Brevet FR3063531A1 — publié le 20180907

REDUCTEUR HYPOCYCLOIDAL [0001] L'invention porte sur un réducteur à deux engrenages hypocycloïdaux. [0002] L'invention vise notamment mais pas limitativement, des applications dans le domaine des systèmes de transmission de puissance des véhicules, notamment des véhicules automobiles hybrides ou électriques dotés de moteurs électriques de propulsion. [0003] Dans ce domaine, à puissance constante, plus le moteur électrique tourne vite et plus le couple du moteur électrique est faible, offrant l'avantage de réduire l'intensité du courant : Cela engendre moins de pertes thermiques, et permet d'avoir un moteur électrique plus compact. [0004] Il apparaît alors le besoin d'avoir un réducteur à fort rapport de réduction, entre le moteur électrique et une roue du véhicule, qui soit peu encombrant, robuste, et le plus léger possible. [0005] De tels réducteurs sont connus sous la forme de réducteurs à deux engrenages hypocycloïdaux. Par exemple : [0006] le brevet FR-A-2 657 131 divulgue un réducteur comportant un ou plusieurs engrenages composés chacun d'une roue à denture extérieure s'engrenant à l'intérieur d'une roue à denture intérieure, dont les dents sont triangulaires ou trapézoïdales et dont la différence du nombre de dents des deux roues est de une dent. [0007] Ce type de réducteur présente l'inconvénient de générer des vibrations importantes internes au réducteur, provenant des dentures et du déséquilibre des masses en rotation des satellites. Or ces vibrations engendrent une usure prématurée du réducteur et un bruit indésirable pour un conducteur. [0008] Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient tout en gardant la compacité de ce type de réducteur. [0009] A cet effet, l'invention a pour objet un réducteur comportant un premier et un second engrenages hypocycloïdaux formant deux étages de réduction successifs, le premier engrenage et le deuxième engrenage comprenant respectivement un unique premier satellite et un unique deuxième satellite solidaires l'un de l'autre. Les premier et second satellites ont une denture hélicoïdale dont l'hélice est de même sens. 3063531 2 [0010] Ainsi, la denture hélicoïdale des premier et deuxième satellites, et donc des premier et deuxième engrenages, permet de limiter les vibrations et le bruit des dentures entre elles pour de hautes vitesses de rotation de ce type de réducteur. En outre, grâce au même sens d'hélice sur les deux satellites, un premier effort axial sur le premier satellite et 5 un deuxième effort axial sur le deuxième satellite, s'opposent pour donner un effort axial résultant sur les satellites nul. Ces efforts axiaux sont engendrés par la force de réaction entre les dentures hélicoïdales de chacun des premier et deuxième engrenages soumis à un couple mécanique de transmission. Cet effort axial résultant nul, permet de garder la compacité d'un tel réducteur en évitant d'avoir à sur-dimensionner le réducteur. 10 [0011] Dans un mode de réalisation, les premier et deuxième satellites présentent un nombre prédéterminé de dents, de sorte que la différence du nombre de dents entre le premier satellite et le deuxième satellite n'excède pas 2 dents. [0012] En effet, l'effort axial résultant sur les satellites est fonction de l'angle d'hélice du premier satellite, de l'angle d'hélice du deuxième satellite, d'un rapport entre le nombre de 15 dents du premier satellite et du deuxième satellite, et du couple mécanique de transmission si l'effort axial résultant n'est pas nul. Limiter la différence du nombre de dents entre le premier satellite et le deuxième satellite à 2 dents, permet de limiter le rapport entre le nombre de dents du premier satellite et du deuxième satellite, et de pouvoir adapter facilement les angles d'hélice du premier et deuxième satellites pour 20 obtenir l'effort axial résultant nul. [0013] Dans un mode de réalisation, la différence d'angle d'hélice entre le premier satellite et le deuxième satellite n'excède pas 5°. [0014] Dans un mode de réalisation, l'angle d'hélice du premier satellite est entre 18 et 22°. 25 [0015] Dans une variante de réalisation, l'angle d'hélice du premier satellite est de 20° et l'angle d'hélice du second satellite est entre 15 et 25°. [0016] Dans une variante de réalisation, le réducteur comprend un arbre primaire et un arbre secondaire coaxiaux et en rotation dans un carter, l'arbre primaire est doté d'un excentrique formant un palier commun aux premier et deuxième satellites, le premier engrenage hypocycloïdal comprend une première couronne à denture intérieure solidaire du carter qui engrène avec le premier satellite, le deuxième engrenage hypocycloïdal 3063531 3 comprend une deuxième couronne à denture intérieure solidaire de l'arbre secondaire et engrène avec le deuxième satellite. Le premier satellite a 39 dents, la première couronne a 40 dents, le deuxième satellite a 41 dents, la deuxième couronne a 42 dents. [0017] On comprendra par excentrique, dans tout le texte de ce document, aussi bien la 5 valeur d'excentration de l'arbre primaire que l'excentrique lui-même, selon le contexte. [0018] Dans un mode de réalisation, l'arbre primaire entraîne en rotation un ensemble de masses excentrées dont les premier et deuxième satellites et l'excentrique. L'arbre primaire comprend en outre des masses d'équilibrage en rotation, de sorte que le centre de gravité des masses d'équilibrage est dans un plan comprenant le centre de gravité de 10 l'ensemble de masses excentrées, le plan étant orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre primaire. [0019] On comprendra par un ensemble de masses excentrées, dans tout le texte de ce document, l'ensemble des masses des pièces embarquées par l'excentrique de l'arbre primaire : par exemple, la masse de l'excentrique lui-même, du premier satellite, du 15 deuxième satellite, et toute pièce intermédiaire entre ces deux satellites et l'excentrique. [0020] En effet, toujours dans le but de réduire les bruits et les vibrations, il est avantageux que l'arbre primaire soit équilibré statiquement et dynamiquement. Ceci permet en outre une meilleure longévité du réducteur. [0021] L'invention a également pour objet une transmission d'un véhicule comprenant un 20 réducteur tel que succinctement précédemment décrit. [0022] L'invention a également pour objet un véhicule comprenant cette transmission. [0023] Dans un mode de réalisation, le véhicule comprend un moteur électrique de propulsion qui entraîne en rotation cette transmission. [0024] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la 25 lecture de la description des exemples de réalisation non limitatifs qui vont suivre, faite en référence aux figures 1 à 2 annexées, qui représentent : - Figure 1 : une vue en coupe d'un réducteur selon un mode de réalisation de l'invention. - Figure 2 : une vue schématique des premier et deuxième satellites montrant les angles d'hélices pour le mode de réalisation de la figure 1. 3063531 4 [0025] L'ensemble représenté sur la figure 1 comporte un réducteur en coupe transversale selon un mode de réalisation. Ce réducteur comporte un premier engrenage hypocycloïdal 1, 2 formant un premier étage de réduction, et un second engrenage hypocycloïdal 3, 4 formant un deuxième étage de réduction successivement au premier 5 étage de réduction. Ces deux étages de réduction successifs sont décalés axialement, et le premier engrenage 1, 2 et le deuxième engrenage 3, 4 comprennent respectivement un unique premier satellite 2 et un unique deuxième satellite 3 solidaires l'un de l'autre et décalés axialement. Dans cet exemple, l'unique premier satellite 2 et l'unique deuxième satellite 3 forment une seul pièce, mais d'autres modes de réalisation sont possibles 10 comme un assemblage de l'unique premier satellite 2 avec l'unique deuxième satellite 3 par vissage, frettage, soudage. [0026] Les premier et second satellites 2, 3 ont une denture hélicoïdale dont l'hélice est de même sens, par exemple deux hélices à droite, ou deux hélices à gauche. [0027] Les premier et deuxième satellites présentent un nombre prédéterminé de dents, 15 et la différence du nombre de dents entre le premier satellite 2 et le deuxième satellite 3 n'excède pas 2 dents. Ces dents ont un profil, par exemple, en développante de cercle et un module adapté au couple transmis. [0028] Ce réducteur comprend un arbre primaire 5, qui est classiquement l'arbre rapide, et un arbre secondaire 6 coaxial à l'arbre primaire 5, qui est classiquement l'arbre lent. 20 L'arbre primaire 5 et l'arbre secondaire 6 sont en rotation dans un carter 7. Ce carter est ici un assemblage de plusieurs parties assemblées, par exemple, par des vis. L'arbre primaire 5 est doté d'un excentrique e formant un palier commun 8 aux premier et deuxième satellites. Le premier engrenage hypocycloïdal 1, 2 comprend une première couronne 1 à denture intérieure solidaire du carter 7 et engrenant avec le premier satellite 25 2, constituant ainsi le premier étage de réduction. Le deuxième engrenage hypocycloïdal 3, 4 comprend une deuxième couronne 4 à denture intérieure solidaire de l'arbre secondaire 6 et engrenant avec le deuxième satellite 3, constituant ainsi le deuxième étage de réduction. Dans cet exemple, le réducteur a les caractéristiques suivantes : le premier satellite a 39 dents, la première couronne a 40 dents, le deuxième satellite a 41 30 dents, la deuxième couronne a 42 dents. [0029] La figure 1 montre en outre l'arbre primaire 5 entraînant un ensemble de masses excentrées dont les premier et deuxième satellites 2, 3 et l'excentrique e. L'arbre primaire 5 comprend des masses d'équilibrage 9, 10 en rotation avec l'arbre primaire 5, ces 3063531 5 masses d'équilibrage 9, 10 étant telles que le centre de gravité des masses d'équilibrage 9, 10 est dans un plan comprenant le centre de gravité de l'ensemble des masses excentrées, ce plan étant orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre primaire 5. [0030] En effet, pour être équilibré statiquement, il suffit que le centre de gravité des 5 masses excentrées e, 2, 3 ajoutées aux masses d'équilibrage 9, 10 soit situé sur l'axe de rotation de l'arbre primaire 5. Cependant cet équilibrage statique est insuffisant. En effet, dans ce cas-là, la force centrifuge de l'ensemble des masses excentrées e, 2, 3 et la force centrifuge de l'ensemble des masses d'équilibrage 9, 10 ne sont pas nécessairement coplanaires. Lorsque l'arbre primaire 5 atteint des régimes de rotation importants, par 10 exemple supérieurs à 10 000 tr/min, ces forces centrifuges vont créer des forces de contre-réaction tournantes sur le carter 7 par l'intermédiaire de l'arbre primaire 5, faisant apparaitre des vibrations favorisant l'usure du réducteur, ces vibrations engendrant des bruits particulièrement gênants à ces fréquences. [0031] Le centre de gravité des masses d'équilibrage 9, 10 dans un plan comprenant le 15 centre de gravité de l'ensemble des masses excentrées, ce plan étant orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre primaire 5, permet de réaliser un équilibrage dynamique qui supprime ces vibrations et ces bruits particulièrement gênants. [0032] On notera que les masses d'équilibrage 9, 10, sont des masses rapportées sur l'arbre primaire 5, par frettage par exemple. Les masses excentrées, sur l'exemple de la 20 figure 1, comprennent l'excentrique e, le premier satellite 2, le deuxième satellite 3, ainsi que des roulements interposés entre les premier et deuxième satellites 2, 3 et l'excentrique e. [0033] La figure 2 montre une vue schématique des premier et deuxième satellites 2, 3 de l'exemple de la figure 1. Les premier et deuxième satellites 2, 3 forment une seule et 25 même pièce. La figure 2 montre l'angle d'hélice du premier satellite [31 et l'angle d'hélice du deuxième satellite [32. Pour des raisons de clarté sur le schéma, l'angle d'hélice du deuxième satellite [32 est représenté du coté du deuxième satellite, mais on voit bien que les premier et second satellites 2, 3 ont leur denture hélicoïdale dont l'hélice est de même sens, l'angle d'hélice du deuxième satellite [32 étant différent de l'angle d'hélice du premier 30 satellite [31, plus précisément inférieur à l'angle d'hélice du premier satellite pl. La différence d'angle d'hélice entre le premier satellite 2 et le deuxième satellite 3 n'excède pas 5°. L'angle d'hélice du premier satellite [31 est entre 18 et 22°, avantageusement 20° avec l'angle d'hélice du second satellite [32 entre 15 et 25°. 3063531 6 [0034] L'invention porte en outre sur une transmission d'un véhicule, et ce véhicule, comprenant un réducteur tel que précédemment décrit. REVENDICATIONS1. Réducteur comportant un premier (1, 2) et un second (3, 4) engrenages hypocycloïdaux formant deux étages de réduction successifs, ledit premier engrenage (1, 2) et ledit deuxième engrenage (3, 4) comprenant respectivement un unique premier satellite (2) et un unique deuxième satellite (3) solidaires l'un de l'autre, caractérisé en ce que lesdits premier et second satellites (2, 3) ont une denture hélicoïdale dont l'hélice est de même sens. 2. Réducteur selon la revendication 1, lesdits premier et deuxième satellites présentant un nombre prédéterminé de dents, caractérisé en ce que la différence du nombre de dents entre ledit premier satellite (2) et ledit deuxième satellite (3) n'excède pas 2 dents. 3. Réducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la différence d'angle d'hélice entre ledit premier satellite (2) et ledit deuxième satellite (3) n'excède pas 5°. 4. Réducteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'angle d'hélice dudit premier satellite ([31) est entre 18 et 22°. 5. Réducteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'angle d'hélice dudit premier satellite ([31) est de 20° et en ce que l'angle d'hélice dudit second satellite ([32) est entre 15 et 25°. 6. Réducteur selon l'une des revendications précédentes comprenant un arbre primaire (5) et un arbre secondaire (6) coaxiaux et en rotation dans un carter (7), ledit arbre primaire (5) étant doté d'un excentrique (e) formant un palier commun (8) auxdits premier et deuxième satellites, ledit premier engrenage hypocycloïdal (1, 2) comprenant une première couronne (1) à denture intérieure solidaire dudit carter (7) et engrenant avec ledit premier satellite (2), ledit deuxième engrenage hypocycloïdal (3, 4) comprenant une deuxième couronne (4) à denture intérieure solidaire dudit arbre secondaire (6) et engrenant avec ledit deuxième satellite (3), caractérisé en ce que ledit premier satellite (2) a 39 dents, ladite première couronne (1) a 40 dents, ledit deuxième satellite (3) a 41 dents, ladite deuxième couronne (4) a 42 dents. 7. Réducteur selon la revendication 6, ledit arbre primaire (5) entraînant un ensemble de masses excentrées dont lesdits premier et deuxième satellites (2, 3) et ledit 3063531 8 excentrique (e), ledit arbre primaire (5) comprenant en outre des masses d'équilibrage (9, 10) en rotation, caractérisé en ce que le centre de gravité desdites masses d'équilibrage (9, 10) est dans un plan comprenant le centre de gravité dudit ensemble de masses excentrées, ledit plan étant orthogonal à l'axe de rotation dudit arbre 5 primaire (5). 8. Transmission d'un véhicule caractérisée en ce qu'elle comprend un réducteur selon l'une des revendications précédentes. 9. Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend une transmission selon la revendication 8. 10. Véhicule selon la revendication 9, ledit véhicule comprenant un moteur électrique de 10 propulsion, caractérisé en ce que ledit moteur électrique entraîne en rotation ladite transmission.