Brevet FR3142628A1 — publié le 20240531

Un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé comporte : un support de rotor (20) de machine électrique (17), un manchon (22) comportant une cannelure (23) de liaison à l’arbre, le manchon (22) étant solidaire du support de rotor (20), et un roulement de guidage (34) du manchon (22) en rotation autour d’un axe de révolution de l’assemblage. Le manchon (22) constitue au moins un chemin de roulement pour une rangée de corps roulants (35) du roulement de guidage (34). (Figure d’abrégé: 1) Assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION L’invention se rapporte à un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé à l’aide d’une machine électrique, notamment applicable à un véhicule hybride ou électrique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans le document FR 3 094 586 A1 est décrit un dispositif de montage axial d’un arbre moteur de machine électrique sur un arbre d’entrée de boîte de transmission, par emmanchement de l’arbre moteur de la machine électrique sur l’arbre d’entrée de la boîte de transmission. La pièce constituant l’arbre moteur forme également un support pour le rotor de la machine électrique, et n’est guidé en rotation qu’indirectement, par un roulement qui est un roulement interne à la boîte de transmission, destiné au guidage de l’arbre d’entrée de la boîte de transmission. Dans cette configuration, le rotor de la machine électrique se trouve axialement à distance du roulement de guidage, en porte-à-faux, ce qui influe négativement sur la qualité du guidage. Il est alors difficile de maîtriser l’entrefer entre le rotor et le stator de la machine électrique. Par ailleurs, dans la mesure où la machine électrique n’a pas de roulement de guidage propre, elle forme un sous-ensemble sans cohésion mécanique cohérent avant son assemblage sur l’arbre d’entrée de la boîte de vitesse, ce qui impose des pièces auxiliaires, en particulier une bague de centrage fusible, qui servent avant et pendant l’assemblage. Pour améliorer le guidage du rotor, il est proposé dans le document FR 2 809 880 A1 de positionner un roulement de guidage propre à la machine électrique, positionné au moins partiellement entre les deux extrémités axiales du rotor. La précision du guidage en rotation du rotor par rapport au stator de la machine électrique s’en trouve améliorée. Mais le roulement de guidage est monté sur un manchon cannelé de liaison à l’arbre d’entrée de la boîte de transmission, axialement à distance de la liaison cannelée. En fonctionnement, ce manchon cannelé est sujet à des déformations en torsion, cisaillement et flexion, qui ont tendance à entraîner une reptation, c’est-à-dire à un déplacement angulaire progressif, des bagues intérieures du roulement par rapport au manchon. Cette reptation entraîne une usure prématurée, et donc une perte de cohésion de l’ensemble, générant vibration, bruit, et détérioration. L’invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique et à proposer un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé à l’aide d’une machine électrique, qui offre une bonne précision de guidage en rotation du rotor de la machine électrique sans risque de reptation ou désolidarisation mécanique au niveau du guidage. Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé, l’assemblage comportant : un support de rotor de machine électrique, un manchon comportant une cannelure de liaison à l’arbre, le manchon étant solidaire du support de rotor, et un roulement de guidage en rotation du manchon autour d’un axe de révolution de l’assemblage, le manchon constituant au moins un chemin de roulement pour une rangée de corps roulants du roulement de guidage. Dans la mesure où le chemin de roulement est formé directement sur le manchon et non sur une bague rapportée, le risque de reptation est éliminé. Le chemin de roulement constitué par le manchon peut être un chemin de roulement intérieur, tourné radialement vers l’extérieur, ou un chemin de roulement extérieur, tourné radialement vers l’intérieur. La cannelure du manchon peut être tournée radialement vers l’extérieur vers l’intérieur. Parmi ces modes de réalisation, la combinaison d’une cannelure tournée radialement vers l’intérieur et d’un chemin de roulement tourné radialement vers l’extérieur est privilégiée pour sa compacité et sa compatibilité avec des arbres d’entrée de boîte de transmission dont la cannelure est tournée radialement vers l’extérieur, ce qui est la configuration la plus commune. Suivant un mode de réalisation, le roulement de guidage comporte une bague de roulement rapportée sur le manchon pour constituer un chemin de roulement supplémentaire pour une rangée supplémentaire de corps roulants du roulement de guidage. Afin d’immobiliser la bague en rotation par rapport au manchon et éviter la reptation, on peut prévoir une ou plusieurs des modalités de réalisation suivantes : Préférentiellement, la bague de roulement rapportée sur le manchon peut être frettée sur une portée conique ou cylindrique du manchon. Pour favoriser un arrêt en translation de la bague rapportée à une de ses extrémités axiales, la bague rapportée peut être en butée contre un épaulement formé sur le manchon. Pour arrêter la bague rapportée en translation à son extrémité axiale opposée, le manchon peut comporter une collerette en appui contre une face annulaire plane d’extrémité de la bague de roulement rapportée sur le manchon. Alternativement le manchon peut comporter un filetage pour un écrou d’arrêt de la bague de roulement rapportée. Alternativement, il est également envisageable, pour obtenir un roulement de guidage à deux rangées de corps roulants, de former un chemin de roulement supplémentaire directement sur le manchon. L’assemblage est de préférence instrumenté. On peut notamment prévoir au moins un codeur destiné à être lu par au moins un capteur fixe, le codeur étant fixe par rapport au manchon. On peut prévoir le cas échéant plusieurs capteurs décalés angulairement pour lire de façon redondante les signaux du codeur, ou plusieurs codeurs en face de plusieurs capteurs. Le ou les capteurs peuvent notamment constituer un résolveur et servir au pilotage des bobinages de la machine électrique. Suivant un mode de réalisation, le codeur est porté par un porte-codeur fixé directement ou indirectement au manchon. On peut alors avoir le porte-codeur fretté à la bague de roulement rapportée sur le manchon. Alternativement, le porte-codeur peut être fixé directement au manchon. Suivant diverses modalités de réalisation, le porte-codeur peut être fretté au manchon. Pour favoriser un arrêt en translation du porte-codeur à l’une de ses extrémités axiales, le porte-codeur peut être arrêté axialement par une butée mécanique du manchon. Le porte-codeur peut être arrêté à son extrémité axiale opposée par un anneau élastique logé dans une gorge du manchon et assurant un maintenu axial. Suivant un autre mode de réalisation, le codeur est porté directement par le manchon. Suivant un mode de réalisation, le support de rotor et le manchon forment une seule pièce. L’intégration des fonctions est alors maximale, au prix d’une complexité de la pièce résultante, ainsi que de sa fabrication et de son montage. Suivant un mode de réalisation alternatif, le support de rotor est une pièce fixée au manchon. De préférence, le support de rotor est en appui contre un flasque du manchon et fixé au manchon par des éléments de fixation traversant des trous du support de rotor et des trous correspondants formés sur le flasque du manchon. Alternativement, le support de rotor peut être fretté au manchon. En pratique, le roulement de guidage comporte au moins une bague fixe comportant au moins un chemin de roulement fixe en regard du chemin de roulement formé sur le manchon, et au moins une rangée de corps roulants en contact de roulement avec le chemin de roulement fixe et le chemin de roulement formé sur le manchon. Les corps roulants peuvent être notamment des rouleaux cylindriques, des rouleaux coniques ou des billes, et dans cette hypothèse, à contact radial ou oblique. De préférence, on prévoit un carter de protection, la bague fixe étant fixée au carter de protection. La bague extérieure peut être frettée dans le carter de protection. Alternativement, la bague fixe peut comporter un flasque de fixation au carter de protection, la fixation faisant intervenir des éléments de fixation tels que, par exemple, des vis ou des rivets. Suivant un mode de réalisation, la bague fixe est une bague extérieure de roulement, qui entoure le chemin de roulement formé sur le manchon. Naturellement, la configuration inverse est également possible. Dans l’hypothèse d’un roulement à contact oblique à deux rangées de corps roulants, il est avantageux de former sur la bague fixe, pour le guidage de la rangée supplémentaire de corps roulants, un chemin de roulement fixe supplémentaire en regard d’un chemin de roulement supplémentaire formé sur une bague de roulement supplémentaire solidaire du manchon, ou directement sur le manchon. On peut prévoir, pour lubrifier la boîte de transmission à travers l’assemblage, que le carter comporte un conduit hydraulique et un tube de raccordement débouchant dans le manchon, l’assemblage comportant un joint annulaire entre le tube de raccordement et le manchon. En pratique, l’assemblage comporte en outre un stator de machine électrique, situé à distance d’entrefer du rotor et entourant le rotor, et formant avec le rotor une machine électrique. L’assemblage constitue ainsi un sous-ensemble de motorisation électrique ayant une cohésion mécanique, destiné à entraîner un arbre d’entrée de boîte de transmission. Préférentiellement, pour protéger la machine électrique, le carter entoure le stator. Suivant un autre aspect de l’invention, celle-ci se rapporte à un ensemble de propulsion électrique ou hybride pour véhicule automobile comportant une boîte de transmission ayant au moins un arbre d’entrée cannelé , ainsi qu’un assemblage tel que décrit précédemment, le manchon étant emmanché sur l’arbre d’entrée cannelé. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées. La illustre une coupe dans un plan axial d’un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé selon un premier mode de réalisation de l’invention. La illustre une coupe dans un plan axial d’un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé selon un second mode de réalisation de l’invention. La illustre une coupe dans un plan axial d’un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé selon un troisième mode de réalisation de l’invention. La illustre une coupe dans un plan axial d’un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. La illustre une coupe dans un plan axial d’un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé selon un cinquième mode de réalisation de l’invention. La illustre une coupe dans un plan axial d’un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé selon un sixième mode de réalisation de l’invention. La illustre une coupe dans un plan axial d’un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé selon un septième mode de réalisation de l’invention. La illustre une coupe dans un plan axial d’un assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé selon un huitième mode de réalisation de l’invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. description DÉTAILLÉE de modes de réalisation Sur la est illustré un ensemble de propulsion électrique ou hybride 10 pour véhicule automobile comportant une boîte de transmission 12 ayant au moins un arbre d’entrée 14 cannelé (illustré de façon schématique), et qui comporte en outre un assemblage pour relier l’arbre d’entrée 14 cannelé à une machine électrique 17 . La machine électrique 17 comporte un stator 16 , et un rotor 18 situé à distance d’entrefer du stator 16 et entouré par le stator 16 . Le rotor 18 est monté sur un support de rotor 20 fretté sur un manchon cannelé 22 , et arrêté axialement par un épaulement formé sur le manchon cannelé 22 . L’arbre d’entrée 14 est, à l’issue du montage, en prise dans une cannelure intérieure 23 du manchon cannelé 22 , liant ainsi en rotation l’arbre d’entrée 14 à un équipage tournant formé par le rotor 18 , le support de rotor 20 et le manchon cannelé 22 . Le stator 16 est logé dans un carter de protection 24 fermé à une extrémité axiale par une tôle d’appui 26 sur le carter de boîte de transmission et à une extrémité axiale opposée par un couvercle 28 . Le carter de protection 24 comporte en outre une paroi de support 30 formant une portée de frettage ou de centrage pour une bague extérieure 32 d’un roulement de guidage 34 du manchon cannelé 22 . Le roulement de guidage 34 qui, dans ce mode de réalisation, est à deux rangées de corps roulants 35 et présente une structure en « O » à contact oblique, lie le manchon 22 au carter de protection 24 . La bague extérieure 32 comporte ainsi deux chemins de roulement extérieurs tournés axialement dans des directions opposées et radialement vers deux chemins de roulement intérieurs, formés l’un directement sur le manchon 22 et l’autre sur une bague intérieure 36 rapportée sur le manchon 22 . Cette bague de roulement intérieure 36 rapportée est, à une extrémité axiale, en butée contre un épaulement formé sur le manchon 22 , et, à une extrémité axiale opposée, retenue, et le cas échéant préchargée, par une collerette 37 à l’extrémité du manchon 22 , formé par un procédé qui peut être, par exemple, un bouterollage à froid. Le roulement de guidage 34 permet la rotation du manchon 22 et de l’équipage mobile autour d’un axe de révolution de l’assemblage et donc la rotation de l’arbre d’entrée 14 lorsqu’il est entraîné par la machine électrique 17 . Le manchon 22 est prolongé axialement, d’un côté de la paroi de support opposée à la machine électrique 17 , par un prolongement axial 38 qui, dans ce mode de réalisation, est rapporté sur le manchon 22 , et en l’occurrence fretté dans une cavité cylindrique du manchon 22 , arrêté axialement par un épaulement intérieur du manchon 22 et optionnellement par un anneau élastique (non représenté) logé dans une gorge annulaire 39 du manchon 22 . Au couvercle 28 du carter 24 sont rattachés un conduit hydraulique 40 et un tube de raccordement 42 débouchant dans le prolongement axial du manchon 22 , qui est lui-même tubulaire. Le tube de raccordement 42 et le prolongement axial 38 du manchon 22 permettent la circulation d’un fluide de lubrification qui sert à lubrifier la boîte de transmission. Un joint annulaire 44 est situé entre le tube de raccordement 42 et le manchon 22 pour garantir l’étanchéité du tube de raccordement 42 . Le prolongement axial 38 du manchon 22 sert également, dans ce mode de réalisation, de porte-codeur pour un dispositif de mesure de l’assemblage 41 , qui comporte en outre un ou plusieurs capteurs 46 , fixés au couvercle 28 du carter 24 et situés radialement à distance de lecture du codeur 48 pour lire une information portée par le codeur 48 . Le principe de mesure peut être de tout type sans contact, et notamment électromagnétique ou optique. Le capteur 46 et son codeur 48 forment ici un résolveur servant au pilotage de la machine électrique 17 . L’assemblage illustré sur la diffère du précédent essentiellement par le mode de fixation utilisé entre le support du rotor 20 et le manchon 22 . Le manchon 22 , dans ce mode de réalisation, comporte un flasque 50 en appui sur le support du rotor 20 . Des éléments de fixation tels que des vis, des boulons ou des rivets (non représentés), sont insérés dans des trous 52 traversant le flasque 50 du manchon 22 et dans des trous correspondants 53 traversant le support du rotor 20 pour fixer les deux pièces. Le mode de réalisation présenté sur la diffère du précédent essentiellement par le mode de fixation du dispositif de mesure de l’assemblage 41 et par sa nature. Ici, un porte-codeur 54 est fixé par frettage sur la bague rapportée 36 sur le manchon 22 et le codeur 48 est fretté à une extrémité axiale du porte-codeur 54 . Le capteur 46 est fixé sur le couvercle 28 du carter de protection 24 à distance de lecture du codeur 48 pour une lecture axiale. Alternativement, il serait également possible d’orienter le codeur 48 et le capteur 46 pour une lecture radiale comme dans les autres modes de réalisation. Le quatrième mode de réalisation, illustré sur la , diffère du premier essentiellement par le mode de fixation utilisé entre la bague extérieure 32 du roulement de guidage 34 et la paroi de support du carter 30 . La bague extérieure 32 du roulement de guidage 34 comporte en effet un flasque 56 en appui contre la paroi de support du carter 30 et qui lui est fixé par des éléments de fixation insérés dans des trous 58 traversant le flasque 56 et des trous correspondants 59 traversant le support du carter de protection 30 . Le quatrième mode de réalisation diffère du premier également par la nature des chemins de roulement intérieurs du roulement de guidage 34 . En effet, les deux chemins de roulement intérieurs du roulement de guidage 34 sont formés sur le manchon 22 , ce qui dispense d’une bague intérieure rapportée. Dans ce mode de réalisation, le manchon 22 présente un trou d’insertion 60 des corps roulants, qui débouche entre les chemins de roulement intérieurs, et permet le montage des corps roulants 35 . Le mode de réalisation illustré sur la diffère du deuxième essentiellement par le mode de fixation entre le manchon 22 et le support du rotor 20 . Le support du rotor 20 est fretté et éventuellement soudé ou collé sur le manchon cannelé 22 et arrêté axialement par un épaulement du manchon 22 . Sur la , le mode de réalisation illustré diffère du précédent essentiellement par le fait que le support du rotor 20 et le manchon 22 forment une seule pièce 62 qui, à une extrémité radiale, est frettée au rotor 18 et à une extrémité radiale opposée, est cannelée intérieurement 23 et en prise avec des cannelures extérieures de l’arbre d’entrée 14 de la boîte de transmission. Le mode de réalisation illustré sur la diffère du quatrième essentiellement par le mode de fixation de la bague extérieure du roulement de guidage 32 à la paroi du support du carter de protection 30 . La bague extérieure 32 est frettée et éventuellement soudé ou collé dans le support du carter 30 , et présente un épaulement qui vient en appui sur une face extérieure du support de carter 30 . Le mode de réalisation illustré sur la diffère des précédents par le fait que le manchon 22 et son prolongement axial 38 forment une seule pièce 64 . Cette pièce commune 64 est solidarisée à l’arbre d’entrée 14 au niveau des cannelures 23 , frettée au support du rotor 20 . Elle sert en outre de porte-codeur pour le dispositif de mesure de l’assemblage 41 , qui lui est fretté. Naturellement, les exemples représentés sur les figures et discutés ci-dessus ne sont donnés qu'à titre illustratif et non limitatif. Le roulement de guidage 34 peut être à deux rangées de corps roulants 35 à structure en « X » à contact oblique. Il est explicitement prévu que l'on puisse combiner entre eux les différents modes de réalisation illustrés pour en proposer d'autres. Assemblage pour l’entraînement d’un arbre cannelé, l’assemblage comportant : un support de rotor (20) de machine électrique (17), un manchon (22) comportant une cannelure (23) de liaison à l’arbre, le manchon (22) étant solidaire du support de rotor (20), et un roulement de guidage (34) en rotation du manchon (22) autour d’un axe de révolution de l’assemblage, caractérisé en ce que le manchon (22) constitue au moins un chemin de roulement pour une rangée de corps roulants (35) du roulement de guidage (34). Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que : le chemin de roulement constitué par le manchon (22) est un chemin de roulement intérieur, tourné radialement vers l’extérieur, ou le chemin de roulement constitué par le manchon (22) est un chemin de roulement extérieur, tourné radialement vers l’intérieur ; et La cannelure du manchon est tournée radialement vers l’extérieur ou est tournée radialement vers l’intérieur. Assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le roulement de guidage (34) comporte une bague de roulement (36) rapportée sur le manchon (22) pour constituer un chemin de roulement supplémentaire pour une rangée supplémentaire de corps roulants (35) du roulement de guidage (34). Assemblage selon la revendication 3, caractérisé en ce que : la bague de roulement (36) rapportée sur le manchon (22) est frettée sur une portée cylindrique ou conique du manchon (22), et/ou la bague (36) rapportée est en butée contre un épaulement formé sur le manchon (22), et/ou le manchon (22) comporte une collerette (37) en appui contre une face annulaire plane d’extrémité de la bague de roulement (36) rapportée sur le manchon (22) et/ou le manchon (22) comporte un filetage pour un écrou d’arrêt de la bague de roulement (36) rapportée. Assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins un codeur (48) destiné à être lu par au moins un capteur (46) fixe, le codeur (48) étant fixe par rapport au manchon (22). Assemblage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le codeur (48) est porté par un porte-codeur (38, 54) fixé directement ou indirectement au manchon (22). Assemblage selon la revendication 6 en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que le porte-codeur (54) est fretté à la bague de roulement (36) rapportée sur le manchon (22). Assemblage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le porte-codeur (38) est fixé directement au manchon et en ce que, de préférence : le porte-codeur (38) est fretté au manchon (22) et/ou le porte-codeur (38) est arrêté axialement par une butée mécanique du manchon (22) et/ou le porte-codeur (38) est maintenu axialement par un anneau élastique logé dans une gorge (39) du manchon (22). Assemblage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le codeur (48) est porté directement par le manchon (22). Assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le support de rotor (20) et le manchon (22) forment une seule pièce (62). Assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le support de rotor (20) est une pièce fixée au manchon (22), et en ce que, de préférence : le support de rotor (20) est en appui contre un flasque (50) du manchon (22) et fixé au manchon (22) par des éléments de fixation traversant des trous (53) du support de rotor (20) et des trous correspondants (52) formés sur le flasque (50) du manchon (22) ; ou le support de rotor (20) est fretté, soudé ou collé au manchon (22). Assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le roulement de guidage (34) comporte au moins une bague fixe (32) comportant au moins un chemin de roulement fixe en regard du chemin de roulement formé sur le manchon (22), et au moins une rangée de corps roulants (35) en contact de roulement avec le chemin de roulement fixe et le chemin de roulement formé sur le manchon (22). Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un carter de protection (24), la bague fixe (32) étant fixée au carter de protection (24). Assemblage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le carter (24) comporte un conduit hydraulique (40) et un tube de raccordement (42) débouchant dans le manchon (22), l’assemblage comportant un joint annulaire (44) entre le tube de raccordement (42) et le manchon (22). Assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un stator (16) de machine électrique (17), situé à distance d’entrefer du rotor (18) et entourant le rotor (18), et formant avec le rotor (18) une machine électrique (17). Ensemble de propulsion (10) électrique ou hybride pour véhicule automobile comportant une boîte de transmission ayant au moins un arbre d’entrée (14) cannelé, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, le manchon (22) étant emmanché sur l’arbre d’entrée (14) cannelé.