La présente invention concerne le domaine des réducteurs mécaniques ou mécanismes réducteurs utilisés notamment en sortie d'un moteur électrique pour former un moto-réducteur par exemple dans les systèmes d'essuyage de véhicules automobiles.

Les mécanismes réducteurs sont utilisés notamment pour démultiplier une vitesse de rotation et obtenir un couple de transmission en rotation important.

Différents types de réducteurs sont connus de l'état de la technique. Le choix d'un type de réducteur est généralement lié aux différentes contraintes associées à l'application dans laquelle est utilisé le réducteur.

Dans le cas d'un moto-réducteur destiné à équiper un véhicule automobile, une contrainte majeur peut être le faible encombrement, en particulier le faible diamètre, pour que le moto-réducteur puisse être facilement installé dans le véhicule automobile. Dans le cas d'un moteur électrique sans balai (« brushless » en anglais) présentant une longueur réduite, il peut être intéressant de positionner un réducteur dans l'axe du moteur dont le diamètre ne dépasse pas celui du moteur tout en obtenant le rapport de réduction recherché. Dans le cas des systèmes d'essuyage, ce rapport est normalement aux alentours de 1:70.

Afin d'obtenir un rapport de réduction élevé dans un volume réduit, il est connu d'utiliser un réducteur mécanique de type trochoïdal. Cependant, ces réducteurs présentent quelques inconvénients, notamment le fait que le profil du pignon excentrique configuré pour rouler sur les rouleaux externes doit être défini spécifiquement pour chaque dimension de rouleau et de pignon excentrique, ce qui rend la fabrication complexe et onéreuse, ainsi que le fait qu'il est difficile de transmettre le couple en sortie du fait de la rotation épicyclique du pignon excentrique (qui ne tourne donc pas autour d'un axe fixe).

Afin de résoudre au moins partiellement ces inconvénients de l'état de la technique, la présente invention vise à fournir un réducteur mécanique présentant un rapport de réduction élevé pour un encombrement réduit tout en permettant une transmission efficace du couple en sortie et dont le coût de production est limité. A cet effet, la présente invention concerne un réducteur mécanique comprenant :

- un arbre d'entrée,

- un pignon solaire couplé en rotation à l'arbre d'entrée,

- un porte-satellite mobile en rotation par rapport à l'arbre d'entrée et supportant un arbre de sortie coaxial avec l'arbre d'entrée, ledit porte-satellite comprenant au moins un axe satellite s'étendant parallèlement à l'arbre d'entrée,

- au moins une came disposée autour de l'axe satellite et comprenant une première portion axiale concentrique à l'axe satellite et au moins une deuxième portion axiale excentrique,

ledit, au moins un axe satellite étant monté mobile en rotation par rapport au porte-satellite et/ou ladite, au moins une, came étant montée mobile en rotation par rapport à l'axe satellite associé,

- au moins un pignon satellite couplé en rotation à la came au niveau de sa première portion axiale concentrique et configuré pour engrener sur le pignon solaire,

- une couronne périphérique disposée de manière concentrique à l'arbre d'entrée et comprenant une denture interne,

- au moins une roue dentée destinée à venir engrener sur la denture interne de la couronne périphérique et comprenant au moins un orifice traversant et décalé par rapport au centre de la roue dentée et configuré pour coopérer avec la deuxième portion axiale de la came de sorte que la rotation de la came provoque l'engrènement, et donc le roulement, de la roue dentée contre la couronne périphérique par obstacle, ledit engrènement de la roue dentée entraînant également la rotation du porte-satellite par rapport à l'arbre d'entrée,

et dans lequel les dentures de la couronne périphérique et de la, au moins une, roue dentée sont des dentures en développante de cercle comme connus dans le domaine des engrenages.

Selon un aspect de la présente invention, le réducteur mécanique comprend deux roues dentées et la came comprend deux deuxièmes portions axiales excentriques associées respectivement aux deux roues dentées et dont les excentricités sont disposées de manière diamétralement opposées l'une par rapport à l'autre par rapport à l'axe satellite.

Selon un aspect de la présente invention, la différence du nombre de dents entre la couronne périphérique et la, au moins une, roue dentée est d'au moins trois dents.

Selon un aspect de la présente invention, la couronne périphérique comprend 68 dents et la, au moins une, roue dentée comprend 65 dents.

Selon un aspect de la présente invention, le porte-satellite comprend trois axes satellites configurés pour recevoir respectivement trois cames et trois pignons satellites.

Selon un aspect de la présente invention, le pignon solaire comprend 15 dents et le, au moins un, pignon satellite comprend 45 dents.

Selon un aspect de la présente invention, le porte-satellite comprend une première partie disposée axialement d'un premier côté de la, au moins une roue dentée et du pignon solaire et une deuxième partie disposée axialement du deuxième côté de la, au moins une roue dentée et du pignon solaire, la première et la deuxième parties étant reliées l'une à l'autre par le, au moins un, axe satellite.

Selon un aspect de la présente invention, la première et la deuxième parties du porte- satellite sont montées mobiles en rotation par rapport à l'arbre d'entrée via respectivement un premier et un deuxième moyen de guidage en rotation. De préférence, le type de chacun des moyens de guidage en rotation est choisi entre un palier lisse et un roulement mécanique. Dans un mode de réalisation particulier, lesdits premier et deuxième moyens de guidage en rotation sont respectivement un roulement mécanique et un palier lisse.

La présente invention concerne également un moto-réducteur comprenant :

- un réducteur mécanique tel que décrit précédemment,

- un moteur électrique configuré pour entraîner en rotation l'arbre d'entrée du réducteur mécanique.

Selon un aspect de la présente invention, le moteur électrique est un moteur électrique sans balai. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une vue schématique en perspective et en coupe d'un réducteur mécanique selon un mode de réalisation de la présente invention,

la figure 2 représente une vue schématique en perspective d'un premier côté d'un réducteur selon un mode de réalisation de la présente invention,

la figure 3 représente une vue schématique en perspective d'un deuxième côté d'un réducteur selon un mode de réalisation de la présente invention,

la figure 4 représente une vue schématique en perspective d'une came, la figure 5 représente une vue schématique en perspective d'une partie d'un réducteur selon un mode de réalisation de la présente invention,

la figure 6 représente une vue en perspective et en coupe d'un moto- réducteur selon un mode de réalisation de la présente invention.

Sur toutes les figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.

Dans la description suivante, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément, etc. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps pour apprécier tel ou tel critère.

La figure 1 représente une vue en coupe d'une partie d'un réducteur mécanique 1 selon un mode de réalisation de la présente invention. Le réducteur mécanique 1 comprend un arbre d'entrée 3 ou arbre primaire configuré pour s'étendre selon un axe X correspondant à l'axe du réducteur mécanique 1. Un pignon solaire 5 est configuré pour être couplé en rotation à l'arbre d'entrée 3 autour de l'axe X.

Le mécanisme réducteur 1 comprend également un porte-satellite 7 configuré pour être mobile en rotation par rapport à l'arbre d'entrée 3 autour de l'axe X.

Le porte-satellite 7 comprend par exemple une première partie 7a disposée autour de l'arbre d'entrée 3 via un premier moyen de guidage en rotation, ici le palier lisse 9, et une deuxième partie 7b disposée autour de l'arbre d'entrée 3 via un deuxième moyen de guidage en rotation, ici le roulement 11. Cependant, il est évident que d'autres types et configurations des moyens de guidage peuvent être envisagés. La figure 2 représente une vue en perspective du réducteur mécanique 1 du côté de la première partie 7a du porte-satellite 7 et la figure 3 représente une vue en perspective du réducteur mécanique 1 du côté de la deuxième partie 7b du porte-satellite 7.

Les première et deuxième parties 7a et 7b comprennent par exemple chacune trois branches 70 régulièrement réparties qui s'étendent en étoile autour d'une partie centrale. Les différentes branches 70 de chacune des première et deuxième parties 7a et 7b s'étendant par exemple à 120° les unes des autres.

Chaque branche 70 comprend une ouverture axiale 72, qui peut être une ouverture traversante, et qui est configurée pour recevoir une extrémité d'un axe. Les ouvertures axiales 72 sont par exemple situées près de l'extrémité des branches 70 et sont destinées à être disposées à égale distance de l'axe X à l'état monté du réducteur mécanique 1. Le porte- satellite 7 comprend également trois axes satellites notés sl, s2 et s3 qui s'étendent entre la première partie 7a et la deuxième partie 7b. Plus précisément, les axes satellites sl, s2 et s3 s'étendent respectivement entre une ouverture axiale 72 d'une branche 70 de la première partie 7a et une ouverture axiale 72 d'une branche 70 de la deuxième partie 7b de sorte que les trois axes satellites sl, s2 et s3 s'étendent parallèlement à l'axe X et sont situés à équidistance de l'axe X. Les axes satellites sl, s2 et s3 peuvent être montés rotatif par rapport au porte-satellite 7.

La deuxième partie 7b comprend également un arbre de sortie 74 coaxial avec l'arbre d'entrée 3 qui s'étend axialement depuis la partie centrale de la deuxième partie 7b. L'arbre de sortie 74 vient par exemple de matière avec la deuxième partie 7b du porte-satellite 7. Le réducteur mécanique 1 comprend aussi trois cames 13 configurées pour venir se positionner respectivement autour des trois axes satellites sl, s2 et s3.

Les cames 13 peuvent être couplées en rotation aux axes satellites respectifs (dans ce cas, les cames 13 peuvent venir de matière avec les axes satellites respectifs sl, s2, s3) si les axes satellites sl, s2 et s3 sont mobiles en rotation par rapport aux branches 70 ou peuvent être mobiles en rotation par rapport aux axes satellites sl, s2, s3 (dans ce cas, les axes satellites sl, s2, s3 peuvent être fixes par rapport au porte-satellite 7).

Comme représenté sur la figure 4, les cames 13 comprennent une première portion axiale notée pl destinée à être concentrique à l'axe satellite sl, s2 ou s3 associé à l'état monté du réducteur mécanique 1 et configurée pour recevoir un pignon satellite 15 (deux des trois pignons satellites 15 sont représentés sur la figure 5). Les pignons satellites 15 sont couplés en rotation à la came 13 associée. Le couplage en rotation est par exemple réalisé par l'utilisation d'un profil non circulaire au niveau de la portion axiale pl et d'une forme complémentaire au profil de la portion axiale pl au niveau du pignon satellite 15. Les pignons satellite 15 sont configurés pour engrener sur le pignon solaire 5 à l'état monté du réducteur mécanique 1.

Les cames 13 comprennent également une deuxième portion axiale p2 et une troisième portion axiale p3 configurées pour être excentriques par rapport à l'axe satellite sl, s2 ou s3 associé à l'état monté du réducteur mécanique 1. Les deuxième et troisième portions axiales p2 et p3 ont par exemple une forme cylindrique. L'excentricité de la deuxième portion axiale p2 est identique à l'excentricité de la troisième portion axiale p3 mais leurs excentricités sont orientées de façon opposée, c'est-à-dire que l'axe de rotation de la came 13 (correspondant à l'axe satellite sl, s2 ou s3) est situé au centre du segment reliant le centre des cylindres de la deuxième partie axiale p2 et de la troisième axiale p3.

Le réducteur mécanique 1 comprend également une couronne périphérique 17 comprenant une denture interne et destinée à être disposée autour de la deuxième p2 et de la troisième p3 portions axiales des cames 13 et de manière concentrique à l'axe X à l'état monté du réducteur mécanique 1.

Le réducteur mécanique 1 comprend également une première rl et une deuxième r2 roues dentées (visibles notamment sur la figure 1). La première et la deuxième roues dentées rl et r2 sont identiques et ont un diamètre inférieur au diamètre interne de la couronne périphérique 17. La première roue dentée rl comprend trois orifices traversants de forme circulaire, excentrés (par rapport au centre de la roue dentée rl) et s'étendant parallèlement à l'axe X. Les orifices traversants de la première roue dentée rl sont configurés pour recevoir respectivement les deuxième portions axiales p2 des trois cames 13.

La deuxième roue dentée r2 comprend également trois orifices traversants de forme circulaire, excentrés (par rapport au centre de la roue dentée r2) et s'étendant parallèlement à l'axe X. Les orifices traversants de la deuxième roue dentée r2 sont configurés pour recevoir respectivement les troisièmes portions axiales p3 des trois cames 13.

De plus, les première et deuxième roues dentées rl et r2 sont configurées pour venir engrener sur la denture interne de la couronne périphérique 17.

Les première et deuxième roues dentées rl et r2 comprennent également un orifice axial traversant central configuré pour permettre le passage de l'axe d'entrée 3 et la rotation excentrique des roues dentées rl, r2 autour de l'arbre d'entrée 3.

Ainsi, les cames 13 sont configurées pour coopérer avec les roues dentées rl et r2 de sorte que la rotation des cames 13 provoque l’engrènement par obstacle des roues dentées rl et r2 sur la couronne périphérique 17.

Afin de permettre une bonne transmission du couple ainsi qu'un procédé de fabrication adaptable à différentes configurations du réducteur mécanique 1 , les dentures de la première et de la deuxième roues dentées rl et r2 ainsi que les dentures de la couronne périphérique 17 sont des dentures standard en développante de cercle. De telles dentures permettent de limiter les pertes du fait de l'absence de glissement entre les pièces et de transmettre un couple important tout en limitant l'usure des pièces. De plus, ces dentures ne nécessitent pas de recalculer un profil spécifique en cas d'utilisation des roues dentées rl , r2 avec une couronne périphérique 17 de taille différente ou d'utilisation de la couronne périphérique 17 avec des roues dentées rl, r2 de tailles différentes.

La figure 5 représente l'ensemble comprenant l'arbre d'entrée 3, le porte-satellite 7, les cames 13, le pignon solaire 5, deux des trois pignons satellites 15 et une des deux roues dentées (r2 dans le cas présent) en position assemblée.

Rapport de réduction Le rapport de réduction du réducteur mécanique 1 est donné par la formule :

avec Z , le nombre de dents du pignon solaire 5, Z ₂ , le nombre de dents des pignons satellites 15, Z ₃ , le nombre de dents des roues dentées rl et r2 et Z ₄ le nombre de dents de la couronne périphérique 17.

De manière à faciliter le montage du réducteur, le nombre de dents du pignon solaire 5 et des pignons satellites 15 est préférentiellement un multiple du nombre de pignons satellites 15, c'est-à-dire un multiple de trois dans le cas présent.

De plus, pour permettre un équilibrage optimal des masses, le nombre de roues dentées rl, r2 est au moins deux avec un nombre de dents de la couronne 17 qui est un multiple de ce nombre de roues dentées rl, r2, c'est-à-dire un multiple de deux dans le cas présent.

De plus, la différence du nombre de dents entre les roues dentées rl et r2 et la couronne périphérique 17 est choisi pour être d'au moins trois dents, par exemple compris entre 3 et 5 dents, notamment 3 dents, pour limiter les contraintes au niveau des dentures de la couronne périphérique 17 et des roues dentées rl et r2.

Ainsi, pour obtenir un rapport de réduction de 69, il est possible de choisir un pignon solaire 5 comprenant 15 dents, des pignons satellites 15 comprenant 45 dents, des roues dentées comprenant 65 dents et une couronne 17 comprenant 68 dents.

F onctionnement

En fonctionnement, la rotation de l'arbre d'entrée 3 autour de l'axe X entraîne la rotation du pignon solaire 5 qui entraîne alors en rotation les trois pignons satellites 15. Comme les pignons satellites 15 sont couplés en rotation respectivement aux cames 13, ces dernières sont entraînées en rotation autour des axes satellites respectifs sl, s2 et s3. La rotation des cames 13 autour des axes satellites sl, s2 et s3 provoque l’engrènement par obstacle des première et deuxième roues dentées rl et r2 sur la couronne 17. A l'état monté du réducteur mécanique 1 , la première roue dentée rl est positionnée de manière diamétralement opposée à la deuxième roue dentée r2 ce qui permet d'obtenir un équilibre des masses en mouvement et de réduire les vibrations (notamment par rapport à un réducteur mécanique 1 comprenant une seule roue dentée).

La rotation des première et deuxième roues dentées rl et r2 sur la couronne périphérique 17 entraîne également la rotation de l'ensemble comprenant les cames 13, les axes satellites sl, s2 et s3 et le porte-satellite 7 autour de l'axe X. L'arbre de sortie 74 étant positionné sur le porte-satellite 7, on obtient donc la rotation de l'arbre de sortie 74 avec un rapport de réduction tel que décrit précédemment entre la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 3 et la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 74. Le réducteur mécanique 1 comprend donc un réducteur de type trochoïdal formé notamment par les roues dentées rl et r2, la couronne périphérique 17, le porte-satellite 7 et les cames 13 permettant d'obtenir un rapport de réduction élevé dans un volume réduit auquel est couplé un étage de type épicycloïdal formé notamment par le pignon solaire 5, les pignons satellites 15 et le porte-satellite 7 qui permet d'obtenir un rotation centrée et guidée de l'arbre de sortie 74.

La présente invention ne se limite au mode de réalisation décrit précédemment et représenté sur les figures mais s'étend également à des modes de réalisation comprenant un nombre de pignons satellites 15 différents de trois, un nombre de roues dentées rl, r2 différent de deux ainsi que des pignons 5, 15, roues dentées rl, r2 ou couronne périphérique 17 ayant un nombre de dents différents.

La présente invention concerne également un moto-réducteur 100 comprenant un réducteur mécanique 1 tel que décrit précédemment dont l'arbre d'entrée 3 est configuré pour être entraîné par un moteur électrique.

La figure 6 représente une vue en perspective et en coupe d'un mode de réalisation d'un tel moto-réducteur 100. Le moto-réducteur 100 peut comprendre un carter de protection 101. Le carter de protection 101 peut être de forme cylindrique. Le moto-réducteur 100 peut comprendre un premier palier 103 de guidage de l'arbre d'entrée 3 et un deuxième palier 105 de guidage de l'arbre de sortie 74. Les premier 103 et deuxième 105 paliers peuvent être réalisés par des roulements, notamment des roulements à billes. Les paliers 103, 105 peuvent être disposés dans des logements dédiés du carter de protection 101. La couronne 17 peut également être fixé au carter de protection 101.

Le moto-réducteur 100 comprend donc un moteur électrique 110 configuré pour entraîner en rotation l'arbre d'entrée 3. Le moteur électrique 110 comprend un stator 112 qui peut être fixé sur le carter de protection 101. Le stator 112 comprend par exemple une tôle statorique 114 comprenant des bras 116 destinés à recevoir des enroulements statoriques pour former des bobines 118 (représentées schématiquement sur la figure 6).

Le moteur électrique 110 comprend également un rotor 120 couplé en rotation à l'arbre d'entrée 3 et comprenant par exemple des aimants permanents 122 (ou alternativement des bobines ou électro-aimants) destinés à coopérer avec les bobines 118, l'alimentation de ces bobines 118 provoquant l'interaction avec les aimants permanents 122 et la mise en rotation du rotor 120.

Le moteur électrique 110 peut également comprendre un aimant de commande 124 couplé en rotation à l'arbre d'entrée 3 ainsi qu'un capteur de position, par exemple un capteur à effet Hall, configuré pour déterminer la position de l'aimant de commande 124 et donc la position angulaire de l'arbre d'entrée 3. L'aimant de commande 124 peut être disposé à l'extrémité de l'arbre d'entrée 3 et le capteur peut être disposé sur un circuit imprimé 126 (« printed circuit board » en anglais) disposé en regard de l'aimant de commande 124.

Une manivelle 130 peut être montée sur l'arbre de sortie 74 du réducteur mécanique 1 pour transmettre le couple de rotation de l'arbre de sortie 74 vers une tringlerie d'un dispositif d'essuyage d'un véhicule automobile.

Le moteur électrique 110 et le réducteur mécanique 1 peuvent donc être disposé dans un carter de protection 101 unique dont le diamètre correspond au diamètre du moteur électrique 110, par exemple un diamètre inférieur à lOOmm, notamment entre 80mm et 90mm. Ainsi, en utilisant un moteur électrique 110 sans balai dont la longueur axiale est réduite, on obtient un moto-réducteur 100 dont l'encombrement est limité et qui peut donc être facilement installé dans un véhicule automobile, notamment pour entraîner un dispositif d'essuyage.