Brevet FR3077949A1 — publié le 20190816

DISPOSITIF DE MISE A LA MASSE D'UN ARBRE TOURNANT DANS UN CARTER ET REDUCTEUR DE VITESSE La présente invention concerne la mise à la masse d'éléments 5 tournants, tels que des arbres de machines électriques, dans des architectures de groupe motopropulseur électriques ou hybrides de véhicule automobile. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de mise à la masse d'un arbre tournant dans un carter métallique par 10 contact de l'arbre sur le carter. Ce dispositif comprend un matériau conducteur, qui crée une liaison électrique entre une extrémité de l'arbre sortant hors du carter, et la masse de celui-ci. Cette invention trouve une application privilégiée, mais 15 non exclusive, sur un arbre de rotor de machine électrique traversant un mécanisme réducteur de vitesses. Un rotor de machine électrique, se charge électriquement en tournant. Lorsqu'il est monté sur des roulements à billes en acier, la conductivité électrique des roulements n'est pas suffisante 20 pour décharger le rotor. Ce dernier agit alors comme un condensateur. Des arcs électriques se forment par exemple sur les dentures de la boîte de vitesses, ce qui provoque des micros soudures sur les pièces. La charge résiduelle du rotor est également à l'origine de parasites, perturbant notamment le bon 25 fonctionnement de l'autoradio du véhicule. Pour supprimer ces phénomènes, on connaît actuellement plusieurs solutions. Une première solution, illustrée par la figure 1, consiste à disposer un « charbon », poussé par un ressort qui assure une pression de contact sur une piste de l'arbre 30 tournant. Le charbon est relié à la carcasse métallique du carter de GMP, par un corps conducteur. L'inconvénient de cette solution, est la faible surface de contact mécanique entre les charbons et l'arbre, qui limite la conductivité électrique. Afin d'améliorer la conductivité, on peut adopter comme matériau conducteur un 35 alliage contenant de l'argent. Toutefois, la solution devient plus -2 - coûteuse. De plus, son encombrement est important (environ 30mm). Pour être efficace, elle impose une propreté parfaite de la portée du charbon, et nécessite la présence d'un reniflard pour mettre à l'air libre le dispositif. Une deuxième solution, illustrée par la publication US 2016/0010750, consiste à ajouter sur un joint à lèvres, garant de l'étanchéité de l'arbre dans le carter, une feutrine graphitée solidaire de celle-ci. Cette feutrine génère un contact électrique entre l'arbre tournant et la carcasse métallique, qui permet aux charges électriques, de s'échapper dans celle-ci. L'inconvénient est le coût élevé et la fragilité de la feutrine, dont l'usure est rapide. La présente invention vise à assurer efficacement la mise à la masse d'un arbre tournant, tel qu'un rotor de machine 15 électrique. Dans ce but, elle propose que le matériau utilisé soit un matériau fluidique localisé dans une enceinte étanche refermée sur l'extrémité de l'arbre. De préférence, l'enceinte étanche est localisée autour 20 d'une bague étanchéisant la sortie de l'arbre hors du carter. Le réducteur proposé comprend un dispositif de mise à la masse d'un rotor de machine électrique tournant à l'intérieur d'un carter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, 25 apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre une solution connue, - la figure 2 montre l'implantation d'un dispositif de 30 mise à la masse sur un carter, - la figure 3 est une vue latérale en coupe du dispositif proposé, et - les figures 4 A et 4B présentent en agrandissement le bouchon de mise à l'air libre du système proposé. 35 La figure 1 représente l'extrémité 2a d'un arbre tournant 2 de GMP électrique, et son montage sur des roulements 12, -3 - supportés par un carter de réducteur 1. Le système de mise à la masse comprend une enceinte 9, avec un orifice de mise à l'air libre, ou reniflard, 15. L'enceinte est fermée par un capot 4 vissé à l'extérieur du carter 1. Elle renferme un porte balais 14 5 relié à la masse, et des balais 16 en appui frottant sur l'arbre 2. Comme indiqué plus haut, l'intérêt d'un tel système trouve ses limites dans son encombrement, et dans le coût de l'alliage métallique des balais. Sur la figure 2, la référence 1 désigne également le carter 10 d'un réducteur de GMP électrique. L'intérieur du réducteur, la chaîne cinématique, et la machine électrique du GMP ne sont pas représentés. L'arbre 2 tourne dans le carter métallique 1 du réducteur. Le dispositif de mise à la masse comprend un matériau conducteur 6, qui crée une liaison électrique entre l'extrémité 2a de l'arbre 2 sortant hors du carter 1, et la masse de celui- ci. C'est par exemple le rotor de la machine électrique (non représentée), ou un prolongement de celui-ci. Il tourne dans une bague d'étanchéité 3 supportée par le carter 1. Les bords extérieurs la du carter forment avec le couvercle 4, une chambre, ou enceinte fermée 9. Elle est partiellement remplie d'un matériau 6, dont on a figuré sur le schéma, le niveau 6a au repos. Le matériau 6 est un matériau fluidique. L'enceinte étanche 9, qui est refermée sur l'extrémité 2a de l'arbre. Au repos, l'extrémité 2a est immergée dans le matériau conducteur 6. En fonctionnement, la rotation de l'arbre projette le matériau dans l'enceinte. L'électricité, dont l'arbre se charge en tournant, est transmise au carter 1 par le fluide 6, qui assure la liaison électrique entre ces éléments. L'enceinte 9 est localisée autour de la bague 3 étanchéisant la sortie de l'arbre hors du carter 1. Elle présente un orifice de remplissage 8 du matériau dans l'enceinte. La référence 7 désigne le bouchon amovible refermant le trou de remplissage 8. Le fluide conducteur 6 introduit dans l'enceinte 9 crée une liaison électrique entre l'arbre 2 et le carter 1. Pour 35 l'efficacité du dispositif, le fluide doit présenter une bonne conductivité électrique, et une faible résistivité au frottement. -4 - Il doit être anticorrosif vis-à-vis des matériaux environnants, et offrir une résistance thermique entre 40°C à 150°C (en pointe). Plusieurs matériaux fluidiques répondent à ces exigences, comme des huiles minérales, chargées en graphite ou en cuivre, des 5 graisse minérales chargées en graphite ou en cuivre, par exemple de la poudre de graphite ou de la poudre de cuivre. L'huile minérale chargée, peut rester proche des huiles de transmission. Le matériau 6 est introduit par le trou de remplissage 8. L'enceinte 9 est fermée, d'un côté par la bague d'étanchéité 2 10 qui protège la partie mécanisme, et de l'autre par le couvercle de fermeture 4. Le carter 1 constitue une carcasse métallique conductrice. La mise à la masse de l'arbre tournant, est assurée dans de bonnes conditions par le dispositif. La quantité du matériau fluidique introduit est définie par l'objectif de 15 résistivité visé, en prévoyant sa variation dans le temps. Le bouchon 7 agrandi sur les figures 4A et 4B, assure la mise à l'air libre de l'enceinte. Il comprend une bague, ou clip 7a, retenue sur l'ouverture du couvercle par un joint torique 7b, une membrane intermédiaire 7c en matériau semi-perméable (par 20 exemple du type « vortex »), et un capot rigide 7d, avec des ouvertures radiales d'échappement de gaz 7e. Le bouchon 7 assure la fonction de reniflard, en autorisant l'échappement des gaz de l'enceinte à l'extérieur en cas de surpression, tout en interdisant l'entrée d'eau et de poussières. Grâce au bouchon 7, 25 l'enceinte est à l'abri des intrusions d'eau. Elle dispose d'un reniflard intégré, sans autre ouverture de mise à l'air libre. Le réducteur de vitesses à arbres tournants dans un carter, décrit sur la figure 3 comprend, un dispositif de mise à la masse d'un rotor de machine électrique tournant à l'intérieur d'un 30 carter de réducteur. Les avantages de la solution proposée sont nombreux. Outre sa compacité et son faible coût, et son efficacité, on peut relever la faible résistivité électrique et mécanique, REVENDICATIONS1. Dispositif de mise à la masse d'un arbre (2) tournant dans un carter métallique (1) par contact de l'arbre sur le carter, comprenant un matériau conducteur (6) qui crée une liaison électrique entre une extrémité (2a) de l'arbre sortant hors du carter (1) et la masse de celui-ci, caractérisé en ce que le matériau est un matériau fluidique, localisé dans une enceinte étanche (9) refermée sur l'extrémité de l'arbre. 2. Dispositif de mise à la masse selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enceinte (9) est localisée à autour d'une bague (3) étanchéisant la sortie de l'arbre hors du carter (1). 3. Dispositif de mise à la masse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enceinte étanche (9) est fermée par 15 un couvercle (4) présentant une ouverture (8) de remplissage du matériau fluidique, obturée en par un bouchon amovible (7). 4. Dispositif de mise à la masse selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le bouchon (7) comprend une paroi semi perméable (7c) et des ouvertures d'échappement (7e). 20 5. Dispositif de mise à la masse selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bouchon (7) forme un reniflard qui autorise l'échappement de gaz vers l'extérieur, tout en interdisant l'entrée d'eau et de poussières à l'intérieur de l'enceinte (9). 25 6. Dispositif de mise à la masse selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau fluidique (6) est une huile minérale chargée en graphite. 7. Dispositif de mise à la masse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau fluidique 30 (6) est une huile minérale chargée en cuivre. 8. Dispositif de mise à la masse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau fluidique (6) est une graisse minérale chargée en graphite. 9. Dispositif de mise à la masse selon l'une des 35 revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau fluidique (6) est une graisse minérale chargée en cuivre. -6 - 10. Réducteur de vitesses à arbres tournants dans un carter, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de mise à la masse d'un rotor de machine électrique tournant à l'intérieur d'un carter de réducteur, conforme à l'une des revendications 5 précédentes.