Brevet FR3062605A1 — publié le 20180810

"Ensemble de transmission de puissance d'un véhicule automobile à propulsion hybride" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne plus particulièrement un ensemble de transmission de puissance d'un véhicule automobile à propulsion hybride. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne plus particulièrement un ensemble de transmission de puissance pour un véhicule dont les couples fournis par les différents moteurs (thermiques et électrique(s) sont introduits dans une boîte de vitesse « hybride » (ou boîtier de transmission hybride). L'une des contraintes consiste à concevoir des agencements les plus compacts possibles, notamment axialement lorsqu'un moteur électrique est agencé axialement « en bout » d'un arbre de la boîte de vitesses auquel l'arbre d'induit du moteur électrique est lié en rotation par une liaison à cannelures complémentaires. L'agencement doit comporter deux éléments de roulement pour le guidage en rotation de l'arbre de boîte de vitesses. L'agencement doit aussi permettre l'intégration d'un joint dynamique d'étanchéité. BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention propose un ensemble de transmission de puissance d'un véhicule automobile à propulsion hybride comportant un moteur thermique et au moins un moteur électrique, cet ensemble comportant : 3062605 2 - un élément de carter de boîte de vitesses ; - un arbre de boîte de vitesses qui est guidé en rotation dans l'élément de carter de boîte de vitesses et qui comporte : * un tronçon arrière qui est guidé en rotation dans 5 l'élément de carter de boîte de vitesses ; * un tronçon intermédiaire comportant une denture externe de transmission de puissance un tronçon avant comportant une cannelure avant d'accouplement en rotation de l'arbre de boîte de 10 vitesses ; - un premier élément de roulement pour le guidage en rotation du tronçon arrière de l'arbre de boîte de vitesses dans l'élément de carter de boîte de vitesses ; - un deuxième élément de roulement pour le guidage en 15 rotation de l'arbre de boîte de vitesses dans l'élément de carter de boîte de vitesses qui est interposé radialement entre une portée de l'élément de carter de boîte de vitesses et une portée liée en rotation à l'arbre de boîte de vitesses ; - un élément de carter du moteur électrique ; 20 - un arbre d'induit du moteur électrique qui est guidé en rotation dans l'élément de carter du moteur électrique et qui comporte un tronçon d'extrémité arrière comportant une cannelure arrière d'accouplement en rotation qui est complémentaire de la cannelure avant d'accouplement de l'arbre de boîte de vitesses ; 25 - et un moyen de guidage en rotation du tronçon arrière de l'arbre d'induit du moteur électrique dans l'élément de carter du moteur électrique, caractérisé en ce que le deuxième élément de roulement est interposé axialement entre la denture de transmission de 30 puissance et le moyen de guidage en rotation de l'arbre d'induit du moteur électrique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : 3062605 3 - l'ensemble comporte une bague intermédiaire qui est portée par le tronçon avant de l'arbre de boîte de vitesses auquel elle est liée en rotation et par rapport auquel elle est immobilisée axialement, et ladite portée radialement interne appartient à la 5 bague intermédiaire ; - la bague intermédiaire comporte une portion d'extrémité libre avant qui coopère avec la cannelure avant d'accouplement en rotation de l'arbre de boîte de vitesses pour délimiter un logement ouvert axialement ; et le tronçon d'extrémité arrière de 10 l'arbre d'induit du moteur électrique comporte une portion d'extrémité libre arrière qui comporte la cannelure arrière d'accouplement en rotation de l'arbre d'induit du moteur électrique, et qui est reçue axialement à l'intérieur dudit logement ; 15 - ladite portion d'extrémité libre arrière est une portion de centrage et de guidage de l'arbre d'induit du moteur électrique par rapport à l'arbre de boîte de vitesses ; - ladite cannelure avant est une cannelure externe et ladite cannelure arrière est une cannelure interne ; 20 - l'ensemble comporte un joint dynamique d'étanchéité qui est interposé radialement entre l'élément de carter de boîte de vitesses et la bague intermédiaire ; - le joint dynamique d'étanchéité est interposé axialement entre le deuxième élément de roulement et le moyen de guidage 25 en rotation du tronçon arrière de l'arbre d'induit du moteur électrique ; - la bague intermédiaire est une bague radialement interne de roulement du deuxième élément de roulement ; - la bague intermédiaire comporte successivement une 30 collerette radiale arrière d'appui axial contre un flanc de la denture de transmission de puissance, une portion intermédiaire constituant ladite bague radialement interne de roulement du 3062605 4 deuxième élément de roulement, et une portion avant avec laquelle coopère le joint dynamique d'étanchéité. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels la figure unique est une vue en 10 section axiale d'un exemple schématique de réalisation de I' invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES 15 Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références. Dans la suite de la description, on adoptera de manière non limitative une orientation axiale, ou longitudinale, en 20 référence à l'axe commun de rotation de l'arbre de boîte de vitesses et de l'arbre d'induit du moteur électrique. Pour faciliter la compréhension de la description et des revendications, on adoptera une orientation longitudinale d'avant en arrière de la gauche vers la droite de la figure unique. 25 On définit aussi une orientation radiale, ou transversale, orthogonale à l'axe commun de rotation. On a représenté un exemple de réalisation d'un ensemble de transmission de puissance 10 pour un véhicule automobile à propulsion hybride comportant un moteur thermique (non 30 représenté) et un moteur électrique 12. L'accouplement en transmission de puissance entre ces deux moteurs est réalisé dans une boîte de vitesses, ou boîte de 3062605 5 transmission, 14 dont un élément de carter 16 est partiellement représenté. La boîte de vitesses 14 comporte un arbre de boîte de vitesses 18 qui est guidé en rotation dans l'élément de carter 16 5 autour d'un axe A de rotation le long duquel l'arbre de boîte de vitesses 18 est immobilisé axialement par rapport à l'élément de carter 16. Ce guidage en rotation est obtenu au moyen d'un premier élément arrière de roulement 20, qui est par exemple un 10 roulement à billes, et d'un deuxième élément avant de roulement 22, qui est par exemple un roulement à billes. Chaque élément de roulement arrière 20 ou avant 22 est agencé radialement entre l'élément de carter 16 et l'arbre de boîte de vitesses 18. 15 Le moteur électrique 12 comporte un élément de carter 24 dont un flasque transversal arrière 26 en appui axial plan contre face radiale avant 28 de l'élément de carter 16 de la boîte de vitesses 14 auquel il est fixé, par exemple par des vis non représentées d'orientation axiale. 20 Le moteur électrique 12 comporte aussi un arbre central d'induit 30 qui est guidé en rotation par rapport à l'élément de carter 24 au moyen d'au moins un moyen de guidage en rotation avant 32 qui est par exemple un roulement à billes. L'arbre central d'induit 30 est ainsi immobilisé axialement 25 par rapport à l'élément de carter 24, et donc par rapport à l'arbre de transmission 18. Plus précisément, l'arbre central d'induit 30 comporte un épaulement radial arrière 33 contre lequel une bague de roulement radialement interne du moyen de guidage en rotation 30 32 - qui est montée sur une portée cylindrique convexe 31 - est en appui axial vers l'avant, tandis que sa bague de roulement radialement externe est montée dans une portée cylindrique 3062605 6 concave 27 du flasque transversal arrière 26, et en appui axial vers l'arrière contre un flanc radial avant 25. Le tronçon d'extrémité libre arrière 34 de l'arbre central d'induit 30 est conformé en une douille axiale dont la surface 5 interne est cannelée intérieurement. La cannelure interne 36 est une cannelure d'accouplement en rotation de l'arbre central d'induit 30 avec l'arbre de boîte de vitesses 16. Le tronçon d'extrémité libre arrière 34 de l'arbre central d'induit 30 qui est cannelé intérieurement délimite un logement 10 interne 38 qui est ouvert axialement vers l'arrière. L'arbre de boîte de vitesses 18 comporte un tronçon arrière 40, un tronçon intermédiaire 42, et un tronçon avant 44. Le tronçon intermédiaire 42 comporte une denture externe 46 de transmission de puissance qui est délimitée axialement par 15 un flanc radial arrière 48 et par un flanc radial avant 50. Cette denture ou pignon 46 est apte à coopérer par exemple avec une couronne complémentaire dentée appartenant à la boîte de vitesses 14. Le tronçon arrière 40 est guidé en rotation par rapport à 20 l'élément de carter 16 au moyen du premier élément de roulement 20 dont une bague de roulement radialement interne est montée sur la surface cylindrique convexe 41 du tronçon arrière 40 et en appui axial vers l'avant contre le flanc radial arrière 48 de la denture de transmission de puissance 46. 25 La bague de roulement radialement externe est montée dans une portée cylindrique concave 17 de l'élément de carter 16, et en appui axial vers l'arrière contre un flanc radial avant 21. Le tronçon avant 44 est étagé et il comporte une portion arrière de plus grand diamètre 44R et une portion d'extrémité 30 libre avant 44F dont la périphérie convexe est cannelée extérieurement. 3062605 7 La cannelure externe 52 est une cannelure d'accouplement en rotation de l'arbre de boîte de vitesses 18 avec l'arbre d'induit 30 et elle est complémentaire de la denture interne 36. Pour l'accouplement en rotation, la portion d'extrémité libre 5 avant 44F cannelée extérieurement est reçue axialement dans le logement axial 38. La portion arrière 44R du tronçon avant 44 comporte une gorge radiale interne qui loge un joint statique d'étanchéité 54, qui est par exemple un joint torique. 10 La surface cylindrique convexe de la portion arrière 44R qui est délimitée axialement vers l'arrière par le flanc radial avant 50 reçoit une bague intermédiaire 56 qui est par exemple montée sertie axialement sur la portion arrière 44R du tronçon avant. La surface cylindrique concave interne 57 de la bague 15 intermédiaire 56 coopère avec le joint statique d'étanchéité 54 pour assurer l'étanchéité statique entre l'arbre de boîte de vitesses 18 et la bague intermédiaire 56. La bague intermédiaire 56 comporte successivement une collerette radiale externe arrière 58, une portion intermédiaire 60 20 et une portion d'extrémité libre avant 62. La collerette radiale externe 58 qui est en appui axial vers l'arrière contre le flanc radial avant de la denture 46 de transmission de puissance pour définir sa position axiale par rapport à l'arbre de boîte de vitesses 18. 25 Le deuxième élément de roulement 22 pour le guidage en rotation de l'arbre de boîte de vitesses 18 par rapport à l'élément de carter 16 est interposé radialement entre une portée cylindrique concave de l'élément de carter 16 et une portée en vis-à-vis liée en rotation à l'arbre de boîte de vitesses 18. 30 A titre non limitatif, on a représenté à la figure une bague radialement externe 64 de roulement - d'un roulement à billes 22 - qui est montée dans une dans une portée cylindrique concave 3062605 8 63 de carter 16, et en appui axial vers l'avant contre un flanc radial arrière 65. La bague radialement interne du roulement à billes 22 est ici constituée par la portion intermédiaire 60 du tronçon avant 44. 5 A titre de variante non représentée, la bague 64 peut être une bague lisse intérieurement, de même que la surface cylindrique externe de la portion intermédiaire 60 entre lesquelles peut être monté un roulement à billes, à rouleaux ou à aiguilles 22. 10 La portion d'extrémité libre avant 62 de la bague intermédiaire 56 est conformé en une douille axiale dont la surface cylindrique interne concave interne 66 délimite avec la portion d'extrémité libre avant 44F cannelée extérieurement un logement axial 68 ouvert axialement vers l'avant, qui reçoit et 15 guide le tronçon d'extrémité libre arrière 34 de l'arbre central d'induit 30 qui est cannelé intérieurement. L'ensemble 10 comporte un joint dynamique d'étanchéité 70 qui est interposé radialement entre l'élément 16 de carter de boîte de vitesses et la bague intermédiaire 56, et qui est 20 interposé axialement entre le deuxième élément avant de roulement 22 et le moyen 32 de guidage en rotation du tronçon arrière de l'arbre d'induit 30. Le joint dynamique d'étanchéité 70 best monté sur une portée concave 71 de l'élément de carter 16, tandis que sa lèvre 25 radialement extérieure coopère avec une partie en vis-à-vis de la portion d'extrémité libre avant 62 de la bague intermédiaire. Ainsi, l'arbre de transmission 18 est parfaitement guidé en rotation par ses deux éléments de roulement arrière 20 et avant 22 qui sont espacés axialement l'un de l'autre en étant situés de 30 plus de part et d'autre du tronçon intermédiaire comportant la denture 46 de transmission de puissance, sans porte-à-faux. L'ensemble présente néanmoins une grande compacité axiale. REVENDICATIONS1. Ensemble (10) de transmission de puissance d'un véhicule automobile à propulsion hybride comportant un moteur thermique et au moins un moteur électrique (12), cet ensemble comportant : - un élément (16) de carter de boîte de vitesses ; - un arbre (18) de boîte de vitesses qui est guidé en rotation dans l'élément (16) de carter de boîte de vitesses et qui comporte : * un tronçon arrière (40) qui est guidé en rotation dans l'élément (16) de carter de boîte de vitesses ; un tronçon intermédiaire (42) comportant une denture externe (46) de transmission de puissance * un tronçon avant (44) comportant une cannelure avant (52) d'accouplement en rotation de l'arbre (18) de boîte de vitesses ; - un premier élément de roulement (20) pour le guidage en rotation du tronçon arrière (40) de l'arbre (18) de boîte de vitesses dans l'élément (16) de carter de boîte de vitesses ; - un deuxième élément de roulement (22) pour le guidage en rotation de l'arbre (18) de boîte de vitesses dans l'élément (16) de carter de boîte de vitesses qui est interposé radialement entre une portée (17) de l'élément de carter de boîte de vitesses et une portée (41) liée en rotation à l'arbre (18) de boîte de vitesses ; - un élément (24, 26) de carter du moteur électrique (12) ; - un arbre d'induit (30) du moteur électrique (12) qui est guidé en rotation dans l'élément de carter du moteur électrique et qui comporte un tronçon d'extrémité arrière (34) comportant une cannelure arrière (36) d'accouplement en rotation qui est complémentaire de la cannelure avant (52) d'accouplement de l'arbre (18) de boîte de vitesses ; 3062605 10 - et un moyen (32) de guidage en rotation du tronçon arrière (34) de l'arbre d'induit (30) du moteur électrique (12) dans l'élément de carter (16) du moteur électrique (12), caractérisé en ce que le deuxième élément de roulement (22) est 5 interposé axialement entre la denture de transmission de puissance (46) et le moyen (22) de guidage en rotation de l'arbre d'induit (30) du moteur électrique (12). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une bague intermédiaire (56) qui est portée par le 10 tronçon avant (44) de l'arbre (18) de boîte de vitesses auquel elle est liée en rotation et par rapport auquel elle est immobilisée axialement, et en ce que ladite portée radialement interne appartient à la bague intermédiaire (56). 3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que : - la bague intermédiaire (56) comporte une portion d'extrémité libre avant (62) qui coopère avec la cannelure avant (52) d'accouplement en rotation de l'arbre (18) de boîte de vitesses pour délimiter un logement (68) ouvert axialement ; 20 - et le tronçon d'extrémité arrière (34) de l'arbre d'induit (30) du moteur électrique (12) comporte une portion d'extrémité libre arrière qui comporte la cannelure arrière (36) d'accouplement en rotation de l'arbre d'induit du moteur électrique, et qui est reçue axialement à l'intérieur dudit logement 25 (68). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite portion d'extrémité libre arrière (32) est une portion de centrage et de guidage de l'arbre d'induit (30) du moteur électrique par rapport à l'arbre (18) de boîte de vitesses. 30 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite cannelure avant (52) est une cannelure externe et ladite cannelure arrière (36) est une cannelure interne. 3062605 11 6. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un joint dynamique d'étanchéité (70) qui est interposé radialement entre l'élément (16) de carter de boîte de vitesses et la bague intermédiaire (56). 5 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le joint dynamique d'étanchéité (70) est interposé axialement entre le deuxième élément de roulement (22) et le moyen (32) de guidage en rotation du tronçon arrière (34) de l'arbre d'induit (30) du moteur électrique (12). 10 8. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague intermédiaire (56) est une bague radialement interne de roulement du deuxième élément de roulement (22). 9. Ensemble selon la revendication 8 et la revendication 6, caractérisé en ce que la bague intermédiaire (56) comporte 15 successivement une collerette radiale arrière (58) d'appui axial contre un flanc (50) de la denture de transmission de puissance (46), une portion intermédiaire (60) constituant ladite bague radialement interne de roulement du deuxième élément de roulement (22), et une portion avant (62) avec laquelle coopère le 20 joint dynamique d'étanchéité (70).