Brevet FR3086127A1 — publié le 20200320

MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE MUNIE D'UN MANCHON DE LIAISON INTÉGRANT UN AMORTISSEUR La présente invention porte sur une machine électrique tournante munie d'un manchon de liaison intégrant un amortisseur. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les machines électriques réversibles de forte puissance pouvant fonctionner en mode alternateur et en mode moteur accouplées avec un élément réducteur. De façon connue en soi, les machines électriques tournantes comportent un stator et un rotor solidaire d'un arbre. Le stator est monté dans un carter w configuré pour porter à rotation l'arbre sur des paliers par l'intermédiaire de roulements. Le rotor comporte un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté. Le rotor comporte des pôles formés par exemple par des aimants 15 permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor. Alternativement, dans une architecture dite à pôles "saillants", les pôles sont formés par des bobines enroulées autour de bras du rotor. Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont la face intérieure est pourvue d'encoches 20 ouvertes vers l'intérieur pour recevoir un bobinage. Le bobinage est obtenu par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Le bobinage comporte des enroulements de phase connectés en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées à un module électronique de commande. 25 Dans certains types de chaînes de traction de véhicule automobile assurant la transmission de la puissance mécanique du moteur thermique vers les roues du véhicule, une machine électrique tournante réversible de forte puissance peut être accouplée, via une pièce de liaison, à un élément réducteur. L'élément réducteur peut prendre la forme d'une boîte de vitesses 30 du véhicule ou d'un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante. 2 La machine électrique tournante est apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l'énergie à la batterie et au réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur, pour assurer le démarrage du moteur thermique, et/ou pour participer à la traction du véhicule seule ou en 5 combinaison avec le moteur thermique. Afin d'assurer une liaison mécanique entre l'arbre de la machine électrique et l'arbre de l'élément réducteur, on peut utiliser un manchon de liaison de forme globalement tubulaire comportant une première partie cannelée destinée à coopérer avec une extrémité cannelée de l'arbre de la machine io électrique tournante, et une deuxième partie cannelée destinée à coopérer avec une extrémité cannelée d'un arbre de l'élément réducteur. En fonctionnement, le manchon de liaison est libre d'effectuer des translations suivant son axe. L'arrêt en translation du manchon s'effectue lors du contact de celui-ci avec un épaulement de l'arbre. Le jeu axial entre ces 15 deux pièces mécaniques est faible et vaut notamment moins de 2 mm. Le contact entre le manchon de liaison et l'arbre, qui sont réalisés en acier, va donc générer des bruits et des claquements. Dans un cas extrême, le manchon peut même entrer en résonnance et détériorer le système. La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en 20 proposant un ensemble pour véhicule automobile comportant: - une machine électrique tournante comprenant: - un arbre, - un rotor monté sur l'arbre, - un stator, notamment entourant le rotor, 25 - un palier avant comportant un logement de réception d'un roulement assurant un guidage en rotation de l'arbre, - l'arbre comportant une extrémité dépassant axialement par rapport au roulement, l'extrémité de l'arbre comportant des cannelures, - un élément réducteur muni d'un arbre ayant des cannelures, et 30 - un manchon de liaison comportant: - une première partie cannelée destinée à coopérer avec l'extrémité cannelée de l'arbre de la machine électrique tournante, 3 - une deuxième partie cannelée destinée à coopérer avec l'extrémité cannelée de l'arbre de l'élément réducteur, et - un amortisseur disposé axialement entre la première partie cannelée et la deuxième partie cannelée du manchon de liaison. 5 L'invention permet, grâce à la présence de l'amortisseur, d'éviter les chocs entre un arbre et le manchon de liaison. On diminue ainsi le bruit et les claquements lors du fonctionnement du véhicule automobile. Selon une réalisation, l'amortisseur est réalisé dans un matériau élastique. Selon une réalisation, un jeu axial entre les arbres et l'amortisseur est w inférieur à un jeu axial entre un épaulement de l'arbre et le manchon de liaison. Selon une réalisation, l'amortisseur comporte un passage de lubrifiant, de sorte que le lubrifiant peut se déplacer de la première partie cannelée vers la deuxième partie cannelée du manchon de liaison, et inversement. 15 Selon une réalisation, l'amortisseur présente une forme annulaire. Selon une réalisation, l'amortisseur est disposé dans une gorge interne du manchon de liaison. Selon une réalisation, ledit ensemble comporte au moins un joint disposé à une extrémité du manchon de liaison. 20 Selon une réalisation, l'élément réducteur est une boîte de vitesses de véhicule automobile. Selon une réalisation, l'élément réducteur est un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante. L'invention a également pour objet un véhicule automobile caractérisé en ce 25 qu'il comporte un ensemble tel que précédemment défini. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 4 La figure 1 est une vue en perspective d'une machine électrique tournante selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la machine électrique tournante selon l'invention; 5 La figure 3 est une vue en coupe longitudinale illustrant l'accouplement entre l'arbre de la machine électrique tournante et l'arbre de l'élément réducteur au moyen d'un manchon de liaison selon l'invention; La figure 4 est une vue en coupe transversale du manchon de liaison selon la présente invention. io Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d'une figure à l'autre. Dans la suite de la description, on considère une orientation d'avant vers l'arrière, une orientation allant de gauche à droite sur les figures 1 et 2. Ainsi, on entend par un élément "avant", un élément situé du côté du roulement 15 avant 19 et par élément "arrière" un élément situé du côté opposé, c'est-à- dire du côté du module électronique de commande 34. Les figures 1 et 2 montrent une machine électrique tournante 10 comportant un stator 11 polyphasé entourant un rotor 12 monté sur un arbre 13 d'axe X correspondant à l'axe de la machine électrique 10. Le stator 11 entoure le 20 rotor 12 avec présence d'un entrefer entre la périphérie interne du stator 11 et la périphérie externe du rotor 12. Le stator 11 est monté dans un carter 14 comportant un palier avant 15 et un palier arrière 16. Le palier avant 15 et le palier arrière 16 comportent chacun un logement de réception 17, 18 d'un roulement 19, 20 correspondant qui assure un guidage en 25 rotation de l'arbre 13. Cette machine électrique 10 est destinée à être accouplée à un élément réducteur de vitesse 22 via un manchon de liaison 48, tel que montré sur la figure 3. L'élément réducteur 22 pourra prendre la forme d'une boîte de vitesses de véhicule automobile ou d'un réducteur monté sur un train du 30 véhicule et accouplé à la machine électrique tournante 10. 5 La machine électrique 10 est apte à fonctionner dans un mode alternateur pour fournir notamment de l'énergie à la batterie et au réseau de bord du véhicule, et dans un mode moteur, pour assurer le démarrage du moteur thermique du véhicule, et le cas échéant pour participer à la traction du 5 véhicule seule ou en combinaison avec le moteur thermique. La puissance de la machine pourra par exemple être comprise entre 1514N et 50kW. Plus précisément, le rotor 12 comporte un corps 24 sous la forme d'un paquet de tôles. Des aimants permanents 25 sont implantés dans des cavités 26 du corps 24. Les aimants 25 pourront être en terre rare ou en io ferrite selon les applications et la puissance recherchée de la machine. En outre, le rotor 12 comporte deux flasques 28, 29 plaqués chacun contre une face d'extrémité axiale du rotor 12. Ces flasques 28, 29 assurent une retenue axiale des aimants et servent également à équilibrer le rotor 12. Par ailleurs, le stator 11 comporte un corps 31 constitué par un paquet de 15 tôles ainsi qu'un bobinage 32. Le corps 31 est formé par un empilement de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté, tel que des rivets. Le corps de stator 11 est muni de dents délimitant des encoches pour le montage du bobinage 32. Le bobinage 32 comporte un ensemble 20 d'enroulements de phase traversant les encoches et formant des chignons s'étendant en saillie de part et d'autre du corps de stator 11. Le bobinage 32 est obtenu ici à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliés entre eux par exemple par soudage. Le bobinage 32 comporte des enroulements de phase par exemple de type double triphasés connectés en 25 étoile et/ou en triangle. Des sorties de phase sont destinées à être reliées à un module électronique de commande 34. Le module électronique de commande 34 comporte un dissipateur thermique 35 sur lequel sont fixés notamment des modules de puissance 36, par exemple par vissage. Ces modules de puissance 36 intègrent de façon 30 connue en soi des interrupteurs, prenant par exemple la forme de transistors de type MOS, permettant d'assurer une commande des phases de la machine électrique tournante 10 en mode moteur ou en mode alternateur. La 6 commutation de ces transistors est pilotée par une unité de contrôle. Le module électronique de commande 34 est monté plaqué, via le dissipateur thermique 35, contre la face arrière d'une paroi transversale du palier arrière 16. 5 Avantageusement, la machine électrique 10 comporte un circuit de refroidissement 38 ayant une entrée 39 et d'une sortie 40 de liquide de refroidissement, tel qu'un liquide à base d'eau ou d'huile. Le circuit de refroidissement 38 présente une chambre de refroidissement 41 ménagée dans la masse du dissipateur thermique 35 et une chambre de refroidissement 42 entourant le stator 11. La chambre de refroidissement 42 est délimitée par la périphérie externe d'une paroi annulaire du palier avant 15 et la périphérie interne d'une paroi annulaire du palier arrière 16. Cette chambre de refroidissement 42 est fermée à ses extrémités axiales par deux joints 46 de type torique. Le stator 11 est monté fretté à l'intérieur du palier avant 15 de manière à établir un contact intime entre la périphérie externe du corps de stator 11 et la périphérie interne de la paroi latérale du palier avant 15. Comme on peut le voir sur la figure 3, l'arbre 13 de la machine électrique 10 et un arbre 47 de l'élément réducteur 22 sont accouplés au moyen d'un zo manchon de liaison 48 d'axe X1. Le manchon de liaison 48 est coaxial avec l'arbre 13 de la machine électrique 10 et l'arbre 47 de l'élément réducteur 22. A cet effet, le manchon de liaison 48 de forme globalement tubulaire comporte une première partie cannelée 48.1 destinée à coopérer avec l'extrémité cannelée 49 de l'arbre 13 de la machine électrique 10 dépassant 25 axialement par rapport au roulement 19. Le manchon de liaison 48 comporte également une deuxième partie cannelée 48.2 destinée à coopérer avec l'extrémité cannelée de l'arbre 47 de l'élément réducteur 22. Le manchon de liaison 48 pourra comporter également deux portions d'extrémité 55.1, 55.2 non cannelées de plus grand diamètre par rapport aux 30 parties cannelées 48.1, 48.2. La différence de diamètre entre une portion d'extrémité 55 1 55.2 et une portion cannelée 48.1, 48.2 correspondante 7 définit un épaulement (cf. figure 4). Un épaulement d'un arbre 13, 47 pourra venir en appui contre un épaulement correspondant du manchon 48. Les cannelures ménagées dans l'extrémité de l'arbre 13 de la machine électrique 10 et dans l'extrémité de l'arbre 13 de l'élément réducteur 22, ainsi que les cannelures correspondantes du manchon de liaison 48, présentent une orientation axiale par rapport à l'axe X. Comme on peut le voir sur la figure 4, les deux parties cannelées 48.1, 48.2 présentent une forme annulaire. Les cannelures des parties 48.1, 48.2 sont ménagées dans une périphérie interne de chaque partie annulaire 48.1, 48.2. ui Les deux parties annulaires 48.1, 48.2 sont coaxiales l'une par rapport à l'autre. Avantageusement, un amortisseur 51 est disposé axialement entre la première partie 48.1 et la deuxième partie 48.2 du manchon de liaison 48, soit entre les arbres 13 et 47. L'amortisseur 51 est disposé dans une gorge 15 interne 53 du manchon de liaison 48 prévue à cet effet. Dans le mode de réalisation de la figure 3, l'amortisseur 51 présente deux rebords annulaires insérés dans des gorges correspondantes de façon à présenter une section transversale en forme de U. L'amortisseur 51 est réalisé dans un matériau élastique, comme par exemple en caoutchouc ou dans un matériau plastique deformable. Le matériau choisi présente de préférence une bonne résistance aux hydrocarbures et aux chocs. Le jeu axial entre les arbres 13, 47 et l'amortisseur 51 est inférieur au jeu axial entre un épaulement d'un arbre 13, 47 et le manchon de liaison 48. Lors de son déplacement, le manchon de liaison 48 vient ainsi en contact avec l'amortisseur 51 avant de venir en contact avec un arbre 13, 47 qui limite la compression de l'amortisseur 51. Cela permet de diminuer le bruit et les vibrations lors du fonctionnement. L'amortisseur 51 comporte un passage de lubrifiant, de sorte que le lubrifiant peut se déplacer de la première partie 48.1 vers la deuxième partie 48.2 du manchon 48 et inversement. Cela permet d'obtenir une répartition optimale 8 du lubrifiant à l'intérieur du manchon 48. L'amortisseur 51 pourra présenter une forme annulaire, de sorte que la périphérie interne de l'amortisseur 51 définit le passage de lubrifiant. Le lubrifiant est constitué par exemple par de la graisse. 5 Un joint 54 est disposé à une extrémité du manchon de liaison 48. Le joint 54 pourra par exemple être disposé dans une gorge de l'arbre 47 de l'élément réducteur 22. L'étanchéité pourra également être assurée du côté de l'arbre de la machine électrique. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple to uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Ensemble pour véhicule automobile comportant: - une machine électrique tournante (10) comprenant: - un arbre (13), - un rotor (12) monté sur l'arbre (13), - un stator (11), notamment entourant le rotor (12), - un palier avant (15) comportant un logement de réception d'un roulement (19) assurant un guidage en rotation de l'arbre (13), - l'arbre (13) comportant une extrémité dépassant axialement par ui rapport au roulement (19), l'extrémité de l'arbre (13) comportant des cannelures, - un élément réducteur (22) muni d'un arbre (47) ayant des cannelures, et - un manchon de liaison (48) comportant: - une première partie cannelée (48.1) destinée à coopérer avec 15 l'extrémité cannelée de l'arbre (13) de la machine électrique tournante (10), - une deuxième partie cannelée (48.2) destinée à coopérer avec l'extrémité cannelée de l'arbre (47) de l'élément réducteur (22), et - un amortisseur (51) disposé axialement entre la première partie cannelée (48.1) et la deuxième partie cannelée (48.2) du 20 manchon de liaison (48). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amortisseur (51) est réalisé dans un matériau élastique. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un jeu axial entre les arbres (13, 47) et l'amortisseur (51) est inférieur à un jeu axial entre 25 un épaulement d'un arbre (13, 47) et le manchon de liaison (48). 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'amortisseur (51) comporte un passage de lubrifiant, de sorte que le lubrifiant peut se déplacer de la première partie cannelée (48.1) vers la deuxième partie cannelée (48.2) du manchon de liaison (48) et inversement. 30 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'amortisseur (51) présente une forme annulaire. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'amortisseur (51) est disposé dans une gorge interne (53) du manchon de liaison (48). 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en 5 ce qu'il comporte au moins un joint (54) disposé à une extrémité du manchon de liaison (48). 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément réducteur (22) est une boîte de vitesses de véhicule automobile. 9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément réducteur (22) est un réducteur monté sur un train du véhicule et accouplé à la machine électrique tournante (10). 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.15