FR3021376A1 - Dispositif d'accouplement pour deux arbres moteurs permettant un deplacement lineaire d'un arbre par rapport a l'autre - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'accouplement pour deux moteurs d'un groupe motopropulseur. Le dispositif d'accouplement comportent deux pièces mécaniques (20, 10) coopérant en rotation via des doigts rigides (21, 22, 23, 24, 11, 12, 13, 14). Les doigts sont recouverts d'un manchon élastique (242) permettant le déplacement des pièces mécaniques lors de vibration tout en maintenant une liaison rigide sans jeux en rotation. L'invention s'applique particulièrement à un dispositif d'accouplement à arbres colinéaires.

Description

DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT POUR DEUX ARBRES MOTEURS PERMETTANT UN DEPLACEMENT LINEAIRE D'UN ARBRE PAR RAPPORT A L'AUTRE Le domaine de l'invention concerne un dispositif d'accouplement de deux arbres tournants linéaires, ainsi qu'un module motopropulseur compact. L'invention s'adresse à un véhicule automobile léger motorisé par une machine électrique. Pour augmenter l'autonomie du véhicule électrique, il est connu d'ajouter un moteur thermique auxiliaire, de faible puissance, pour assister la machine électrique en rechargeant la batterie électrique. Plus précisément, dans un mode de roulage, le moteur thermique fournit du couple à la machine électrique afin que celle-ci recharge la batterie. Un moteur thermique monocylindre est suffisant pour recharger une batterie et, de plus, occupe un volume réduit dans le module motopropulseur. Il permet également de ne pas alourdir démesurément le véhicule.

Cette architecture permet à un véhicule électrique d'atteindre une autonomie supérieure à 100 kilomètres sans avoir à installer un bloc batterie imposant ou une transmission mécanique complexe que l'on retrouve dans un véhicule hybride classique.

Dans un tel véhicule, la machine électrique et le moteur thermique sont montés solidaires sur un même support dans le but de réduire l'espace occupé par le module motopropulseur. Typiquement, les arbres de transmission du moteur thermique et de la machine électrique sont colinéaires.

Les axes des arbres sont montés alignés sur un même axe de rotation.

Il est donc nécessaire d'installer un dispositif d'accouplement pour mettre en liaison l'arbre de sortie du moteur thermique avec l'arbre de transmission de la machine électrique.

Or, pour un véhicule léger les contraintes d'espace empêchent le montage d'un dispositif d'accouplement classique. Par ailleurs, la transmission doit être rigide autour de l'axe de rotation au niveau de l'accouplement. Il est connu dans l'état de la technique le document brevet EP0552801 proposant un accouplement à rouleaux permettant d'accoupler deux arbres colinéaires. Ce dispositif d'accouplement comprend des premiers doigts fixes et solidaires à un corps fixé sur le premier arbre s'étendant entre des rouleaux rotatifs solidaires à un corps fixé sur le deuxième arbre. Les rouleaux rotatifs permettent de guider les doigts du premier arbre lors du montage et faciliter la mise en liaison des deux arbres. Cependant, un moteur thermique monocylindre présente le défaut d'entrer fortement en vibration pour certaines plages de régime du moteur et entraine lors de son fonctionnement un désalignement de l'axe de rotation du moteur thermique avec l'axe de rotation de la machine électrique. En particulier, lors des vibrations les arbres des moteurs peuvent se déplacer orthogonalement l'un par rapport à l'autre. Ce désalignement des arbres dans le plan orthogonal aux axes de rotation est problématique car il peut provoquer des efforts sur la structure des arbres. Il existe donc un besoin de proposer un dispositif d'accouplement maintenant une liaison rigide, sans jeux, entre 30 les doigts d'entrainement et permettant un désalignement de l'axe de rotation de l'arbre du moteur thermique et l'arbre du moteur électrique. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'accouplement pour deux arbres colinéaires coopérant en 5 rotation comprenant un premier et un deuxième corps fixés sur l'extrémité d'un premier et d'un deuxième arbre respectivement, le premier corps des premiers doigts s'étendant entre des deuxièmes doigts du deuxième corps afin de mettre en rotation le dit deuxième corps, les premiers et 10 deuxièmes doigts coopérant entre eux de façon à maintenir une liaison permanente sur des surfaces de liaison, les premiers doigts comportant un corps entouré d'un manchon formé d'un matériau rigide présentant une surface de liaison. Selon l'invention, le manchon comporte une partie 15 élastique et lorsque un deuxième doigt exerce une pression sur la surface de liaison d'un premier doigt, la partie élastique se déforme de sorte à permettre un désalignement du deuxième corps orthogonalement à l'axe de rotation du premier arbre. Dans une première variante, le manchon comporte un 20 anneau extérieur formé d'un matériau rigide faisant office de surface de liaison et, sous l'anneau extérieur, un anneau intérieur en contact avec le doigt formé d'un matériau élastomère pouvant se déformer lorsqu'un deuxième doigt exerce la pression sur la surface de liaison. 25 Dans une deuxième variante, le manchon comporte une cage extérieure formée d'un matériau rigide faisant office de surface de liaison et, sous la cage extérieure, un anneau intérieur en contact avec le doigt formé d'un matériau élastomère pouvant se déformer lorsqu'un deuxième doigt exerce 30 la pression sur la surface de liaison.

Dans une troisième variante, la cage comporte sur son couvercle une ouverture permettant à une vis traversante d'être fixée dans le doigt et de maintenir la cage sur le doigt, l'ouverture comportant un diamètre supérieur au diamètre de la vis de sorte à permettre le déplacement de la cage lorsqu'un deuxième doigt exerce la pression sur la surface de liaison. Selon une quatrième variante, le manchon est un anneau en contact avec le corps du doigt ayant une collerette recourbée vers l'extérieur présentant la surface de liaison, la partie recourbée de la collerette formant la partie élastique. Selon une variante, les premiers et deuxièmes doigts sont des cylindres.

Selon une variante, les axes de cylindre des deuxièmes doigts sont orthogonaux à l'axe de rotation du deuxième arbre. Selon une variante, les axes de cylindre des premiers doigts sont colinéaires à l'axe de rotation du premier arbre. Il est également prévu un module motopropulseur comprenant un moyen de motorisation principal et un moyen de motorisation auxiliaire montés sur un même support, l'arbre du moyen de motorisation principal et l'arbre du moyen de motorisation auxiliaire étant montés colinéaires et couplés l'un à l'autre par un dispositif d'accouplement conformément à l'une quelconque des variantes selon l'invention. En outre, il est prévu un véhicule automobile comprenant le dit module motopropulseur. Lors de vibrations importantes du moteur thermique, l'arbre du moteur thermique est autorisé à se déplacer de quelques millimètres grâce aux parties élastiques des manchons recouvrant les doigts du dispositif d'accouplement. Par ailleurs, les manchons de surface rigide permettent de garder une liaison en rotation rigide entre les arbres, 5 sans jeux, afin d'éviter les chocs. En outre, le montage des moteurs sur le même support et l'accouplement des arbres rigides linéaires est facilité par le dispositif d'accouplement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente 10 invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente une vue en trois dimensions 15 d'une première variante du dispositif d'accouplement. La figure 2 représente une vue en trois dimensions d'une deuxième variante du dispositif d'accouplement. La figure 3a représente une vue en trois dimensions d'une troisième variante du dispositif d'accouplement. 20 La figure 3b représente une coupe en deux dimensions de la troisième variante. La figure 4a représente une vue en trois dimensions d'une quatrième variante du dispositif d'accouplement. La figure 4b représente une coupe partielle en trois 25 dimensions de la quatrième variante. L'invention concerne un véhicule automobile léger comprenant un module motopropulseur à deux moteurs. Le module motopropulseur comprend un support monté sur l'essieu du véhicule. Le module motopropulseur est compact, c'est-à-dire que les moyens de traction et la transmission mécanique sont regroupés dans un module ou dans un espace contraint. Le moyen de motorisation principal est un moteur 5 électrique monté sur le support et celui-ci est alimenté par une batterie électrique. Le moteur électrique peut également fonctionner comme un générateur pour recharger la batterie. Un moteur thermique, alimenté par une réserve de carburant, de type monocylindre, est également monté sur le 10 même support. Celui-ci est destiné à entrainer le moteur électrique pour recharger la batterie et ainsi augmenter l'autonomie du véhicule. Dans un autre mode de pilotage du module motopropulseur, le moteur thermique peut participer à la fourniture de couple aux roues du véhicule. 15 Le moteur thermique et le moteur électrique sont montés colinéaires sur le même support, c'est à dire que les arbres de rotation des deux moteurs sont alignés et présentent le même axe de rotation. Le moteur thermique monocylindre est sujet à des 20 vibrations qui provoquent son déplacement sur le support par rapport au moteur électrique. Le dispositif d'accouplement selon l'invention permet de mettre en liaison les deux arbres, notamment lorsque le moteur thermique est piloté pour recharger la batterie, et de réduire les efforts sur les 25 arbres lors de vibrations. Dans ce but, l'invention propose quatre modes de réalisation d'un dispositif d'accouplement conformément l'invention. La figure 1 représente une vue en trois dimensions du 30 dispositif d'accouplement dans un premier mode de réalisation. Il comprend un premier corps 20 fixé à l'arbre de sortie du moteur thermique et des doigts 21, 22, 23, 24 solidaires du corps 20. Les doigts 21, 22, 23, 24 et le corps 20 peuvent être formés d'un unique corps ou peuvent être des pièces indépendantes et assemblés. Le corps 20 est un corps cylindrique coopérant avec l'arbre du moteur thermique de sorte que son axe de rotation soit celui de l'arbre de sortie du moteur thermique. Le rayon du corps cylindrique 20 s'étend orthogonalement à l'axe de l'arbre du moteur thermique. Le corps 20 présente une surface plane 25 formée par le disque supérieur du corps cylindrique 20. La surface plane du disque inférieur du corps 20 reçoit l'arbre de sortie du moteur thermique. En variante, le corps cylindrique 20 peut être d'une forme autre qu'un cylindre sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la partie d'accouplement avec l'arbre du moteur thermique peut être conique ou de forme rectangulaire. Par ailleurs, la surface plane 25 peut être tout ou en partie plane. En outre, la surface plane 25 présente les doigts 21, 22, 23, 24 qui s'étendent orthogonalement au plan de la surface. Les doigts 21, 22, 23, 24 sont des cylindres dont le disque inférieur fait face à la surface plane 25 et le disque supérieur fait face au moteur électrique. Les doigts sont répartis sur la surface plane 25 de sorte à réceptionner le corps 10 et les doigts 11, 12, 13, 14 solidaires de l'arbre 30 du moteur électrique. Les doigts cylindriques 21, 22, 23, 24, au nombre de quatre, sont répartis en quadrants de sorte à former sur la circonférence de la surface 25 quatre secteurs pour recevoir les doigts 11, 12, 13, 14 et un secteur central positionné sur l'axe de rotation de la surface 25 pour recevoir le corps 10.

L'arbre 30 du moteur électrique est fixé sur le corps 10 du dispositif d'accouplement. Le corps 10 est sensiblement de la forme d'une sphère sur laquelle les doigts 11, 12, 13, 14 s'étendent orthogonalement par rapport à l'axe de rotation 5 de l'arbre 30. La sphère 10 est centrée sur l'axe de rotation de l'arbre 30. De plus, la configuration des doigts 21, 22, 23, 24 est telle que le corps 10 est reçu entre les doigts du corps 20, en contact avec la surface 25 pour réduire l'encombrement et en contact avec chacune des parois des 10 doigts 21, 22, 23, 24, centré sur l'axe de rotation de l'arbre du moteur thermique. Les doigts 11, 12, 13, 14 s'étendent entre les doigts 21, 22, 23, 24 et sont en contact permanent par leur surface. Chacun des doigts du premier corps 10 est installé serré entre 15 deux doigts du deuxième corps 20. En outre, les doigts 21, 22, 23, 24 du corps 20 comportent chacun un corps entouré d'un manchon formé d'un matériau rigide 241 présentant une surface de liaison destinée à être en contact avec les doigts 11, 12, 13, 14 du corps 10. 20 Conformément à l'invention, le manchon comporte également une partie élastique 242 et lorsque un deuxième doigt exerce une pression sur la surface de liaison d'un premier doigt, la partie élastique 242 se déforme de sorte à permettre un désalignement du deuxième corps orthogonalement 25 l'axe de rotation du premier arbre, permettant un désalignement linéaire et angulaire des arbres de rotation. Le désalignement est linéaire si les deux arbres maintiennent l'orientation de leur axe de rotation et est angulaire si un des deux arbres modifie l'orientation de son axe de rotation. 30 Plus précisément, le corps du doigt 24 est recouvert d'un anneau extérieur 241 formé d'un matériau rigide faisant office de surface de liaison. On désigne par matériau rigide, un matériau qui ne se déforme pas localement sous l'effort d'une pression exercée par un doigt du corps 10 sur la surface de liaison. Par exemple, le matériau rigide est métallique. Sous cet anneau extérieur 241, un anneau intérieur 242 est en 5 contact avec le doigt. Celui-ci est formé d'un matériau élastomère pouvant se déformer lorsque le doigt 11 ou le doigt 14 du corps 10 doigt exerce la pression sur la surface de liaison. La pression peut être provoquée par le déplacement de l'arbre du moteur thermique durant les vibrations. Grâce au 10 matériau élastomère les arbres du moteur thermique et du moteur électrique 30 restent alignés. Chacun des doigts 21, 22, 23, 24 du corps 20 sont recouverts des manchons permettant ainsi un désalignement linéaire des axes de rotation dans le plan orthogonal aux axes 15 de rotation tout en conservant la colinéarités des axes de rotation ou un désalignement angulaire. De plus, les anneaux extérieurs 241 des doigts 21, 22, 23, 24 sont en liaison permanente avec les doigts 11, 12, 13, 14. Ainsi, le dispositif d'accouplement ne présente pas de jeu 20 en rotation, réduisant les chocs lors des acyclismes moteurs ou des vibrations. Par ailleurs, l'épaisseur des anneaux élastomères 242 peuvent être calculée de sorte que les doigts 11, 12, 13, 14 soient montés serrés entre les doigts 21, 22, 23, 24. En 25 effet, les doigts du corps 10 peuvent être installés en force par déplacement des doigts 21, 22, 23, 24 et ainsi être maintenus par une pression élastique suffisante pour empêcher leur déplacement. Ceci augmente la rigidité du dispositif d'accouplement. 30 Dans une variante du premier mode de réalisation, les doigts 11, 12, 13, 14 du corps 10 peuvent également être recouvert d'un manchon ayant un anneau extérieur rigide faisant office de surface de liaison et un anneau interne en matériau élastomère, sous l'anneau extérieur rigide et en contact avec le corps des doigts. Lorsque que tous les doigts du dispositif d'accouplement sont recouverts de tels manchons le désalignement autorisé du corps 10 dans le plan orthogonal est augmenté. La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention se distinguant du mode de réalisation de la figure 1 par les manchons. Les doigts du corps 20 sont recouverts d'un manchon enfermant l'anneau élastomère interne. Pour cela, ce manchon comporte une cage extérieure 243 formée d'un matériau rigide faisant office de surface de liaison et, sous la cage extérieure, un anneau intérieur 242 en contact avec le doigt formé d'un matériau élastomère pouvant se déformer lorsqu'un doigt du corps 10 exerce la pression sur la surface de liaison. Par exemple, le matériau rigide est métallique. La cage extérieure 243 est de la forme d'un couvercle fermé ayant une cavité dans laquelle sont logés le doigt 24 et l'anneau élastomère 242. Ainsi, l'anneau élastomère ne s'extrude pas autour du doigt lorsqu'un doigt du corps 10 le comprime via une pression sur la surface de la cage 243. La durée de vie de l'élastomère est augmentée et celui-ci ne sort pas de son emplacement. En cas de pression d'un doigt du corps 10, seule la cage 243 se déplace dans le plan orthogonal aux axes de rotation. De même, dans une variante du deuxième mode de réalisation les doigts 11, 12, 13, 14 sont recouverts d'une cage extérieure 243 augmentant ainsi le désalignement linéaire 30 autorisé entre les axes de rotation des arbres. Les figures 3a et 3b représentent un troisième mode de réalisation décrivant un manchon fermé de la forme d'une cage et maintenu sur le doigt par une vis traversante 245. Le doigt 24 est représenté avec un manchon en coupe partielle. Similairement au deuxième mode de réalisation, le manchon comporte une cage extérieure 243 formée d'un matériau rigide et à l'intérieur, entre la cage et le doigt 24, un anneau 242 formé d'un matériau élastomère. Par exemple, le matériau rigide est métallique. En outre, la cage 243 comporte sur son couvercle une ouverture 246 permettant à la vis traversante 245 d'être fixée dans le doigt 24 et de maintenir la cage 243 sur le doigt. L'ouverture 246 comporte un diamètre supérieur au diamètre de la vis de sorte à permettre le déplacement de la cage 243 lorsque le doigt 11 ou 14 du corps 10 exerce la pression sur la surface de liaison. Grâce à la vis la cage 243 est maintenue contre le doigt et la surface du corps 20 et ne peut se déplacer durant le fonctionnement du dispositif d'accouplement. La cage est ainsi sécurisée sur son emplacement. L'ouverture supérieure au diamètre de la vis permet le désalignement linéaire dans le plan orthogonal.

L'ouverture est calculée en fonction des caractéristiques élastiques de l'anneau 242. Similairement au deuxième et troisième mode de réalisation, tout ou partie des doigts du corps 20 et du corps 10 peuvent être recouverts du manchon maintenu par une vis 25 traversante. Les figures 4a et 4b décrivent un quatrième mode de réalisation du manchon du dispositif d'accouplement. Le doigt 24 est recouvert d'un anneau rigide 247 en contact avec le corps du doigt 24. L'anneau 247 comporte une collerette formée 30 des parties 42, 43 recourbée vers l'extérieur présentant la surface de liaison 43 aux doigts du corps 10. La surface de liaison 43 est en contact avec les doigts du corps 10. Lors de vibration, le doigt 11 ou 14 exerce une pression sur la surface de liaison 43. La partie recourbée 42 de la collerette forme la partie élastique permettant, lorsque le doigt 11 ou 14 exerce une pression sur la surface de liaison 43, un désalignement du corps 10 au regard de l'axe de rotation du corps 20. L'anneau rigide 247 est formé d'un matériau rigide, par exemple métallique. Les caractéristiques mécaniques de la courbure déterminent l'élasticité de la partie 42 et le désalignement angulaire et linéaire autorisé.

Similairement au deuxième et troisième mode de réalisation, tout ou partie des doigts du corps 20 et du corps 10 peuvent être recouverts du manchon à collerette 247. L'épaisseur de l'anneau élastomère ou les caractéristiques mécaniques du manchon à collerette permettent un désalignement de quelques millimètres du corps 10 par rapport à l'axe de rotation de l'arbre du moteur thermique. Par exemple, l'anneau élastomère présente une épaisseur d'environ 5mm. Le corps 10 peut comporter deux doigts seulement, chacun étant serré entre deux doigts du corps 20. La variante avec quatre doigts, décrite dans les figures 1 à 4 permet de maintenir un équilibre et une meilleure répartition des forces lors de la rotation. Le nombre de doigts des corps 10 et 20 peut être supérieur à quatre sans sortir du cadre de l'invention. Il est essentiel toutefois que les doigts du corps 10 et 20 coopèrent en liaison permanente lorsque le dispositif d'accouplement est installé. L'invention s'applique aux groupes motopropulseurs ayant deux moyens de motorisation coopérant par un joint de 30 cardan. Les moyens de motorisation peuvent être électriques ou thermiques.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'accouplement pour deux arbres colinéaires (30, 40) coopérant en rotation comprenant un 5 premier et un deuxième corps (20, 10) fixés sur l'extrémité d'un premier et d'un deuxième arbre (40, 30) respectivement, le premier corps (20) des premiers doigts (21, 22, 23, 24) s'étendant entre des deuxièmes doigts (11, 12, 13, 14) du deuxième corps (10) afin de mettre en rotation le dit deuxième 10 corps (10), les premiers et deuxièmes doigts coopérant entre eux de façon à maintenir une liaison permanente sur des surfaces de liaison (241 ;243 ;43), les premiers doigts comportant un corps (21, 22, 23, 24) entouré d'un manchon formé d'un matériau rigide présentant une surface de liaison 15 (241 ;243 ;43), caractérisé en ce que le manchon comporte une partie élastique (242 ;42) et lorsque un deuxième doigt exerce une pression sur la surface de liaison d'un premier doigt, la partie élastique se déforme de sorte à permettre un désalignement du deuxième corps (10) orthogonalement à l'axe 20 de rotation du premier arbre.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon comporte un anneau extérieur (241) formé d'un matériau rigide faisant office de surface de liaison et, sous l'anneau extérieur, un anneau intérieur (242) en contact 25 avec le doigt (24) formé d'un matériau élastomère pouvant se déformer lorsqu'un deuxième doigt (11) exerce la pression sur la surface de liaison.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon comporte une cage extérieure (243) formée 30 d'un matériau rigide faisant office de surface de liaison et, sous la cage extérieure, un anneau intérieur (242) en contactavec le doigt formé d'un matériau élastomère pouvant se déformer lorsqu'un deuxième doigt (11) exerce la pression sur la surface de liaison.
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en 5 ce que la cage (243) comporte sur son couvercle une ouverture (246) permettant à une vis traversante (245) d'être fixée dans le doigt (24) et de maintenir la cage sur le doigt, l'ouverture comportant un diamètre supérieur au diamètre de la vis de sorte à permettre le déplacement de la cage lorsqu'un 10 deuxième doigt exerce la pression sur la surface de liaison.
5. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon est un anneau (247) en contact avec le corps du doigt ayant une collerette recourbée vers l'extérieur présentant la surface de liaison (43), la partie recourbée 15 (42) de la collerette formant la partie élastique.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes doigts sont des cylindres.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en 20 ce que les axes de cylindre des deuxièmes doigts (11, 12, 13, 14) sont orthogonaux à l'axe de rotation du deuxième arbre (30).
8. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les axes de cylindre des premiers doigts 25 (21, 22, 23, 24) sont colinéaires à l'axe de rotation du premier arbre.
9. 9. Module motopropulseur comprenant un moyen de motorisation principal et un moyen de motorisation auxiliaire montés sur un même support, l'arbre du moyen de motorisation 30 principal et l'arbre du moyen de motorisation auxiliaire étant montés colinéaires et couplés l'un à l'autre par un dispositifd'accouplement, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement est conforme au dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. 10. Véhicule automobile comprenant un module 5 motopropulseur selon la revendication 9.