Brevet FR3155876A1 — publié le 20250530

L’invention concerne un dispositif (14) de transmission de puissance entre des arbres d’entrée (20) et de sortie coaxiaux (22), ledit dispositif (14) comportant : - un carter (16), - un pignon d’entrée (24), mobile en rotation et destiné à être lié coaxialement audit arbre d’entrée (20), - un pignon de sortie (26), mobile en rotation et destiné à être lié coaxialement audit arbre de sortie (22), ledit dispositif (14) étant configuré pour une transmission de puissance entre le pignon (24) d’entrée et le pignon de sortie (26), - un ou plusieurs paliers de guidage (52, 54), dits mobiles, interposés cinématiquement entre ledit pignon d’entrée (24) et ledit pignon de sortie (26). Figure pour l'abrégé : Figure 1. DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE PUISSANCE ENTRE DES ARBRES D’ENTREE ET DE SORTIE COAXIAUX Domaine technique de l'invention L’invention concerne un dispositif de transmission de puissance entre des arbres d’entrée et de sortie coaxiaux, et un groupe motopropulseur de véhicule électrique comportant un tel dispositif de transmission de puissance. Arrière-plan technique Les réducteurs simples sont largement utilisés dans l’industrie automobile dans le cadre de la motorisation électrique des véhicules. Il en existe deux types principaux. Selon une première configuration connue, on connaît des réducteurs à trois arbres parallèles, c’est-à-dire à trois arbres et deux entraxes. Une telle configuration permet de disposer d’un réducteur de longueur axiale réduite, mais au détriment de son encombrement transversal, du fait d’une juxtaposition des encombrements radiaux des pignons, aussi appelés masques des pignons. Selon une deuxième configuration connue, on connaît des réducteurs à arbres d’entrée et de sortie coaxiaux, qui permettent, à la différence des réducteurs à trois arbres parallèles, de disposer d’un réducteur d’encombrement transversal réduit, puisque les arbres d’entrée et de sortie sont coaxiaux et que par conséquent les masques des pignons d’entrée et de sortie sont superposés. Toutefois, dans ce type de réducteur, la réduction de l’encombrement transversal est réalisée au détriment de l’encombrement axial. En particulier, un réducteur à arbres coaxiaux comporte généralement un arbre d’entrée et un arbre de sortie coaxiaux, porteurs chacun d’un pignon d’entrée et d’un pignon de sortie associés, qui sont reliés tous deux par un arbre parallèle porteur d’un pignon double ou de deux pignons. Cette conception nécessite un guidage rigoureux en rotation des pignons d’entrée et de sortie. Généralement, ces pignons sont guidés en rotation par rapport à un carter du réducteur par l’intermédiaire de paliers à chacunes de leurs extrémités. Un tel montage implique donc une longueur axiale cumulée de l’ensemble des pignons d’entrée et de sortie qui est en partie tributaire de la longueur axiale des quatre paliers qui les portent. De plus, le montage des pignons dans le carter principal du réducteur implique l’utilisation d’une entretoise logée dans ce carter principal pour le montage des deux paliers centraux, ce qui, d’une part, tend à augmenter encore l’encombrement axial du réducteur et d’autre part, en complique la fabrication, puisque des usinages pour le montage de cette entretoise dans le carter principal sont alors nécessaires. Il existe donc un besoin pour un nouvel agencement d’un dispositif de transmission de puissance entre des arbres d’entrée et de sortie coaxiaux, visant à procurer un gain d’encombrement axial à ce dispositif. L’invention satisfait à ce besoin en proposant un nouvel agencement de dispositif de transmission dans lequel des paliers ne sont plus montés dans une entretoise rapportée dans le carter principal, mais interposés cinématiquement entre le pignon d’entrée et le pignon de sortie. Dans ce but, l’invention propose un dispositif de transmission de puissance entre des arbres d’entrée et de sortie coaxiaux, ledit dispositif comportant : - un carter, - un pignon d’entrée, mobile en rotation et destiné à être lié coaxialement audit arbre d’entrée, - un pignon de sortie, mobile en rotation et destiné à être lié coaxialement audit arbre de sortie, ledit dispositif étant configuré pour une transmission de puissance entre le pignon d’entrée et le pignon de sortie, - un ou plusieurs paliers de guidage, dit mobiles, interposés cinématiquement entre ledit pignon d’entrée et ledit pignon de sortie. L’interposition du ou des paliers de guidage mobiles entre les pignons d’entrée et de sortie permet de se dispenser d’une entretoise porteuse de ce ou ces paliers, d’où un gain d’encombrement axial, des usinages réduits, et une masse du dispositif de transmission de puissance réduite d’autant. En outre, le sens de rotation des pignons d’entrée et de sortie étant le cas échéant identique, la vitesse différentielle entre des bagues intérieure et extérieure des paliers mobiles s’en trouvelimitée, ce qui permet d’utiliser des roulements soumis à des contraintes réduites, et donc de taille réduite. Selon une autre caractéristique de l’invention, une première extrémité dudit pignon d’entrée s’étend à l’intérieur dudit pignon de sortie et le ou au moins l’un desdits paliers de guidage mobile est interposé entre ladite première extrémité et ledit pignon de sortie. Un tel agencement du ou des paliers de guidage mobiles permet d’améliorer encore la compacité axiale du dispositif de transmission de puissance. Selon une autre caractéristique de l’invention, le pignon de sortie comprend une denture et le ou au moins l’un desdits paliers de guidage mobiles est situé axialement au droit de ladite denture. L’agencement du ou des paliers mobiles au droit de la denture, permet de limiter les phénomènes de rotulage et donc de mise en biais de la denture, en particuliaer en cas d’une définition hélicoïdale de la denture. Selon d’autres caractéristiques de l’invention : - lesdits paliers de guidage mobiles sont au nombre de deux, - les deux paliers de guidage mobiles sont situés axialement au droit de la denture, - les deux paliers de guidage mobiles sont axialement distants l’un de l’autre, - le pignon de sortie comporte un alésage dans lequel s’étend la première extrémité du pignon d’entrée, - les deux paliers de guidage mobiles sont reçus dans l’alésage, - le dispositif comprend un ou des paliers de guidage, dits fixes, portant le pignon d’entrée et/ou le pignon de sortie dans le carter, - le ou les paliers de guidage fixes sont liés rigidement au carter, - un premier des paliers de guidage fixes est monté à une seconde extrémité du pignon d’entrée, opposée à ladite première extrémité, - un deuxième des paliers fixes est monté à une extrémité du pignon de sortie opposée au pignon d’entrée, - le dispositif comprend en outre un train d’engrenages, interposé cinématiquement entre les pignons d’entrée et de sortie pour la transmission de puissance entre eux, - le train d’engrenages comporte un pignon intermédiaire, monté tournant dans le carter et parallèle aux pignons d’entrée et de sortie, - le pignon intermédiaire engrène respectivement avec les pignons d’entrée et de sortie. Selon une autre caractéristique de l’invention, pour limiter les déplacements axiaux du pignon de sortie, celui-ci est guidé par le deuxième palier fixe, préférablement réalisé sous la forme d’un roulement, dont une bague intérieur est serrée, par exemple par frettage, et dont une bague extérieure est logée dans un carter rapporté. La bague extérieure est liée rigidement à ce carter rapporté par vis de fixation, un circlip ou tout autre élément de liaison. Il en est éventuellement de même pour le pignon d’entrée, par l’intermédiaire du premier palier fixe, prévu similaire. Cet agencement permet de ne pas avoir de déplacement axial relatif entre les pignons d’entrée et de sortie, et d’avoir un guidage mutuel entre les arbres d’entrée et de sortie coaxiaux qui sont accouplés a ces pignons. L’invention concerne aussi un groupe motopropulseur de véhicule électrique, comportant un ensemble formé d’une machine électrique et d’un dispositif de transmission du type décrit précédemment. L’invention permet ainsi de disposer d’un groupe motopropulseur de véhicule électrique particulièrement compact. Selon d’autres caractéristiques du groupe motopropulseur : - la machine électrique comprend un rotor lié en rotation à l’arbre d’entrée, - l’arbre d’entrée s’étend coaxialement dans le pignon d’entrée, - l’arbre d’entrée s’étend à l’intérieur d’un alésage du pignon d’entrée, - ledit groupe comprend une clavette liant l’arbre d’entrée et le pignon d’entrée, - l’arbre de sortie s’étend coaxialement dans le pignon de sortie, - l’arbre de sortie s’étend coaxialement dans l’arbre d’entrée, - la machine électrique comprend un stator logé dans un carter accolé et fixé au carter du dispositif de transmission de puissance, - le groupe comporte deux ensembles, situés symétriquement de part et d’autre d’un plan médian, le carter desdits dispositifs de transmission de chacun desdits ensembles étant commun. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 La FIG. 1 est une vue schématique en coupe axiale d’un groupe motopropulseur de véhicule électrique selon l’invention ; FIG. 2 La FIG. 2 est une vue schématique en coupe axiale d’un agencement de pignons d’entrée et de sortie d’un dispositif de transmission de puissance selon l’état de la technique. Description détaillée de l'invention On a représenté à la FIG. 1 un groupe motopropulseur 10 de véhicule électrique selon l’invention. Le groupe motopropulseur 10 comporte au moins un ensemble formé d’une machine électrique 12 et d’un dispositif de transmission 14. Sur la FIG. 1 , on a représenté un groupe motopropulseur 10 comportant deux ensembles formés de deux machines électriques 12 et deux dispositifs 14 de transmission de puissance répartis de part et d’autre d’un plan de symétrie médian P, mais il sera compris que cette disposition n’est pas limitative de l’invention et que celle-ci pourrait trouver à s’appliquer à un groupe motopropulseur ne comportant qu’une telle machine électrique 12 et qu’un tel dispositif 14 de transmission de puissance. Le dispositif de transmission de puissance 14 comporte un carter 16. Le carter 16 est ici commun aux deux dispositifs de transmission de puissance 14 de chacun des ensembles. La machine électrique 12 comporte un stator 15, logé dans un carter 18 de cette machine électrique, et un rotor 17. Dans le mode de réalisation illustré, le carter 18 de la machine électrique 12 est accolé et/ou fixé au carter 16 du dispositif de transmission de puissance 14 associé. Le dispositif de transmission de puissance 14 est agencé cinématiquement entre un arbre d’entrée 20 qui est ici lié au rotor 17 et entraîné en rotation par la machine électrique 12, et un arbre de sortie 22, coaxial à l’arbre d’entrée 20, qui est ici destiné à entraîner, directement ou indirectement, au moins une roue associée du véhicule dans lequel est implanté le groupe motopropulseur 10. Plus particulièrement, le dispositif de transmission de puissance 14 comporte un pignon d’entrée 24, mobile en rotation, qui est lié coaxialement à l’arbre d’entrée 20, et un pignon de sortie 26, également mobile en rotation, qui est lié coaxialement à l’arbre de sortie 22. Le dispositif de transmission de puissance 14 est configuré pour assurer une transmission de puissance entre le pignon d’entrée 24 et le pignon de sortie 26, et à cet effet, il comporte avantageusement un train d’engrenages 28 qui est interposé cinématiquement entre les pignons d’entrée 24 et de sortie 26, avec lesquels il engrène. Ce train d’engrenages 28 comprend, par exemple, une boîte de vitesses, un train épicycloïdal, ou comme c’est le cas ici, être réduit à sa plus simple expression sous la forme d’un pignon intermédiaire 30, qui est monté tournant dans le carter 16 parallèlement aux pignons d’entrée 24 et de sortie 26, et qui engrène avec chacun de ceux-ci. Selon le mode de réalisation illustré, le pignon intermédiaire 30 comporte deux roues dentées portées par un arbre commun 32 monté tournant dans le carter 16, à savoir une roue dentée 34 qui engrène avec le pignon d’entrée 24 et une roue dentée 36 qui engrène avec le pignon de sortie 26. Le dispositif de transmission de puissance 14 permet de transmettre la puissance de la machine électrique 12 à l’arbre de sortie 22. L’arbre d’entrée 20 s’étend par ailleurs coaxialement dans le pignon d’entrée 24. Le pignon d’entrée 24 comporte notamment un alésage 42 à l’intérieur duquel s’étend l’arbre d’entrée 20, qui est lié à cet alésage 42 par exemple par l’intermédiaire d’une clavette 40 ou, en variante, par l’intermédiaire d’un jeu de cannelures. Ainsi, le pignon d’entrée 24 est lié à l’arbre d’entrée 20. L’arbre de sortie 26, d’une part, s’étend coaxialement dans le pignon de sortie 26. D’autre part, il s’étend coaxialement à l’intérieur de l’arbre d’entrée 24 et il traverse le carter 16 du dispositif de transmission de puissance 14 et un carter 18 de la machine électrique 12 à partir duquel il fait saillie pour son accouplement aux roues du véhicule. Conventionnellement, comme l’illustre la vue de détail de la FIG. 2 , les pignons d’entrée 24 et de sortie 26 d’un tel dispositif de transmission de puissance 14 sont juxtaposés axialement dans le carter 16 du groupe motopropulseur 10 et ils sont tous guidés par l’intermédiaire de paliers de guidage fixes. Ainsi, le pignon d’entrée 24 est guidé en rotation à ses extrémités par un premier palier fixe 44 et par un deuxième palier fixe 46. Similairement, le pignon de sortie 26 est guidé à ses extrémités par un troisième palier fixe 48 et par un quatrième palier fixe 50. Cette conception donne toute satisfaction en matière de guidage des pignons d’entrée 24 et de sortie 26, mais présente toutefois quelques inconvénients. En effet, les pignons d’entrée 24 et de sortie 26 sont juxtaposés axialement, de sorte que leur encombrement axial correspond sensiblement à la longueur cumulée desdits pignons 24, 26. En outre, pour des raisons évidentes de montage, il n’est pas possible de monter les quatre paliers 44, 46, 48, 50 directement dans le carter 16 et de ce fait le montage des paliers, en particulier les deuxièmes et troisièmes paliers 46, 48, nécessite le montage dans le carter 16 d’un boîtier rapporté ou d’une entretoise (non représentée) permettant de maintenir ces paliers. Cette configuration augmente encore l’encombrement axial du carter 16 puisque les deuxièmes et troisièmes paliers 46, 48 ne peuvent être accolés l’un à l’autre au sein de l’entretoise. De plus, le montage de l’entretoise dans le carter 16 nécessite des usinages supplémentaires qui augmentent le coût de fabrication du carter 16. Comme l’ilustre la FIG. 1 , l’invention remédie à ce problème en proposant un nouvel agencement du dispositif de transmission 14 dans lequel les deuxièmes et troisièmes paliers 46, 48 ne sont plus montés dans une entretoise, mais dans lequel, comme l’illustre la FIG. 1 , au moins un palier de guidage 52, 54, dit palier mobile, est interposé cinématiquement entre le pignon d’entrée 24 et le pignon de sortie 26. Cette configuration est particulièrement avantageuse, car elle permet de se dispenser d’une entretoise assurant le maintien des deuxième et troisième paliers, le ou les paliers de guidage mobiles 52 et 54 étant désormais interposés entre les pignons d’entrée 24 et de sortie 26. En outre, à la différence de la configuration connue de l’état de la technique, du fait de leur interposition cinématique entre les pignons d’entrée 24 et de sortie 26 le ou les paliers de guidage mobiles 52 et 54 présentent l’avantage de voir la vitesse relative entre des bagues intérieures et extérieures desdits paliers sensiblement réduite, à tout le moins dans les cas où les pignons d’entrée 24 et de sortie 26 sont tous les deux tournants selon le même sens de rotation. Par rapport à la configuration connue de l’état de la technique représenté à la FIG. 2 , il est donc possible de prévoir un ou des paliers 52, 54 moins onéreux, puisque moins soumis à des vitesses de rotation élevées. Selon un premier mode de réalisation, non-illustré, un seul palier de guidage mobile est interposé entre le pignon d’entrée 24 et le pignon de sortie 26, dépendant du type de paliers utilisé. Ainsi, un unique palier de guidage mobile constitué par exemple d’un roulement à rouleaux est interposé cinématiquement entre le pignons d’entrée 24 et le pignon de sortie 26. Toutefois, comme l’illustre la FIG. 1 , dans le mode de réalisation préféré de l’invention, deux paliers de guidage mobiles 52, 54 sont interposés entre le pignon d’entrée 24 et le pignon de sortie 26. Ainsi, le pignon d’entrée 24 est guidé par le premier palier fixe 44 et par le deuxième palier de guidage mobile 52, tandis que le pignon de sortie 26 est guidé par le troisième palier de guidage mobile 54 et par le quatrième palier fixe 50. Avantageusement, dans un souci de compacité axiale complémentaire, une première extrémité 56 du pignon d’entrée 24 s’étend à l’intérieur du pignon de sortie 26. Chacun des paliers de guidage mobiles 52, 54 est interposé entre cette première extrémité 56 et le pignon de sortie 26. Plus particulièrement, le pignon de sortie 26 comporte un alésage 58 dans lequel s’étend la première extrémité 56 du pignon d’entrée 24. Les deux paliers de guidage mobiles 52, 54 sont reçus dans l’alésage 58. Le pignon de sortie 26 comporte avantageusement pour son engrènement une denture 60. De préférence, les deuxièmes et/ou troisièmes paliers de guidage mobiles 52 et 54 sont situés axialement au droit de cette denture 60. Cette configuration permet de limiter les phénomènes de rotulage des paliers 52 et 54 et par conséquent de limiter le désaxement du pignon de sortie 26 afin d’éviter la mise en biais de la denture tout en assurant une pression de contact uniforme sur toute sa denture. Le phénomène de rotulage est par ailleurs d’autant plus minimisé que les deux paliers de guidage mobiles 52, 54 sont axialement distants l’un de l’autre d’une distance d, comme représenté à la FIG. 1 . Le premier palier 44 et/ou le quatrième palier 50 sont montés directement dans le carter 16, auquel ils sont liés rigidement, par exemple par l’intermédiaire d’une vis de fixation, d’un élément de maintien, d’un circlip, ou de tout autre élément de liaison. Avantageusement, toujours pour limiter les phénomènes de rotulage et assurer le maintien d’une pression de contact uniforme sur les dentures du pignon d’entrée 24, le premier des paliers de guidage fixes, c’est-à-dire le premier palier 44, est monté à une seconde extrémité 62 du pignon d’entrée 24, qui est opposé à la première extrémité 56. La bague intérieure de ce premier palier 44 est par exemple fixée au pignon d’entrée 24 par frettage. De la même façon, le deuxième des paliers fixes, c’est-à-dire le quatrième palier 50, est monté à une extrémité 64 du pignon de sortie 26 qui est opposée au pignon d’entrée 24. La bague intérieure de ce quatrième palier 44 est par exemple fixée au pignon de sortie 26 par frettage. L’invention permet donc avantageusement de proposer un groupe motopropulseur électrique de véhicule automobile de compacité accrue et de masse réduite. L’invention permet également d’en réduire les coûts de production. Dispositif (14) de transmission de puissance entre des arbres d’entrée (20) et de sortie coaxiaux (22), ledit dispositif (14) comportant : - un carter (16), - un pignon d’entrée (24), mobile en rotation et destiné à être lié coaxialement audit arbre d’entrée (20), - un pignon de sortie (26), mobile en rotation et destiné à être lié coaxialement audit arbre de sortie (22), ledit dispositif (14) étant configuré pour une transmission de puissance entre le pignon (24) d’entrée et le pignon de sortie (26), - un ou plusieurs paliers de guidage (52, 54), dits mobiles, interposés cinématiquement entre ledit pignon d’entrée (24) et ledit pignon de sortie (26). Dispositif (14) de transmission de puissance selon la revendication précédente, dans lequel une première extrémité (56) dudit pignon d’entrée (24) s’étend à l’intérieur dudit pignon de sortie (26) et dans lequel le ou au moins l’un des paliers de guidage mobiles (52, 54) est interposé entre ladite première extrémité (56) et ledit pignon de sortie (26). Dispositif (14) de transmission de puissance selon la revendication précédente, dans lequel le pignon de sortie (26) comporte un alésage (58) dans lequel s’étend la première extrémité (56) dudit pignon d’entrée (24). Dispositif (14) de transmission de puissance selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel ledit dispositif comprend un ou des paliers de guidage (44, 50), dits fixes, portant ledit pignon d’entrée (24) et/ou ledit pignon de sortie (26) dans ledit carter (16). Dispositif (14) de transmission de puissance selon la revendication précédente, dans lequel un premier (44) des paliers de guidage fixes est monté à une seconde extrémité (62) du pignon d’entrée (24), opposée à ladite première extrémité (56). Dispositif (14) de transmission de puissance selon la revendication précédente, dans lequel un deuxième (50) des paliers fixes est monté à une extrémité (64) du pignon de sortie opposée au pignon d’entrée (24). Dispositif (14) de transmission de puissance selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit pignon de sortie (26) comprend une denture (60) et le ou au moins l’un des paliers de guidage mobiles (52, 54) est situé axialement au droit de ladite denture (60). Dispositif (14) de transmission de puissance selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits paliers de guidage mobiles (52, 54) sont au nombre de deux. Dispositif (14) de transmission de puissance selon la revendication précédente, dans lequel les deux paliers de guidage mobiles (52, 54) sont axialement distants l’un de l’autre. Groupe motopropulseur (10) de véhicule électrique, comportant un ensemble formé d’une machine électrique (12) et d’un dispositif (14) de transmission selon l’une quelconque des revendications précédentes. Groupe motopropulseur (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit arbre de sortie (22) s’étend coaxialement dans ledit arbre d’entrée (20). Groupe motopropulseur (10) selon l’une des revendications 10 ou 11, dans lequel ladite machine électrique (12) comprend un stator (15) logé dans un carter (18) accolé et fixé au carter (16) dudit dispositif (14) de transmission de puissance.