Brevet FR3021377A1 — publié le 20151127

DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT DE DEUX ARBRES MOTEURS Le domaine de l'invention concerne un dispositif 5 d'accouplement de deux arbres tournants linéaires, ainsi qu'un module motopropulseur compact. L'invention s'adresse à un véhicule automobile léger motorisé par une machine électrique. Pour augmenter l'autonomie du véhicule électrique, il est connu d'ajouter un 10 moteur thermique auxiliaire, de faible puissance, pour assister la machine électrique en rechargeant la batterie électrique. Plus précisément, dans un mode de roulage, le moteur thermique fournit du couple à la machine électrique afin que celle-ci recharge la batterie. 15 Un moteur thermique monocylindre est suffisant pour recharger une batterie et, de plus, occupe un volume réduit dans le module motopropulseur. Il permet également de ne pas alourdir démesurément le véhicule. Cette architecture permet à un véhicule électrique 20 d'atteindre une autonomie supérieure à 100 kilomètres sans avoir à installer un bloc batterie imposant ou une transmission mécanique complexe que l'on retrouve dans un véhicule hybride classique. Dans un tel véhicule, la machine électrique et le 25 moteur thermique sont montés solidaires sur un même support dans le but de réduire l'espace occupé par le module motopropulseur. Typiquement, les arbres de transmission du moteur thermique et de la machine électrique sont colinéaires. Les axes des arbres sont montés alignés sur un même axe de 30 rotation. Il est donc nécessaire d'installer un dispositif d'accouplement pour mettre en liaison l'arbre de sortie du moteur thermique avec l'arbre de transmission de la machine électrique. Or, pour un véhicule léger les contraintes d'espace empêchent le montage d'un dispositif d'accouplement classique. Par ailleurs, la transmission doit être rigide autour de l'axe de rotation au niveau de l'accouplement. Il est connu dans l'état de la technique le document brevet EP0552801 proposant un accouplement à rouleaux permettant d'accoupler deux arbres colinéaires. Ce dispositif d'accouplement comprend des premiers doigts fixes et solidaires à un corps fixé sur le premier arbre s'étendant entre des rouleaux rotatifs solidaires à un corps fixé sur le deuxième arbre. Les rouleaux rotatifs permettent de guider les doigts du premier arbre lors du montage et faciliter la mise en liaison des deux arbres. Cependant, un moteur thermique monocylindre présente le défaut d'entrer fortement en vibration pour certaines plages de régime du moteur et entraine lors de son fonctionnement un désalignement de l'axe de rotation du moteur thermique avec l'axe de rotation de la machine électrique. Le désalignement de l'axe de rotation peut être angulaire et linéaire. Or, le dispositif d'accouplement présenté dans le document EP0552801 n'autorise pas ce désalignement des arbres. Il existe donc un besoin de proposer un dispositif d'accouplement présentant une liaison rigide en rotation pour deux moteurs montés solidaires sur un même support et résistant à de fortes vibrations. Un objectif de l'invention est donc de maintenir une liaison rigide, sans jeux, dans l'accouplement en rotation des arbres. De plus, un second objectif est de réduire les efforts subis lors des vibrations du moteur thermique. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'accouplement pour deux arbres colinéaires coopérant en 5 rotation comprenant un premier et un deuxième corps fixés sur l'extrémité d'un premier et d'un deuxième arbre respectivement, le premier corps comportant une surface plane ayant des premiers doigts s'étendant entre des deuxièmes doigts du deuxième corps afin de mettre en rotation le dit 10 deuxième corps, les premiers et deuxièmes doigts coopérant entre eux de façon à maintenir une liaison permanente sur des premières zones de contact. Selon l'invention, le deuxième corps comporte une calotte sphérique dont le sommet est en contact avec la 15 surface plane du premier corps sur une deuxième zone de contact positionnée sur l'axe de rotation du premier arbre de sorte à autoriser un désalignement angulaire de l'axe du deuxième arbre avec l'axe du premier arbre. L'invention peut également se présenter sous la forme 20 d'une variante ayant une ou toutes les caractéristiques parmi les caractéristiques suivantes : - le deuxième corps est sensiblement de la forme d'une sphère centrée sur l'axe de rotation des deux arbres dont la surface est en liaison permanente avec les premiers doigts sur 25 des troisièmes zones de contact, la calotte sphérique formant une partie de la sphère, - le premier corps est sensiblement de la forme d'un cylindre dont un plan forme la surface plane en contact avec le sommet de la calotte sphérique du deuxième corps, 30 - les premiers et deuxièmes doigts sont des cylindres de mêmes dimensions, - les axes de cylindre des deuxièmes doigts sont orthogonaux à l'axe de rotation du deuxième arbre, - les axes de cylindre des premiers doigts sont orthogonaux à la surface plane du premier corps, - les deuxièmes doigts sont installés serrés entre les premiers doigts. - le désalignement angulaire autorisé est inférieur à 5 degrés. Il est également prévu un module motopropulseur comprenant un moyen de motorisation principal et un moyen de motorisation auxiliaire montés sur un même support, l'arbre du moyen de motorisation principal et l'arbre du moyen de motorisation auxiliaire étant montés colinéaires et couplés l'un à l'autre par le dispositif d'accouplement selon l'invention. Il est également prévu un véhicule automobile comprenant un tel module motopropulseur. Grâce à l'invention, les arbres du moteur thermique et du moteur électrique peuvent se déplacer angulairement lors de 20 vibration de fonctionnement provoquer des efforts mécaniques important sur la zone d'accouplement. Par ailleurs, le montage des moteurs est facilité du fait du déplacement angulaire autorisé. De plus, l'encombrement de l'accouplement est réduit du 25 fait de la possibilité de plaquer le corps fixé à l'arbre du moteur électrique contre le corps fixé à l'arbre du moteur thermique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente une vue en trois dimensions du 5 dispositif d'accouplement selon l'invention. La figure 2 représente une vue en deux dimensions du dispositif d'accouplement lorsque les arbres des moteurs sont en alignement. La figure 3 représente une vue en deux dimensions du 10 dispositif d'accouplement lorsque les arbres des moteurs sont désalignés. L'invention concerne un véhicule automobile léger comprenant un module motopropulseur à deux moteurs. Le module motopropulseur comprend un support monté sur l'essieu du 15 véhicule. Le module motopropulseur est compact, c'est-à-dire que les moyens de traction et la transmission mécanique sont regroupés dans un module ou dans un espace contraint. Le moyen de motorisation principal est un moteur électrique monté sur le support et celui-ci est alimenté par 20 une batterie électrique. Le moteur électrique peut également fonctionner comme un générateur pour recharger la batterie. Un moteur thermique, alimenté par une réserve de carburant, de type monocylindre, est également monté sur le même support. Celui-ci est destiné à entrainer le moteur 25 électrique pour recharger la batterie et ainsi augmenter l'autonomie du véhicule. Dans un autre mode de pilotage du module motopropulseur, le moteur thermique peut participer à la fourniture de couple aux roues du véhicule. Le moteur thermique et le moteur électrique sont montés 30 colinéaires sur le même support, c'est à dire que les arbres de rotation des deux moteurs sont alignés et présentent le même axe de rotation. Le moteur thermique monocylindre est sujet à des vibrations qui provoquent son déplacement sur le support par rapport au moteur électrique. Le dispositif d'accouplement selon l'invention permet de mettre en liaison les deux arbres, notamment lorsque le moteur thermique est piloté pour recharger la batterie, et de réduire les efforts sur les arbres lors de vibrations. La figure 1 représente une vue en trois dimensions du dispositif d'accouplement. Il comprend un premier corps 20 fixé à l'arbre de sortie du moteur thermique et des doigts 21, 22, 23, 24 solidaires du corps 20. Les doigts 21, 22, 23, 24 et le corps 20 peuvent être formés d'un unique corps ou peuvent être des pièces indépendantes et assemblés. Le corps 20 est un corps cylindrique coopérant avec l'arbre du moteur thermique de sorte que son axe de rotation soit celui de l'arbre de sortie du moteur thermique. Le rayon du corps cylindrique 20 s'étendant orthogonalement à l'axe de l'arbre du moteur thermique. Le corps 20 présente une surface plane 25 formée par le disque supérieur du corps cylindrique 20. La surface plane du disque inférieur du corps 20 reçoit l'arbre de sortie du moteur thermique. En variante, le corps cylindrique 20 peut être d'une forme autre qu'un cylindre sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la partie d'accouplement avec l'arbre du moteur thermique peut être conique. Par ailleurs, la surface plane 25 peut être tout ou en partie plane. En outre, la surface place 25 présente les doigts 21, 30 22, 23, 24 qui s'étendent orthogonalement au plan de la surface. Les doigts 21, 22, 23, 24 sont des cylindres dont le disque inférieur fait face à la surface plane 25 et le disque supérieur fait face au moteur électrique. Les doigts sont répartis sur la surface plane 25 de sorte à réceptionner le corps 10 et les doigts 11, 12, 13, 14 solidaires de l'arbre 30 du moteur électrique. Les doigts cylindriques 21, 22, 23, 24, au nombre de quatre, sont répartis en quadrants de sorte à former sur la circonférence de la surface 25 quatre secteurs pour recevoir les doigts 11, 12, 13, 14 et un secteur central positionné sur l'axe de rotation de la surface 25 pour recevoir le corps 10. L'arbre 30 du moteur électrique est fixé sur le corps 10 du dispositif d'accouplement. Le corps 10 est sensiblement de la forme d'une sphère sur laquelle les doigts 11, 12, 13, 14 s'étendent orthogonalement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre 30. La sphère est centrée sur l'axe de rotation de l'arbre 30. Plus précisément, le corps sphérique 10 comporte une calotte sphérique 15 faisant face à la surface 25 et dont le sommet est posé contre la surface 25. Les doigts 11, 12, 13, 14, au nombre de quatre, sont cylindriques. Le corps 10 est réceptionné au centre de la surface 25 de sorte que le centre de la sphère soit positionné sur l'axe de rotation du corps 20. Les arbres du moteur thermique et du moteur électrique sont ainsi alignés. La calotte sphérique 15 autorise le désalignement angulaire de l'axe de rotation du corps 10 avec l'axe de rotation du corps 20. Le désalignement angulaire permet d'éviter l'apparition d'effort sur les arbres du moteur thermique et du moteur électrique lors de vibration du moteur thermique. De plus, il permet de faciliter le montage des moteurs en permettant des mouvements angulaires pour centrer le corps 10 contre le corps 20. De plus, la calotte sphérique 15, en se plaquant contre la surface plane 25, permet de réduire l'encombrement du dispositif d'accouplement et plus généralement du module motopropulseur. Ceci est particulièrement avantageux pour un véhicule léger. Le corps 10 est donc positionné dans le secteur central 5 du disque 25 entre les quatre doigts 21, 22, 23, 24 et les doigts 11, 12, 13, 14 sont positionnés de sorte à s'étendre entre les doigts 21, 22, 23, 24. Le diamètre des doigts 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24 est calculé pour que les doigts du corps 10 soient montés serrés entre deux zones de contact 10 entre les doigts du corps 20. Dans cette variante, leurs diamètres sont d'environ 25mm. De plus, les doigts sont formés d'un matériau rigide permettant de maintenir une liaison rigide lors de la rotation des arbres. Les dimensions des doigts ne laissent pas de jeu 15 entre eux. Ceci permet de réduire les chocs lors des acyclismes moteurs. De plus le rayon de la sphère 10 est calculé pour que la surface de la sphère soit en contact en plusieurs zones de contacts des doigts 21, 22, 23, 24. La sphère est serrée entre 20 les doigts 21, 22, 23, 24 permettant, tout d'abord, de faciliter le montage puis de maintenir le centrage de l'arbre 30 du moteur électrique sur l'axe de rotation de l'arbre du moteur thermique. La figure 2 est une vue en deux dimensions décrivant 25 plus précisément les liaisons du dispositif d'accouplement, d'une part, entre les doigts du corps 10 et les doigts du corps 20 et, d'autre part, entre le corps 10 et les doigts 21, 22, 23, 24 et le corps 20. Dans cette configuration, l'arbre du moteur thermique 40 est aligné avec l'arbre du moteur 30 électrique 30. Des premières liaisons sont formées entre les doigts 11, 12, 13, 14 et les doigts 21, 22, 23, 24 montés serrés. Le doigt 14 est monté serré entre les doigts 23 et 24 par deux liaisons P1 et P2 de pression. De la même manière, le doigt 11 5 est monté serré entre les doigts 24 et 21 par deux liaisons de pression, le doigt 12 est monté serré entre les doigts 21 et 22 par deux liaisons de pression et le doigt 13 est monté serré entre les doigts 22 et 23 par deux liaisons de pression. La liaison de pression est telle que l'espace entre les doigts 10 du corps 20 est ajusté au diamètre des doigts du corps 10. La pression est suffisante pour maintenir de façon permanente les contacts sur les zones P1 et P2 durant la rotation. Il n'y a pas de jeu entre le doigt 14 et les doigts 23, 24. Une deuxième liaison P3 est visible sur la figure 2. La 15 zone de contact est constituée du sommet de la calotte sphérique 15 du corps 10 posée contre la surface place du corps 20. Des troisièmes liaisons, non visibles sur la figure 2 sont constituées des contacts entre les doigts 21, 22, 23, 24 20 et la surface du corps 10. La figure 3 représente le dispositif d'accouplement lorsque l'arbre 30 du moteur électrique présente un désalignement angulaire 0 avec l'arbre 40 du moteur thermique. La calotte sphérique 15 du corps 10 permet un déplacement 25 angulaire du corps 10 autour de l'axe 50, orthogonal à l'axe de rotation des arbres 40 et 30. Les doigts 11, 13 sont autorisés à se déplacer dans le plan formé par les axes 51 et 52 entre les doigts 21 et 24 et les doigts 22 et 23 respectivement. Les doigts 12 et 14 peuvent réaliser une 30 rotation autour de l'axe 50. Les zones de contact Pl, P2, P3 autorisent la rotation des doigts et de la calotte sphérique 15. De même, le dispositif d'accouplement permet également un désalignement angulaire de l'arbre 30 avec l'arbre 40 du moteur thermique autour de l'axe 52. La calotte sphérique 15 du corps 10 permet un déplacement angulaire du corps 10 autour 5 de l'axe 52, orthogonal à l'axe de rotation des arbres 40 et 30. Les doigts 12, 14 sont autorisés à se déplacer dans le plan formé par les axes 50 et 51 entre les doigts 21 et 22 et les doigts 23 et 24 respectivement. Les doigts 11 et 13 peuvent réaliser une rotation autour de l'axe 52. Les zones de 10 contact Pl, P2, P3 autorisent la rotation des doigts et de la calotte sphérique 15. Le désalignement angulaire des arbres 30 et 40 est faible durant les vibrations, compris dans une plage de variation de -5 à + 5 degrés dépendant de l'orientation des 15 doigts du corps 10. Dans une autre variante les doigts peuvent être orientés différemment dans les plans formés par les axes 51 et 52 et, 51 et 50 pour réduire ou augmenter la tolérance du déplacement angulaire. Par exemple, les doigts 11 et 13 20 peuvent ne pas être linéaires entre eux et former un angle inférieur à 180 degrés dans le plan 51 et 52. Dans une variante, le corps 10 peut comporter deux doigts seulement, chacun étant serré entre deux doigts du corps 20. La variante avec quatre doigts, décrite dans les 25 figures 1 à 3 permet de maintenir un équilibre et une meilleure répartition des forces lors de la rotation. Le nombre de doigts des corps 10 et 20 peut être supérieur à quatre sans sortir du cadre de l'invention. Il est essentiel toutefois que les doigts du corps 10 et 20 coopèrent en 30 liaison permanente lorsque le dispositif d'accouplement est installé. La forme générale du corps 10 peut être d'une autre forme qu'une sphère sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, il peut être de la forme d'une demi-sphère ou un corps ayant une partie en forme de quadrilatère et présentant une calotte sphérique. REVENDICATIONS1. Dispositif d'accouplement pour deux arbres colinéaires (30, 40) coopérant en rotation comprenant un premier et un deuxième corps (20, 10) fixés sur l'extrémité d'un premier et d'un deuxième arbre (40, 30) respectivement, le premier corps (20) comportant une surface plane (25) ayant des premiers doigts (21, 22, 23, 24) s'étendant entre des deuxièmes doigts (11, 12, 13, 14) du deuxième corps (10) afin de mettre en rotation le dit deuxième corps (10), les premiers et deuxièmes doigts coopérant entre eux de façon à maintenir une liaison permanente sur des premières zones de contact (P1, P2), caractérisé en ce que le deuxième corps (10) comporte une calotte sphérique (15) dont le sommet est en contact avec la surface plane (25) du premier corps (20) sur une deuxième zone de contact (P3) positionnée sur l'axe de rotation du premier arbre (40) de sorte à autoriser un désalignement angulaire de l'axe du deuxième arbre (30) avec l'axe du premier arbre (40). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième corps (10) est sensiblement de la forme d'une sphère centrée sur l'axe de rotation des deux arbres (40, 30) dont la surface est en liaison permanente avec les premiers doigts (21, 22, 23, 24) sur des troisièmes zones de contact, la calotte sphérique (15) formant une partie de la sphère. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier corps (20) est sensiblement de la forme d'un cylindre dont un plan forme la surface plane (25) en contact avec le sommet de la calotte sphérique (15) du deuxième corps. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes doigts sont des cylindres de mêmes dimensions. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en 5 ce que les axes de cylindre des deuxièmes doigts (11, 12, 13, 14) sont orthogonaux à l'axe de rotation du deuxième arbre (30). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les axes de cylindre des premiers doigts 10 (21, 22, 23, 24) sont orthogonaux à la surface plane (25) du premier corps (20). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes doigts (11, 12, 13, 14) sont installés serrés entre les premiers doigts 15 (21, 22, 23, 24). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le désalignement angulaire autorisé est inférieur à 5 degrés. 9. Module motopropulseur comprenant un moyen de 20 motorisation principal et un moyen de motorisation auxiliaire montés sur un même support, l'arbre du moyen de motorisation principal et l'arbre du moyen de motorisation auxiliaire étant montés colinéaires et couplés l'un à l'autre par un dispositif d'accouplement, caractérisé en ce que le dispositif 25 d'accouplement est conforme au dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Véhicule automobile comprenant un module motopropulseur selon la revendication 9. 30