Brevet FR3067082A1 — publié le 20181207

DISPOSITIF MÉCANIQUE À ARBRE À EXCENTRIQUE EMMANCHÉ EN FORCE SUR UNE PIÈCE D'ÉQUILIBRAGE L'invention concerne les dispositifs mécaniques qui comprennent un arbre dit primaire ayant une partie excentrique devant avoir des masses d'équilibrage pour centrer les masses inertielles. Certains dispositifs, comme par exemple certains réducteurs, comprennent un arbre (dit primaire) ayant deux parties terminales opposées, 1 o ayant un premier axe de rotation, et séparées par une partie intermédiaire ayant un second axe de rotation excentré par rapport au premier axe de rotation. C'est notamment le cas de certains réducteurs qui sont couplés à une machine (ou un moteur) électrique ou qui font partie d'un équipement de couplage équipant par exemple un véhicule, éventuellement automobile. 15 L'arbre primaire (à rotation rapide et à excentrique) est par exemple couplé à un arbre secondaire (à rotation lente) via des premier et second engrenages à satellite, par exemple de type hypocycloïdal, et définissant respectivement des premier et second étages de réduction décalés axialement. 20 L'excentricité de l'arbre primaire introduisant un balourd (et plus précisément des masses excentrées (satellites et partie excentrique)), il a été proposé, notamment dans les documents brevet FR 2657131 et US 4,604,916, d'adjoindre à cet arbre primaire des masses d'équilibrage (par exemple deux) destinées à déplacer le centre de gravité global. L'adjonction 25 de chaque masse d'équilibrage se fait actuellement par soudage, ou par une liaison cannelée, ou encore par une goupille ou une clavette. Or, ce type d'adjonction s'avère onéreux et peut complexifier l'usinage. En outre, l'adjonction peut se faire à un endroit qui n'est pas précisément celui qui a été prédéfini en raison d'une difficulté ou impossibilité d'indexage, et dans ce cas 30 l'équilibrage n'est pas parfait et donc induit des vibrations qui provoquent des bruits et une usure accélérée. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. 3067082 2 Elle propose à cet effet un dispositif mécanique, éventuellement de réduction de régime, et comprenant un arbre (primaire) ayant deux parties terminales opposées, ayant un premier axe de rotation et séparées par une partie intermédiaire de l'arbre ayant un second axe de rotation excentré par 5 rapport au premier axe de rotation. Ce dispositif mécanique se caractérise par le fait qu'il comprend également une pièce comprenant : - une première partie définissant une première masse d'équilibrage et comprenant un premier alésage interne centré sur le premier axe de rotation et logeant partiellement l'une des parties terminales de l'arbre avec un premier couplage, et - une seconde partie définissant une seconde masse d'équilibrage et comprenant un second alésage interne centré sur le second axe de rotation et logeant partiellement la partie intermédiaire de l'arbre avec un second couplage. Ainsi, les masses d'équilibrage que définit la pièce peuvent être avantageusement adjointes à l'arbre primaire par emmanchement en force de ce dernier, et donc sans qu'il faille réaliser une opération de soudage, ou utiliser une liaison cannelée ou une goupille ou encore une clavette. Le dispositif mécanique selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : la seconde partie de la pièce peut présenter un centre de gravité situé suivant un troisième axe situé à l'opposé du second axe de rotation par rapport au premier axe de rotation afin d'induire un équilibrage de masses excentrées ; > la seconde partie de la pièce peut présenter une section transverse elliptique ; l'un au moins des premier et second couplages peut être serré ; le premier couplage peut être réalisé via un premier étagement défini au niveau d'une première interface entre la première partie de la pièce et la partie terminale de l'arbre qui est logée dans le premier alésage interne, et 3067082 3 le second couplage peut être réalisé via un second étagement défini au niveau d'une seconde interface entre la seconde partie de la pièce et la partie intermédiaire de l'arbre ; > le premier étagement peut être défini sur la partie terminale de l'arbre 5 logée dans le premier alésage interne ; > le second étagement peut être défini sur la partie intermédiaire de l'arbre. L'invention propose également un équipement de couplage comprenant au moins un dispositif mécanique du type de celui présenté ciio avant. Par exemple, un tel équipement peut constituer une boîte de vitesses. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant une chaîne de transmission comportant au moins un dispositif mécanique du type de celui présenté ci-avant et/ou au moins un 15 équipement de couplage du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan 20 longitudinal, un exemple de réalisation d'une partie d'un dispositif mécanique selon l'invention, et la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue de face du côté avant, la partie du dispositif mécanique de la figure 1. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif 25 mécanique DM à arbre primaire AP à excentrique emmanché en force sur une pièce d'équilibrage PM. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le dispositif mécanique DM est un réducteur de régime destiné à équiper un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l'invention n'est 30 pas limitée à cette application. En effet, un dispositif mécanique selon l'invention peut être couplé à n'importe quel(le) machine (ou moteur) électrique ou faire partie d'un équipement de couplage (comme par exemple 3067082 4 une boîte de vitesses). Par conséquent, un dispositif mécanique selon l'invention peut équiper un véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien), une installation, éventuellement de type industriel, ou un bâtiment, par exemple. 5 Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le dispositif mécanique DM est destiné à être couplé à une machine motrice électrique faisant partie d'une chaîne de transmission d'un véhicule de type hybride ou tout électrique. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine (ou un moteur) électrique agencé(e) de 10 manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer un véhicule, soit seul(e) soit en complément d'au moins une éventuelle autre machine motrice électrique ou thermique (comme par exemple un moteur thermique). On a schématiquement représenté sur les figures 1 et 2 un exemple de réalisation d'une partie d'un dispositif mécanique DM (ici un réducteur de 15 régime) selon l'invention. Cette partie représentée ne comprend qu'un arbre primaire AP à excentrique et une pièce d'équilibrage PM. Cet arbre primaire AP comprend deux parties terminales PTj (j = 1 ou 2) opposées entre elles et séparées par une partie intermédiaire Pl. Ces deux parties terminales PTj ont un premier axe de rotation AR1. 20 On notera que dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 1, les deux parties terminales PTj ont un même premier diamètre, mais cela n'est pas obligatoire. Par exemple, la première partie terminale PT1 (j = 1), située sur une face avant, peut-être destinée à être solidarisée à l'axe de sortie d'une 25 machine électrique ayant une première vitesse de rotation (ou un premier régime), éventuellement variable dans le temps. La seconde partie terminale PT2 (j = 2), située sur une face arrière, est montée à rotation sur un palier. La partie intermédiaire PI de l'arbre primaire AP a un second axe de 30 rotation AR2 qui est excentré d'une distance e par rapport au premier axe de rotation AR1. Cette partie intermédiaire PI peut-être destinée de manière non limitative à recevoir des premier et second engrenages à satellite(s), par exemple de type hypocycloïdal ou épicycloïdal, définissant respectivement 3067082 5 des premier et second étages de réduction décalés axialement, et assurant le couplage de son arbre primaire AP à un arbre secondaire. On comprendra que ces premier et second engrenages à satellite(s) sont chargés de transformer la première vitesse de rotation de l'arbre primaire AP en une 5 seconde vitesse de rotation de l'arbre secondaire, strictement inférieure à cette première vitesse de rotation. L'invention ne portant pas sur les premier et second engrenages à satellite(s), ces derniers ne seront pas décrits ci-après. La pièce (d'équilibrage) PM comprend des première P1 et seconde 10 P2 parties qui se prolongent mutuellement en étant solidarisées fixement l'une à l'autre. On notera que cette pièce (d'équilibrage) PM est de préférence monobloc. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet elle pourrait être constituée par solidarisation fixe de sa première partie P1 à sa seconde partie P2, par exemple par soudage. 15 La première partie P1 de la pièce PM définit une première masse d'équilibrage et comprend un premier alésage interne Al1 qui est centré sur le premier axe de rotation AR1 et qui loge partiellement l'une des parties terminales PTj (ici la seconde PT2) avec un premier couplage. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 2, la 20 première partie P1 de la pièce PM peut présenter une section transverse circulaire. La seconde partie P2 de la pièce PM définit une seconde masse d'équilibrage et comprend un second alésage interne Al2 qui est centré sur le second axe de rotation AR2 et qui loge la partie intermédiaire PI avec un 25 second couplage. Ce logement est partiel car une sous-partie de cette seconde partie P2 doit être située à l'extérieur du second alésage interne Al2 afin de pouvoir être couplée aux premier et second engrenages assurant le couplage à l'axe secondaire. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 2, la 30 seconde partie P2 de la pièce PM peut présenter une section transverse elliptique. Ces première P1 et seconde P2 masses d'équilibrage ont un centre 3067082 6 de gravité situé dans un plan qui comprend le centre de gravité excentré des masses excentrées (du fait de l'existence de l'excentricité e) et qui est orthogonal au premier axe de rotation AR1 de l'arbre primaire AP, ce qui permet de recentrer le centre de gravité global. On entend ici par « masses 5 excentrées » les satellites des premier et second engrenages et la partie excentrique de l'arbre primaire AP (présente dans la seconde partie P2 de ce dernier (AP)), ainsi que toute pièce intermédiaire située entre ces satellites et l'excentrique. Par exemple, la seconde partie P2 de la pièce PM peut présenter un 1 o centre de gravité qui est situé suivant un troisième axe A3 situé à l'opposé du second axe de rotation AR2 par rapport au premier axe de rotation AR1 afin d'induire l'équilibrage des masses excentrées. La distance e' séparant le troisième axe A3 du premier axe de rotation AR1 est donc égale à l'excentricité e. 15 Les premier et second couplages résultent d'un emmanchement en force des seconde partie terminale PT2 et partie intermédiaire PI de l'arbre primaire AP respectivement dans les premier Al1 et second Al2 alésages internes de la pièce PM. Par conséquent, l'adjonction des masses d'équilibrage à l'arbre primaire AP ne nécessite plus d'opération de soudage, 20 ou d'utilisation d'une liaison cannelée, d'une goupille ou d'une clavette. Il en résulte une réduction des coûts, une simplification de l'usinage, et une possibilité d'indexage par les alésages internes Al1 et Al2 qui garantit le positionnement des masses d'équilibrage à l'endroit de l'arbre primaire AP qui a été prédéfini. En d'autres termes, l'invention garantit un bon équilibrage et 25 donc l'absence (quasi-totale) de vibrations, ce qui évite la génération de bruit et l'usure accélérée. On notera que l'un au moins des premier et second couplages peut être serré. En d'autres termes, selon les besoins on peut avoir soit seulement le premier couplage serré, soit seulement le second couplage serré, soit 30 encore à la fois le premier couplage serré et le second couplage serré. Afin de faciliter l'emmanchement en force, les premier et second couplages peuvent, par exemple, être réalisés via respectivement des premier 3067082 7 et second étagements. Ce premier étagement est défini au niveau d'une première interface IC11, IC12 entre la première partie P1 de la pièce PM et la seconde partie terminale PT2 de l'arbre primaire AP (logée dans le premier alésage interne AI1). Le second étagement est défini au niveau d'une 5 seconde interface 1C21, 1C22 entre la seconde partie P2 de la pièce PM et la partie intermédiaire PI de l'arbre primaire AP. On entend ici par « étagement » la définition d'au moins deux paliers placés à des distances radiales différentes. Dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 1, chaque étagement ne comprend que deux 1 o paliers (IC11 et 1C12) ou (1C21 et 1C22). Mais chaque étagement pourrait comprendre plus de deux paliers, par exemple trois ou quatre. Chaque étagement permet de pré-positionner sans effort l'arbre primaire AP dans les alésages internes Al1 et Al2, puis de finaliser le couplage axial par un emmanchement en force sur le(s) palier(s) offrant le 15 contact le plus serré. A titre d'exemple, on peut définir un premier palier d'étagement de type glissant dans une première sous-partie IC11 de la première interface et/ou un premier palier d'étagement de type glissant dans une première sous-partie 1C21 de la seconde interface, afin de pouvoir pré-positionner l'arbre 20 primaire AP sans forcer en indexant sa position angulaire facilement. A cet effet, chaque premier palier d'étagement peut, par exemple, être de type dit H7/h6 ou H7/g6. Dans ce cas, on peut définir un second palier d'étagement de type serrant dans une seconde sous-partie 1C12 de la première interface et/ou un 25 second palier d'étagement de type serrant dans une seconde sous-partie 1C22 de la seconde interface, afin de d'obtenir un positionnement axial serrant sans ajout supplémentaire de butée axiale de type circlips ou écrou. A cet effet, chaque second palier d'étagement peut, par exemple, être de type dit H7/m6 ou H7/p6. 30 Par exemple, le premier étagement peut être défini sur la seconde partie terminale PT2 de l'arbre primaire AP (logée dans le premier alésage interne AI1). Mais dans une variante, le premier étagement pourrait être défini 3067082 8 dans le premier alésage interne All accueillant la seconde partie terminale PT2 de l'arbre primaire AP. Egalement par exemple, le second étagement peut être défini sur la partie intermédiaire PI de l'arbre primaire AP. Mais dans une variante, le 5 second étagement pourrait être défini dans le second alésage interne Al2 accueillant la seconde partie intermédiaire PI de l'arbre primaire AP. On notera également que dans une variante de réalisation, on pourrait remplacer chaque étagement par une variation monotone (croissante ou décroissante selon l'élément concerné). 10 REVENDICATIONS1. Dispositif mécanique (DM) comprenant un arbre (AP) ayant deux parties terminales (PTj) opposées, ayant un premier axe de rotation (AR1), et séparées par une partie intermédiaire (PI) dudit arbre (AP) ayant un second axe de rotation (AR2) excentré par rapport audit premier axe de rotation (AR1), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pièce (PM) comprenant une première partie (P1) définissant une première masse d'équilibrage et comprenant un premier alésage interne (AI1) centré sur ledit premier axe de rotation (AR1) et logeant partiellement l'une desdites parties terminales (PTj) avec un premier couplage, et une seconde partie (P2) définissant une seconde masse d'équilibrage et comprenant un second alésage interne (Al2) centré sur ledit second axe de rotation (AR2) et logeant partiellement ladite partie intermédiaire (PI) avec un second couplage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde partie (P2) de la pièce (PM) présente un centre de gravité situé suivant un troisième axe situé à l'opposé dudit second axe de rotation (AR2) par rapport audit premier axe de rotation (AR1) afin d'induire un équilibrage de masses excentrées. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite seconde partie (P2) de la pièce (PM) présente une section transverse elliptique. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'un au moins desdits premier et second couplages est serré. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier couplage est réalisé via un premier étagement défini au niveau d'une première interface (IC11, IC12) entre ladite première partie (P1) de la pièce (PM) et ladite partie terminale (PT2) de l'arbre (AP) logée dans ledit premier alésage interne (AI1), et ledit second couplage est réalisé via un second étagement défini au niveau d'une seconde interface (IC21, 1C22) entre ladite seconde partie (P2) de la pièce (PM) et ladite partie intermédiaire (PI) de l'arbre (AP). 3067082 10 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier étagement est défini sur ladite partie terminale (PT2) de l'arbre (AP) logée dans ledit premier alésage interne (A11 ). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit 5 second étagement est défini sur ladite partie intermédiaire (PI) de l'arbre (AP). 8. Equipement de couplage, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif mécanique (DM) selon l'une des revendications précédentes. 9. Equipement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il constitue une boîte de vitesses. 10 10. Véhicule comprenant une chaîne de transmission, caractérisé en ce que ladite chaîne de transmission comprend au moins un dispositif mécanique (DM) selon l'une des revendications 1 à 7 et/ou au moins un équipement de couplage selon la revendication 8 ou 9.