Titre de l'invention : Amortissement d’un élément mobile

[0001] La présente invention porte sur un dispositif de roulement pour un appareil de mobilité. L’invention porte en particulier sur l’amortissement de vibrations auxquelles un élément mobile en rotation peut être soumis. L’invention porte également sur un appareil de mobilité comprenant un tel dispositif de roulement, l’appareil de mobilité comprenant une machine électrique. L'invention trouve des applications, notamment dans le domaine des véhicules automobiles, des bicyclettes, trottinettes ou motocycles à deux roues.

[0002] De façon connue en soi, les machines électriques comportent un stator et un rotor comprenant un arbre de rotor. Le stator est monté dans un carter configuré pour porter à rotation l'arbre de rotor par exemple par l'intermédiaire de roulements.

[0003] La figure 1 représente schématiquement une machine électrique 1 selon l’art antérieur. La machine électrique 1 comprend un stator 3 et un rotor 4 qui sont montés dans un carter 2. Le rotor 4 comprend un arbre de rotor 5 s’étendant coaxialement par rapport à un axe de rotation X de la machine électrique 1 . Le rotor 4 est monté mobile en rotation sur le carter 2 par l’intermédiaire d’un premier roulement 6 et d’un deuxième roulement 7. Le premier roulement 6 et le deuxième roulement 7 comportent chacun une bague interne et une bague externe. La bague interne est montée fixe en rotation sur l’arbre de rotor 7 et la bague externe est montée fixe en rotation sur le carter 2.

[0004] Pour pouvoir monter le premier roulement 6 et le deuxième roulement 7 sur le carter 2 et sur l’arbre de rotor 5, l’un de ces roulements est monté avec un jeu entre la bague externe correspondante et le carter 2.

[0005] Ainsi, du fait de ce montage avec jeu d’un de ces roulements 6 ou 7 et/ou du fait des efforts électromagnétiques de la machine électrique 1 , l’arbre de rotor 5 a tendance à se déplacer selon des mouvements radiaux. De tels mouvements radiaux provoquent des déplacements de la machine électrique 1 comme représentés en traits pointillés en figure 1. De tels déplacements génèrent des vibrations et risquent de détériorer le fonctionnement normal de la machine électrique 1 et / ou d’induire des bruits rayonnés par la structure de la machine électrique 1 .

[0006] Pour résoudre ce problème, il est connu de disposer un élément élastique tel que 8 sous forme d’un anneau ondulé par exemple entre le carter 2 et le premier roulement 6. Cet élément élastique 8 est monté plus particulièrement en appui axialement contre le carter 2 et contre l’une des bagues du premier roulement 6. Cependant, les vibrations ne sont toujours pas assez suffisamment amorties.

[0007] L'invention vise à résoudre ce problème en proposant un dispositif de roulement permettant de diminuer l’amplitude de mouvements radiaux subit par un arbre autour duquel est monté un roulement.

[0008] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de roulement pour un appareil de mobilité, le roulement comprenant

- un premier support,

- un deuxième support, le premier support et le deuxième support étant mobile en rotation l’un par rapport à l’autre,

- une première bague apte à être montée fixe en rotation sur le premier support,

- une deuxième bague apte à être montée fixe en rotation sur le deuxième support, et

- un dispositif d’amortissement comprenant au moins un élément élastique disposé entre le premier support d’une part et la première et la deuxième bague d’autre part, dans lequel le dispositif d’amortissement comporte également

- un organe de dissipation des vibrations qui est disposé entre le premier support et l’élément élastique ou entre l’élément élastique d’une part, et la première bague et la deuxième bague d’autre part, l’organe de dissipation des vibrations étant configuré pour dissiper les vibrations par cisaillement.

[0009] Par cisaillement on entend un effet d'un effort tangentiel appliqué à un corps dans le plan de l'une de ses faces. Par cisaillement on entend également un déplacement radial et/ou axial d’une surface par rapport à une autre surface, un frottement entre ces deux surfaces étant généré pendant ce déplacement.

Dans un exemple, il y a cisaillement entre une première surface et une deuxième surface qui sont au contact l’une de l’autre et qui sont amenées à se déplacer radialement et/ou axialement l’une par rapport à l’autre. [0010] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément élastique est disposé en appui contre le premier support et contre l’une parmi la première bague et/ou la deuxième bague.

[0011] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’organe de dissipation comporte au moins deux rondelles montées en appui contre le premier support et contre l’élément élastique.

[0012] Dans un exemple de réalisation de l’invention, les rondelles sont de dimensions identiques les unes par rapport aux autres.

Dans un autre exemple, les rondelles sont de dimensions qui varient d’une rondelle à une autre.

[0013] Chaque rondelle est placée en appui contre une autre rondelle adjacente de telle sorte à ce que les rondelles sont susceptibles de frotter les unes contre les autres. L'énergie dissipée par la friction augmente proportionnellement par rapport au nombre de surfaces. Ainsi pour dissiper la même quantité d'énergie, il sera possible de faire diminuer une précharge du roulement et ainsi d'améliorer l'efficacité de transmission de puissance. A minima, la surface présentant le moins d’effort radial sera la seule à se mouvoir et à assurer la dissipation d’énergie, en effet sur un système où le frottement est trop important les mouvements ne sont plus possibles et la transmission des efforts se fait dans son intégralité.

[0014] Dans un exemple, les rondelles peuvent être montées axialement et/ou radialement en appui contre l’élément élastique.

[0015] Selon un mode de réalisation de l’invention, deux rondelles sont empilées axialement et/ou radialement l’une par rapport à l’autre.

[0016] Lorsque les deux rondelles sont empilées axialement l’une par rapport à l’autre une telle disposition génère quatre zones de friction. La première est formée par le contact du premier support avec une des rondelles, la deuxième est formée par contact des deux rondelles entre elles et la troisième est formée par le contact de l’autre des rondelles avec l’élément élastique.

[0017] Dans un autre exemple, trois rondelles sont empilées axialement, générant deux zones de friction des rondelles entre elles. Chacune de ces zones de friction est formée par une première surface d’une des rondelles et par une deuxième surface d’une rondelle adjacente, la première surface et la deuxième surface se faisant face l’une par rapport à l’autre et étant amenées à se frotter radialement l’une contre l’autre à la suite de vibrations auxquelles peut être soumis le deuxième support.

[0018] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’organe de dissipation comporte un matériau en élastomère disposé entre deux rondelles.

[0019] Selon un mode de réalisation, le matériau élastomère et les deux rondelles sont montés autour du deuxième support.

[0020] Selon un mode de réalisation, le matériau élastomère et les deux rondelles forment chacun un disque plein.

[0021] Selon un mode de réalisation de l’invention, les rondelles sont liées en rotation au matériau en élastomère. Dans un exemple, les rondelles sont liées en rotation au matériau élastomère par de la colle ou par surmoulage. Sous l’effet de vibrations, les deux rondelles sont disposées de telle manière à être apte à se déplacer radialement par rapport au matériau élastomère générant une déformation élastique du matériau élastomère.

[0022] Selon un mode de réalisation de l’invention, les rondelles sont montées flottantes par rapport au matériau en élastomère. Sous l’effet de vibrations, les rondelles sont amenées à frotter la surface correspondante du matériau en élastomère tout en amortissant les vibrations.

[0023] Selon un mode de réalisation de l’invention, les rondelles sont en acier.

[0024] Selon un mode de réalisation de l’invention, les rondelles et le matériau élastomère forment chacun un anneau.

[0025] Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’une des rondelles forme un disque plein.

[0026] Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’une des rondelles forme un anneau.

[0027] Selon un mode de réalisation de l’invention, chacune des rondelles est montée autour du deuxième support avec un premier jeu J1 par rapport au premier support et avec un deuxième jeu J2 par rapport au deuxième support, le premier jeu étant inférieur au deuxième jeu.

[0028] Dans le cas où un matériau élastomère est interposé entre deux rondelles, le matériau élastomère forme également un anneau qui est configuré également avec un premier jeu J1 inférieur à un deuxième jeu J2. [0029] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément élastique est formé par une rondelle de type Belleville.

[0030] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément élastique est monté en appui contre la bague externe.

[0031] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément élastique est formé par une rondelle ondulée.

[0032] Selon un mode de réalisation de l’invention, la rondelle ondulée présente au moins deux points de contact ou deux bosses par l’intermédiaire desquels la rondelle ondulée est destinée à venir au contact de l’organe de dissipation. Dans un exemple, la rondelle présente cinq points de contact.

[0033] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’organe de dissipation est du type antiphon® MPM™, c’est-à-dire formé par une couche de polystyrène- butadiène-styrène copolymère avec divers additifs insérés entre deux membranes métalliques.

[0034] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément élastique et l'organe de dissipation sont en un seul bloc.

[0035] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’organe de dissipation et l’élément élastique sont au contact l’un et l’autre par un contact plan-plan.

[0036] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’organe de dissipation s’étend dans un plan qui est sensiblement perpendiculaire à un axe de rotation de la première bague et de la deuxième bague.

[0037] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’organe de dissipation s’étend circonférentiellement autour d’un axe de rotation de la première bague et de la deuxième bague. Dans ce cas, la bague contre laquelle est positionnée l’élément élastique ou l’organe de dissipation est avantageusement montée flottante sur le support associé tandis que l’autre bague est montée fixe en rotation sur l’autre support associé.

- L’invention a également pour objet un appareil de mobilité comprenant un dispositif roulement tel que précédemment décrit, dans lequel l’appareil de mobilité est un véhicule automobile comprenant une machine électrique.

[0038] Par appareil de mobilité on entend, entre autres, véhicule automobile, bicyclette, trottinette, motocycle à deux roues. [0039] L’invention a également pour objet un appareil de mobilité comprenant

-une machine électrique,

-un premier support et un deuxième support, le premier support et le deuxième support étant mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre, le premier support étant lié en rotation à la machine électrique,

-un premier roulement et un deuxième roulement, chacun étant apte à être monté sur l’un parmi le premier support ou sur le deuxième support respectivement, la machine électrique étant localisée entre le premier roulement et le deuxième roulement,

-un premier dispositif d’amortissement disposé entre l’un parmi le premier support ou le deuxième support et le premier roulement, et

-un deuxième dispositif d’amortissement disposé entre l’un parmi le premier support ou le deuxième support et le deuxième roulement,

-chacun des dispositifs d’amortissement comprenant au moins un élément élastique et un organe de dissipation des vibrations, l’organe de dissipation des vibrations étant configuré pour dissiper les vibrations par cisaillement.

[0040]Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun des dispositifs d’amortissement est réalisé sous une forme comme précédemment mentionnés.

[0041] Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier dispositif d’amortissement a une raideur K1 et le deuxième dispositif d’amortissement a une raideur K2, la raideur K1 et la raideur de K2 étant différentes. Dans un exemple préféré, K1/K2 est égal à 1/2.

[0042] Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier support peut être formé par une première pièce sur laquelle est destinée à être monté le premier roulement et par une deuxième pièce sur laquelle est destinée à être monté le deuxième roulement.

[0043] Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier support forme une seule et même pièce.

[0044] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément élastique de chacun des dispositifs d’amortissement est positionné entre le roulement et l’organe de dissipation des vibrations ou entre l’un parmi le premier support ou le deuxième support et l’organe de dissipation des vibrations. [0045] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.

[0046] La [Fig. 1 ] illustre une représentation schématique d’une machine électrique, selon l’art antérieur ;

La [Fig. 2] illustre une représentation schématique d’une machine électrique comprenant un organe de dissipation de vibrations, selon un premier mode de réalisation de l’invention;

La [Fig. 3] illustre un agrandissement d’une partie de la figure 2 ;

La [Fig. 4] illustre un organe de dissipation des vibrations, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

La [Fig. 5] illustre un organe de dissipation des vibrations, selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;

La [Fig. 6] illustre un organe de dissipation des vibrations, selon un quatrième mode de réalisation de l’invention ;

La [Fig. 7] illustre un organe de dissipation des vibrations, selon un cinquième mode de réalisation de l’invention,

La [Fig. 8A] illustre un élément élastique selon un sixième mode de réalisation de l’invention ;

La [Fig. 8B] illustre un dispositif d’amortissement, selon le sixième mode de réalisation de l’invention ;

La [Fig. 9] illustre un dispositif d’amortissement, selon un septième mode de réalisation de l’invention ;

La [Fig. 10] illustre un dispositif d’amortissement, selon un huitième mode de réalisation de l’invention, et

La [Fig. 11] illustre un dispositif d’amortissement, selon un neuvième mode de réalisation de l’invention

[0047] Dans la description et les revendications, on utilisera les termes "externe" et "interne" ainsi que les orientations "axiale" et "radiale". Par convention, l'orientation "radiale" est dirigée orthogonalement à l’orientation axiale. L’orientation axiale se rapporte, suivant le contexte, à un axe de rotation d’un arbre. L'orientation "circonférentielle" est dirigée orthogonalement à la direction axiale et orthogonalement à la direction radiale. Les termes "externe" et "interne" sont utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre, par rapport à l’axe de référence, un élément proche de l'axe est ainsi qualifié d'interne par opposition à un élément externe situé radialement en périphérie.

[0048] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.

[0049] La figure 2 représente une machine électrique 10 pour un véhicule automobile (non représenté), selon un premier mode de réalisation de l’invention. La machine électrique 10 comporte un carter 12, un stator 13 et un rotor 14. Le carter 12 forme une enveloppe protectrice vis-à-vis du stator 13 et du rotor 14. Le rotor 14 comporte un arbre de rotor 15 monté centralement et coaxialement par rapport à un axe de rotation X de la machine électrique 10. Le stator 13 et le rotor 14 sont montés sur le carter 12 par l’intermédiaire d’un premier roulement 16 et d’un deuxième roulement 17. Le premier roulement 16 et le deuxième roulement 17 sont placés axialement de part et d’autre du stator 13. Le premier roulement 16 est monté d’un côté proche d’une extrémité de l’arbre de rotor 15 apte à être fixée à un réducteur de vitesses (non représenté) tandis que le deuxième roulement 17 est monté d’un autre côté de l’arbre de rotor 15 éloigné de ce même réducteur de vitesses. Chacun des roulements 16, 17 comporte une bague externe 161 ,171 et une bague interne 162,172 disposées autour de l’arbre de rotor 15. La bague externe 161 ,171 est liée en rotation au carter 12 tandis que la bague interne 162, 172 est liée en rotation à l’arbre de rotor 15. Entre ces deux bagues sont placées des billes telles que 163,173 assurant la rotation de chacune des bagues externes et des bagues internes les unes par rapport aux autres.

[0050] Axialement, entre le carter 12 et le premier roulement 16, est disposée un élément élastique 18 autour de l’arbre du rotor 15. Cet élément élastique 18 peut être une rondelle de type Belleville comme illustrée ou bien une rondelle ondulée (représentée en figure 8A).

[0051] Selon ce premier mode de réalisation de l’invention, trois rondelles telles que 19 sont disposées axialement entre l’élément élastique 18 et le carter 12. Ces rondelles 19 sont disposées empilées axialement les unes par rapport aux autres. Dans cet exemple, elles sont de dimensions identiques les unes par rapport aux autres. Ces rondelles 19 forment chacune un anneau plat avec un orifice central au travers duquel est inséré l’arbre de rotor 15. La rondelle de Belleville est disposée ici en appui radialement vers l’extérieur contre la bague externe 161 et radialement vers l’intérieur contre l’une de rondelles 19.

[0052] La figure 3 illustre la manière dont sont disposées les rondelles 19 selon ce premier mode de réalisation de l’invention. Les rondelles 19 sont empilées axialement les unes par rapport aux autres de telle manière à ce qu’elles puissent glisser radialement les unes par rapport aux autres et générer du frottement les unes contre les autres. Ces frottements permettent de dissiper l’énergie accumulée à cause des vibrations.

[0053] Chacune des rondelles 19 présente un pourtour intérieur 20 et un pourtour extérieur 21. Chacune des rondelles 19 présente un premier jeu maximal J1 mesuré entre le pourtour intérieur 20 et une surface externe 22 de l’arbre de rotor 15. Chacune des rondelles 19 présentent un deuxième jeu maximal J2 mesuré entre le pourtour extérieur 21 et le carter 12. Par jeu maximal on entend la possibilité maximale qu’a chacune des rondelles 19 de se déplacer radialement par rapport à l’arbre de rotor 15. Chacun de ces jeux maximaux J1 et J2 est mesuré le long d’un même axe qui est orthogonal à l’axe de rotation X. Ainsi, chacune des rondelles 19 est réalisée de telle manière à ce que le jeu J1 est supérieur au jeu J2. Le contact entre une rondelle 19 et l’arbre de rotor 15 est ainsi toujours évité.

[0054] Les rondelles 19 sont dans cet exemple formées d’acier.

[0055] La figure 4 illustre un organe de dissipation des vibrations selon un deuxième mode de réalisation. Selon ce deuxième mode de réalisation et comme ce sera le cas pour les figures suivantes un élément élastique, tel qu’illustré en 18 dans les figures 2 et 3, est également présent bien que non illustré. Une rondelle en matériau élastomère 191 est placée entre les deux rondelles 190. Les rondelles 190 sont de structure et de composition similaires aux rondelles 19 du premier mode de réalisation. Dans cet exemple, les rondelles 190 et la rondelle en matériau élastomère 191 sont disposées accolées les unes aux autres tout en étant susceptible de frotter les unes contre les autres radialement sous l’action des mouvements vibratoires de l’arbre de rotor 15.

[0056] La figure 4 montre des rondelles 190,191 espacées les unes des autres pour souligner le fait qu’elles ne sont pas collées les unes aux autres contrairement à ce qui est décrit en figure 5. [0057] La figure 5 illustre un organe de dissipation des vibrations selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Selon ce troisième mode de réalisation, une rondelle en matériau élastomère 291 est disposée entre deux rondelles 290. En particulier, les deux rondelles 290 sont collées à la rondelle en matériau élastomère 291. Les rondelles 290 et 291 sont de structure et de composition similaires aux rondelles 190 et 191 du deuxième mode de réalisation.

[0058] La figure 6 illustre un organe de dissipation des vibrations selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Selon ce quatrième mode de réalisation, trois rondelles 390 sont disposées accolées les unes par rapport aux autres tout en étant aptes à glisser radialement les unes par rapport aux autres. Chacune de ces trois rondelles 390 forme un disque plein. Les trois rondelles 390 sont accolées axialement les unes aux autres tout en étant aptes à se déplacer radialement les unes par rapport aux autres. Un arbre de rotor 150 est illustré qui ne traverse pas ces mêmes rondelles 390.

[0059] La figure 7 illustre un organe de dissipation des vibrations selon un cinquième mode de réalisation de l’invention. Selon ce cinquième de réalisation, une rondelle en matériau élastomère 491 est disposée entre deux rondelles 490. Chacune de ces rondelles 491 et 490 forme un disque plein comme pour l’exemple précédent. Ces rondelles peuvent être accolées les unes aux autres tout en étant susceptibles de se déplacer radialement les unes par rapport aux autres. Ou bien ces rondelles peuvent être collées les unes avec les autres sans possibilité de frotter les unes contre les autres. Comme pour l’exemple figure 6, l’arbre de rotor 150 ne traverse pas ces mêmes rondelles 490 et 491 .

[0060] Sur la figure 8A, on peut voir une autre forme de réalisation de la rondelle élastique. Notamment figure 8A est illustrée une rondelle élastique 518 ondulée avec des bosses telles que 519. Sur la figure 8B, on peut voir qu’une telle rondelle élastique 518 en fonctionnement est placée au contact de l’organe de dissipation des vibrations 590 par un contact plan-plan.

[0061] Sur la figure 9, il est décrit une autre disposition de la rondelle élastique par rapport à l’organe de dissipation de vibrations. Notamment selon cet exemple, la rondelle élastique 618 est disposée entre le carter 12 et l’organe de dissipation des vibrations 690. Dans ces conditions, l’organe de dissipation des vibrations 690 est monté en appui contre la bague externe 661. Dans un autre exemple, l’organe de dissipation des vibrations 690 pourrait être monté en appui contre la bague interne 662.

[0062] Sur la figure 10, il est décrit un autre exemple dans lequel un premier roulement 761 et un deuxième roulement 762 sont disposés axialement de part et d’autre de la machine électrique 10. Par disposés axialement on entend disposés le long d’un axe qui est parallèle à l’axe de rotation X de la machine électrique 10. Dans cet exemple, l’axe est coaxial à l’axe de rotation X. Un premier dispositif d’amortissement 718 de raideur K1 et un deuxième dispositif d’amortissement 728 de raideur K2 sont disposés axialement entre le carter 12 et, respectivement, le premier roulement 761 et le deuxième roulement 762.

L’organe de dissipation des vibrations 790 du premier dispositif d’amortissement 718 est disposé axialement entre le carter 12 et le premier roulement 761. Une première rondelle élastique 780 est montée axialement entre le premier organe de dissipation des vibrations 790 et le premier roulement 761 .

L’organe de dissipation des vibrations 791 du deuxième dispositif d’amortissement 728 est disposé axialement entre le carter 12 et le deuxième roulement 762. Une deuxième rondelle élastique 781 est montée axialement entre le deuxième organe de dissipation des vibrations 791 et le deuxième roulement 762.

Dans cet exemple préféré, le premier dispositif d’amortissement 718 et le deuxième dispositif d’amortissement 728 sont configurés de telle manière à ce que la raideur K1 est deux fois plus petite que la raideur K2.

Par exemple, la rondelle 780 a une raideur de 250 N tandis que la rondelle 781 a une raideur de 500 N. Dans cet exemple, le carter 12 pourrait être formé de deux pièces distinctes (non représentées). Par exemple, la bague externe 762 pourrait être montée fixée sur une première pièce tandis que l’organe de dissipation des vibrations pourrait être montée fixé sur une autre pièce.

[0063] Dans une autre variante figure 11 , il est décrit un autre exemple de disposition. Un premier dispositif d’amortissement 818 et un deuxième dispositif d’amortissement 828 sont chacun disposés entre l’arbre de rotor 15 et un roulement correspondant 861 ,862. Au lieu d’être positionné axialement entre le carter 12 et le roulement correspondant comme illustré en figure 10, chacun des dispositifs d’amortissement 818,828 selon la figure 11 est disposé radialement entre l’arbre de rotor 15 et le roulement correspondant 861 ,862. Par disposé radialement on entend disposé selon un axe qui coupe perpendiculairement l’axe de rotation X.

[0064] L’organe de dissipation des vibrations 890 du premier dispositif d’amortissement 818 est disposé monté autour de l’arbre du rotor 15, entre l’arbre de rotor 15 et le premier roulement 861. Une première rondelle élastique 880 est montée autour de l’arbre de rotor 15, entre le premier organe de dissipation des vibrations 890 et le premier roulement 861 .

[0065] L’organe de dissipation des vibrations 891 du deuxième dispositif d’amortissement 828 est disposé monté autour de l’arbre du rotor 15, entre l’arbre de rotor 15 et le deuxième roulement 862. Une deuxième rondelle élastique 881 est montée autour de l’arbre de rotor 15, entre le deuxième organe de dissipation des vibrations 891 et le deuxième roulement 862. Pour caler axialement les dispositifs d’amortissement, des circlips tels que 850 peuvent être montés sur l’arbre de rotor 15.