Brevet FR3154704A1 — publié le 20250502

Train roulant pour véhicule (1) comprenant un essieu (5), une roue (10) montée à rotation sur l’essieu (5), et un dispositif d’entraînement (100, 100’) en rotation de la roue par rapport à l’essieu, le dispositif d’entraînement comprenant un moteur électrique (110) monté sur l’essieu, et un réducteur (120, 120’) à onde de déformation à l’intérieur duquel s’étend le moteur électrique. Atterrisseur (2) d’aéronef et aéronef (1) comprenant un tel train roulant. FIGURE DE L’ABREGE : Fig.2A Train roulant pour véhicule, comprenant une roue et un dispositif d’entraînement en rotation de la roue, atterrisseur d’aéronef et aéronef comprenant un tel train roulant 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 comprenant 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 un train roulant pour véhicule comprenant un essieu, une roue montée à rotation sur l’essieu, et un dispositif d’entraînement en rotation de la roue par rapport à l’essieu, le dispositif d’entraînement comprenant un moteur monté coaxialement sur l’essieu, et un réducteur à onde de déformation à l’intérieur duquel s’étend le moteur. L’intégration du moteur électrique dans le réducteur permet de limiter le volume d’encombrement du dispositif d’entraînement et donc de limiter les forces de traînée qui s’opposent au déplacement du train roulant. Selon une caractéristique particulière, le réducteur comprend une couronne déformable ayant une première denture et une couronne extérieure ayant une deuxième denture qui engrène avec la première denture et qui a un nombre de dents différent de celui de la première denture, le moteur entraînant en rotation au moins un élément de déformation radiale de la couronne déformable. De manière particulière, la couronne extérieure et la couronne déformable sont agencées pour former un capotage d’au moins une partie du dispositif d’entraînement. De manière particulière, la couronne déformable est liée en rotation à la roue et la couronne extérieure est liée en rotation à l’essieu, la couronne déformable formant une sortie du réducteur. De manière particulière, la couronne déformable est liée en rotation à l’essieu et la couronne extérieure est liée en rotation à la roue, la couronne extérieure formant une sortie du réducteur. Selon une autre caractéristique particulière, le moteur est un moteur électrique à flux radial et comprend un stator et un rotor s’étendant autour dudit stator. De manière particulière, le stator est monté fixe sur un pourtour externe de l’essieu, et le rotor est monté mobile en rotation sur le pourtour externe de l’essieu. De manière particulière, le réducteur comprend un élément de déformation radiale d’une couronne déformable engrenant avec une couronne extérieure, l’élément de déformation radiale étant monté sur un pourtour externe du rotor et comprenant une surface extérieure de section elliptique. L’invention concerne également un atterrisseur d’aéronef comprenant une extrémité comportant un tel train roulant. 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 ; et 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 arbre ou essieu 5 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 deux demi-roues 10a, 10b qui comportent chacune une jante 11a, 11b annulaire reliée par un voile 12a, 12b à un demi-moyeu 13a, 13b reçu à pivotement sur l’essieu 5 au moyen d’un roulement 14a, 14b. Les demi-moyeux 13a, 13b comportent chacun une extrémité distale comprenant un alésage dans lequel sont reçus les roulements 14a, 14b. La demi-roue 10a comporte un logement (non représenté) ménagé sur un bord de la jante 11a et dans lequel est agencé un joint d’étanchéité pour que celui-ci soit élastiquement comprimé entre les demi-roues 10a, 10b une fois celles-ci assemblées. Les demi-roues 10a, 10b sont rapprochées suivant une direction parallèle à l’axe X de rotation de la roue 10 et comportent des portées de centrage (non représentées) pour assurer le bon positionnement relatif des demi-roues 10a, 10b. Les demi-roues 10a, 10b sont maintenues en position par des boulons d’assemblage (non représentés) agencés dans des orifices percés en regard dans les voiles 12a, 12b. De façon connue en soi, les boulons sont vissés et serrés pour assembler les demi-roues 10a, 10b après montage d’un pneumatique (non représenté) sur les jantes 11a, 11b. Dans cette position, le joint d’étanchéité est élastiquement comprimé entre les demi-roues 10a, 10b. Les demi-roues 10a, 10b comportent chacune un rebord 15a, 15b annulaire agencé à une extrémité distale de la jante 11a, 11b et s’étendant en saillie radiale vers l’extérieur de la roue 10. Les rebords 15a, 15b de jante forment des butées radiales empêchant le pneumatique de déjanter. L’essieu 5 comprend : un premier tronçon 5a, de forme cylindrique, s’étendant à l’intérieur des demi-moyeux 13a, 13b et sur lequel sont montés les roulements 14a, 14b pour porter la roue 10 ; un deuxième tronçon 5b, de forme cylindrique, s’étendant en saillie de la roue 10, dans le prolongement du premier tronçon 5a, et délimitant avec ledit premier tronçon 5a un premier épaulement 6.1, le deuxième tronçon 5b ayant un diamètre supérieur à celui du premier tronçon 5a ; et un troisième tronçon 5c, de forme tronconique, s’étendant dans le prolongement du deuxième tronçon 5b et délimitant avec ce dernier un deuxième épaulement 6.2, le troisième tronçon 5c ayant un diamètre supérieur à celui du deuxième tronçon 5b. Les premier, deuxième et troisième tronçons 5a, 5b, 5c s’étendent coaxialement à l’axe X de rotation de la roue 10. Le roulement 14a comprend une bague intérieure en appui contre le premier épaulement 6.1 de l’essieu 5 et une extrémité libre du premier tronçon 5a reçoit un écrou de retenue 7 en appui contre une bague intérieure du roulement 14.b, de sorte que la roue 10 est immobile en translation selon l’axe X vis-à-vis de l’essieu 5. 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. Le dispositif d’entraînement 100 comprend un moteur électrique 110 à flux radial et un réducteur 120 monoétagé 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 du troisième tronçon 5c de l’essieu 5, entre une entretoise 113 et un écrou de retenue 114 reçu à une extrémité du troisième tronçon 5c pour maintenir la stator 111 en appui contre l’entretoise 113, de sorte que ledit stator 111 est immobile vis-à-vis de l’essieu 5. 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 troisième tronçon 5c de l’essieu 5 au moyen d’un roulement 115 contre lequel s’appuie l’entretoise 113, et comprend une portion annulaire 112a, de forme cylindrique, à l’intérieur de laquelle s’étend le stator 111. La portion annulaire 112a s’étend autour du stator 111 et comprend un pourtour interne pourvu d’une série d’aimants 112b aptes à interagir avec les bobinages 111b portés par ledit stator 111 pour entraîner en rotation le rotor 112. Le réducteur 120 est un réducteur à onde de déformation. Il comprend un générateur d’onde 121 monté mobile en rotation autour de l’axe X, une couronne déformable 122 montée sur le générateur d’onde 121 au moyen d’un roulement 123 dit déformable, et une couronne extérieure 124 engrenant avec la couronne déformable 122. Le générateur d’onde 121 comprend un élément de déformation 121a radiale de la couronne déformable 122. L’élément de déformation 121a est monté fixe sur un pourtour externe de la portion annulaire 112a du rotor 112, et comprend ici une surface extérieure de section elliptique dont les sommets sont en contact avec une portée interne du roulement 123. La couronne déformable 122 comprend une portion tubulaire comportant une première extrémité qui est pourvue d’une première denture extérieure engrenant avec une deuxième denture intérieure de la couronne extérieure 124, et une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité, qui est reliée par un voile à un moyeu reçu à pivotement sur le deuxième tronçon 5b de l’essieu 5 au moyen de roulements 125. La denture extérieure de la couronne déformable 122 a un nombre de dent différent de celui de la denture intérieure de la couronne extérieure 124. Le moyeu de la couronne déformable 122 est pourvu d’une denture frontale engrenant avec une denture frontale du demi-moyeu 13a de la roue 10 de sorte que ladite roue 10 est liée en rotation à ladite couronne déformable 122. La couronne extérieure 124 est agencé de manière à être fixe par rapport l’essieu 5, en étant par exemple relié directement ou indirectement à l’essieu 5, voire à la jambe 3 de l’atterrisseur 2. La couronne déformable 122 et la couronne extérieure 124 s’étendent radialement autour du moteur électrique 110 et protègent ledit moteur électrique 110 des agressions extérieures en formant un carter de protection, de sorte que ladite couronne déformable 122 et ladite couronne extérieure 124 assurent une double fonction : elles font partie de la chaîne de transmission d’effort du dispositif d’entraînement 100 et elles protègent ledit dispositif d’entraînement 100. Le rotor 112 et la couronne déformable 122 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 réducteur 120, le dispositif d’entraînement 100 se montre particulièrement compact et léger. 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’comprend le moteur électrique 110 à flux radial et un réducteur 120’ monoétagé à onde de déformation permettant d’augmenter le couple d’entraînement délivré à la roue 10 par le moteur électrique 110. Le réducteur 120’ diffère du réducteur 120 en ce que la couronne déformable 122 et la couronne extérieure 124 sont remplacées par respectivement une couronne déformable 122’ et une couronne extérieure 124’ engrenant avec la couronne déformable 122’. Le réducteur 120’ comprend le générateur d’onde 121 monté mobile en rotation autour de l’axe X, la couronne déformable 122’ montée sur le générateur d’onde 121 au moyen du roulement 123, et la couronne extérieure 124’. La couronne déformable 122’ comprend une portion tubulaire comportant une première extrémité qui est pourvue d’une première denture extérieure engrenant avec une deuxième denture intérieure de la couronne extérieure 124’, et une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité, qui est reliée à un voile agencé de manière à être fixe par rapport l’essieu 5. Par exemple, le voile est relié directement ou indirectement à l’essieu 5, voire à la jambe 3 de l’atterrisseur 2. La denture extérieure de la couronne déformable 122’ a un nombre de dent différent de celui de la denture intérieure de la couronne extérieure 124’. La couronne extérieure 124’ est fixée à l’extrémité distale de la jante 11a par l’intermédiaire de vis 16 qui s’étendent parallèlement à l’axe X et qui sont réparties équitablement autour dudit axe X, de sorte que la roue 10 est liée en rotation à la couronne extérieure 124’. La couronne déformable 122’ et la couronne extérieure 124’ s’étendent autour du moteur électrique 110 et protègent ledit moteur électrique 110 des agressions extérieures en formant un carter de protection, de sorte que ladite couronne déformable 122’ et ladite couronne extérieure 124’ assurent une double fonction : elles font partie de la chaîne de transmission d’effort du dispositif d’entraînement 100’ et elles protègent ledit dispositif d’entraînement 100’. Le rotor 112 et la couronne extérieure 124’ 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 réducteur 120’, le dispositif d’entraînement 100’ se montre particulièrement compact et léger. Pendant les phases de décélération, le moteur électrique 110 peut être utilisé comme générateur pour produire de l’énergie électrique et par exemple recharger des batteries alimentant ledit moteur électrique 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 5 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 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 d’une partie principale et d’une partie auxiliaire entre lesquelles est interposé un jonc pour solidariser ces deux parties ensemble, être réalisée en une pièce unique, réalisée en fonderie ou par fabrication additive… Bien que le moteur 110 soit ici électrique, il peut être d’un autre type (hydraulique, pneumatique, thermique…). Bien qu’ici le moteur électrique 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. Le moteur électrique 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. Les aimants 112b peuvent être portés par le stator 111 au lieu du rotor 112. Bien que l’élément de déformation 121a comprenne ici une surface extérieure de section elliptique, il peut être d’autre nature : galets diamétralement opposés… Bien qu’ici le dispositif d’entraînement 100, 100’ s’étendent ici à l’extérieur de la roue 10, il peut aussi s’étendre, au moins en partie, à l’intérieur de ladite roue 10, autrement dit dans l’espace annulaire délimité par la jante 11a, le voile 12a et le demi-moyeu 13a. 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. Train roulant pour véhicule (1) comprenant un essieu (5), une roue (10) montée à rotation sur l’essieu (5), et un dispositif d’entraînement (100, 100’) en rotation de la roue par rapport à l’essieu, le dispositif d’entraînement comprenant un moteur (110) monté coaxialement sur l’essieu, et un réducteur (120, 120’) à onde de déformation à l’intérieur duquel s’étend le moteur. Train roulant selon la revendication 1, dans lequel le réducteur (120, 120’) comprend une couronne déformable (122, 122’) ayant une première denture et une couronne extérieure (124, 124’) ayant une deuxième denture qui engrène avec la première denture et qui a un nombre de dents différent de celui de la première denture, le moteur entraînant en rotation au moins un élément de déformation (121a) radiale de la couronne déformable. Train roulant selon la revendication 2, dans lequel la couronne déformable (122, 122’) et la couronne extérieure (124, 124’) sont agencées pour former un capotage d’au moins une partie du dispositif d’entraînement (100, 100’). Train roulant selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la couronne déformable (122) est liée en rotation à la roue (10) et la couronne extérieure (124) est liée en rotation à l’essieu (5), la couronne déformable formant une sortie du réducteur (120). Train roulant selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la couronne déformable (122’) est liée en rotation à l’essieu (5) et la couronne extérieure (124’) est liée en rotation à la roue (10), la couronne extérieure formant une sortie du réducteur (120’). Train roulant selon la revendication 1, dans lequel le moteur (110) est un moteur électrique à flux radial et comprend un stator (111) et un rotor (112) s’étendant autour dudit stator. Train roulant selon la revendication 6, dans lequel le stator (111) est monté fixe sur un pourtour externe de l’essieu (5), et le rotor (112) est monté mobile en rotation sur le pourtour externe de l’essieu. Train roulant selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le réducteur (120, 120’) comprend un élément de déformation (121a) radiale d’une couronne déformable (122, 122’) engrenant avec une couronne extérieure (124, 124’), l’élément de déformation radiale étant monté sur un pourtour externe du rotor (112) et comprenant une surface extérieure de section elliptique. Atterrisseur (2) d’aéronef (1), comprenant une extrémité comportant un train roulant selon l’une quelconque des revendications précédentes. Aéronef (1) comprenant au moins un atterrisseur (2) selon la revendication 9.