Moteur-Tambour Intégré — Concept Compact de Transmission

Problème

Ce projet présente le développement d’un concept compact de moteur-tambour combinant un moteur intégré et un réducteur multi-étages. L’objectif était d’intégrer la transmission, le moteur et la structure mécanique dans un diamètre très limité tout en conservant la robustesse fonctionnelle et la possibilité de maintenance.

Contexte

Le concept a été développé à partir d’exigences définies en puissance, diamètre de tambour, plage de vitesse et volume de production attendu. Le travail ne portait donc pas seulement sur l’implantation fonctionnelle, mais aussi sur l’intégration compacte, le choix des composants et des décisions de conception conscientes des coûts.

Contraintes

• Puissance moteur : 0,75 kW
• Diamètre du tambour : 160 mm
• Plage de vitesse : 0,5–0,8 m/s
• Production annuelle visée : 400–600 unités
• La transmission et les paliers devaient être intégrés dans une géométrie interne très contrainte

Architecture mécanique

L’ensemble du système a été structuré autour de l’axe central du tambour. Une esquisse interactive dans SolidWorks a été utilisée dès le début pour positionner arbres et engrenages de manière compacte tout en gardant une bonne souplesse d’évolution des rapports et de la géométrie. L’architecture regroupe carter d’engrenages, logement de stator et embout dans un ensemble concentrique pensé pour l’assemblage, la lubrification et l’efficacité de fabrication.

Concept de transmission

Le rapport total de transmission a été défini à environ 1/17 et réparti sur trois étages afin de rendre l’ensemble mécaniquement intégrable dans le tambour. Un moteur de 1000 tr/min a été retenu, car une solution à 1500 tr/min entraînait des dimensions trop importantes. Le concept de transmission est donc le résultat d’un compromis entre compacité, charges, géométrie d’engrenages et packaging interne.

Approche de conception

Un choix important a été d’intégrer directement les pignons des arbres 1 et 2 dans les arbres eux-mêmes afin de réduire l’encombrement. Le choix des paliers a été guidé à la fois par les charges et par les limites d’encombrement, avec l’utilisation d’un roulement à aiguilles mince à l’emplacement le plus sollicité. La conception a également intégré les questions d’assemblage, de circulation d’huile, de passage de câble par l’arbre de sortie et de rationalisation des roues extérieures pour réduire les coûts.

Validation

Le concept a été validé par des calculs de forces d’engrenages, charges sur l’arbre de sortie, réactions de paliers, déflexion angulaire, courbes de moments, comportement de frettage et besoins de lubrification. Le projet dépasse ainsi le simple layout CAO pour devenir un concept de transmission techniquement évalué.

Résultat

Le projet a abouti à un concept cohérent de moteur-tambour compact, dans lequel architecture mécanique, transmission et cas de charge principaux ont été traités comme un système unique. Les zones critiques ont également été identifiées tôt, fournissant une base claire pour une optimisation ultérieure