Brevet FR3098453A1 — publié le 20210115

Description Titre de l'invention : MOTORISATION ELECTRIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE ET PROCEDE D'USINAGE DE CARTERS [pool j La présente invention se rapporte au domaine des motorisations électriques pour véhicule automobile. [0002] Plus précisément, elle a pour objet une motorisation électrique, comprenant une machine électrique de traction logée dans un premier carter, dont l'arbre de sortie est accouplé par une liaison cannelée avec un arbre d'entrée d'un réducteur logé dans un deuxième carter, nécessitant le centrage mutuel des deux carters. [0003] L'invention a également pour objet un procédé d'usinage de carters de motorisation électrique comprenant une machine électrique de traction logée dans un premier carter, dont l'arbre de sortie est accouplé par une liaison cannelée avec un arbre d'entrée d'un réducteur logé dans un deuxième carter. [0004] A la différence des motorisations thermiques, les motorisations électriques de véhicule routier ne comportent pas d'embrayage de coupure entre l'arbre de sortie de la machine de traction, et l'arbre d'entrée de la transmission. Celle-ci est le plus souvent un simple réducteur à rapport de transmission unique, de sorte que les deux arbres sont accouplés directement et en permanence l'un avec l'autre. Cette disposition simplifie l'architecture globale de la motorisation, mais se traduit par une perte de flexibilité, pour l'accouplement entre la machine et le réducteur. [0005] Cet accouplement s'effectue par exemple, entre un arbre rotor mâle cannelé, côté machine électrique, qui vient s'insérer dans un arbre primaire cannelé femelle, côté réducteur. L'inverse est également possible. Dans les deux cas, les cannelures sont conçues pour fonctionner sur leurs flancs. Leur rôle fonctionnel est uniquement de transmettre du couple. Elles ne doivent en aucun cas servir de centreur entre les deux arbres. [0006] Dans ces conditions, l'axialité, des deux arbres ne peut pas être assurée au niveau de leur liaison d'emmanchement. Pour éviter les problèmes de bruyance, de défaillance prématurée des roulements, ou d'usure des cannelures, il est nécessaire de recourir à d'autres moyens pour assurer leur centrage. [0007] Pour amortir les mouvements radiaux entre les arbres, et supprimer leurs défauts an- gulaires d'accouplement, on peut introduire une pièce intermédiaire d'accouplement entre les deux arbres. Cette solution est coûteuse, et trop encombrante pour des accouplements de motorisation électrique. [0008] Le centrage des arbres, peut aussi être recherché en introduisant des pions cy- 2 lindriques, dans les carters. Dans l'exemple illustré par la figure 1, les pions 1 sont frettés dans le carter 2, au niveau de la face de couture des deux carters 2, 3. Ils pénètrent dans des perçages de diamètre supérieur dans l'autre carter 3, où ils disposent d'un jeu de centrage. Ces aménagements sont faciles à réaliser, mais les pions sont toujours éloignés des axes des arbres. Tl est difficile de les positionner avec précision par rapport à ces axes, car il faut retourner les carters, entre l'opération d'usinage des logements de pions, et l'opération d'usinage des logements de roulements. [0009] En réalisant des portées de centrage sur les arbres eux-mêmes, comme sur la figure 2, on peut aussi améliorer considérablement leur alignement, au risque d'introduire dans la liaison un hyperstatisme générant des problèmes d'usure prématurée des roulements, qui rendent ce type de mesure inapplicable. [0010] Le centrage des carters par les nez de carters, est encore une autre solution, illustrée par la figure 3. Le carter de machine électrique 2 est toujours à droite. Sur ce schéma, l'arbre de sortie 4 de la machine est mâle, et l'arbre d'entrée du réducteur 5 est femelle. On voit les roulements 6 de chaque arbre dans son carter, et les bagues à lèvres 7, assurant l'étanchéité des carters. Cc montage permet d'obtenir un centrage plus précis que les pions de la figure 2, car la distance entre le diamètre de centrage et les axes à aligner, est réduite. [0011] L'usinage du carter de machine électrique 2 de la figure 3 avec la fraise 9, s'effectue en deux étapes : - étape 1 (cf. figure 4A), usinage de la partie droite du carter (portée de roulement 2a, portée de bague à lèvres 2b, - étape 2 (cf. figure 4B), usinage de la portée de centrage 2c, après retournement. [0012] Le retournement du carter sur la machine d'usinage, pose un problème de précision, car la localisation des surfaces issues de la deuxième étape, perdent en précision de localisation (environ 0,055mm selon les tests) pal- rapport aux surfaces usinées dans la première étape. [0013] La présente invention vise à se prémunir de cette imprécision, lors de l'usinage des nez de carter. [0014] Dans ce but, elle propose que chacun des deux carters présente une portée femelle de centrage engagée autour d'une pièce intermédiaire commune. [0015] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'arbre de sortie est accouplé par une liaison cannelée avec un arbre d'entrée d'un réducteur, logé dans un deuxième carter. [0016] De préférence, l'arbre de sortie de la machine électrique est un arbre mâle, venant s'insérer dans un arbre d'entrée femelle du réducteur. [0017] Conformément à l'invention, on effectue en un même passage de fraise dans un des carters, l'usinage d'une portée cylindrique femelle de centrage sur l'autre carter, et 3 l'usinage d'une portée cylindrique de roulement de diamètre supérieur à la portée de centrage. [0018] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la lecture suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés. [0019] [fig.1] illustre un premier mode de centrage. [0020] [fig.2] illustre un deuxième mode de centrage. [0021] [fig.3] illustre un troisième mode de centrage. [0022] [fig.4À] montre l'usinage du carter de machine électrique de la figure 3. [0023] [fig.413] montre aussi l'usinage du carter de machine électrique de la figure 3. [0024] [fig.5] illustre l'invention. [0025] [fig.5À] est un agrandissement partiel de la figure 5. [0026] [fig.4C] illustre l'usinage du carter de machine électrique de la figure 5. [0027] Sur la figure 5, on retrouve à droite la machine électrique avec son carter 2 et son arbre de sortie mâle 4, et à gauche le réducteur avec son carter 3 et son arbre primaire (arbre d'entrée) femelle 5. Dans l'exemple décrit, l'arbre de sortie de la machine électrique est un arbre mâle venant s'insérer dans un arbre d'entrée femelle, du réducteur, mais l'invention s'applique également à la disposition inverse, à savoir une sortie de machine par un arbre femelle et une entrée de réducteur par un arbre mâle. [0028] Dans cet exemple non limitatif, l'arbre de sortie de la machine électrique est un arbre mâle 4 venant s'insérer dans un arbre d'entrée femelle 5 du réducteur. L'arbre de sortie de la machine électrique, logé dans le premier carter, est accouplé par une liaison cannelée avec l'arbre d'entrée du réducteur, logé dans un deuxième carter. [0029] La motorisation électrique comprend une machine électrique de traction logée dans un premier carter 2, dont l'arbre de sortie 4 est accouplé par une liaison cannelée avec un arbre d'entrée 5 d'un réducteur logé dans un deuxième carter 3. Cette liaison nécessite le centrage mutuel des deux carters 2, 3. Conformément à l'invention, chacun des carters 2, 3 présente une portée femelle de centrage 2c, 3c, engagée autour d'une pièce intermédiaire d'appui 10. [0030] Le centrage des deux carters 2, 3, est assuré par l'engagement des deux portées femelles 2c, 3c sur la pièce d'appui 10. Leur étanchéité est assurée par les joints 7, reposant sur des portées 2b, 3b des carters, qui ont le même diamètre que les portées de centrage 2c, 3c. Les joints se présentent sous la forme de bagues à lèvres. L'arbre 4 de la machine 2 est supporté par un roulement 6. Côté réducteur, on voit aussi un roulement 6, et la roue de parking 8. Le joint 7 de la machine électrique est disposé entre l'arbre 4 et la surface de centrage 2c du carter de machine 2 sur le carter de réducteur 3. La portée de joint 7 de la machine 2, a le même diamètre D que sa portée de joint. Ce diamètre est confondu avec la portée de joint dynamique de la machine électrique . Il est beaucoup plus proche de celui des arbres, que sur la figure 3. Conformément à l'invention, la portée de centrage d'un des carters (ici le carter de machine) sur l'autre, a le même diamètre que sa portée de joint d'étanchéité. [0031] Le carter de la machine électrique et le carter du réducteur, présentent chacun une portée de centrage femelle 2e, 3e, engagée autour de la pièce intermédiaire 10. Sur le carter du réducteur, la portée de centrage 2e est confondue avec la portée du joint 2b. En revanche, sa portée de roulement 2a a un diamètre supérieur à sa portée de centrage et de joint 2b, 2e. La portée de centrage 2e du carter de machine électrique et celle du carter du réducteur 3e, sont engagées autour de la pièce d'appui intermédiaire 10. [0032] La pièce intermédiaire 10 est une pièce cylindrique présentant deux portées mâles de centrage 10a, qui peuvent être de même diamètre. Elles sont séparées par une butée centrale annulaire 10b. La pièce 10 peut présenter une section en T. L'une ou les deux portées femelles de centrage, peuvent être frettées sur celle-ci. [0033] L'avantage de cette architecture, est qu'elle permet d'usiner la portée de centrage 2e en même temps que la portée de roulement 2a, c'est-à-dire au même passage de la fraise étagée 9, sans avoir à retourner le carter 2. Le nouveau procédé d'usinage est illustré par la figure 4C. On effectue par un même passage de fraise 9 dans un des carters 2, l'usinage d'une portée cylindrique femelle de centrage 2 sur un autre carter 3, et l'usinage d'une portée cylindrique de roulement 2a de diamètre supérieur à la portée de centrage 2. [0034] La portée femelle de centrage et d'étanchéité, et la portée de roulement adjacente à celle-ci, sont usinées dans le carter de la machine électrique. La portée de centrage 2e du carter de la machine électrique 2 est usinée au même diamètre D que la portée 2b de son joint d'étanchéité 7. Les deux portées sont dans la continuité l'une de l'autre. La portée de joint 2b de la machine électrique est usinée dans le même passage d'outil que sa portée de centrage 2c sur le carter de réducteur 3, et que sa portée de roulement 2a. [0035] La localisation relative de ces deux portées est assurée avec une précision cor- respondant aux préconisations, d'environ 0,02mm, sans subir les dispersions imposées par le retournement du carter. Enfin la nouvelle localisation de la portée de centrage et de joint, convient parfaitement pour le bon fonctionnement d'une bague à lèvre. [0036] Le bénéfice de l'invention, peut être mis en évidence à partir de calculs de chaînes de cotes sur les carters. On constate ainsi que la nouvelle architecture permet de diviser par cinq le risque d'interférences entre les cannelures des arbres accouplés, par rapport à ces architectures plus classiques, telles que celle de la figure 1. [0037] En conclusion, le premier avantage de l'invention est d'améliorer le centrage des carters, en évitant le retournement d'un carter dans la gamme d'usinage. Cette simplification de process, permet d'améliorer la précision de positionnement de la portée de roulements par rapport à la portée de centrage. La nouvelle méthode permet de supprimer un passage de fraise, en usinant simultanément, la portée de roulement et la surface de centrage faisant office de portée de joint, avec une fraise étagée. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Motorisation électrique pour véhicule automobile, comprenant une machine électrique de traction logée dans un premier carter (2), dont l'arbre de sortie (4) est accouplé par une liaison cannelée avec un arbre d'entrée (5) d'un réducteur logé dans un deuxième carter nécessitant le centrage mutuel des deux carters (3), caractérisée en cc que chacun des carters présente une portée femelle de centrage (2c, 3e) engagée autour d'une pièce d'appui commune (10). [Revendication 2] Motorisation électrique selon la revendication I, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (4) de la machine électrique, est accouplé par une liaison cannelée avec un arbre d'entrée (5) d'un réducteur logé dans le deuxième carter (3). [Revendication 3] Motorisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'étanchéité du réducteur et de la machine électrique est assurée par des joints (7) reposant sur des portées (2b, 3b,) des carters, de même diamètre que leurs portées de centrage(2c, 3c). [Revendication 4] Motorisation électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le carter de machine électrique (2) et le carter (3) du réducteur, présentent chacun une portée de centrage (2c, 3c) femelle emmanchée sur la pièce intermédiaire d'appui (10). [Revendication 5] Motorisation électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pièce intermédiaire (10) est une pièce cylindrique présentant deux portées mâles (10a) de centrage, de même diamètre, séparées par une butée centrale annulaire (10b). [Revendication 6] Motorisation électrique selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la pièce intermédiaire (10) a une section en T. [Revendication 7] Motorisation électrique selon l'une des revendications 4, 5 ou 6, ca- ractérisée en ce que l'une des deux portées femelles de centrage est frettée sur la pièce intermédiaire. [Revendication 8] Motorisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les deux portées femelles sont frettées sur la pièce intermédiaire [Revendication 9] Procédé d'usinage de carters (2) d'une motorisation électrique comprenant une machine électrique de traction logée dans un premier carter (2), dont l'arbre de sortie (4) est accouplé par une liaison cannelée avec un arbre d'entrée (5) d'un réducteur logé dans un deuxième carter (3), caractérisé en ce qu'on effectue dans un des carters (2), l'usinage d'une portée cylindrique femelle de centrage (2c) sur un autre carter (3), 7 [Revendication 10] et l'usinage d'une portée cylindrique de roulement (2a) de diamètre supérieur à la portée de centrage (2c). [Revendication 11] Procédé d'usinage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on usine dans le carter (2) de la machine électrique, une portée cylindrique femelle de centrage et de portée de joint (211, 2c) sur le carter du réducteur (3), et une portée de roulement (2a) adjacente à la portée de joint et de centrage (211, 2c). [Revendication 12] Procédé d'usinage selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la portée de centrage (2c) du carter de la machine électrique (2) est usinée au même diamètre (D) que la portée (211) de son joint d'étanchéité (7). Procédé d'usinage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la portée de joint (21)) de la machine électrique est usinée dans le même passage d'outil que sa portée de centrage (2c) sur le carter de réducteur (3) et sa portée de roulement (2a).