Brevet FR3019870A1 — publié le 20151016

Dispositif d'accouplement entre un premier arbre et un second arbre Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte la liaison entre deux arbres notamment des arbres de transmission de puissance tels que présents sur des groupes motopropulseurs. Il existe actuellement des véhicules équipés d'une chaine de traction hybride dite inertielle, autrement dit une chaine de traction équipée d'un moteur thermique et d'un volant d'inertie destiné à accumuler de l'énergie sous forme d'énergie cinétique tournante. Dans cette architecture, soit le volant d'inertie se trouve entre le moteur thermique et la boite de vitesse, soit ce dernier est isolé en étant intégré dans un carter dédié. Afin de protéger les passagers et autres personnes vis à vis d'une collision du véhicule la solution actuelle est plutôt de contenir le volant d'inertie dans un carter afin de le bloquer son éjection suite à un accident ou à une instabilité vibratoire. Cependant, Le principal problème de cette dernière solution est le coût et le volume demandé par un tel système. En effet, pour contenir l'éjection d'un volant d'inertie en cas de collision du véhicule il est nécessaire d'avoir des carters en acier de taille importante, ce qui pénalise la masse, l'implantation dans le véhicule et le coût. Un tel principe de carter est illustré par exemple par le document EP 2013514. D'autre part ces systèmes de protection par carter ne semblent pas suffisants fiables au vue des quelques éjections de volant d'inertie connues (éjection d'un volant d'inertie sur un système hybride de bus, et éjection d'un volant d'inertie lors d'une course automobile aux USA). Par conséquent, le but de la présente invention est de résoudre les inconvénients précités et de proposer un dispositif permettant d'éviter l'éjection d'un volant d'inertie d'une chaine de traction hybride inertielle en cas de collision du véhicule qui soit fiable, économique, peu volumineux et qui ne pénalise pas la masse du véhicule. Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un dispositif d'accouplement entre un premier arbre et un second arbre caractérisé en ce qu'il comprend : - un épaulement destiné à être disposé à l'extrémité du premier arbre, - des moyens de retenue de l'épaulement destinés à être disposés à l'extrémité du second arbre, ces moyens de retenue comprenant un logement recevant l'épaulement et un passage dans le logement pour le premier arbre, une surface du logement étant destinée à venir s'opposer à l'épaulement pour empêcher la séparation axiale des deux arbres. Dans une variante, les moyens de retenue comprennent un filetage intérieur destiné à coopérer avec un filetage extérieur du second arbre. Dans une autre variante, l'épaulement est porté par la tête d'une vis. Dans une autre variante, la surface destinée à venir s'opposer à l'épaulement et le passage pour le premier arbre sont portés par une bague. Dans une autre variante, le dispositif comprend une butée axiale disposée entre l'épaulement et la surface des moyens de retenue destinée à venir s'opposer à 15 l'épaulement. L'invention porte aussi sur un ensemble mécanique caractérisé en ce qu'il comprend un premier arbre et un second arbre, un dispositif d'accouplement entre le premier arbre et le second arbre selon l'une quelconque des variantes précédemment décrites, le premier 20 arbre étant un arbre moteur d'un moteur thermique et le second arbre un arbre primaire d'une boite de vitesse. Dans une variante, les moyens de retenue portent un moyen d'embrayage d'un volant moteur du moteur thermique. 25 Dans une variante, le second arbre porte un volant d'inertie pour le stockage d'énergie sous forme d'énergie cinétique tournante. L'invention porte encore sur un groupe motopropulseur comprenant une boite de vitesse 30 et un moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble mécanique selon l'une quelconque des variantes précédemment décrites reliant la boite de vitesse au moteur thermique. Dans une variante, le groupe motopropulseur comprenant une boite de vitesse et un 35 moteur thermique, comprend aussi un ensemble mécanique dans sa variante avec volant d'inertie, caractérisé en ce que l"arbre primaire de la boite de vitesse contient au moins un élément rigide dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre intérieur d'un évidement central du volant d'inertie. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence à la figure 1 qui est une représentation schématique d'un mode de réalisation préféré d'un groupe motopropulseur comprenant une boite de vitesse, un moteur thermique et un ensemble mécanique de l'invention reliant la boite de vitesse au moteur thermique. Description détaillée La figure 1 présente un mode de réalisation préféré d'accouplement selon l'invention entre un moteur thermique et une boite de vitesse d'un groupe motopropulseur pouvant équiper un véhicule automobile. Sur la figure 1, est représenté un moteur thermique 1 comprenant un carter 2 traversé par un arbre 3 moteur plus couramment dénommé vilebrequin. Sur la figure 1 est aussi représentée une boite de vitesse 4 comprenant un carter 5 de boite de vitesse et un arbre primaire 6 qui sert à faire entrer dans la boite de vitesse le couple provenant du moteur thermique. La boite de vitesse 4 peut comprendre un arbre secondaire 7 et des pignons 8 reliant les arbres primaire et secondaire. Le moteur thermique comprend un volant moteur 9 monté rigidement sur l'arbre moteur. En face de la boite de vitesse 4 se trouve le moteur thermique 1, l'arbre primaire 6 et l'arbre moteur étant alignés sur un axe longitudinal Z. L'arbre primaire 6 porte un volant d'inertie 24 pour le stockage d'énergie sous forme d'énergie cinétique tournante. Le volant d'inertie 24 se trouve entre le moteur thermique 1 et la boite de vitesse 4. Le volant d'inertie 24 est monté libre en rotation sur l'arbre primaire 6 au moyen de roulements 25. L'axe de rotation du volant d'inertie 24 est celui de la ligne primaire 6. Un moyen d'embrayage 26 du volant d'inertie peut être prévu pour bloquer ou non le volant d'inertie 24 la rotation autour de l'arbre primaire 6. Le moyen d'embrayage 26 du volant d'inertie 24 est lié par des cannelures 27 à l'arbre primaire 6, ce qui permet une liberté en translation selon l'axe longitudinal Z nécessaire à la commande du moyen d'embrayage et un blocage en rotation relativement à l'arbre primaire 6 autour de cet axe Z. L'arbre primaire 6 de la boite de vitesse 4 contient au moins un élément rigide dont le diamètre extérieur D2 est supérieur au diamètre intérieur D1 de l'évidement central du volant d'inertie 24. En pratique, cet élément pourra être de préférence un pignon 8 de l'arbre primaire 6 en raison de la solidité de la liaison entre le pignon 8 et l'arbre primaire 6. Conformément à l'invention, l'arbre moteur 3 en tant que premier arbre est relié au second arbre, ici l'arbre primaire 6, au moyen d'un dispositif d'accouplement 10. Le dispositif d'accouplement 10 comprend disposé à l'extrémité de l'arbre moteur 3 un épaulement 11 qui dans ce mode de réalisation est porté par la tête 12 d'une vis 13. La vis 13 est vissée longitudinalement sur le bout de l'arbre moteur 3. Le dispositif d'accouplement 10 comprend aussi des moyens de retenue de l'épaulement 11 destinés à être disposés à l'extrémité de l'arbre primaire 6. Ces moyens de retenue comprennent un logement 14 recevant l'épaulement 11 et un passage 15 dans le logement 14 pour l'arbre moteur 3. Le dispositif d'accouplement 10 est conçu de sorte qu'une surface 16 du logement 14 est destinée à venir s'opposer à l'épaulement 11 pour empêcher la séparation axiale des deux arbres 3, 7 dans le cas où les deux arbres s'écarteraient axialement, l'épaulement 11 venant au contact de la surface 16 et stoppant l'écartement. Dans ce mode de réalisation, les moyens de retenue se présentent sous la forme d'un cylindre 17 creux et monobloc, fermé d'un côté par une paroi 18 transversale. La paroi transversale comprend un orifice 19 doté d'un filetage intérieur 20. Le filetage intérieur 20 est destiné à coopérer avec un filetage extérieur 21 de l'arbre primaire 6, afin de monter par vissage les moyens de retenue à l'arbre primaire 6 de la boite de vitesse 4. Du côté opposé à la paroi transversale 18, le cylindre 17 creux est ouvert. Les moyens de retenue comprennent encore une bague 22 qui vient se monter sur l'ouverture du cylindre 17. Le montage de la bague 22 s'effectue par vissage de la bague 22 dans le creux du cylindre 17. Afin de permettre le blocage de tête 12 de la vis 13 par la bague 22 , le diamètre de la tête 12 de la vis 13 est supérieur au diamètre de l'ouverture de la bague 22. Afin de permettre une libre rotation de l'arbre moteur 3 dans la bague, le diamètre du bout de l'arbre moteur est inférieur à celui de l'ouverture de la bague 22. Cette connexion est donc réalisée de façon à ce qu'on ne puisse pas séparer axialement l'arbre primaire 6 et l'arbre moteur 3 tout en garantissant une libre rotation l'arbre primaire 6 par rapport à l'arbre moteur 3. Dans ce mode de réalisation, la surface 16 destinée à venir s'opposer à l'épaulement 11 est portée par la face transversale de la bague 22 orientée à l'intérieur du creux du cylindre 17 et le passage pour l'arbre moteur 3 est formé de l'ouverture de la bague 22. Le dispositif d'accouplement 10 peut encore comprendre une butée axiale 23 une butée axiale 23 disposée entre l'épaulement 11 formée par la tête 12 de la vis 13 et la surface 16 destinée à venir s'opposer à l'épaulement 11, ici la face transversale de la bague 22 orientée à l'intérieur du creux du cylindre 17. Cette butée axiale 23 peut comprendre des éléments de roulement tels que des billes ou des rouleaux. En situation de fonctionnement normal, comme illustré par la figure 1, il existe un jeu entre l'épaulement 11 et la butée axiale 23. En effet, sans jeu il existerait une traînée résiduelle. Un moyen d'embrayage 28 du volant moteur 9 est prévu pour autoriser ou non l'entraînement en rotation de l'arbre primaire 6 par l'arbre moteur 3. Pour des raisons de compacité, il peut avantageusement être prévu que le moyen d'embrayage 28 soit porté par les moyens de retenue 10. Le moyen d'embrayage 28 est lié par des cannelures 29 disposées à la périphérie des moyens de retenue 10, ce qui permet une liberté en translation selon l'axe longitudinal Z nécessaire à la commande du moyen d'embrayage 28 et son blocage en rotation relativement à l'arbre primaire 6 autour de cet axe Z. Ainsi, le moyen d'embrayage 28 est solidaire de l'arbre primaire 6 de la boite de vitesse 4 par l'intermédiaire des moyens de retenue 10. Ce type d'assemblage permet de piéger le volant d'inertie 24 entre l'élément de fort diamètre de l'arbre primaire 6 et le moteur thermique 1. Ainsi lors d'un accident le risque d'éjection du volant vers l'extérieur sera nul car ce dernier sera solidaire de l'arbre primaire 6 et de l'arbre moteur 3. Ce type d'architecture permet d'éviter une éjection de volant d'inertie suite à une collision du véhicule. Le montage de l'ensemble comprend les étapes suivantes : - Fourniture d'un moteur thermique 1, Dans le cas où le moteur fourni ne comprend pas de volant moteur 9 : - Emmanchement du volant moteur 9 sur l'arbre moteur 3, - Passage de la bague 22 sur l'arbre moteur 3, - Passage de la butée axiale 23 sur l'arbre moteur 3, - Vissage de la vis 13 au bout de l'arbre moteur 3, - Montage du moyen d'embrayage 28 du volant moteur 9 sur les cannelures 29 du cylindre 17 des moyens de retenue 10, -Vissage du cylindre 17 sur la bague 22, - Fourniture de la boite de vitesse 4, - éventuellement un blocage en rotation de l'arbre moteur 9, - Blocage en rotation du moyen d'embrayage 28, - Vissage de l'arbre primaire 6 dans le cylindre 17 en faisant tourner l'arbre primaire 6. REVENDICATIONS1. Dispositif d'accouplement (10) entre un premier arbre (3) et un second arbre (6) caractérisé en ce qu'il comprend : - un épaulement (11) destiné à être disposé à l'extrémité du premier arbre (3), - des moyens de retenue de l'épaulement (11) destinés à être disposés à l'extrémité du second arbre (6), ces moyens de retenue comprenant un logement (14) recevant l'épaulement (11) et un passage (15) dans le logement (14) pour le premier arbre (3), une surface (16) du logement étant destinée à venir s'opposer à l'épaulement (11) pour empêcher la séparation axiale des deux arbres (3, 6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de retenue comprennent un filetage intérieur (20) destiné à coopérer avec un filetage extérieur (21) du second arbre (7). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaulement (11) est porté par la tête (12) d'une vis (13). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface (16) destinée à venir s'opposer à l'épaulement (11) et le passage pour le premier arbre (3) sont portés par une bague (22). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une butée axiale (23) disposée entre l'épaulement (11) et la surface (16) des moyens de retenue destinée à venir s'opposer à l'épaulement (11). 6. Ensemble mécanique caractérisé en ce qu'il comprend un premier arbre (3) et un second arbre (6), un dispositif d'accouplement entre le premier arbre (3) et le second arbre (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le premier arbre (3) étant un arbre moteur (3) d'un moteur thermique (1) et le second arbre (6) un arbre primaire d'une boite de vitesse (4). 7. Ensemble mécanique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de retenue portent un moyen d'embrayage (28) d'un volant moteur (9) du moteur thermique (1). 8. Ensemble mécanique selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que le second arbre (6) porte un volant d'inertie (24) pour le stockage d'énergie sous forme d'énergie cinétique tournante. 9. Groupe motopropulseur comprenant une boite de vitesse (4) et un moteur thermique (1), caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 reliant la boite de vitesse (4) au moteur thermique (1). 10. Groupe motopropulseur comprenant une boite de vitesse (4) et un moteur thermique (1), caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble mécanique selon la revendication 8, caractérisé en ce que 1"arbre primaire (6) de la boite de vitesse (4) contient au moins un élément rigide dont le diamètre extérieur (D2) est supérieur au diamètre intérieur (D1) d'un évidement central du volant d'inertie (24).10