Brevet FR3116578A1 — publié le 20220527

L’invention concerne un dispositif d’entraînement (1) électrique d'un essieu de véhicule, comprenant - un rotor (2) d'une machine électrique (3) avec un arbre d’entrée (4), - un arbre d'entraînement du véhicule, - un mécanisme d’engrenage (5) de transmission disposé entre l'arbre d’entrée et l'arbre d'entraînement, le mécanisme d’engrenage comprenant au moins un élément d’engrènement, et - un dispositif de frein de parking (9) avec une roue de blocage (10), la roue de blocage étant apte à coopérer avec l’un parmi l’arbre d’entrainement, l’arbre d’entrée ou l’élément d’engrènement, dans lequel le dispositif d’entrainement comporte un limiteur de couple (17) disposé entre l'arbre d’entrée et l’arbre d’entrainement, le limiteur de couple coopérant avec la roue de blocage. Figure pour l’abrégé : [Figure 1] Dispositif d’entraînement électrique d’un essieu d’un véhicule La présente invention porte sur un dispositif d’entraînement électrique d'un essieu de véhicule. L'invention trouve des applications dans le domaine des transmissions pour véhicules électriques. Il est connu un dispositif d’entraînement électrique d’un essieu de véhicule comprenant un rotor d'une machine électrique avec un arbre d’entrée, un arbre d'entraînement du véhicule, un mécanisme d’engrenage de transmission disposé entre l'arbre d’entrée et l'arbre d'entraînement. Dans un exemple, le mécanisme d’engrenage est entrainé directement par l’arbre d’entrée. La vitesse de la machine électrique, c'est-à-dire la vitesse du rotor, est réduite par le mécanisme d'engrenage de transmission par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre d’entraînement du véhicule. L'arbre d’entrainement peut être deux axes qui sont en liaison fonctionnelle l'un avec l'autre, notamment par l'intermédiaire d'un engrenage différentiel. Dans un exemple, le mécanisme d'engrenage de transmission comprend deux étages d'engrenage. Une denture de pignon peut être prévue sur une périphérie de l'arbre d’entrée, qui engrène avec un engrenage du premier étage de transmission. Un tel dispositif d’entraînement électrique est également équipé d’un frein de parking ou frein à main. Le frein de parking a pour but d'empêcher le véhicule de rouler lorsque le moteur est coupé. En général il est activé par un levier. En particulier, le frein de parking est un verrouillage mécanique d’un arbre en rotation par rapport à un support qui est statique. Par exemple, l’arbre en rotation est l'arbre d’entrée et le support est un carter du mécanisme d’engrenage. Le frein de parking comprend essentiellement une roue de blocage présentant une denture sur sa circonférence et est reliée d'une manière fixe en rotation à l’arbre rotor de la machine électrique. Lorsque le frein de parking est actionné, un mécanisme de verrouillage est enclenché. Par exemple, un cliquet est actionné pour venir s'engager dans la denture de la roue de blocage, entrainant alors l’arrêt en rotation forcé de l’arbre d’entrée, et donc l’arrêt du véhicule. Le cliquet est monté fixe en rotation sur un support statique, comme par exemple le carter du mécanisme d’engrenage. Lors de l’intervention du mécanisme de verrouillage, toute l’inertie du véhicule peut prendre le dessus sur l’inertie du rotor de la machine électrique. Toute l’inertie formée par la machine électrique est aussi transmise au travers des engrenages et de leurs paliers. Des surcouples peuvent être générés et détériorer ces engrenages et les paliers associés. Pour éviter ces inconvénients, il est connu d’augmenter les dimensions des engrenages et les paliers associés. Or, une telle augmentation de dimensions entraine une augmentation du volume occupé par le mécanisme d’engrenage. L’invention a pour objet d’améliorer les dispositifs d’entraînement électrique d'un essieu de véhicule de l’art antérieur en proposant un dispositif dont l’énergie des surcouples provoqués par l’utilisation du frein de parking est dissipée sans augmentation du volume occupé par le mécanisme d’engrenage. L'invention vise à résoudre ce problème et à cet effet, l’invention a pour objet un dispositif d’entraînement électrique d'un essieu de véhicule, comprenant - un rotor d'une machine électrique avec un arbre d’entrée, - un arbre d'entraînement du véhicule, - un mécanisme d’engrenage de transmission disposé entre l'arbre d’entrée et l'arbre d'entraînement, le mécanisme d’engrenage comprenant au moins un élément d’engrènement, et - un dispositif de frein de parking avec une roue de blocage, la roue de blocage étant apte à coopérer avec l’un parmi l’arbre d’entraînement, l’arbre d’entrée ou l’élément d’engrènement, dans lequel le dispositif d’entraînement comporte un limiteur de couple disposé entre l'arbre d’entrée et l’arbre d’entrainement, le limiteur de couple coopérant avec la roue de blocage. Ainsi, grâce à l’invention, les forces générées par l’inertie du moteur électrique, entre autres, seront en grande partie dissipées par le frottement généré par le limiteur de couple. Le limiteur de couple permet de réaliser un arrêt progressif en rotation de l’arbre d’entrée permettant d’amortir dans le temps les forces générées par l’inertie du moteur électrique. Dans un exemple préféré, la roue de blocage coopère avec l’arbre d’entrée et le limiteur de couple est disposé entre la roue de blocage et l’arbre d’entrée. Dans un exemple préféré, le mécanisme d’engrenage peut être un réducteur de vitesses associé ou non à un différentiel. Dans une variante, la roue de blocage pourrait coopérer avec un boîtier du différentiel et le limiteur de couple. Dans un mode de réalisation de l’invention, le limiteur de couple comporte un disque de friction et un organe élastique, le disque de friction étant monté en appui contre la roue de blocage tout en étant solidaire en rotation de l’un parmi l’arbre d’entrée, l’arbre d’entrainement et l’élément d’engrènement, et l’organe élastique étant monté en appui, d’une part, contre l’un parmi respectivement l’arbre d’entrée, l’arbre d’entraînement et l’élément d’engrènement, et contre le disque de friction, d’autre part. Préférentiellement, la roue de blocage est solidaire en rotation de l’arbre d’entrée et l’organe élastique est monté en appui contre l’arbre d’entrée et le disque de friction. Dans un mode de réalisation de l’invention, la roue de blocage est apte à coopérer avec l’un parmi l’arbre d’entraînement, l’arbre d’entrée ou l’élément d’engrènement par frottement. Dans un exemple, la roue de blocage pourrait coopérer avec un arbre d’un deuxième étage de réduction ou arbre intermédiaire. Dans un mode de réalisation de l’invention, la roue de blocage comporte une première surface de friction et l’un parmi l’arbre d’entraînement, l’arbre d’entrée ou l’élément d’engrènement comporte une deuxième surface de friction, la première surface et la deuxième surface formant chacune une surface tronconique. En particulier, la première surface et la deuxième surface s’inscrivent chacune dans un cylindrique tronconique. Dans un mode de réalisation de l’invention, l’organe élastique est formé par une rondelle Belleville ou par un ressort hélicoïdal. Dans un mode de réalisation de l’invention, le disque de friction est monté fixe en rotation autour de l’arbre d’entrée et en appui contre la roue de blocage, l’organe élastique étant monté en appui contre le disque de friction et contre une butée formée par l’arbre d’entrée. En particulier, le disque de friction comporte au moins un premier moyen de fixation et l’arbre d’entrée comporte au moins un deuxième moyen de fixation, le disque de friction et l’arbre d’entrée étant fixés en rotation l’un avec l’autre par coopération conjointe du premier moyen de fixation et du deuxième moyen de fixation l’un avec l’autre. Dans un exemple, le premier moyen de fixation forme une protubérance et le deuxième moyen de fixation forme un renfoncement, le renfoncement pouvant être de forme complémentaire à celle de la protubérance. Dans un mode de réalisation de l’invention, la butée est formée par un circlip monté serré autour de l’arbre d’entrée. Dans un mode de réalisation de l’invention, le disque de friction est monté autour de l’élément d’engrènement et en appui contre la roue de blocage, l’organe élastique étant monté en appui contre le disque de friction et contre une butée formée par l’élément d’engrènement. Dans un exemple, le mécanisme d’engrenage comporte un réducteur de vitesses comprenant deux étages de réduction et un différentiel. L’élément d’engrènement peut être une roue dentée du réducteur de vitesses ou bien un boîtier de différentiel. Dans un autre de ses aspects, l’invention concerne également un dispositif d’entraînement électrique d'un essieu de véhicule, comprenant - un rotor d'une machine électrique avec un arbre d’entrée, - un arbre d'entraînement du véhicule, - un mécanisme d’engrenage de transmission disposé entre l'arbre d’entrée et l'arbre d'entraînement, le mécanisme d’engrenage comprenant au moins un élément d’engrènement, et - un dispositif de frein de parking avec une roue de blocage, dans lequel - la roue de blocage étant liée en rotation avec l’un parmi l’arbre d’entraînement, l’arbre d’entrée ou l’élément d’engrènement, dans lequel la roue de blocage et l’un parmi l'arbre d’entrainement, l’arbre d’entrée et l’élément d’engrènement, coopèrent l’un avec l’autre par engrenage, et dans lequel - le dispositif d’entraînement comporte également au moins un élément élastique interposé entre la roue de blocage et l’un parmi l'arbre d’entraînement, l’arbre d’entrée et l’élément d’engrènement, l’élément élastique étant positionné et configuré de telle manière à générer un couple de rotation élastique lors de l’actionnement du frein de parking. Dans un mode de réalisation de l’invention, un moyeu est interposé entre la roue de blocage et l’arbre d’entrée, le moyeu étant lié en rotation à la roue de blocage et à l’arbre d’entrée, l’élément élastique étant positionné entre le roue de blocage et le moyeu ou entre le moyeu et l’arbre d’entrée. Dans un mode de réalisation de l’invention, la roue de blocage et le moyeu coopérant l’un avec l’autre par des moyens de liaison axiaux, l’élément élastique étant interposé entre ces moyens de liaison axiaux. Dans un mode de réalisation de l’invention, l’élément élastique forme un cylindre s’étendant axialement le long d’un axe de rotation de l’arbre d’entrée. Dans un mode de réalisation de l’invention, les moyens de liaison axiaux sont formés par protubérances et des logements, la roue de blocage et le moyeu coopérant l’un avec l’autre par insertion axiale des protubérances dans les logements correspondants. Dans un mode de réalisation de l’invention, les protubérances sont formées par la roue de blocage ou par le moyeu et les logements sont formées respectivement par le moyeu ou par la roue de blocage. Dans un mode de réalisation de l’invention, les protubérances s’étendent axialement à partir d’un anneau et sur au moins une partie d’une périphérie de l’anneau. Dans un exemple, la roue de blocage forme un anneau et des protubérances sont formées à partir de cet anneau, les protubérances s’étendant axialement le long de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée à partir d’une face de l’anneau. Dans un mode de réalisation de l’invention, les logements sont formés radialement en direction de l’axe de rotation de l’arbre d’entrée et à partir d’un cylindre creux sur au moins une partie d’une périphérie du cylindre. Dans un exemple préféré, le moyeu forme un cylindre creux et les logements sont creusés radialement vers l’axe de rotation de l’arbre d’entrée et à partir d’une face du cylindre qui s’inscrit dans le contour du cylindre. Dans un mode de réalisation de l’invention, le moyeu forme au moins une portion comprenant deux bords latéraux et la roue de blocage forme au moins une protubérance comprenant deux faces latérales, la roue de blocage et le moyeu coopérant l’un avec l’autre par insertion de la protubérance dans le logement associé, l’élément élastique étant coincé entre une face latérale de la protubérance et un bord latéral de la portion du moyeu. Dans un exemple préféré, l’élément élastique forme un boudin élastique. 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. La représente une coupe transversale d’un dispositif d’entraînement électrique d’un essieu d’un véhicule, selon un premier mode de réalisation de l’invention ; La illustre une partie en éclatée du dispositif d’entraînement, selon la ; La illustre un dispositif d’entraînement électrique d’un essieu d’un véhicule, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention; La illustre une coupe longitudinale d’une partie d’un dispositif d’entraînement électrique d’un essieu d’un véhicule, selon un autre aspect de l’invention ; La illustre une coupe transversale du dispositif d’entraînement du dispositif de la selon une coupe A-A, et La illustre une partie en éclatée du dispositif d’entraînement de la . Pour des raisons de simplification, les éléments similaires présentent les mêmes références d’une figure à une autre. Les et montrent un dispositif d’entraînement électrique 1 d'un essieu de véhicule, comprenant un rotor 2 d'une machine électrique 3 avec un arbre d’entrée 4. Le dispositif d’entraînement 1 comporte également un arbre d'entraînement du véhicule (non représenté), un réducteur de vitesses 5 disposé entre l'arbre d’entrée 4 et l'arbre d'entraînement. L’arbre d’entraînement peut relier le réducteur de vitesses 5 aux roues (non représentées) du véhicule. L’arbre d’entrée 4 est lié en rotation au rotor par une extrémité et coopère par engrenage par une autre extrémtié opposé avec le réducteur de vitesse 5. Le dispositif d’entraînement 1 comporte également un dispositif de frein de parking 9 logé dans un carter 23 du réducteur de vitesses 5. Le dispositif de frein de parking 9 comprend une roue de blocage 10 qui est apte à coopérer avec l’arbre d’entrée 4 pour une liaison en rotation. En particulier, cette roue de blocage 10 est disposée autour de l’arbre d’entrée 4. La roue de blocage 10 forme un anneau dont une périphérie intérieure présente une première surface de friction 11 de forme tronconique. L’arbre d’entrée 3 comporte en correspondance sur une périphérie extérieure une deuxième surface de friction 12 de forme complémentaire à celle de la première surface de friction 11. En particulier, la deuxième surface de friction 12 est de forme tronconique également. La roue de blocage 10 et l’arbre d’entrée 4 sont liés en rotation l’un avec l’autre par coopération de la première surface de friction 11 avec la deuxième surface de friction 12. La roue de blocage 10 présente sur une périphérie extérieure des rainures telles que 13. Ces rainures 13 sont réalisées parallèlement à un axe de rotation X de l’arbre d’entrée 4. Dans cet exemple, les rainures 13 sont disposées à équidistances les unes des autres. Ces rainures 13 sont apte à recevoir un cliquet (non illustré en et mais illustré en 14) d’un mécanisme de verrouillage (non illustré en et mais illustré en 15) de la roue de blocage 10. Dans cet exemple, l’axe de rotation X de l’arbre d’entrée 4 est coaxial à un axe de rotation de la machine électrique 3. Selon un mode préféré de l’invention, le dispositif d’entraînement 1 comporte un limiteur de couple 17. Dans cet exemple, le limiteur de couple 17 est disposé autour de l'arbre d’entrée 4. Le limiteur de couple 17 est configuré pour coopérer avec la roue de blocage 10. En particulier, le limiteur de couple 17 comporte un disque de friction 18 monté en appui contre la roue de blocage 10 tout en étant solidaire en rotation de l’arbre d’entrée 4. En effet, le disque de friction 18 comporte une protubérance 19 apte à venir se positionner par complémentarité de forme en regard d’un renfoncement 20 formé par l’arbre d’entrée 4. Le limiteur de couple 17 comporte également une rondelle de Belleville 21 positionnée autour de l’arbre d’entrée 4 tout en étant montée en appui contre la roue de blocage 10 d’un côté et contre une butée 22 formée par l’arbre d’entrée 4 d’un autre côté. La butée 22 peut être un circlips monté à l’intérieur d’une rainure 25 circonférentielle formée par l’arbre d’entrée 4 autour de l’axe de rotation X. Ou dans un autre exemple non illustré, la butée 22 pourrait être formée par un autre circlips monté serré autour de l’arbre d’entrée 4. Le réducteur de vitesses 5 comporte un premier étage de réduction 6 et un deuxième étage de réduction 7. Dans cet exemple, l’abre d’entrée 4 coopère avec le premier étage de réduction 6. Le réducteur de vitesses 5 peut être associé à un différentiel (non illustré en figures 1 et 2 mais illustré en 8 en ). Un premier palier et un deuxième palier tels que 24 sont disposés autour de l’arbre d’entrée 4 tout en étant reliés à l’arbre d’entrée 4 et au carter 23 du dispositif d’engrenage 5. Entre ces deux paliers 24 sont disposés la roue de blocage 10 ainsi que le limiteur de couple 17. En fonctionnement, tant que le moteur électrique 3 est en marche, la roue de blocage 10 est en permanence entraînée en rotation par l’arbre d’entrée 4. Lorsque le dispositif de frein de parking 9 est mis en place, la roue de blocage 10 est bloquée en rotation, ce qui entraîne un arrêt en rotation de l’arbre d’entrée 4. Par l’intermédiaire du limiteur de couple 17, cet arrêt en rotation de l’arbre d’entrée 4 est réalisé progressivement. En effet, le disque de friction 18 positionné en appui contre la roue de blocage 10 tout en étant lié en rotation à l’arbre d’entrée 4, va permettre à l’arbre d’entrée 4 de s’arrêter de manière plus progressive que l’arrêt en rotation de la roue de blocage 10. Cet arrêt progressif va s’effectuer par désolidarisation de la roue de blocage 10 par rapport à l’arbre d’entrée 4, le temps d’évacuer le surcouple engendré par cet arrêt en rotation. La illustre également un dispositif d’entraînement 100 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Sur cette figure, on peut observer la présence d’un mécanisme de verrouillage 15 qui comprend un axe pivot 16 monté fixe en rotation sur le carter 23 du réducteur de vitesses 5. Sur ce pivot 16 est monté un cliquet 14 qui est apte à tourner autour de ce même pivot 16 afin de venir s’insérer dans une des rainures 13 sous l’action d’une commande de verrouillage (non représentée). En s’insérant dans une des rainures 13, le cliquet 14 entraîne un arrêt en rotation de la roue de blocage 10 par rapport au carter 23 et par rapport à l’arbre d’entrée 4. Sur cette figure, on peut observer également un premier étage d’engrenage 6 et un deuxième étage d’engrenage 7 ainsi que la présence d’un différentiel d’essieu 8. Le différentiel 8 comporte un boîtier 26 qui est entraîné par un pignon de sortie du deuxième étage d’engrenage 7. Chacun des étages d’engrenage comporte au moins un pignon et une roue dentée, le pignon et la roue dentée coopérant l’un avec l’autre pour transmettre un couple. Dans une variante non représentée, la roue de blocage 10 pourrait être montée autour du boîtier 26 du différentiel 8. La , la et la illustrent un dispositif d’entraînement 200 selon un autre aspect de l’invention. Selon cet autre aspect, le dispositif d’entraînement comporte également au moins un boudin élastique 27 interposé entre la roue de blocage 10 et l’arbre d’entrée 4. Dans cet exemple, le boudin élastique 27 est représenté de forme cylindrique allongé de section circulaire. Mais le boudin élastique 27 pourrait être de toute autre forme sphérique ou de cube. Le boudin élastique 27 est positionné et configuré de telle manière à générer un couple de rotation élastique lors de l’actionnement du frein de parking représenté sur la , la et la par la roue de blocage 10. Un moyeu 28 est interposé entre la roue de blocage 10 et l’arbre d’entrée 4. Le moyeu 28 est lié en rotation à la roue de blocage 10 et à l’arbre d’entrée 4 par engrenage de l’un avec l’autre. Le boudin élastique 27 est positionné entre le roue de blocage 10 et le moyeu 28. La roue de blocage 10 comporte des protubérances 29 (visibles en et ) qui s’étendent axialement à partir d’un anneau 30 et sur au moins une partie d’une périphérie de l’anneau 30. Les protubérances 29 s’étendent axialement le long de l’axe de rotation X de l’arbre d’entrée 4. Le moyeu 28 forme des logements 31 en correspondance des protubérances 29. Chacun des logements 31 est formé radialement en direction de l’axe de rotation X de l’arbre d’entrée 4 et à partir d’un cylindre creux sur au moins une partie d’une périphérie du cylindre. Les logements 31 sont creusés radialement vers l’axe de rotation X et à partir d’une face du cylindre qui s’inscrit dans le contour du cylindre. Chacun des logements 31 du moyeu 28 forme deux bords latéraux tels que 32 et la protubérance 29 de la roue de blocage 10 forme deux faces latérales telles que 33. Le moyeu 28 et la roue de blocage 10 coopèrent l’un avec l’autre par insertion de la protubérance 29 dans le logement 31 associé, le boudin élastique 27 étant coincé entre un bord 32 de la portion du moyeu 28 et une face latérale 33 de la protubérance 29. Le moyeu 28 présente une portion cylindrique axiale 35 destinée à être positionnée radialement entre la roue de blocage 10 qui comprend les rainures 13 et l’arbre d’entrée 4. Les logements 31 sont réalisés sur une autre portion cylindrique 36 du moyeu 28 qui est recouverte partiellement par les protubérances 29 de la roue de blocage 10. Pour retenir la roue de blocage 10 axialement sur l’arbre d’entrée 4, un circlips 34 est prévu et qui est logé sur l’arbre d’entrée 4. Dispositif d’entraînement (1) électrique d'un essieu de véhicule, comprenant - un rotor (2) d'une machine électrique (3) avec un arbre d’entrée (4), - un arbre d'entraînement du véhicule, - un mécanisme d’engrenage (5) de transmission disposé entre l'arbre d’entrée et l'arbre d'entraînement, le mécanisme d’engrenage comprenant au moins un élément d’engrènement, et - un dispositif de frein de parking (9) avec une roue de blocage (10), la roue de blocage étant apte à coopérer avec l’un parmi l’arbre d’entraînement, l’arbre d’entrée ou l’élément d’engrènement, dans lequel le dispositif d’entraînement comporte un limiteur de couple (17) disposé entre l'arbre d’entrée et l’arbre d’entraînement, le limiteur de couple coopérant avec la roue de blocage. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le limiteur de couple comporte un disque de friction (18) et un organe élastique (21), le disque de friction étant monté en appui contre la roue de blocage tout en étant solidaire en rotation de l’un parmi l’arbre d’entrée, l’arbre d’entraînement et l’élément d’engrènement, et l’organe élastique étant monté en appui, d’une part, contre l’un parmi respectivement l’arbre d’entrée, l’arbre d’entraînement et l’élément d’engrènement, et contre le disque de friction, d’autre part. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la roue de blocage est apte à coopérer avec l’un parmi l’arbre d’entraînement, l’arbre d’entrée ou l’élément d’engrènement par frottement. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la roue de blocage comporte une première surface de friction (11) et l’un parmi l’arbre d’entraînement, l’arbre d’entrée ou l’élément d’engrènement comporte une deuxième surface de friction (12), la première surface et la deuxième surface formant chacune une surface tronconique. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 4 dans lequel l’organe élastique est formé par une rondelle Belleville ou par un ressort hélicoïdal. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel le disque de friction est monté fixe en rotation autour de l’arbre d’entrée et en appui contre la roue de blocage, l’organe élastique étant monté en appui contre le disque de friction et contre une butée (22) formée par l’arbre d’entrée. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la butée est formée par un circlips monté serré autour de l’arbre d’entrée. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 7, dans lequel le disque de friction comporte au moins un premier moyen de fixation et l’arbre d’entrée comporte au moins un deuxième moyen de fixation, le disque de friction et l’arbre d’entrée étant fixés en rotation l’un avec l’autre par coopération conjointe du premier moyen de fixation et du deuxième moyen de fixation l’un avec l’autre. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le premier moyen de fixation forme une protubérance et le deuxième moyen de fixation forme un renfoncement. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel le disque de friction est monté autour de l’élément d’engrènement et en appui contre la roue de blocage, l’organe élastique étant monté en appui contre le disque de friction et contre une butée formée par l’élément d’engrènement.