Brevet FR3035933A1 — publié le 20161111

Ensemble électromécanique comportant une machine électrique couplée à un réducteur La présente invention concerne les ensembles électromécaniques comportant une machine électrique et un réducteur, et plus particulièrement mais non exclusivement ceux dans lesquels la machine électrique est un moteur, notamment un moteur de traction automobile. Il est connu d'assembler un moteur électrique et un réducteur au moyen d'une liaison cannelée, l'un des arbres étant un arbre mâle et l'autre un arbre femelle, lequel est typiquement un arbre ayant une partie d'extrémité creuse dans laquelle est frettée une douille. Afin de permettre l'assemblage des arbres, un jeu doit exister au niveau des cannelures, qui est source d'usure et de bruit. Le moteur peut ne comporter qu'un seul roulement à l'arrière, l'arbre du moteur étant guidé à l'avant par l'arbre du réducteur, lequel peut être supporté par deux roulements. Typiquement, les cannelures de l'arbre mâle sont taillées directement dans celui-ci, tandis que celles de l'arbre femelle sont usinées dans la douille. Il est connu d'ajouter une portée de centrage entre l'arbre mâle et l'arbre femelle en avant des cannelures, pour réduire la tendance des cannelures à se désaligner en fonctionnement sous l'effet de la force radiale liée aux forces magnétiques de la machine électrique et à générer une usure par corrosion de contact. Le jeu classiquement présent pour le montage des arbres au niveau de la portée de centrage est de l'ordre de 5 à 35 microns, ce qui permet un déplacement angulaire de désalignement de l'ordre de 0,06° à 0,4°. Ce déplacement entraîne une usure des cannelures qui constitue une source de bruit et d'usure impactant négativement la durée de vie de l'ensemble. Afin d'amortir le déplacement entre les arbres mâle et femelle il est connu par les publications US 3 686 895 et CN 102644636 d'interposer radialement des éléments amortisseurs tels que des joints toriques au niveau des cannelures, ou au niveau de la portée cylindrique. Il existe un besoin pour perfectionner encore les ensembles électromécaniques comportant un moteur et un réducteur accouplé au moteur afin notamment de réduire le bruit et l'usure en fonctionnement. 3035933 2 L'invention vise à répondre à ce besoin et a pour objet un ensemble électromécanique comportant une machine électrique accouplée à un réducteur, la machine électrique comportant un seul roulement à l'arrière, l'un de la machine électrique et du réducteur comportant un arbre mâle et l'autre un arbre femelle engagé sur l'arbre mâle, les 5 arbres présentant des portées coniques et l'ensemble comportant un élément élastiquement deformable sollicitant lesdites portées en déplacement axial relatif, du fait de l'appui des portes coniques entre elles, jusqu'à ce qu'elle viennent en engagement. L'invention permet, en chargeant axialement le roulement arrière du moteur, c'est-à-dire en mettant celui-ci en précontrainte axiale, de limiter son usure et le bruit 10 généré. De plus, l'invention garantit un bon centrage de l'arbre mâle au sein de l'arbre femelle, ce qui limite l'usure des reliefs coopérants des deux arbres. Enfin, le contact entre les portées coniques peut améliorer la retenue de la graisse éventuellement présente à l'interface entre les arbres. 15 De préférence, la transmission du couple est assurée par des cannelures coopérantes formées sur les arbres mâle et femelle. L'arbre femelle est de préférence celui de la machine électrique, mais en variante il s'agit de celui du réducteur. La machine électrique est de préférence un moteur, avec de préférence une 20 vitesse de rotation comprise entre 10 000 et 18 000 rpm. Ce moteur peut être un moteur de traction automobile. De préférence, l'ensemble comporte un ou plusieurs joints toriques s'interposant radialement entre les arbres mâle et femelle. En présence de graisse, le ou les joints toriques présentent l'avantage d'assurer une retenue de celle-ci, permettant de 25 garantir dans la durée la lubrification des reliefs de transmission du couple entre l'arbre mâle et l'arbre femelle. De préférence, le réducteur comporte un joint d'étanchéité s'appliquant sur l'arbre en avant de celui de la machine électrique. L'arbre femelle peut comporter une douille frettée dans un logement de l'arbre 30 femelle. 3035933 3 Le demi-angle du cône de la portée conique de l'arbre femelle peut être compris entre 5° et 45°. De préférence, le roulement arrière est un roulement à billes. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée 5 qui va suivre, d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - La figure 1 représente de façon schématique et partielle en coupe axiale un exemple d'ensemble électromécanique selon l'invention, et - les figures 2 à 4 représentent des détails de la figure 1. 10 L'ensemble 10 représenté à la figure 1 comporte une machine électrique 20 et un réducteur 30 accouplé à la machine 20. La machine 20 et le réducteur 30 comportent des carters respectifs 21 et 31 qui sont assemblés ensemble, par exemple par boulonnage. La machine 20 est dans l'exemple considéré un moteur électrique, et comporte 15 un rotor 22 dont l'arbre 23 tourne en rotation autour d'un axe X. Le rotor 22 est interne à un stator 25. La machine 20 peut être un moteur à aimants permanents. L'arbre 23 est supporté à l'arrière par un roulement 40, porté par un flasque 26 de la machine 20. 20 Le réducteur 30 comporte un arbre d'entrée 33 qui est guidé à l'avant et à l'arrière par des roulements respectifs 34 et 35. Les roulements 40, 34 et 35 sont de préférence des roulements à billes. Un joint à lèvre 36 peut être prévu, comme illustré, pour s'appliquer sur l'arbre 33 en avant du roulement 34. Ce joint peut retenir la graisse du réducteur. 25 Une liaison mécanique, représentée plus particulièrement à la figure 2, assure la transmission du couple entre les arbres 23 et 33. Cette liaison est dans l'exemple considéré une liaison cannelée, l'arbre 33 comportant une partie mâle cannelée 38 engagée dans une douille 28 frettée dans une partie femelle 29 de l'arbre 23. 3035933 4 Les cannelures 52 de la partie d'arbre 38 s'étendent axialement entre le bout d'arbre 54 et une gorge 55 ménagée en avant d'une portée conique 56. Les cannelures 57 de la douille 28 s'étendent entre l'extrémité arrière 58 de la douille et une portée conique 59. 5 La douille 28 peut comporter, comme illustré à la figure 3, en avant des cannelures 57, une portion 70 de surface intérieure cylindrique de révolution d'axe X, et en avant de cette portion, la portée conique 59 précitée, de demi-angle au sommet a. L'arbre mâle comporte, en arrière des cannelures 52, comme illustré à la figure 4, une gorge annulaire 71, et en arrière de celle-ci, la portée conique 56 précitée, de demi- 10 angle a au sommet, de même valeur que l'angle a de la portée conique 59 de la douille. Les portées coniques 59 et 56 de l'arbre femelle et de l'arbre mâle viennent en contact, sous l'effet de rappel d'un élément élastique 90. Dans l'exemple considéré, cet élément élastique 90 s'interpose axialement entre le roulement arrière 40 et le carter de la machine électrique 20, et il a été 15 schématiquement représenté à la figure 1. Il s'agit par exemple d'une rondelle élastique en acier à ressort, ou d'un ressort plat. Cet élément élastique 90 présente une déformabilité suffisante pour compenser les tolérances d'assemblage entre les arbres 23 et 33, de façon à garantir un contact entre 20 les portées coniques 56 et 59 et à mettre en contrainte axiale le roulement arrière 40. Le contact entre les portées coniques 56 et 59 présente un double avantage ; d'une part il permet de réduire l'usure et le bruit du roulement arrière 40 en chargeant celui-ci ; d'autre part il réduit l'usure et le bruit au niveau des cannelures en améliorant le centrage et en formant un joint tendant à s'opposer au départ de la graisse présente au 25 niveau des cannelures. La liaison peut comporter, comme illustré, un joint torique 75 s'interposant entre les arbres, au niveau des cannelures. Ce joint torique est reçu dans des gorges annulaires en regard, ménagées sur les arbres. 3035933 5 L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comprenant au moins un ». REVENDICATIONS1. Ensemble électromécanique comportant une machine électrique (20) accouplée à un réducteur (30), la machine électrique comportant un seul roulement (40) à l'arrière, l'un de la machine électrique et du réducteur comportant un arbre mâle (33) et l'autre un arbre femelle (23) engagé sur l'arbre mâle, les arbres présentant des portées coniques (56,59) et l'ensemble comportant un élément élastiquement deformable (90) sollicitant lesdites portées en déplacement axial relatif jusqu'à ce qu'elles viennent en engagement. 2. Ensemble selon la revendication précédente, la transmission du couple étant assurée par des cannelures coopérantes (52,57) formées sur les arbres mâle et femelle. 3. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, l'arbre femelle étant celui de la machine électrique (20). 4. Ensemble selon la revendication 3, la machine électrique étant un moteur, avec de préférence une vitesse de rotation comprise entre 10 000 et 18 000 rpm. 5. Ensemble selon la revendication précédente, le moteur étant un moteur de traction automobile. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un ou plusieurs joints toriques (75) s'interposant radialement entre les arbres mâle et femelle. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'arbre femelle (23) comportant une douille (28) frettée dans un logement de l'arbre femelle. 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, le demi-angle (a) du cône de la portée conique de l'arbre femelle étant compris entre 50 et 450 . 9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, le roulement arrière (40) étant un roulement à billes.