FR3133417A1 - Système de transmission d’un couple moteur - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un système de transmission d’un couple moteur comprenant un rotor (1) entraîné en rotation par rapport à un stator (2) logé dans un carter (3) par l’intermédiaire d’un palier arrière (4) et d’un palier avant (5), chacun desdits paliers présentant un organe intérieur (4i, 5i) monté sur le rotor (1) et un organe extérieur (4e, 5e) solidaire du carter (3), ledit rotor présentant un mécanisme (6) de transmission du couple qui est disposé à l’avant du palier avant (5), les organes (5i, 5e) du palier avant (5) présentant chacun deux pistes de roulement formant deux chemins de roulement dans lesquels est disposée respectivement une rangée de corps roulants sphériques (14), les rangées de corps roulants (14) étant en contact oblique dans les chemins de roulement suivant un montage en X. Figure 1b

Description

Système de transmission d’un couple moteur
L’invention concerne un système de transmission d’un couple moteur comprenant un rotor entraîné en rotation par rapport à un stator logé dans un carter.
L’invention concerne en particulier une machine électrique de type moteur et/ou générateur dans lequel le carter intègre des moyens de couplage électromagnétique avec le rotor de sorte à transformer une énergie électrique en énergie mécanique transmise par ledit rotor et/ou une telle énergie mécanique en énergie électrique.
Elle s’applique notamment à de telles machines pour la propulsion d’un véhicule automobile à moteur électrique, dans lesquelles le rotor comprend un mécanisme de transmission d’un couple moteur aux roues, ledit mécanisme permettant également de transmettre un couple moteur desdites roues pour générer un courant électrique de recharge d’une batterie.
De façon conventionnelle, le rotor est monté en rotation dans le carter par l’intermédiaire d’un palier arrière et d’un palier avant qui sont espacés axialement entre ledit rotor et ledit carter, chacun desdits paliers présentant un organe intérieur monté sur le rotor et un organe extérieur solidaire du carter.
Outre leur fonction de guidage en rotation du rotor, les paliers doivent maintenir axialement et radialement ledit rotor dans le carter afin de garantir une transmission optimale du couple moteur, ainsi que la fiabilité de la coopération entre ledit rotor et le stator.
Pour satisfaire ces contraintes, on connaît l’utilisation de paliers dont les organes présentent chacun une piste de roulement formant entre lesdits organes un chemin de roulement dans lequel est disposée une rangée de corps roulants sphériques qui sont montés en contact radial dans ledit chemin pour permettre la rotation de l’organe intérieur par rapport à l’organe extérieur autour de l’axe du rotor.
Ce type de palier présente un jeu radial entre les organes qui est nécessaire pour pouvoir absorber les variations dimensionnelles de son montage à l’interface entre le rotor et le carter, ledit jeu permettant également de réduire le couple de traînée du palier et donc l’énergie dissipée par sa rotation.
Toutefois, l’osculation de ce type de palier induit un jeu axial entre les organes, qui va à l’encontre de la stabilité axiale du rotor lorsqu’il transmet un couple moteur.
En particulier, dans la mesure où le palier avant est disposé du côté du mécanisme de transmission de couple, celui-ci encaisse de fortes sollicitations mécaniques, notamment des efforts axiaux, qui peuvent induire des déplacements importants, notamment axiaux, du rotor dans le carter.
La reprise de tels efforts axiaux pourrait être obtenue en augmentant les angles de contact des corps roulants dans le chemin de roulement. Toutefois, cette solution nécessite une augmentation du jeu radial entre les organes, qui va à l’encontre du rendement du système de transmission.
L’invention a pour but de perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un système de transmission d’un couple moteur dans lequel les paliers assurent un compromis optimal entre leurs fonctions de guidage et de maintien du rotor dans le carter, et ce notamment relativement à la stabilité axiale du rotor et à la limitation du couple de traînée induit par la rotation des paliers.
A cet effet, l’invention propose un système de transmission d’un couple moteur comprenant un rotor entraîné en rotation par rapport à un stator logé dans un carter, ledit rotor étant monté en rotation dans le carter par l’intermédiaire d’un palier arrière et d’un palier avant qui sont espacés axialement entre ledit rotor et ledit carter, chacun desdits paliers présentant un organe intérieur monté sur le rotor et un organe extérieur solidaire du carter, ledit rotor présentant un mécanisme de transmission du couple qui est disposé à l’avant du palier avant, les organes du palier avant présentant chacun deux pistes de roulement qui sont espacées axialement de sorte à former entre lesdits organes deux chemins de roulement dans lesquels est disposée respectivement une rangée de corps roulants sphériques pour permettre la rotation de l’organe intérieur par rapport à l’organe extérieur autour de l’axe du rotor, les rangées de corps roulants étant en contact oblique dans les chemins de roulement suivant un montage en X.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
,
et
représentent un système de transmission selon un mode de réalisation de l’invention, respectivement partiellement en perspective ( ), en demi-coupe longitudinale ( ) et en agrandissement de la ( ) ;
est une vue analogue à la montrant une variante de réalisation ;
est une vue analogue à la montrant un autre mode de réalisation de l’invention,
étant un agrandissement de la .
En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un système de transmission d’un couple moteur, par exemple sous la forme d’une machine électrique de type moteur et/ou générateur qui peut être utilisée pour la propulsion d’un véhicule automobile à moteur électrique.
Le système de transmission comprend un rotor 1 entraîné en rotation autour d’un axe A par rapport à un stator 2 logé dans un carter 3 intégrant des moyens de couplage électromagnétique avec ledit rotor de sorte à transformer une énergie électrique en énergie mécanique transmise par ledit rotor et/ou une telle énergie mécanique en énergie électrique.
Le rotor 1 est monté en rotation dans le carter 3 par l’intermédiaire d’un palier arrière 4 et d’un palier avant 5 qui sont espacés axialement entre ledit rotor et ledit carter, notamment en étant disposés chacun dans une interface formée entre une paroi arrière – respectivement avant – du carter 3 et une portion arrière – respectivement avant – du rotor 1.
Dans la description, les termes « avant » et « arrière » sont définis par rapport au sens d’utilisation du système pour une localisation respectivement à gauche et à droite notamment sur la . Les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l’axe A de rotation du rotor 1, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe.
Le rotor 1 présente un mécanisme 6 de transmission du couple qui est disposé à l’avant du palier avant 5. En relation avec la , le mécanisme 6 de transmission du couple comprend au moins un engrenage 6a qui est monté autour du rotor 1 à l’avant du palier avant 5.
En particulier, l’engrenage 6a peut être de type hélicoïdal pour venir s’engrener avec un engrenage complémentaire de l’élément entraîné, la coopération desdits engrenages induisant des variations d’effort notamment axiaux sur le rotor 1 lors de la transmission du couple moteur.
Chacun des paliers 4, 5 présente un organe intérieur 4i, 5i monté sur le rotor 1 et un organe extérieur 4e, 5e solidaire du carter 3. En particulier, les organes intérieurs 4i, 5i présentent chacun un alésage, le rotor 1 présentant une portée avant 7a – respectivement arrière 7b – sur laquelle une portée complémentaire 9a, 9b dudit alésage est frettée radialement.
Sur les figures, les portées 7a, 7b s’étendent axialement en présentent un épaulement 8a, 8b sur lesquels l’organe intérieur 4i, 5i vient en butée axiale en fin de frettage.
Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, le système comprend un écrou 10 monté à l’avant du palier avant 5, ledit écrou étant serré sur l’organe intérieur avant 5i pour le retenir axialement sur la portée avant 7a, notamment en butée axiale sur l’épaulement 8a. En particulier, l’écrou 10 est interposé entre le palier avant 5 et le mécanisme de transmission 6.
Sur la , la portée avant 7a est bordée par une rainure avant 11 dans laquelle un anneau 30 est disposé, ledit anneau étant en interférence axiale avec l’organe intérieur avant 5i pour le retenir axialement sur la portée avant 7a.
Les organes 5i, 5e du palier avant 5 présentent chacun deux pistes de roulement 12i, 13i, 12e, 13e qui sont espacées axialement de sorte à former entre lesdits organes deux chemins de roulement dans lesquels est disposée respectivement une rangée de corps roulants 14 pour permettre la rotation de l’organe intérieur 5i par rapport à l’organe extérieur 5e autour de l’axe A du rotor 1.
En particulier, les corps roulants 14 sont sphériques dans la mesure où cette configuration présente un couple de rotation moindre qu’une solution de reprise d’efforts axiaux avec des corps roulants coniques.
En particulier, les chemins de roulement présentent sensiblement le même diamètre, un même nombre de corps roulants 14 étant prévu pour chaque rangée, notamment en maintenant lesdits corps roulants dans leur rangée au moyen d’une cage de rétention.
Les rangées de corps roulants 14 sont en contact oblique dans les chemins de roulement suivant un montage en X, c'est-à-dire que les lignes de charge La, Lb qui relient les surfaces de contact entre les corps roulants 14 d’une rangée et les pistes 12i, 13i ; 12e, 13e se croisent suivant un X.
Ces deux rangées de corps roulants 14 permettent, notamment dans le palier avant 5 qui est le plus sollicité mécaniquement, de pouvoir régler finement le jeu axial et radial entre les organes 5i, 5e, le montage en X permettant de limiter les possibilités de déplacement axial relatif desdits organes.
En relation avec les figures, l’organe extérieur 5e du palier avant 5 est formé d’une seule pièce sur laquelle les deux pistes de roulement 12e, 13e sont formées, lesdites pistes de roulements étant reliées par une zone centrale 15 formée sur la pièce. En particulier, la zone centrale 15 s’étend axialement entre les pistes de roulement 12e, 13e.
L’organe intérieur 5i du palier avant 5 est formé d’une seule pièce sur laquelle les deux pistes de roulement 12i, 13i sont formées, lesdites pistes de roulements étant séparées par collet 16 formé en saillie radiale sur la pièce.
De façon avantageuse, les organes 4i, 4e du palier arrière 4 présentent chacun une piste de roulement 17i, 17e formant entre lesdits organes un chemin de roulement dans lequel est disposée une rangée de corps roulants 18 pour permettre la rotation de l’organe intérieur 4i par rapport à l’organe extérieur 4e autour de l’axe A du rotor 1.
En particulier, les corps roulants 18 du palier arrière 4 peuvent être sphériques en étant montés en contact radial dans le chemin de roulement, dans la mesure où l’osculation d’un tel palier peut être augmentée sans impact sur le jeu axial.
Selon une réalisation, une rondelle élastique de précharge axiale peut être utilisée sur l’organe extérieur 4e pour induire un angle de contact de par la présence d’un jeu radial dans le palier arrière 4.
De façon avantageuse, l’utilisation d’un montage en X dans le palier avant 5 permet de réaliser une portée complémentaire 9a présentant un évidement central 19 formant de part et d’autre une section frettée sur la portée avant 7a du rotor 1.
Ainsi, la répercussion de la contrainte radiale du frettage sur le diamètre des chemins de roulement peut être réduite, ce qui permet de limiter la charge et donc le couple de traînée du palier avant 5.
De même, l’utilisation d’un montage en X permet d’envisager un palier avant 5 équipé d’au moins un dispositif d’étanchéité comprenant un élément 20 qui est fixé à l’organe extérieur 5e pour venir frotter sur l’organe intérieur 5i et/ou sur le rotor 1.
En particulier, cette réalisation permet de réduire le diamètre de frottement de l’élément d’étanchéité 20, et donc de limiter le couple de traînée du palier avant 5.
En relation avec la , chacun des côtés du palier avant 5 est équipé d’un élément 20 présentant une extrémité fixée dans une rainure bordant une piste de roulement 12e, 13e de l’organe extérieur 5e, et une lèvre libre frottant dans une rainure bordant la piste de roulement 12i, 13i de l’organe intérieur 5i. En variante, la lèvre peut être positionnée à proximité de l’organe intérieur 5i pour former une chicane.
En particulier, les éléments d’étanchéité 20 permettent de limiter les fuites de lubrifiant présent dans les chemins de roulement, ainsi que la contamination desdits chemins avec des polluants extérieurs.
Selon une réalisation représentée sur les figures 1 et 2, l’organe extérieur avant 5e présente une bride 21 s’étendant radialement à l’extérieur dudit organe, ladite bride étant associée au carter 3.
Cette réalisation permet notamment de limiter les variations de diamètre de fond de piste 12e, 13e pouvant être induit par un gradient thermique entre le carter 3 et l’organe extérieur 5e qui pourraient augmenter le couple de traînée du palier avant 5 et/ou limiter la tenue axiale du rotor 1.
Dans le mode de réalisation représenté, la bride 21 présente une face arrière 21a qui est en appui axial sur une paroi avant 3a du carter 3, ladite bride et ledit carter étant équipés de moyens de serrage de ladite face sur ladite paroi, notamment sous la forme de vis 22 traversant ladite bride pour venir se fixer dans ladite paroi avant.
Ainsi, la raideur radiale de l’organe extérieur avant 5e est augmentée, ce qui limite la répercussion sur le diamètre de fond des pistes 12e, 13e de son frettage dans le carter 3, et donc le couple de traînée du palier avant 5 et/ou la tenue axiale du rotor 1.
En relation avec les figures 1a-1c, le carter 3 présente une portée avant 3b sur laquelle l’organe extérieur avant 5e est fretté radialement par l’intermédiaire d’une portée complémentaire 23. En particulier, la bride 21 s’étend autour de l’organe extérieur avant 5e en délimitant une portée complémentaire arrière 23a qui est frettée radialement dans la portée avant 3b en mettant en butée axiale la portée 21a de la bride 21 sur la paroi avant 3a du carter 3.
En variante représentée sur la , la portée complémentaire arrière 23a est disposée à distance radiale de la portée avant 3b, le centrage du palier avant 5 étant réalisé au moyen d’une bride 21 présentant une portée périphérique 21b qui est frettée radialement sur une portée complémentaire 3c du carter 3, en mettant en butée axiale la portée 21a de la bride 21 sur la paroi avant 3a du carter 3.
Selon la réalisation de la , la portée avant 3b est bordée par une rainure avant 24 dans laquelle un anneau 25 est disposé, ledit anneau étant en interférence axiale avec l’organe extérieur avant 5e pour le retenir axialement sur la portée avant 3b. Par ailleurs, la portée avant 3b est bordée par un épaulement arrière 26 sur lequel l’organe extérieur 5e est en butée axiale.

Claims (15)

  1. Système de transmission d’un couple moteur comprenant un rotor (1) entraîné en rotation par rapport à un stator (2) logé dans un carter (3), ledit rotor étant monté en rotation dans le carter (3) par l’intermédiaire d’un palier arrière (4) et d’un palier avant (5) qui sont espacés axialement entre ledit rotor et ledit carter, chacun desdits paliers présentant un organe intérieur (4i, 5i) monté sur le rotor (1) et un organe extérieur (4e, 5e) solidaire du carter (3), ledit rotor présentant un mécanisme (6) de transmission du couple qui est disposé à l’avant du palier avant (5), ledit système étant caractérisé en ce que les organes (5i, 5e) du palier avant (5) présentent chacun deux pistes de roulement (12i, 13i ; 12e, 13e) qui sont espacées axialement de sorte à former entre lesdits organes deux chemins de roulement dans lesquels est disposée respectivement une rangée de corps roulants sphériques (14) pour permettre la rotation de l’organe intérieur (5i) par rapport à l’organe extérieur (5e) autour de l’axe (A) du rotor (1), les rangées de corps roulants (14) étant en contact oblique dans les chemins de roulement suivant un montage en X.
  2. Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’organe extérieur (5e) du palier avant (5) est formé d’une seule pièce sur laquelle les deux pistes de roulement (12e, 13e) sont formées.
  3. Système de transmission selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux pistes de roulements (12e, 13e) sont reliées par une zone centrale (15) formée sur la pièce.
  4. Système de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’organe intérieur (5i) du palier avant (5) est formé d’une seule pièce sur laquelle les deux pistes de roulement (12i, 13i) sont formées.
  5. Système de transmission selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux pistes de roulements (12i, 13i) sont séparées par collet (16) formé en saillie radiale sur la pièce.
  6. Système de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les organes (4i, 4e) du palier arrière (4) présentent chacun une piste de roulement (17i, 17e) formant entre lesdits organes un chemin de roulement dans lequel est disposée une rangée de corps roulants (18) pour permettre la rotation de l’organe intérieur (4i) par rapport à l’organe extérieur (4e) autour de l’axe (A) du rotor (1), lesdits corps roulants étant sphériques en étant montés en contact radial dans le chemin de roulement.
  7. Système de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le rotor (1) présente une portée avant (7a) sur laquelle l’organe intérieur avant (5i) est fretté radialement par l’intermédiaire d’une portée complémentaire (9a).
  8. Système de transmission selon la revendication 7, caractérisé en ce que la portée complémentaire (9a) présente un évidement central (19) formant de part et d’autre une section frettée sur la portée avant (7a) du rotor (1).
  9. Système de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le carter (3) présente une portée avant (3b) sur laquelle l’organe extérieur avant (5e) est fretté radialement par l’intermédiaire d’une portée complémentaire (23).
  10. Système de transmission selon la revendication 9, caractérisé en ce que la portée avant (3b) est bordée par une rainure avant (24) dans laquelle un anneau (25) est disposé, ledit anneau étant en interférence axiale avec l’organe extérieur avant (5e) pour le retenir axialement sur la portée avant (3b).
  11. Système de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’organe extérieur avant (5e) présente une bride (21) s’étendant radialement à l’extérieur dudit organe, ladite bride étant associée au carter (3) en présentant une face arrière (21a) qui est en appui axial sur une paroi avant (3a) du carter (3), ladite bride et ledit carter étant équipés de moyens de serrage de ladite face sur ladite paroi.
  12. Système de transmission selon la revendication 11, caractérisé en ce que la bride (21) présente une portée périphérique (21b) qui est frettée radialement sur une portée complémentaire (3c) du carter (3).
  13. Système de transmission selon la revendication 11, caractérisé en ce que la bride (21) délimite une portée complémentaire arrière (23a) sur l’organe extérieur avant (5e), ladite portée étant frettée radialement dans une portée avant (3b) du carter (3).
  14. Système de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le palier avant (5) est équipé d’au moins un dispositif d’étanchéité comprenant un élément (20) qui est fixé à l’organe extérieur (5e) pour venir frotter sur l’organe intérieur (5i) et/ou sur le rotor (1).
  15. Système de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le mécanisme (6) de transmission du couple comprend au moins un engrenage (6a) qui est monté autour du rotor (1)à l’avant du palier avant (5), notamment un engrenage hélicoïdal.
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