Brevet FR3149152A1 — publié le 20241129

L'invention porte sur un réducteur (10) pour une machine électrique tournante comportant: - un carter (11) comportant un perçage (16) permettant une arrivée de liquide de refroidissement, - un arbre primaire creux (12) comportant un alésage (20) traversant axialement l’arbre primaire (12) de part en part, - un roulement (13) disposé radialement entre une périphérie externe de l’arbre primaire (12) et le carter (11), - une vis de roulement (15) assurant un maintien axial du roulement (13), ladite vis de roulement (15) comportant un creux (24) traversant axialement la vis de roulement (15) de part en part, ladite vis de roulement (15) étant fixée à une extrémité de l’arbre primaire creux (12), le passage d'arrivé de liquide de refroidissement débouchant en face du creux (24) de ladite vis de roulement (15), et - un segment d'étanchéité (30) intercalé radialement entre la vis de roulement (15) et le carter (11). Figure 1 RÉDUCTEUR POUR UNE MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE À ÉTANCHÉITÉ AMÉLIORÉE La présente invention porte sur réducteur pour une machine électrique tournante à étanchéité améliorée. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les machines électriques tournantes utilisées avec les véhicules automobiles de type électrique ou hybride tels que les voitures, les camion, les engins de chantier, les bus, ou les tracteurs. De façon connue en soi, un véhicule automobile de type électrique ou hybride comporte une machine électrique tournante montée sur un train de roues, notamment le train de roues avant. Un réducteur de vitesse permet de rendre compatible la vitesse de rotation élevée de la machine électrique tournante avec la vitesse de rotation des roues. Une machine électrique tournante de type synchrone comporte un stator bobiné ainsi qu'un rotor muni d'aimants permanents. Classiquement, ces aimants permanents sont des aimants en terres rares qui présentent l'inconvénient d'être lourds. Pour réduire la masse du rotor, il est possible de remplacer les aimants en terres rares par des aimants permanents ayant une température de Curie très basse, notamment inférieure à 150°C. Afin de respecter cette contrainte thermique, il est nécessaire de refroidir les aimants du rotor avec un liquide de refroidissement à fort pouvoir calorifique, tel que de l’huile. La difficulté principale pour acheminer l’huile dans le rotor est d’assurer l’étanchéité dynamique entre le carter du réducteur et une entrée d’huile située dans l’axe du rotor. En effet, si l’étanchéité n’est pas réalisée correctement, une partie non négligeable du débit d’huile va fuir à cette interface sans contribuer au refroidissement des aimants permanents. Cela génère une perte d'énergie dans le circuit d’huile et donc une demande inutile d'énergie excessive à la pompe à huile, ce qui dégrade le rendement global du groupe motopropulseur. L'invention vise à résoudre efficacement cet inconvénient en proposant un réducteur pour une machine électrique tournante comportant: - un carter comportant un perçage permettant une arrivée de liquide de refroidissement, - un arbre primaire creux comportant un alésage traversant axialement l’arbre primaire de part en part, - un roulement disposé radialement entre une périphérie externe de l’arbre primaire et le carter, - une vis de roulement assurant un maintien axial du roulement, ladite vis de roulement comportant un creux traversant axialement la vis de roulement de part en part, ladite vis de roulement étant fixée à une extrémité de l’arbre primaire creux, le passage d'arrivé de liquide de refroidissement débouchant en face du creux de ladite vis de roulement, et - un segment d'étanchéité intercalé radialement entre la vis de roulement et le carter. L'invention permet ainsi d'assurer une étanchéité dynamique compatible avec le régime de la machine électrique tournante qui peut être de 15000tr/min sans générer de frottements. En particulier, l'invention permet de diminuer la fuite à l'interface entre l'arrivée d'huile et le carter et donc de limiter le débit de liquide de refroidissement demandé à la pompe à huile. On limite ainsi la consommation énergétique de la pompe à huile tout en améliorant le débit de liquide de refroidissement circulant à l'intérieur du rotor. L'invention permet également d'améliorer le rendement du moteur électrique en diminuant la température des aimants et du rotor via une maitrise du débit du liquide de refroidissement. Selon une réalisation de l'invention, le segment d'étanchéité est disposé à l'intérieur d'une gorge réalisée dans une périphérie externe de la vis de roulement, ledit segment d'étanchéité étant en appui contre le carter. Selon une réalisation de l'invention, il existe un jeu radial entre un fond de la gorge et le segment d'étanchéité. Selon une réalisation de l'invention, une largeur axiale de la gorge est supérieure à une largeur axiale du segment d'étanchéité de façon à créer un jeu axial entre au moins une paroi latérale de la gorge et le segment d'étanchéité. Selon une réalisation de l'invention, le roulement est maintenu axialement entre un épaulement de l'arbre primaire et une collerette de la vis de roulement. Selon une réalisation de l'invention, le segment d'étanchéité est réalisé dans un matériau métallique. Selon une réalisation de l'invention, le liquide de refroidissement est de l'huile. L'invention a également pour objet un ensemble comportant un réducteur tel que précédemment défini et une machine électrique tournante comportant un stator et un rotor monté sur un arbre de rotor. Selon une réalisation de l'invention, l'arbre primaire et l'arbre de rotor sont co-axiaux l'un par rapport à l'autre. L'invention concerne en outre un véhicule automobile comportant 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. est une vue en coupe longitudinale partielle d'un réducteur selon l'invention; est une vue en coupe détaillée partielle d'un segment d'étanchéité selon l'invention disposé à l'intérieur d'une gorge réalisée dans la vis de roulement; est une vue de face d'un segment d'étanchéité selon la présente invention. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. La montre un réducteur 10 pour une machine électrique tournante comportant un carter 11, un arbre primaire creux 12 monté rotatif par rapport au carter 11 par l'intermédiaire d'un roulement 13, notamment un roulement à billes, et une vis de roulement 15 assurant un maintien axial du roulement 13. Le réducteur 10 présente un axe X correspondant à l'axe de l'arbre primaire 12, de la vis de roulement 15 et du carter 11 montés de façon coaxiale. Plus précisément, le carter 11 comporte un perçage 16 permettant une arrivée de liquide de refroidissement. De préférence, le liquide de refroidissement est un liquide de refroidissement à fort pouvoir calorifique, tel que de l'huile. Le carter 11 comporte un flasque transversal 17 comportant un logement 14 destiné à recevoir une vis de roulement 15 décrite plus en détails ci-après. Le flasque transversal 17 du carter 11 est prolongé par une portion annulaire 18 d'orientation axiale par rapport à l'axe X. Par ailleurs, l'arbre primaire creux 12 comporte un alésage 20 traversant axialement l’arbre primaire 12 de part en part. L'arbre primaire 12 porte un pignon 21 qui peut être rapporté et fixé sur l'arbre primaire 12 ou être d'un seul tenant avec l'arbre primaire 12. Ce pignon 21 est destiné à engrener avec un pignon d'un arbre secondaire (non représenté). L'arbre primaire 12 de réducteur 10 étant coaxial avec l’arbre de rotor, il n’y a pas d’étanchéité dynamique entre ces deux arbres qui tournent à la même vitesse. Le roulement 13 est disposé radialement entre une périphérie externe de l’arbre primaire 12 et le carter 11. En l'occurrence, le roulement 13 est disposé radialement entre une périphérie externe de l’arbre primaire 12 et une périphérie interne de la portion annulaire 18 du carter 11. Ce roulement 13 permet d'assurer un guidage en rotation de l'arbre primaire 12 par rapport au carter 11. La vis de roulement 15 est une vis creuse comportant un creux 24 traversant la vis de roulement 15 de part en part. La vis de roulement 15 est fixée à une extrémité de l’arbre primaire creux 12. Le perçage 16 d'arrivé de liquide de refroidissement débouche en face du creux 24 de la vis de roulement 15. Le perçage 16 d'arrivé de liquide de refroidissement débouche de préférence au niveau de l'axe X. En l'occurrence, la vis de roulement 15 présente une portion annulaire filetée 25 coopérant avec un filetage interne de forme correspondante réalisé dans l'arbre primaire creux 12. La vis de roulement 15 comporte également une collerette 26, de sorte qu'une bague du roulement 13 est maintenue axialement entre un épaulement 27 de l'arbre primaire creux 12 et la collerette 26 de la vis de roulement 15. A cet effet, la collerette 26 s'étend radialement par rapport à l'axe X. La vis de roulement 15 comporte également une portion annulaire 28 disposée à l'intérieur du logement 14 du carter 11. La portion annulaire filetée 25 présente un diamètre inférieure à la portion annulaire 28 disposée à l'intérieur du logement 14. Un segment d'étanchéité 30 est intercalé radialement entre la vis de roulement 15 et le carter 11. Le segment d'étanchéité 30 est disposé à l'intérieur d'une gorge 31 réalisée dans une périphérie externe de la vis de roulement 15. Dans l'exemple représenté, la gorge 31 est réalisée dans la périphérie externe de la portion annulaire 28. Le segment d'étanchéité 30 est en appui contre le carter 11. Le segment d'étanchéité 30 présente la forme d'un anneau fendu, tel que montré sur la . L'anneau fendu s'étend dans un plan radial par rapport à l'axe X. De préférence, le segment d'étanchéité 30 est réalisé dans un matériau métallique pour résister aux contraintes de vitesse élevée. Le segment d'étanchéité 30 est monté comprimé radialement à l'intérieur de la gorge 31 de façon à garantir un contact radial entre le segment d'étanchéité 30 et le carter 11. Comme on peut le voir sur la , il existe un jeu radial J1 entre un fond de la gorge 31 et le segment d'étanchéité 30. Autrement dit, un diamètre interne du segment d'étanchéité 30 est supérieur au diamètre du fond de la gorge 31. Le segment d'étanchéité 30 n’est donc pas en contact avec le fond de la gorge 31. En outre, une largeur axiale de la gorge 31 est supérieure à une largeur axiale du segment d'étanchéité 30 de façon à créer un jeu axial J2 entre au moins une paroi latérale de la gorge 31 et le segment d'étanchéité 30. Le jeu axial J2 entre le segment d'étanchéité 30 et la gorge 31 est faible, par exemple de l’ordre de 0.1mm, afin de garantir la fonction d'étanchéité dynamique. Par "de l'ordre de", on entend une variation de plus ou moins 10% autour de la valeur indiquée. Les jeux J1 et J2 sont garantis à chaud et à froid en tenant compte des dilatations thermiques différentielles pour garantir l’absence de rotation du segment d'étanchéité 30 par rapport au carter 11. Ce segment d'étanchéité 30 crée ainsi un labyrinthe pour le passage du liquide de refroidissement du fait d’une part du contact entre le segment et le carter 11 du réducteur 10 via un tarage du segment d'étanchéité 30 et d’autre part du jeu axial J2 faible entre le segment d'étanchéité 30 et la gorge 31 de la vis de roulement 15. Le liquide de refroidissement provenant du perçage 16 d'alimentation peut ainsi s'écouler majoritairement axialement à l'intérieur du creux 24 de la vis de roulement 15 puis à l'intérieur de l'alésage 20 de l'arbre primaire 12 qui est coaxial par rapport au creux 24 de la vis de roulement 15. Le liquide de refroidissement peut ensuite pénétrer à l'intérieur d'un alésage 20 réalisé à l'intérieur du rotor afin d'évacuer des calories de ce dernier de manière à maintenir une température compatible avec les aimants permanents. Le jeu axial J2 et l’effort radial assuré par le tarage du segment d'étanchéité 30 garantissent également que le segment d'étanchéité 30 reste fixe par rapport au carter 11 réducteur 10. L’absence d’effort axial et le jeu radial J1 du segment d'étanchéité 30 avec le fond de la gorge 31 permettent également de limiter les frottements entre le segment d'étanchéité 30 et la gorge 31. Réducteur (10) pour une machine électrique tournante caractérisé en ce qu’il comporte: - un carter (11) comportant un perçage (16) permettant une arrivée de liquide de refroidissement, - un arbre primaire creux (12) comportant un alésage (20) traversant axialement l’arbre primaire (12) de part en part, - un roulement (13) disposé radialement entre une périphérie externe de l’arbre primaire (12) et le carter (11), - une vis de roulement (15) assurant un maintien axial du roulement (13), ladite vis de roulement (15) comportant un creux (24) traversant axialement la vis de roulement (15) de part en part, ladite vis de roulement (15) étant fixée à une extrémité de l’arbre primaire creux (12), le passage d'arrivé de liquide de refroidissement débouchant en face du creux (24) de ladite vis de roulement (15), et - un segment d'étanchéité (30) intercalé radialement entre la vis de roulement (15) et le carter (11). Réducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment d'étanchéité (30) est disposé à l'intérieur d'une gorge (31) réalisée dans une périphérie externe de la vis de roulement (15), ledit segment d'étanchéité (30) étant en appui contre le carter (11). Réducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il existe un jeu radial (J1) entre un fond de la gorge (31) et le segment d'étanchéité (30). Réducteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une largeur axiale de la gorge (31) est supérieure à une largeur axiale du segment d'étanchéité (30) de façon à créer un jeu axial (J2) entre au moins une paroi latérale de la gorge (31) et le segment d'étanchéité (30). Réducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le roulement (13) est maintenu axialement entre un épaulement de l'arbre primaire (12) et une collerette (26) de la vis de roulement (15). Réducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le segment d'étanchéité (30) est réalisé dans un matériau métallique. Réducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le liquide de refroidissement est de l'huile. Ensemble comportant un réducteur (10) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes et une machine électrique tournante comportant un stator et un rotor monté sur un arbre de rotor. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'arbre primaire (12) et l'arbre de rotor sont co-axiaux l'un par rapport à l'autre. Véhicule automobile comportant un ensemble selon la revendication 8 ou 9.