Brevet FR3163316A1 — publié le 20251219

Groupe motopropulseur de traction électrique de véhicule automobile comportant une machine électrique et un réducteur de vitesse comprenant des arbres de transmission du mouvement (14, 22, 52), disposés dans un système de carter, et comportant au moins deux carters (2) qui sont assemblés par un plan de joint (P1) passant par un premier axe (A1) de la machine électrique, et par au moins un axe (A2) d’un autre arbre de transmission (22) qui est parallèle. Figure 1 GROUPE MOTOPROPULSEUR ELECTRIQUE DE TRACTION DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC CARTERS ASSEMBLES La présente invention concerne un groupe motopropulseur électrique de traction de véhicule automobile comportant des carters assemblés, ainsi qu’un procédé d’assemblage de ce groupe et un véhicule automobile équipé d’un tel groupe motopropulseur. Un type de machine électrique connu pour groupe motopropulseur de véhicule automobile, présenté notamment par le document FR-A1-3135364, comporte un carter principal présentant un creux globalement cylindrique fermé sur un côté axial arrière, qui reçoit la machine électrique, puis sur la face avant de ce carter un couvercle serrant une couronne d’étanchéité. Ce type d’architecture impose des contraintes particulières de dessins et de fabrication des éléments de carter, ainsi que d’assemblage de l’ensemble. En particulier pour le carter principal obtenu par moulage en coquille avec injection d’un alliage d’aluminium, son creux recevant le stator de la machine doit présenter une forme légèrement conique donnant un angle de dépouille au noyau du moule formant ce creux, pour permettre une ouverture de ce moule suivant la direction axiale du rotor. Les formes du carter principal, en particulier les nervures extérieures, doivent être orientées suivant la direction d’ouverture des deux parties du moule si on veut éviter dans ce moule des tiroirs supplémentaires donnant d’autres directions d’ouverture, ce qui limite les possibilités de conception de ce carter. On obtient des contraintes d’architecture générale des éléments du carter qui dans certains cas ne permettent pas d’optimiser leurs formes pour réaliser une meilleure compacité, une réduction des masses et une intégration importante de composants dans le groupe motopropulseur. De plus les deux roulements de support du rotor de la machine électrique sont maintenus dans deux éléments différents, le carter principal et le couvercle, ce qui entraîne des dispersions d’alignement des logements de ces roulements à cause des tolérances d’usinage et d’assemblage des formes complémentaires de centrage des deux éléments. Par ailleurs ce type de conception impose un procédé d’assemblage de la machine électrique dans le carter comprenant successivement l’introduction axiale du stator et du rotor, de l’anneau d’étanchéité puis du couvercle, avec peu de possibilités d’équipement préalable de chaque élément de carter pour réaliser des sous-ensembles comportant un maximum de composants afin de faciliter l’assemblage final du groupe motopropulseur. En particulier le réducteur de vitesse comprenant un différentiel de répartition du mouvement sur les arbres des roues du véhicule, ne peut pas être intégré dans le carter de la machine électrique. Il faut réaliser des sous-ensembles indépendants comprenant chacun leurs carters, ce qui multiplie le nombre total d’éléments de carter et les étanchéités à prévoir entre eux. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un groupe motopropulseur de traction électrique de véhicule automobile comportant une machine électrique et un réducteur de vitesse comprenant des arbres de transmission du mouvement, disposés dans un système de carter, ce groupe étant remarquable en ce qu’il comporte au moins deux carters qui sont assemblés par un plan de joint passant par un premier axe de la machine électrique, et par au moins un deuxième axe d’un autre arbre de transmission qui est parallèle. Un avantage de ce groupe motopropulseur est qu’en disposant l’axe de la machine électrique et un autre axe dans le plan de joint on peut concevoir les formes des deux carters avec des surfaces perpendiculaires au plan de joint permettant l’ouverture des parties du moule dans cette direction, en particulier des nervures de renforcement minces, ou des logements de composants complémentaires sur les surfaces extérieures de ce groupe. De plus les deux roulements de chaque arbre peuvent comporter pour chaque carter des logements usinés directement dans la même pièce, sans liaison intermédiaire entre ces logements, ce qui assure leur alignement avec une meilleure précision. On réduit les contraintes qui peuvent s’appliquer sur ces roulements ce qui diminue les pertes par frottements internes. Par ailleurs on peut dans un carter préparer un sous-ensemble comprenant les éléments disposés suivant les axes du plan de joint, en particulier le stator et le rotor de la machine électrique, le premier arbre aligné sur ce rotor et au moins un autre arbre de transmission complet, qui sont seulement déposés dans leur logement respectif avant la fermeture par le deuxième carter. Le groupe motopropulseur selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, un même carter comporte deux logements qui positionnent deux roulements d’un même arbre. Dans ce cas, le carter peut comporter des brides fixant chaque roulement d’un arbre sur ce même carter. Avantageusement, les carters sont réalisés par injection en coquille dans des moules comprenant une ouverture des parties de moules suivant une direction perpendiculaire aux plans de joint. Avantageusement, les carters comportent des nervures présentant une orientation qui est perpendiculaire aux plans de joint. Selon un mode de réalisation, l’arbre comprenant le deuxième axe est l’arbre d’un différentiel de sortie du mouvement de la transmission. Dans ce cas, avantageusement le groupe comporte un deuxième plan de joint parallèle au premier plan de joint recevant un carter inférieur du groupe motopropulseur, passant par un troisième axe d’un arbre qui est intermédiaire entre un premier arbre fixé en bout de la machine électrique et une couronne de l’arbre du différentiel. Avantageusement, chaque plan de joint comporte un contour fermé d’étanchéité qui entoure l’ensemble des composants posés dans ce plan. L’invention a aussi pour objet un procédé d’assemblage d’un groupe motopropulseur comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu’il comporte la dépose sur un carter de tous les composants en rotation présentant des positionnements dans un même plan de joint, puis la dépose d’un autre carter fermant ce plan de joint. L’invention a de plus pour objet un véhicule automobile équipé d’un groupe motopropulseur de traction électrique comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce que ce groupe présente des axes qui sont disposés transversalement dans le véhicule. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 présente en perspective le carter inférieur d’un groupe motopropulseur selon l’invention recevant une partie des équipements ; FIG. 2 présente en vue de dessus ce carter inférieur ; FIG. 3 présente les deux carters inférieure et supérieure assemblés ; et FIG. 4 présente en vue de côté les trois carters de ce groupe motopropulseur qui sont séparés. Dans l’ensemble du document la direction supérieure ou dessus est relative à un groupe motopropulseur monté dans un véhicule posé sur un sol horizontal, et la direction transversale est perpendiculaire à l’axe longitudinal du véhicule. Les figures 1, 2, 3 et 4 présentent un groupe motopropulseur comportant un système de carter comprenant un carter principal 2 assemblé au-dessus avec un carter supérieur 4 suivant un premier plan de joint P1 passant par un premier axe A1 d’une machine électrique et un deuxième axe A2 d’un arbre de différentiel 22, et en dessous avec un carter inférieur 50 suivant un deuxième plan de joint P2 parallèle au premier plan de joint, passant par l’axe A3 d’un arbre intermédiaire 52. Le carter principal 2 comporte sur le dessus un creux de machine 8 recevant la machine électrique 10 comprenant le stator aligné suivant le premier axe A1, qui est positionné et serré dans ce creux. Suivant la direction axiale chaque côté de ce creux de machine 8 comporte un logement de roulement 12 formant un demi-cercle, qui reçoit un roulement de l’arbre du rotor 6. Par convention le côté du rotor transmettant le mouvement est appelé côté axial avant AV. Un arbre primaire 14 relié à l’extrémité de l’arbre du rotor 8 supporte un premier pignon 32 qui est encadré par deux roulements 18 positionnés et serrés chacun dans un logement de roulement 12 du carter principal 2 formant un demi-cercle. Chaque roulement d’arbre primaire 18 est maintenu dans son logement 12 par une bride 16 formant un demi-cercle complémentaire de ce logement, recouvrant le roulement, qui présente à chaque extrémité un perçage recevant une vis de serrage perpendiculaire au premier plan de joint P1. De cette manière on obtient un positionnement et une fixation de chaque roulement d’arbre primaire 18 uniquement sur le carter principal 2, avec des usinages réalisés sur la même pièce ce qui permet d’obtenir une grande précision d’alignement de ces roulements. Le carter principal 2 comporte un logement recevant le différentiel avec sa couronne 22 aligné suivant un deuxième axe A2, comprenant de chaque côté un logement en demi-cercle recevant un roulement de différentiel 24, ce qui permet aussi d’obtenir un positionnement précis de ce différentiel. Le carter principal 2 comporte à l’arrière du différentiel un creux de réception de l’extrémité d’un arbre de roue 26, et à l’avant un creux de passage d’un joint articulé 28 disposé à l’extrémité de l’autre arbre de roue. Le carter supérieur 4 comporte des bossages qui entourent les composants déposés dans le carter principal 2, comprenant un bossage de machine électrique 40, un bossage d’arbre primaire 42 et un bossage de différentiel 44, de manière à couvrir aux plus près ces composants afin de limiter les espaces perdus, les matériaux utilisés et la masse totale. La face extérieure du carter supérieur 4 comporte dans le même moulage des pattes de fixation 46 présentant des perçages axiaux pour réaliser la fixation du groupe motopropulseur dans le véhicule. Le deuxième plan de joint P2 reliant le carter inférieur 50 au carter principal 2 passe par le troisième axe A3 d’un arbre intermédiaire 52 comportant un pignon en prise avec le premier pignon 32 de l’arbre primaire 14, et un deuxième pignon en prise avec la couronne du différentiel 22 pour réaliser une réduction de la vitesse. Le carter inférieur 50 comporte un bac inférieur 54 formant une réserve d’huile qui est récupérée en dessous des différents pignons pour limiter les freinages hydrodynamiques des pièces en mouvement. Pour chaque plan de joint P1, P2 l’ensemble des logements des composants posés dans les carters 2, 4, 50, notamment la machine électrique 10 et les arbres, est entouré par un contour fermé d’étanchéité 34 formé dans les deux carters de ce plan de joint, qui reçoit une étanchéité entre eux. De cette manière on ferme le volume intérieur du groupe motopropulseur contenant une huile de lubrification et de refroidissement. Le carter principal 2 comporte des nervures 30 entourant le contour d’étanchéité 34, qui sont disposées perpendiculairement à ce plan, permettant un moulage en coquille entre deux parties principales d’un moule qui s’ouvre suivant cette direction perpendiculaire. La disposition et l’épaisseur des nervures 30 disposées suivant cette orientation ne sont pas limitées par le moulage, en particulier on peut prévoir des nervures fines présentant une masse réduite. Des vis perpendiculaires au plan de joint P1, serrant ensemble les deux carters 2, 4, sont disposées en particulier près des roulements 18, 24 pour les bloquer et pour renforcer les carters à ces endroits subissant des contraintes mécaniques, et autour du contour d’étanchéité 34 pour assurer cette étanchéité. Par ailleurs les faces extérieures des carters 2, 4, 50 peuvent recevoir toute forme réalisée lors du moulage, en particulier en respectant le sens d’ouverture des moules pour éviter des noyaux supplémentaires, afin de recevoir des composants fixés sur l’extérieur du groupe motopropulseur. La FIG. 4 présente en variante une deuxième possibilité de formation des plans de joint des carters 2, 5, 50 du groupe motopropulseur, comprenant un troisième plan P3 passant par le premier axe A1 de la machine électrique 10 et le troisième axe A3 de l’arbre intermédiaire 52, et un quatrième plan parallèle P4 passant par le deuxième axe A2 du différentiel 22. Une troisième possibilité de formation des plans de joint comporte un cinquième plan P5 passant par le troisième axe A3 de l’arbre intermédiaire 52 et le deuxième axe A2 du différentiel 22, et un sixième plan parallèle P6 passant par le premier axe A1 de la machine électrique 10. On obtient plusieurs possibilités de conception des carters qui sont à prendre en compte pour obtenir une simplification des pièces réalisées, une optimisation de la rigidité des carters, une bonne précision d’alignement des arbres, une meilleure intégration des composants, une amélioration de la masse et du volume, et une réduction des coûts. On notera que les groupes motopropulseurs de traction électrique génèrent des bruits plus gênants que pour les groupes équipés d’un moteur thermique couvrant largement les bruits de transmission, ce qui nécessite une attention particulière portée sur l’alignement des arbres et la rigidité des carters afin de limiter les émissions sonores venant en particulier des engrenages. La conception des carters 2, 4, 50 du groupe motopropulseur permet d’assembler facilement un grand nombre de composants dans les carter avant leur fermeture. En particulier le carter principal 2 reçoit au-dessus, comme présenté sur les figures, la machine électrique 10, l’arbre primaire 14 et le différentiel 22 avec leurs roulements qui sont simplement déposés dessus, pour former un sous-ensemble recevant ensuite le carter supérieur 4. De la même manière le carter principal 2 ou le carter inférieur 50 peut recevoir l’arbre intermédiaire 52 avant leur assemblage. On notera que ce type d’assemblage se fait par simple dépose sur une surface supérieure, sans avoir à réaliser de coulissement axial de sous-ensembles comprenant des emmanchements de roulements dans des logements de carters qui sont nécessaires pour les groupes motopropulseurs selon l’art antérieur. Groupe motopropulseur de traction électrique de véhicule automobile comportant une machine électrique (10) et un réducteur de vitesse comprenant des arbres de transmission du mouvement (14, 22, 52), disposés dans un système de carter, caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux carters (2, 4, 50) qui sont assemblés par un plan de joint (P1, P2) passant par un premier axe (A1) de la machine électrique (10), et par au moins un axe (A2, A3) d’un autre arbre de transmission (22, 52) qui est parallèle. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un même carter (2, 4, 50) comporte deux logements (12) qui positionnent deux roulements (18, 24) d’un même arbre (14, 22, 52). Groupe motopropulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte des brides (16) fixant chaque roulement (18) d’un arbre (14) sur ce même carter (2). Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les carters (2, 4, 50) sont réalisés par injection en coquille dans des moules comprenant une ouverture des parties de moules suivant une direction perpendiculaire aux plans de joint (P1, P2). Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les carters (2, 4, 50) comportent des nervures (30) présentant une orientation qui est perpendiculaire aux plans de joint (P1, P2). Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre comprenant le deuxième axe (A2) est l’arbre d’un différentiel (22) de sortie du mouvement de la transmission. Groupe motopropulseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comporte un deuxième plan de joint (P2) parallèle au premier plan de joint (P1) recevant un carter inférieur du groupe motopropulseur (50), passant par un troisième axe (A3) d’un arbre (52) qui est intermédiaire entre un premier arbre (14) fixé en bout de la machine électrique (10) et une couronne de l’arbre du différentiel (22). Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque plan de joint (P1, P2) comporte un contour fermé d’étanchéité (34) qui entoure l’ensemble des composants posés dans ce plan (P1, P2). Procédé d’assemblage d’un groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte la dépose sur un carter (2, 4, 50) de tous les composants en rotation présentant des positionnements dans un même plan de joint (P1, P2), puis la dépose d’un autre carter (2, 4, 50) fermant ce plan de joint. Véhicule automobile équipé d’un groupe motopropulseur de traction électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ce groupe présente des axes (A1, A2, A3) qui sont disposés transversalement dans le véhicule.