Brevet FR3154705A1 — publié le 20250502

Roue (10) de véhicule, comprenant un moyeu (13) monté à rotation sur un essieu (E, E’), une jante (11) définissant avec le moyeu un espace annulaire (20), et un dispositif d’entraînement (100, 100’) en rotation de la roue par rapport à l’essieu, le dispositif d’entraînement en rotation étant logé à l’intérieur de l’espace annulaire défini par ladite roue. Atterrisseur (2) d’aéronef et aéronef (1) équipés d’une telle roue. FIGURE DE L’ABREGE : Fig.2A Roue de véhicule comprenant un dispositif d’entraînement intégré à la roue, atterrisseur d’aéronef et aéronef équipés d’une telle roue La présente invention concerne le déplacement au sol d’un véhicule, et plus particulièrement les trains roulants comprenant un arbre ou essieu, une roue montée à pivotement sur l’arbre et un dispositif d’entraînement en rotation de la roue par rapport à l’arbre. L’invention concerne également un atterrisseur d’aéronef et un aéronef équipés d’un tel train roulant. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Dans le domaine de l’aviation, il est désormais prévu d’équiper les aéronefs de dispositifs d’entraînement en rotation des roues pour permettre le déplacement au sol de l’aéronef sans utiliser ses groupes motopropulseurs. Une roue d’aéronef comprend généralement une jante reliée par un voile à un moyeu qui est monté pour tourner sur un arbre ou essieu porté par une extrémité inférieure d’un atterrisseur. Dans le cas des aéronefs électriques à décollage et atterrissage verticaux (eADAV ou eVTOL, acronyme anglais de « electric Vertical Take-Off and Landing » ), il a été envisagé de monter de tels dispositifs à côté des roues. Cependant, les atterrisseurs des eADAV sont généralement fixes, c’est-à-dire non mobiles entre une position rétractée et une position déployée comme c’est le cas pour les avions de ligne. Augmenter la taille des roues pour y intégrer des dispositifs d’entraînement aurait donc tendance à augmenter les forces de traînée exercées sur l’atterrisseur pendant le vol, et donc la consommation énergétique de l’eADAV en vol. Or, le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de réglementation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers états. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’avions mais aussi ceux actuellement en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique. Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. L'ensemble des acteurs du secteur travaille en permanence à l'amélioration de l’efficacité énergétique. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des impacts environnementaux modérés dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique du transport aérien. Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son impact climatique par l’emploi de méthodes et l’exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire l'empreinte environnementale de son activité. Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d’avions, l’allègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés, le développement de l’emploi des technologies électriques pour assurer la propulsion, et, indispensables compléments aux progrès technologiques, les biocarburants aéronautiques. OBJET DE L’INVENTION L’invention résulte de ces travaux et a pour but de proposer un train roulant pour véhicule permettant d’obvier au moins en partie aux inconvénients précités. A cet effet, on prévoit une roue de véhicule comprenant un moyeu monté à rotation sur un essieu, une jante définissant avec le moyeu un espace annulaire, et un dispositif d’entraînement en rotation de la roue par rapport à l’essieu. Selon l’invention, le dispositif d’entraînement en rotation est logé à l’intérieur de l’espace annulaire défini par ladite roue. L’intégration d’un dispositif d’entraînement dans l’espace disponible à l’intérieur de la roue permet de limiter les forces de traînée qui s’opposent au déplacement de ladite roue. De préférence, le dispositif d’entraînement définit une chaîne de transmission d’effort comprenant une cloche qui a une extrémité de liaison à l’essieu et qui est engagée dans l’espace annulaire de manière à former également un capotage d’au moins une partie du dispositif d’entraînement. Ainsi, la cloche participe à la transmission de mouvement entre l’essieu et la roue tout en assurant une fonction de protection du dispositif d’entraînement, par exemple contre les chocs ou l’introduction de corps étrangers dans ledit dispositif d’entraînement. Selon une caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’entraînement comprend un moteur électrique. De manière particulière, le moteur électrique est à flux radial. De manière particulière, le moteur électrique est à flux radial et comprend un stator et un rotor s’étendant à l’intérieur dudit stator. De manière particulière, le moteur électrique est à flux radial et comprend un stator et un rotor s’étendant autour dudit stator. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’entraînement comprend un réducteur dont une sortie est liée en rotation à la roue. De manière particulière, le réducteur est un réducteur planétaire. De manière particulière, le réducteur est un réducteur multi-étagé. L’invention concerne également un atterrisseur d’aéronef comprenant une extrémité comportant un essieu sur lequel est montée à rotation une telle roue. L’invention concerne en outre un aéronef comprenant au moins un tel atterrisseur. L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une représentation simplifiée d’un aéronef comprenant des atterrisseurs principaux pourvus chacun d’une roue motorisée ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue en coupe axiale de l’une des roues motorisées de l’aéronef illustré à la FIG. 1 , selon un mode de réalisation particulier de l’invention ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue identique à la FIG. 2 , illustrant une variante du dispositif d’entraînement de la roue motorisée illustrée à la FIG. 2 ; DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En référence à la FIG. 1 , l’invention est décrite en application à un aéronef 1 électrique à décollage et atterrissage verticaux ou eVOTL (acronyme anglais de « electric Vertical Take-Off and Landing » ). L’aéronef 1 comprend deux atterrisseurs 2 principaux comportant chacun une jambe 3 qui a une extrémité supérieure fixée à une structure 4 de l’aéronef et, à l’opposé, une extrémité inférieure portant une roue 10 tournant autour d’un axe X sur un essieu E tubulaire (visible sur les figures 2A et 2B). Les atterrisseurs 2 sont ici fixes mais l’invention est applicable à des atterrisseurs du type rétractable, voire à un autre type d’aéronef ou de véhicule comme un véhicule terrestre. En référence à la FIG. 2 , la roue 10 comprend une partie principale 10.1 et une partie auxiliaire 10.2 rapportée sur la partie principale 10.1, ces parties étant toutes deux de forme globalement annulaire. La partie principale 10.1 comporte une jante 11 annulaire reliée par un voile 12 à un moyeu 13 reçu à pivotement sur une portion d’extrémité de l’essieu E au moyen d’un premier roulement 14.1 et d’un deuxième roulement 14.2. La jante 11 s’étend coaxialement autour du moyeu 13 et délimite avec ledit moyeu 13 un espace annulaire 20 ayant une extrémité au moins partiellement obturée par le voile 12 et, à l’opposé, une extrémité ouverte. Le moyeu 13 a une première extrémité comprenant un premier alésage 13.1 dans lequel est reçu le premier roulement 14.1, et une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité, comprenant un deuxième alésage 13.2 dans lequel est reçu le deuxième roulement 14.2. La jante 11 comprend une extrémité libre conformée en un premier talon 15.1 et, à l’opposé, une surface de centrage de la partie auxiliaire 10.2. La partie auxiliaire 10.2 a une extrémité conformée en un deuxième talon 15.2. De façon connue en soi, la partie auxiliaire 10.2 est rapportée sur la partie principale 10.1 après mise en place d’un pneumatique (non représenté) sur la jante 11. Un jonc 16 est interposé entre la partie principale 10.1 et la partie auxiliaire 10.2 pour solidariser ces deux parties ensemble. La roue 10 est dite « motorisée », c’est-à-dire équipée d’un dispositif d’entraînement 100 en rotation destiné à déplacer l’aéronef 1 sans utiliser ses groupes motopropulseurs lorsque celui-ci est au sol. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le dispositif d’entraînement 100 s’étend à l’intérieur de l’espace annulaire 20, et comprend un moteur électrique 110 à flux radial et un réducteur 120 bi-étagé permettant d’augmenter le couple d’entraînement délivré à la roue 10 par le moteur électrique 110. De façon connue en soi, le moteur électrique 110 comprend un élément fixe ou stator 111, et un élément mobile en rotation ou rotor 112. Le stator 111 et le rotor 112 ont ici chacun un axe central confondu avec l’axe X de rotation de la roue 10, le stator 111 s’étendant à l’intérieur du rotor 112. Le stator 111 a ici la forme d’une couronne montée fixe sur un pourtour externe d’un support annulaire 113 qui est lui-même monté sur l’essieu E entre un épaulement dudit essieu E et une bague intérieure du premier roulement 14.1. Le support annulaire 113 comprend un pourtour interne pourvu de cannelures coopérant avec des cannelures homologues agencées sur un pourtour externe de l’essieu E pour assurer un couplage en rotation, autour de l’axe X, du support annulaire 113 et donc du stator 111 avec ledit essieu E. Le support annulaire 113 est maintenu en appui contre l’épaulement de l’essieu E via un écrou de retenue 17 en appui contre une bague intérieure du deuxième roulement 14.2, de sorte que le support annulaire 113 et donc le stator 111 sont fixes vis-à-vis de l’essieu E. Le stator 111 comprend un paquet de tôles 111a formant une pluralité de dents qui s’étendent radialement autour de l’axe X et sur lesquelles sont enroulés des bobinages 111b. Le rotor 112 est monté mobile en rotation autour de l’axe X sur le moyeu 13 de la roue 10 au moyen d’un roulement 114, et comprend une portion annulaire 112a de grand diamètre reliée à une portion annulaire de petit diamètre 112b par un voile 112c. La portion annulaire de grand diamètre 112a et la portion annulaire de petit diamètre 112b sont de forme cylindrique et s’étendent de part et d’autre du voile 112c, autour de l’axe X. La portion annulaire de grand diamètre 112a s’étend autour du stator 111 et comprend un pourtour interne pourvu d’une série d’aimants 112d aptes à interagir avec les bobinages 111b portés par ledit stator 111 pour entraîner en rotation le rotor 112 autour de l’axe X. La portion annulaire de petit diamètre 112b comprend un pourtour interne coopérant avec une portée extérieure du roulement 114. Le réducteur 120 est un réducteur planétaire à deux étages. Chacun de ces étages comprend quatre satellites 121.1, 121.2 montés dans un même porte-satellites 122.1, 122.2. Les satellites 121.1, 121.2 engrènent simultanément avec un pignon intérieur ou planétaire 123.1, 123.2 et avec une couronne extérieure 125a commune aux deux étages. Chacun des porte-satellites 122.1, 122.2 comprend deux plateaux circulaires qui s’étendent perpendiculairement à l’axe X et qui sont reliés par des plots 126.1, 126.2 sur lesquels tournent les satellites 121.1, 121.2 autour d’un axe parallèle à l’axe X au moyen d’un roulement 127.1, 127.2. Le planétaire 123.1 du premier étage est constitué par la portion annulaire de petit diamètre 112b du rotor 112 qui comprend un pourtour externe pourvu de dents réparties angulairement de manière régulière autour de l’axe X : le planétaire 123.1 fait partie du rotor 112 et est monté mobile en rotation sur le moyeu 13 de la roue 10 au moyen du roulement 114. Le porte-satellite 122.1 du premier étage présente un prolongement pourvu d’une denture externe formant le planétaire 123.2 du deuxième étage : le planétaire 123.2 du deuxième étage fait partie du porte-satellites 122.1 du premier étage et est monté mobile en rotation sur le moyeu 13 de la roue 10 au moyen d’un roulement 124 d’axe X. Le porte-satellites 122.2 du deuxième étage présente un prolongement qui comprend des cannelures coopérant avec des cannelures homologues agencées sur un pourtour externe du moyeu 13 pour assurer un couplage en rotation dudit porte-satellites 122.2 avec ledit moyeu 13 autour de l’axe X. La portion annulaire de petit diamètre 112b du rotor 112 et le prolongement du porte-satellites 122.2 forment respectivement un arbre d’entrée et un arbre de sortie du réducteur 120. On notera qu’en associant à une même pièce plusieurs fonctions au sein du moteur électrique 110 et du réducteur 120, le dispositif d’entraînement 100 se montre particulièrement compact et léger. La couronne 125a s’étend autour des porte-satellites 122.1, 122.2, coaxialement à l’axe X, et comprend une extrémité libre pourvue d’une denture interne engrenant avec les satellites 121.1, 121.2 de chacun des étages du réducteur 120. La couronne extérieure 125a est formée par un bord libre d’une cloche 125 ayant un bord opposé relié par un voile 125b à l’essieu E pour former une extrémité de liaison de la cloche 125 audit essieu E. Plus précisément, le voile 125b est boulonné à une main d’essieu E 1 , de sorte que ladite cloche 125 est, comme le stator 111, fixe vis-à-vis dudit essieu E. La cloche 125 s’étend autour du moteur électrique 110 et s’étend en regard de la jante 11. La cloche 125 forme ainsi un capotage qui protège le moteur électrique 110 et le reste du réducteur 120 des agressions extérieures en formant un carter de protection. Dès lors, la cloche 125 assure une double fonction : elle fait partie de la chaîne de transmission d’effort du dispositif d’entraînement 100 et elle protège ledit dispositif d’entraînement 100. On comprend que le fait que le dispositif d’entraînement 100 s’étende à l’intérieur de la roue 10 limite les forces de traînée exercées sur l’atterrisseur 2, en particulier pendant les phases de vol, et cela d’autant plus que ledit atterrisseur 2 n’est ici pas rétractable. Un tel agencement du dispositif d’entraînement 100 limite ainsi l’impact aérodynamique de l’atterrisseur 2. La FIG. 2 illustre un dispositif d’entraînement 100’ qui n’est autre qu’une variante du dispositif d’entraînement 100 illustré à la FIG. 2 . Le dispositif d’entraînement 100’ s’étend dans l’espace annulaire 20 délimité par la roue 10, et comprend un moteur électrique 110’ à flux radial et un réducteur 120’ bi-étagé permettant d’augmenter le couple d’entraînement délivré à la roue 10 par le moteur électrique 110’. Le moteur électrique 110’ comprend un stator 111’ et un rotor 112’ qui ont ici chacun un axe central confondu avec l’axe X de rotation de la roue 10. Le rotor 112’ s’étend à l’intérieur du stator 111’. Le stator 111’ a ici la forme d’une couronne montée fixe sur un pourtour interne d’une cloche 113’ qui est elle-même fixée à une main de support d’essieu E 1 ’. Le stator 111’ comprend un paquet de tôles 111a’ formant une pluralité de dents qui s’étendent radialement vers l’axe X et sur lesquelles sont enroulés des bobinages 111b’. La cloche 113’ comprend une portion annulaire 113a’ ayant une extrémité depuis laquelle s’étend un voile 113b’ boulonné à la main de support d’essieu E 1 ’, de sorte que ladite cloche 113’ et donc le stator 111’ sont fixes vis-à-vis de l’essieu E’. La portion annulaire 113a’ de la cloche 113’ s’étend en regard de la jante 11. La cloche 113’ assure alors une triple fonction : elle fait partie de la chaîne de transmission d’effort du dispositif d’entraînement, elle porte le stator 111’ et elle protège le dispositif d’entraînement 100’ contre les chocs et l’introduction de corps étrangers dans celui-ci. Le rotor 112’ est de forme tubulaire et s’étend autour du moyeu 13 de la roue 10. Le rotor 112’ est monté mobile en rotation sur ledit moyeu 13 au moyen de deux roulements 114’ d’axe X et comprend une première extrémité comportant un pourtour externe pourvu d’une série d’aimants 112d’ aptes à interagir avec les bobinages 111b’ portés par ledit stator 111’ pour entraîner en rotation le rotor 112’ autour de l’axe X. Le réducteur 120’ est un réducteur planétaire à deux étages. Le premier étage comprend quatre satellites 121.1’ engrenant simultanément avec un pignon intérieur ou planétaire 123.1’ et avec une première couronne extérieure 125.1’. Le planétaire 123.1’ du premier étage est constitué par une deuxième extrémité du rotor 112’ comportant un pourtour externe pourvu de dents réparties angulairement de manière régulière autour de l’axe X : le planétaire 123.1’ fait partie du rotor 112’ et est monté mobile en rotation sur le moyeu 13 de la roue 10 au moyen des roulement 114’ d’axe X. La première couronne extérieure 125.1’ est constituée par la cloche 113’ dont la portion annulaire 113a’ comprend une extrémité libre pourvue d’une denture interne engrenant avec les satellites 121.1’ du premier étage : la première couronne extérieure 125.1’ fait partie de la cloche 113’ et est fixe vis-à-vis de l’essieu E’. Le deuxième étage comprend quatre satellites 121.2’ engrenant avec une deuxième couronne extérieure 125.2’ qui est boulonnée sur le voile 12 de la roue 10. Chacun des satellites 121.2’ du deuxième étage est solidaire de l’un des satellites 121.1’ du premier étage. On notera que les satellites 121.2’ du deuxième étage ont un diamètre inférieur à celui des satellites 121.1’ du premier étage. Les satellites 121.1’, 121.2’ sont montés dans un même porte-satellites 122’ comprenant deux plateaux circulaires qui s’étendent perpendiculairement à l’axe X et qui sont reliés par des plots 126’ sur lesquels tournent les satellites 121.1’, 121.2’ autour d’un axe parallèle à l’axe X au moyen d’un roulement 127.1’, 127.2’. Le rotor 112’ et la deuxième couronne extérieure 125.2’ forment respectivement un arbre d’entrée et un arbre de sortie du réducteur 120’. Comme pour le dispositif d’entraînement 100, on notera qu’en associant à une même pièce plusieurs fonctions au sein du moteur électrique 110’ et du réducteur 120’, le dispositif d’entraînement 100’ se montre particulièrement compact et léger. La première couronne extérieure 125.1’ et la deuxième couronne extérieure 125.2’ s’étendent radialement en regard de la jante 11, dans le prolongement l’une de l’autre, et protège le moteur électrique 110’ et le reste du réducteur 120’ des agressions extérieures en formant un carter de protection. On comprend que le fait que le dispositif d’entraînement 100’ s’étende à l’intérieur de la roue 10 limite les forces de traînée exercées sur l’atterrisseur 2, en particulier pendant les phases de vol, et cela d’autant plus que ledit atterrisseur 2 n’est ici pas rétractable. Un tel agencement du dispositif d’entraînement 100’ limite ainsi l’impact aérodynamique de l’atterrisseur 2. Pendant les phases de décélération, le moteur électrique 110, 110’ peut être utilisé comme générateur pour produire de l’énergie électrique et par exemple recharger des batteries alimentant ledit moteur électrique 110, 110’. On notera également que les dispositifs d’entraînement 100, 100’ : sont électriquement alimentés indépendamment des groupes motopropulseurs de l’aéronef 1 ; peuvent être ajoutés ou retirés facilement de l’essieu E, E’ ce qui simplifie les opérations d’assemblage et de maintenance de l’atterrisseur 2 ; permettent à la roue 10 de tourner librement lorsque le moteur électrique 110, 110’ n’est pas en fonctionnement, voire en panne ; permettent le déplacement au sol de l’aéronef 1 sans utiliser ses groupes motopropulseurs ; et permettent de faire tourner la roue 10 avant que l’aéronef 1 touche le sol afin de minimiser l’usure du pneumatique lorsque l’aéronef 1 avance pendant l’atterrissage. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. La roue 10 peut avoir une structure différente de celle décrite. La jante 11 de la roue 10 peut par exemple être formée de deux demi-jantes, être réalisée en une pièce unique, réalisée en fonderie ou par fabrication additive… Bien que le moteur 110, 110’ soit ici électrique, il peut être d’un autre type (hydraulique, pneumatique, thermique…). Bien qu’ici le moteur électrique 110, 110’ soit à flux radial, il peut aussi être à flux axial. Bien qu’ici le stator 111 du moteur électrique 110 s’étende à l’intérieur du rotor 112, le rotor 112 peut, à l’inverse, s’étendre à l’intérieur du stator 111. Bien qu’ici le rotor 112’ du moteur électrique 110, 110’ s’étende à l’intérieur du stator 111’, le stator 111’ peut, à l’inverse, s’étendre à l’intérieur du rotor 112’. Le moteur électrique 110, 110’ peut être de type « pancake », c’est-à-dire large et plat et présentant une accélération et une décélération rapides à l’aide d’un nombre élevé de paires de pôles. Le moteur électrique 110, 110’ et le réducteur 120, 120’ peuvent être remplacés par un motoréducteur. Le réducteur 120, 120’ est optionnel. Les aimants 112d, 112d’ peuvent être portés par le stator 111, 111’ au lieu du rotor 112, 112’. Bien que le réducteur 120, 120’ planétaire soit ici bi-étagé, il peut comprendre un seul étage ou un nombre d’étages supérieur à deux. Le réducteur 120, 120’ peut être d’un autre type que celui décrit. Le réducteur peut par exemple être un réducteur cycloïdal, un réducteur planétaire à gradins, un réducteur à onde de déformation… Le nombre de satellites 121.1, 121.2, 121.1’, 121.2’ peut être supérieur ou inférieur à quatre. L’invention est utilisable sur tout type de véhicule, aérien ou terrestre ou amphibie, ou tout équipement mobile industriel ou de transport nécessitant un freinage. Bien que l’essieu E, E’ tubulaire soit ici de forme générale cylindrique, il peut aussi être conique. Roue (10) de véhicule, comprenant un moyeu (13) monté à rotation sur un essieu (E, E’), une jante (11) définissant avec le moyeu un espace annulaire (20), et un dispositif d’entraînement (100, 100’) en rotation de la roue par rapport à l’essieu, le dispositif d’entraînement en rotation étant logé à l’intérieur de l’espace annulaire défini par ladite roue. Roue (10) selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif d’entraînement (100, 100’) définit une chaîne de transmission d’effort comprenant une cloche (125, 113’) qui a une extrémité de liaison à l’essieu (E) et qui est engagée dans l’espace annulaire (20) de manière à former également un capotage d’au moins une partie du dispositif d’entraînement. Roue selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le dispositif d’entraînement (100, 100’) comprend un moteur électrique (110, 110’). Roue (10) selon la revendication 3, dans laquelle le moteur électrique (100, 100’) est à flux radial et comprend un stator (111, 111’) et un rotor (112, 112’) s’étendant à l’intérieur dudit stator. Roue (10) selon la revendication 3, dans laquelle le moteur électrique (100, 100’) est à flux radial et comprend un stator (111, 111’) et un rotor (112, 112’) s’étendant autour dudit stator. Roue (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le dispositif d’entraînement (100, 100’) comprend un réducteur (120, 120’) dont une sortie est liée en rotation à la roue (10). Roue (10) selon la revendication 6, dans laquelle le réducteur (120) est un réducteur planétaire. Roue (10) selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle le réducteur (120) est un réducteur multi-étagé. Atterrisseur (2) d’aéronef (1) comprenant une extrémité comportant un essieu (E, E’) sur lequel est montée à rotation une roue (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Aéronef (1) comprenant au moins un atterrisseur (2) selon la revendication 9.