliers assemblés selon un plan parallèle à l'axe de rotation dudit palier relais. Ce mode de réalisation permet de faciliter le montage et le démontage de l'arbre de transmission sans modifier l'empilage conduisant à la chaîne de cotes définissant la position de l'axe du palier relais. L'invention concerne également un procédé pour la fabrication d'un groupe motopropulseur selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, lequel procédé comprend une étape d'usinage de l'alésage du palier relais de la pièce support en référence avec l'alésage du palier moteur de ladite pièce support. Ce procédé assure une variabilité minimale de la chaîne de cotes déterminant l'alignement du palier relais, quel que soit le mode de réalisation considéré. Avantageusement, le procédé objet de l'invention comporte une étape d'usinage de l'alésage du palier moteur de la pièce support, cette étape, ainsi que l'étape d'usinage de l'alésage du palier relais de la pièce support, étant réalisées selon la même mise en position de ladite pièce support. Ainsi, aucune variation de positionnement de la pièce n'est introduite entre les usinages des deux alésages. Cette étape du procédé est réalisable que la pièce support selon l'invention soit une pièce rapportée ou qu'elle soit partie intégrante du carter. Selon un mode de réalisation produisant la variabilité minimale des cotes de fabrication, l'étape d'usinage de l'alésage du palier moteur de la pièce support est réalisée en référence avec l'axe de rotation défini par le carter moteur. Ainsi la chaîne de cotes est réduite entre l'axe du palier relais et l'axe de l'arbre moteur. Ce mode de réalisation du procédé objet de l'invention est plus particulièrement, mais pas exclusivement, adapté au cas où la pièce support est partie intégrante du carter. Avantageusement, l'étape d'usinage de l'alésage du palier moteur de la pièce support est réalisée alors que ladite pièce support est liée au carter, afin d'assurer l'alignement des deux axes par fabrication. Avantageusement, le procédé objet de l'invention comprend, selon le mode de réalisation précédent, une étape d'usinage du carter pour matérialiser l'axe de rotation défini par ledit carter, cette étape et l'étape d'usinage de l'alésage du palier moteur de la pièce support étant réalisées selon la même mise en position de l'ensemble carter et pièce support. Ainsi, l'absence de démontage et de repositionnement entre les deux opérations d'usinage procure une variabilité minimale des cotes de fabrication définissant l'alignement de l'axe de l'arbre moteur et de l'axe du palier relais. Le groupe motopropulseur objet de l'invention est particulièrement adapté à une utilisation dans un véhicule automobile hybride ou électrique où il offre un rendement amélioré et une discrétion acoustique et vibratoire accrue par rapport aux solutions connues de l'art antérieur, sans accroître le coût de réalisation. L'invention est décrite ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 5 dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective de face et de dessus d'un groupe motopropulseur selon un exemple de réalisation de l'invention ; - la figure 2 montre une vue partielle du groupe motopropulseur selon un exemple de réalisation de l'invention en vue de dessus et en coupe selon un plan contenant l'axe de l'arbre moteur et l'axe de l'arbre de transmission ; - la figure 3 représente une vue schématique selon la même coupe que la figure 2 de la réalisation par alésage du palier de l'arbre moteur et du palier de l'arbre support ; - et la figure 5 montre en vue de dessus une représentation schématique d'un véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon l'invention. Figure 1, selon un exemple de réalisation, le groupe motopropulseur 100 selon l'invention comprend un moteur électrique 110 qui entraîne par l'intermédiaire d'un réducteur 120 un arbre de transmission 130. L'arbre de transmission 130 est guidé en rotation par deux paliers, un premier palier 141 situé en sortie du réducteur 120 et un deuxième palier 142, dit palier relais, lequel est lié au carter du moteur électrique 110. Ledit palier relais 142 est lié au carter du moteur électrique 110 par l'intermédiaire d'une pièce 140, monolithique dans cet exemple de réalisation. Figure 2, selon une vue en coupe, le moteur électrique 110 comprend un carter extérieur 201 dans lequel est centré le stator 250. Le rotor 255 est en liaison complète avec l'arbre moteur 210, lequel est guidé en rotation par des roulements 240, 241 dans un palier 242. À son autre extrémité, l'arbre moteur est lié en rotation avec le réducteur par l'intermédiaire d'une pièce d'accouplement 215. L'arbre de transmission 130 est guidé en rotation par un roulement 230 monté dans un alésage 235 de la pièce support 140. Les roulements 240, 241 de guidage en rotation de l'arbre moteur 210 sont également montés dans un alésage 245 de la pièce support 140, de sorte que le parallélisme de l'axe de l'arbre de transmission 130 avec l'axe de l'arbre moteur dépend, d'une part, du positionnement du palier 141 du réducteur, et d'autre part, du positionnement relatif des alésages 235, 245 de la pièce support 140. Or, le réducteur est lié en rotation à l'arbre moteur ce qui entraîne un positionnement précis du palier 141 de guidage de l'arbre de transmission 130 par rapport au réducteur 120. Ainsi, la réalisation de l'alésage 245 du palier de l'arbre moteur et de l'alésage 235 du palier de l'arbre de transmission dans la même pièce support 140, permet un positionnement optimal de l'arbre de transmission 130 par rapport à l'arbre moteur 210. Le positionnement de la pièce support 140 par rapport au carter 201 du moteur électrique est réalisé dans cet exemple par un centrage 243 et un appui plan 247 sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre moteur 210. Figure 3, l'alignement de l'alésage 235 du palier relais 142 et de l'alésage 235 recevant le roulement 240 de l'arbre moteur est réalisé lors de l'usinage de ces alésages. Selon un exemple de réalisation, ces deux alésages sont usinés au cours de la même phase d'usinage avec la même mise en position de la pièce. Selon cet exemple de réalisation, chaque alésage 235, 245 est usiné à l'aide d'une barre à aléser 340 comportant un grain d'alésage 341, le tout étant monté sur une aléseuse, par exemple, une aléseuse à commande numérique. Alternativement, l'alésage peut être réalisé avec un outil de forme tel qu'un alésoir ou un foret 3/4, par fraisage en interpolation ou selon toute autre technique d'usinage adaptée. La pièce support 140 est ici mise en référence sur un montage d'usinage 310, lequel comprend un centrage 343 et un appui plan 347 reprenant les surfaces de positionnement 243, 247 de la pièce support 140 dans le carter moteur. Ainsi, les deux alésages sont réalisés sans démontage de la pièce, laquelle est mise en position dans la machine par ses surfaces de références utilisées pour son montage dans le carter du moteur électrique. Ces conditions de réalisation assurent une dispersion minimale des cotes de fabrication ainsi qu'une chaîne de cotes réduite pour le respect du parallélisme de l'arbre moteur 210 et de l'arbre de transmission 130. Figure 4, selon un mode de réalisation particulier, permettant un montage et un démontage plus facile de l'arbre de transmission, le palier relais 142 comprend deux demi-paliers 444, 445 assemblés suivant une interface 446 suivant un plan diamétral de l'alésage dudit palier. Des moyens d'assemblage 443 permettent de maintenir les deux demi-paliers l'un par rapport à l'autre. Ces moyens d'assemblage sont choisis suffisamment rigides pour permettre l'alésage du palier alors que les deux demi-paliers sont ainsi assemblés. Figure 5, le groupe motopropulseur 100 selon l'invention peut être avantageusement utilisé pour la motorisation d'un véhicule 500 électrique. Selon cet exemple de réalisation ledit véhicule 500 comporte un poste de pilotage 520 en position centrale. Le groupe motopropulseur 100 est placé d'un côté du poste de pilotage, de sorte que pour l'entraînement du train moteur 550, l'un des axes de transmission 530 est particulièrement long. La longueur de cet axe de transmission implique des contraintes particulièrement sévères sur l'alignement de cet arbre 530. A cette fin, le groupe motopropulseur objet de l'invention permet d'assurer un défaut de parallélisme inférieur à 0.5 ° en montage direct sans réglage. La description ci-avant et les exemples de réalisation montrent que l'invention atteint les objectifs visés en particulier elle permet de répondre à des contraintes de parallélisme sévères entre l'arbre moteur 210 et l'arbre de transmission 130 d'un groupe motopropulseur comprend un moteur électrique en montage direct, sans réglage, et de manière reproductible dans le cadre d'une fabrication en série. 1. 5 10 15 20 2. 3. 25 4.