Brevet FR3035934A1 — 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. 3035934 2 L'invention vise à répondre à ce besoin et a pour objet un ensemble électromécanique comportant une machine électrique couplée à un réducteur, l'un de la machine électrique et du réducteur comportant un arbre mâle et l'autre un arbre femelle dans lequel l'arbre mâle est inséré, la transmission du couple entre les deux étant assurée 5 par coopération de formes, l'arbre de la machine électrique étant supporté à l'arrière par un roulement, un élément amortisseur élastiquement deformable étant disposé à l'intérieur de l'arbre femelle pour exercer un effort axial sur la portion d'arbre mâle engagée dans l'arbre femelle, tendant à charger axialement ledit roulement arrière. L'invention permet, en chargeant axialement le roulement arrière du moteur, 10 c'est-à-dire en mettant celui-ci en précontrainte axiale, de limiter son usure et le bruit généré. Ceci est particulièrement avantageux lorsque ce roulement arrière est un roulement à billes. De préférence, la transmission du couple est assurée par des cannelures coopérantes formées sur les arbres mâle et femelle. 15 De préférence, l'élément élastiquement deformable comporte un élastomère. Il peut s'agir d'un élément tel qu'un « silent bloc ». Cet élément s'interpose de préférence entre le fond du logement de l'arbre femelle recevant la douille et l'extrémité de l'arbre mâle engagée dans celle-ci. L'invention présente un intérêt particulier lorsque ledit roulement arrière est le 20 seul roulement supportant directement l'arbre de la machine électrique. 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 vitesse de rotation comprise entre 10 000 et 18 000 rpm. Ce moteur peut être un moteur de 25 traction automobile. De préférence, l'arbre femelle présente une portée de centrage venant en engagement avec l'arbre mâle. De préférence, l'ensemble comporte un ou plusieurs joints toriques s'interposant radialement entre les arbres mâle et femelle, notamment deux joints toriques 30 espacés axialement s'interposant chacun entre les arbres mâle et femelle. En présence de 3035934 3 graisse, le ou les joints toriques présentent l'avantage d'assurer une retenue de celle-ci, permettant de 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 5 l'arbre, en avant de celui de la machine électrique. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention non limitatif 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 10 exemple d'ensemble électromécanique selon l'invention, - La figure 2 représente un détail de la figure 1. 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 15 sont assemblés ensemble, par exemple par boulonnage. La machine 20 est dans l'exemple considéré un moteur électrique, et comporte 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. 20 L'arbre 23 est supporté à l'arrière par un roulement 40, porté par un flasque 26 de la machine 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. 25 Un joint à lèvre 36 peut être prévu, comme illustré, pour s'appliquer sur l'arbre 33 en avant du roulement 34. Ce joint 36 peut retenir la graisse du réducteur. 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 3035934 4 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. 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 cylindrique 56. 5 Les cannelures 57 de la douille 28 s'étendent entre l'extrémité arrière 58 de la douille et une portée cylindrique 59. Conformément à un aspect de l'invention, un élément élastique 60 s'interpose axialement entre le bout d'arbre 54 et le fond 62 du logement de l'arbre 23 recevant la douille 28. 10 Cet élément élastiquement deformable 60 est de préférence constitué par un bloc d'un matériau amortisseur, éventuellement renforcé, encore appelé « silent bloc ». Il s'agit préférentiellement d'un bloc d'un élastomère, engagé à l'intérieur de la douille sur par exemple au moins le quart de sa longueur initiale. L'élément 60 est comprimé selon l'axe X et exerce par réaction une contrainte 15 axiale sur le roulement arrière 40. Cette précontrainte du roulement 40 est bénéfique en ce qu'elle garantit un meilleur fonctionnement, à savoir un bruit et une usure moindres. Des joints toriques 70 et 71 sont avantageusement disposés à l'intérieur de la douille 28 pour s'interposer radialement entre l'arbre 38 et la douille 28. 20 Le joint 70 est disposé dans une gorge annulaire au niveau des cannelures de l'arbre et de la douille, tandis que le joint 71 s'interpose entre les portées 56 et 59. Les joints 70 et 71 retiennent entre eux la graisse présente au niveau des cannelures, ce qui améliore la tenue dans le temps de la lubrification. L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. 25 Par exemple, l'élément 60 en élastomère peut être remplacé par tout autre élément élastiquement deformable. L'arbre femelle de la machine électrique peut être remplacé par un arbre mâle et réciproquement. Les joints toriques peuvent être supprimés. 3035934 5 L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comprenant au moins un ». REVENDICATIONS1. Ensemble électromécanique (10) comportant une machine électrique (20) couplée à un réducteur (30), l'un de la machine électrique et du réducteur comportant un arbre mâle et l'autre un arbre femelle dans lequel l'arbre mâle est inséré, la transmission du couple entre les deux étant assurée par coopération de formes, l'arbre de la machine électrique étant supporté à l'arrière par un roulement (40), un élément amortisseur élastiquement deformable (60) étant disposé dans l'arbre femelle de manière à exercer un effort axial sur la portion d'arbre mâle engagée dans l'arbre femelle, cet effort axial tendant à charger axialement ledit roulement arrière (40). 2. Ensemble selon la revendication 1, la transmission du couple étant assurée par des cannelures coopérantes formées sur les arbres mâle et femelle. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, l'élément élastiquement deformable (60) comportant un élastomère. 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit roulement arrière étant le seul supportant directement l'arbre (23) de la machine électrique. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'arbre femelle (23) étant celui de la machine électrique (20). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, la machine électrique (20) étant un moteur, avec de préférence une vitesse de rotation comprise entre 10 000 et 18 000 rpm. 7. Ensemble selon la revendication précédente, le moteur étant un moteur de traction automobile. 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un ou plusieurs joints toriques (70,71) s'interposant radialement entre les arbres mâle et femelle. 9. Ensemble selon la revendication 8, comportant deux joints toriques (70,71) espacés axialement, s'interposant chacun entre les arbres mâle et femelle. 3035934 7 10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, le réducteur (30) comportant un joint d'étanchéité (36) s'appliquant sur l'arbre (33) du réducteur en avant de celui de la machine électrique. 11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, le 5 roulement arrière (40) étant un roulement à billes.