Brevet FR3111101A1 — publié le 20211210

Le groupe motopropulseur (31) pour véhicule automobile (30) électrique ou hybride, comprend une machine électrique tournante (32) fixée à un dispositif différentiel (3), la machine électrique comprenant un rotor (18) supporté en rotation par des roulements (34, 35) maintenus en butée par le rotor et un carter (33) de la machine électrique, le dispositif différentiel comprenant un arbre primaire creux (6) comportant un cylindre étanche (9) formé par la surface périphérique intérieure de l’arbre primaire creux et par un bouchon étanche (11) disposé dans l’arbre primaire creux, le rotor comportant un arbre rotorique (19) plein inséré dans le cylindre de manière à former une chambre de compression (23). Les roulements sont en contact avec le carter et le rotor, un effort axial de précontrainte (FA) induit sur l’arbre rotorique par la pression régnant dans la chambre de compression étant configuré pour précontraindre les roulements. Figure pour l’abrégé : Fig 3 Groupe motopropulseur pour véhicule automobile électrique ou hybride et procédé d’assemblage associé La présente invention concerne les groupes motopropulseurs pour véhicules automobiles électriques ou hybrides. La présente invention concerne plus particulièrement un groupe motopropulseur comprenant une machine électrique tournante et un dispositif différentiel, et un procédé d’assemblage d’un tel groupe motopropulseur. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un véhicule automobile électrique ou hybride 1 comprenant une coupe longitudinale d’un groupe motopropulseur 2 et une coupe partielle selon la direction II-II du groupe motopropulseur. Le groupe motopropulseur 2 comprend un dispositif différentiel 3 et une machine électrique tournante 4. Le dispositif différentiel comprend un carter 5 contenant un arbre primaire 6 monté en rotation sur deux roulements 7, 8 selon un axe X. Les roulements 7 et 8 sont en butée contre le carter 5 et l’arbre 6. L’arbre primaire 6 est creux et comprend un cylindre 9 formé par la surface périphérique intérieure 10 de l’arbre primaire creux et par un bouchon 11 étanche disposé dans l’arbre primaire creux 6. L’arbre primaire 6 comprend des cannelures femelles 12 disposées dans le cylindre et de la graisse 13 disposée dans le cylindre 9. La machine électrique tournante 4 comprend un carter 14, des bobines statoriques 15 montées dans le carter, deux roulements 16 et 17 supportant en rotation selon l’axe X un rotor 18 de la machine électrique 4. Un premier roulement 16 est monté en butée contre le carter 14 et le rotor 18. Le rotor 18 comprend un arbre rotorique 19 comprenant des cannelures mâles 20 coopérant avec les cannelures femelles 12 de manière à transmettre un couple mécanique. L’arbre rotorique 19 comprend en outre une rainure circonférentielle 21 comprenant un joint torique 22 primaire pour confiner la graisse dans le cylindre 9. Les carters 3 et 4 sont centrés l’un par rapport à l’autre par des pions (non représentés) et solidarisés entre eux par des boulons 25. Comme l’arbre primaire 6 est guidé par les deux roulements 7, 8 montés dans le carter 5 et l’arbre rotorique 19 est guidé par les deux roulements 16, 17 montés dans le carter 14, les deux arbres 6, 19 sont coaxiaux. De plus, comme les carters 5 et 14 sont centrés l’un par rapport à l’autre, l’assemblage du dispositif différentiel 3 et de la machine électrique 4 est hyperstatique générant des contraintes résiduelles dans l’assemblage, notamment dans les roulements 7, 8, 16 et 17 et les cannelures 12, 20. L’arbre rotorique 19 et le cylindre 9 forment une chambre 23 pour retenir la graisse dans un espace confiné autour des cannelures 12, 20 permettant de limiter l’usure de type corrosion lors du contact entre les cannelures. La machine électrique 4 comprend en outre des rondelles 24 de précontrainte par exemple du type Belleville disposées entre le deuxième roulement 17 et le carter 14 de manière à précontraindre le rotor 18 et les roulements 6, 7, 16 et 17 en exerçant un effort axial de précontrainte s’opposant à l’effort axial induit par le champ magnétique du stator sur le rotor et permettant la mise en position de l’arbre rotorique pour minimiser l’usure des roulements 6, 7, 16 et 17, le deuxième roulement 17 étant en butée contre les rondelles 24 et le rotor 18. Cependant, l’utilisation de rondelles pour précontraindre les roulements 6, 7, 16 et 17 nécessitent de prévoir un emplacement dans le groupe motopropulseur 2 pour loger les rondelles servant exclusivement à exercer un effort axial sur le rotor 18, un calibrage des rondelles pour obtenir l’effort axial de précontrainte souhaité, et un allongement de la durée d’assemblage du groupe motopropulseur. Il est donc proposé de pallier tout ou partie des inconvénients de l’utilisation de rondelles de précontrainte dans les groupes motopropulseurs, notamment en supprimant les rondelles de précontrainte et en réalisant la fonction de précontrainte par des éléments du groupe motopropulseur assurant par ailleurs d’autres fonctions. Au vu de ce qui précède, l’invention propose un procédé d’assemblage d’un groupe motopropulseur pour véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant une machine électrique tournante et un dispositif différentiel, la machine électrique comprenant un rotor supporté en rotation par des roulements maintenus en butée par le rotor et un carter de la machine électrique, le procédé comprenant l’insertion d’un arbre rotorique plein du rotor dans un cylindre étanche d’un arbre primaire creux du dispositif différentiel de manière à former une chambre de compression, le cylindre étanche étant formé par la surface périphérique intérieure de l’arbre primaire creux et par un bouchon étanche disposé dans l’arbre primaire creux. Un effort axial de précontrainte induit sur l’arbre rotorique par la pression régnant dans la chambre de compression à la fin de l’insertion est prédéterminé pour précontraindre les roulements en contact avec le carter et le rotor. De préférence, l’insertion de l’arbre rotorique dans le cylindre étanche comprend l’insertion de cannelures mâles de l’arbre rotorique dans des cannelures femelles associées, les cannelures femelles étant dans le cylindre étanche. Selon une caractéristique, l’effort axial de précontrainte est prédéterminé selon des valeurs de paramètres géométriques de la chambre de compression et selon une masse de graisse injectée dans ladite chambre. Avantageusement, les paramètres géométriques comprennent le diamètre du cylindre, la longueur du cylindre entre le bouchon étanche et l’extrémité de l’arbre primaire recevant l’arbre rotorique, et la longueur d’insertion de l’arbre rotorique dans l’arbre primaire. De préférence, la masse de graisse est injectée par une seringue. Selon une autre caractéristique, l’effort axial de précontrainte est compris entre 150 et 250 Newtons. De préférence, un joint torique est inséré dans une rainure circonférentielle de l’arbre rotorique pour confiner de la graisse dans le cylindre. L’invention a également pour objet un groupe motopropulseur pour véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant une machine électrique tournante fixée à un dispositif différentiel, la machine électrique comprenant un rotor supporté en rotation par des roulements maintenus en butée par le rotor et un carter de la machine électrique, le dispositif différentiel comprenant un arbre primaire creux comportant un cylindre étanche formé par la surface périphérique intérieure de l’arbre primaire creux et par un bouchon étanche disposé dans l’arbre primaire creux, le rotor comportant un arbre rotorique plein inséré dans le cylindre de manière à former une chambre de compression. Les roulements sont en contact avec le carter et le rotor, un effort axial de précontrainte induit sur l’arbre rotorique par la pression régnant dans la chambre de compression étant configuré pour précontraindre les roulements. Selon une caractéristique, lequel le diamètre du cylindre, la longueur du cylindre entre le bouchon étanche et l’extrémité de l’arbre primaire recevant l’arbre rotorique, la longueur d’insertion de l’arbre rotorique dans l’arbre primaire, et une masse de graisse injectée dans ladite chambre sont choisis pour induire l’effort axial de précontrainte de manière à précontraindre les roulements. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : , dont il a déjà été fait mention, illustrent schématiquement un groupe motopropulseur selon l’état de la technique ; illustre schématiquement un groupe motopropulseur selon l’invention ; illustre un exemple d’assemblage du groupe motopropulseur selon l’invention ; et illustre un exemple d’une courbe reliant un effort axial de précontrainte et une masse de graisse. La figure 3 illustre un véhicule 30 électrique ou hybride comprenant une coupe longitudinale d’un exemple de mode de réalisation d’un groupe motopropulseur 31 comprenant l’axe X. Les éléments communs avec les figures 1 et 2 sont désignés par les même références. Le groupe motopropulseur 31 comprend le dispositif différentiel 3 et une machine électrique tournante 32. Le dispositif différentiel comprend le carter 5, l’arbre primaire 6 et les roulements 7, 8 supportant l’arbre primaire en rotation. L’arbre primaire 6 comprend le cylindre creux 9, le bouchon 11, et les cannelures femelles 12, le cylindre creux 9 contenant la graisse 13. La machine électrique tournante 32 comprend un carter 33, les bobines statoriques 15 montées dans le carter 33, deux roulements 34 et 35 supportant en rotation selon l’axe X le rotor 18 de la machine électrique 32. Les roulements 7, 8, 34 et 35 sont par exemple du type à billes. Le rotor 18 comprend l’arbre rotorique 19, les cannelures mâles 20, la rainure circonférentielle 21 contenant le joint torique 22. L’arbre rotorique 19 est inséré dans le cylindre 9 de manière à former la chambre 23 pour retenir la graisse dans l’espace confiné autour des cannelures 12, 20. Les roulements 34, 35 sont en butée contre le carter 33 et le rotor 19, et en contact avec le carter 33 de sorte qu’aucun élément ne soit interposé entre les roulements et le carter 33. Contrairement au groupe motopropulseur 2 illustré aux figures 1 et 2, les roulements 34, 35 ne sont pas précontraints par des rondelles du type Belleville. Les carters 3 et 32 sont centrés l’un par rapport à l’autre par des pions (non représentés) et solidarisés entre eux par exemple à l’aide de boulons 36, une première surface de liaison S1 du carter 33 de la machine électrique 32 étant en contact avec une deuxième surface de liaison S2 du carter 5 du dispositif différentiel 3. La figure 4 illustre un exemple du procédé d’assemblage de la machine électrique tournante 32 et du dispositif différentiel 3. Dans une étape 40, l’arbre rotorique 19 est inséré dans le cylindre 9 étanche de manière à former la chambre de compression 23, les cannelures mâles 20 coopérant avec les cannelures femelles 12. A la fin de l’insertion de l’arbre rotorique 19 dans le cylindre 9, l’effort axial F A induit sur l’arbre rotorique 19 par la pression P A régnant dans la chambre de compression 23 est égal à une valeur prédéterminée pour précontraindre les roulements 34, 35 par l’intermédiaire du rotor 18. L’insertion de l’arbre rotorique 19 se poursuit par exemple jusqu’à ce que les première et deuxième surfaces de liaison S1, S2 soient en contact l’une avec l’autre. L’insertion de l’arbre rotorique 19 dans le cylindre 9 étanche comprime la graisse 13 et l’air présent dans la chambre de compression 23 engendrant une augmentation de la pression P A dans la chambre 23 et par conséquent une augmentation de l’effort axial F A de précontrainte représenté sur la figure 3 par le vecteur (« effet piston »). Comme l’air est plus compressible que la graisse 13, la valeur de l’effort axial de précontrainte est prédéterminée selon des valeurs de paramètres géométriques de la chambre de compression 23 et selon la masse M G de graisse 13 présente dans la chambre 23. Les paramètres géométriques comprennent le diamètre du cylindre 9, la longueur du cylindre 9 entre le bouchon 11 étanche et l’extrémité de l’arbre primaire 6 recevant l’arbre rotorique 19, et la longueur d’insertion de l’arbre rotorique dans l’arbre primaire. Lorsque les surfaces de liaison S1 et S2 sont en contact l’une avec l’autre, dans une étape 41, les carters 5 et 33 sont fixés entre eux, par exemple à l’aide des boulons 36. Afin de doser précisément la masse de graisse 13 présente dans la chambre 23, la graisse est par exemple injectée dans la chambre 23 avec une seringue permettant de doser la masse de graisse selon une tolérance de 0.5 gramme. Pour assurer une précontrainte suffisante des roulements 34, 35, les paramètres géométriques et la masse de graisse 13 sont choisis de sorte que l’effort axial de précontrainte P A soit compris entre 150 et 250 Newtons. La précharge axiale des roulements 34, 35 par l’effort axial de précontrainte est effectuée sans l’utilisation de rondelles de précontrainte, notamment du type Belleville permettant de simplifier la conception du carter 33 de la machine électrique 32 et l’assemblage du groupe motopropulseur 31. En outre, la détermination précise de la masse de graisse 13 nécessaire pour obtenir la valeur de l’effort axial de précontrainte tout en assurant une lubrification optimale des cannelures permet d’optimiser la masse de graisse 13 disposée dans le cylindre 9. La figure 5 illustre un exemple d’une courbe C1 reliant l’effort axial de précontrainte P A et la masse M G de graisse injectée dans le cylindre 9. Une variation de la masse MG de 0.5g engendre une variation de 100 Newtons de l’effort axial P A . Procédé d’assemblage d’un groupe motopropulseur (31) pour véhicule automobile (30) électrique ou hybride, comprenant une machine électrique tournante (32) et un dispositif différentiel (3), la machine électrique comprenant un rotor (18) supporté en rotation par des roulements (34, 35) maintenus en butée par le rotor et un carter (33) de la machine électrique, le procédé comprenant l’insertion d’un arbre rotorique (19) plein du rotor dans un cylindre (9) étanche d’un arbre primaire creux (6) du dispositif différentiel de manière à former une chambre de compression (23), le cylindre étanche étant formé par la surface périphérique intérieure de l’arbre primaire creux et par un bouchon (11) étanche disposé dans l’arbre primaire creux, caractérisé en ce que l’effort axial de précontrainte (F A ) induit sur l’arbre rotorique par la pression (P A ) régnant dans la chambre de compression à la fin de l’insertion soit prédéterminé pour précontraindre les roulements en contact avec le carter et le rotor. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’insertion de l’arbre rotorique (19) dans le cylindre étanche (9) comprend l’insertion de cannelures mâles (20) de l’arbre rotorique dans des cannelures femelles (12) associées, les cannelures femelles étant dans le cylindre étanche. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel l’effort axial (F A ) de précontrainte est prédéterminé selon des valeurs de paramètres géométriques de la chambre de compression (23) et selon une masse de graisse (13) injectée dans ladite chambre. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les paramètres géométriques comprennent le diamètre du cylindre (9), la longueur du cylindre entre le bouchon étanche (11) et l’extrémité de l’arbre primaire (6) recevant l’arbre rotorique (19), et la longueur d’insertion de l’arbre rotorique dans l’arbre primaire. Procédé selon l’une des revendications 3 et 4, dans lequel la masse de graisse est injectée par une seringue. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’effort axial de précontrainte (F A ) est compris entre 150 et 250 Newtons. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel un joint torique (22) est inséré dans une rainure circonférentielle (21) de l’arbre rotorique (19) pour confiner de la graisse (13) dans le cylindre (9). Groupe motopropulseur (31) pour véhicule automobile (30) électrique ou hybride, comprenant une machine électrique tournante (32) fixée à un dispositif différentiel (3), la machine électrique comprenant un rotor (18) supporté en rotation par des roulements (34, 35) maintenus en butée par le rotor et un carter (33) de la machine électrique, le dispositif différentiel comprenant un arbre primaire creux (6) comportant un cylindre étanche (9) formé par la surface périphérique intérieure de l’arbre primaire creux et par un bouchon étanche (11) disposé dans l’arbre primaire creux, le rotor comportant un arbre rotorique (19) plein inséré dans le cylindre de manière à former une chambre de compression (23), caractérisé en ce que les roulements sont en contact avec le carter et le rotor, un effort axial de précontrainte (F A ) induit sur l’arbre rotorique par la pression régnant dans la chambre de compression étant configuré pour précontraindre les roulements. Groupe motopropulseur selon la revendication 8, dans lequel le diamètre du cylindre (9), la longueur du cylindre entre le bouchon étanche (11) et l’extrémité de l’arbre primaire (6) recevant l’arbre rotorique (19), la longueur d’insertion de l’arbre rotorique dans l’arbre primaire, et une masse de graisse (13) injectée dans ladite chambre sont choisis pour induire l’effort axial de précontrainte (F A ) de manière à précontraindre les roulements (34, 35).