Brevet FR2851621A1 — publié le 20040827

Domaine de l'invention La présente invention concerne un groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique pour un engin automoteur, notamment un chariot transporteur, comprenant une première pompe entraînée 5 par le rotor d'un premier moteur électrique et une seconde pompe entraînée par le rotor d'un second moteur électrique, coaxial au premier. Etat de la technique Le document DE 101 12 500 AI décrit un groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique. Le second moteur électrique io se trouve radialement à l'intérieur du rotor du premier moteur électrique. La première pompe entraînée par le premier moteur électrique (moteur extérieur) sert principalement à l'alimentation d'un circuit hydraulique de travail. La seconde pompe entraînée par le second moteur hydraulique (moteur intérieur) présente un débit moindre et cette pompe est destinée à 15 l'alimentation d'un circuit hydraulique de direction. Le montage connu selon le document rappelé ci-dessus est extrêmement compact du fait du regroupement des différents composants évoqués cidessus mais, à cause du refroidissement par huile des deux moteurs électriques par des canaux radiaux entre le premier et le second 20 moteur électrique, nécessite la mise en oeuvre de certains moyens pour éviter que de l'huile ne pénètre dans des moteurs électriques. Ce document prévoit également de manière générale de refroidir la commande (c'est-à-dire la commande de puissance dégageant de la chaleur) des deux moteurs électriques en utilisant également le refroidissement par huile. 25 Pour cela, on fixe par bride la commande au groupe à double moteur et double pompe. But de l'invention la présente invention a pour but de développer un groupe à double moteur et double pompe du type défini ci-dessus pour avoir une 30 construction plus simple et un refroidissement optimisé. Exposé de l'invention A cet effet, l'invention concerne un groupe du type défini cidessus, caractérisé en ce que les rotors des deux moteurs électriques sont installés en série l'un derrière l'autre et au moins l'une des pompes est 35 installée axialement entre la face frontale du premier moteur électrique éloignée du second moteur électrique et une commande de puissance. La caractéristique essentielle de l'invention consiste à ne pas imbriquer l'un dans l'autre les deux moteurs électriques mais de les installer l'un à la suite de l'autre et l'une des faces frontales de ce groupe comporte l'une ou les deux pompes reliées à la commande de puissance. Il peut s'agir d'une commande de puissance pour l'un ou les deux moteurs électriques et qui se compose d'un ou plusieurs modules de commande. Selon l'invention, le flux de liquide de la ou des pompes refroidit non seulement le ou les moteurs électriques mais également le ou les modules de commande de la commande de puissance. Ainsi, la commande de puissance se trouve à l'endroit le plus refroidi du groupe à double moteur et double pompe. Cette commande est refroidie par le flux 1o d'huile qui traverse la ou les pompes et elle est en outre exposée à l'air ambiant également utilisé pour le refroidissement. Pour permettre un entretien aussi bon que possible et ainsi une évacuation rapide de la chaleur dégagée par le groupe à double moteur et double pompe, un développement avantageux de l'invention prévoit 15 un boîtier de pompe en contact surfacique direct ou indirect avec les composants dégageant la chaleur et/ou conduisant la chaleur du premier moteur électrique et de la commande de puissance. Dans ce contexte, il est avantageux que le rotor du premier moteur électrique soit monté à rotation dans le boîtier de la pompe ou 20 dans une pièce d'appui fixée en surface au boîtier de la pompe. Ainsi, la chaleur dégagée par le rotor peut s'évacuer par le palier dans le boîtier de la pompe et être évacuée par le flux débité par la ou les pompes. La température des composants au niveau du palier, par exemple de palier à roulement, de joints d'étanchéité à ondulation etc... reste en dessous de la 25 sollicitation maximale en température. Du point de vue de la fabrication, il est avantageux que le composant d'appui soit réalisé comme couvercle latéral du boîtier de pompe. Pour améliorer encore plus le transfert de chaleur du pre30 mier moteur électrique vers le boîtier de pompe, on forme le boîtier du premier moteur électrique sur le boîtier de la pompe. Cela se traduit non seulement par un transfert optimum de la chaleur à partir du rotor mais également à partir du stator du moteur électrique vers le boîtier de la pompe. Dans la mesure o le boîtier de la pompe est réalisé en une matière à conductibilité thermique élevée, cela facilite le transport et l'évacuation de la chaleur et ainsi le refroidissement du groupe à double moteur et double pompe selon l'invention. Pour cela, le boîtier de la pompe est avantageusement réalisé en aluminium ou en un alliage d'aluminium. Cela se répercute également de façon avantageuse sur le procédé de fabrication car les moyens à mettre en oeuvre en temps en énergie et en outillage pour l'usinage avec 5 enlèvement de copeaux du boîtier de la pompe sont considérablement plus réduits que pour usiner des matériaux ferreux. Suivant la conception du groupe à double moteur et double pompe selon l'invention, il peut être suffisant de ne prévoir qu'une pompe dans le boîtier de pompe. L'autre pompe est alors installée de préférence 10 contre la face frontale du second moteur électrique éloignée du premier moteur électrique. Cette réalisation peut être avantageuse si le second moteur électrique et la seconde pompe sont relativement petits et/ou si le second moteur électrique ne dégage qu'une chaleur relativement faible. Selon un développement préférentiel de l'invention, les deux 15 pompes sont installées en parallèle l'une par rapport à l'autre dans le boîtier de la pompe et le rotor du premier moteur électrique comporte un arbre creux traversé par un arbre reliant le rotor du second moteur électrique à la seconde pompe. Les débits de fluide des deux pompes peuvent ainsi servir pour refroidir le groupe à double moteur et double 20 pompe. Il est alors avantageux qu'au moins l'une des pompes, par exemple la seconde pompe (la plus petite pompe) prévue pour l'alimentation du circuit hydraulique de direction, fonctionne pratiquement en permanence pour avoir un débit d'huile suffisant pour évacuer la 25 chaleur du groupe à double moteur et double pompe. Il est en outre possible de mettre en route la première et/ou la seconde pompe dans les états de fonctionnement dans lesquels elles ne sont pas entraînées car les consommateurs alimentés ne sont pas commandés par une liaison active avec le premier et/ou le second moteur 30 électrique et l'interrupteur commandé en fonction de la température pour évacuer la chaleur. Les deux pompes ont avantageusement un canal d'aspiration commun. Il suffit alors d'une conduite d'aspiration hydraulique reliée au groupe à double moteur et double pompe selon l'invention. L'encombrement est réduit au minimum dans la direction axiale si la première pompe pénètre au moins en partie axialement dans le premier moteur électrique. Ainsi, le boîtier de pompe peut avantageuse- ment être réalisé sous la forme d'un panneau de palier pour le premier moteur électrique. Dans le même but, une réalisation de l'invention prévoit que le second moteur électrique pénètre au moins en partie axialement dans le 5 premier moteur électrique. De façon analogue, le second moteur électrique peut également être réalisé dans ce cas comme panneau de palier du premier moteur électrique. Dans ce contexte, un développement avantageux de l'invention prévoit des cavités axiales dans les deux faces frontales du ro10 tor du premier moteur électrique. Ces cavités reçoivent la première pompe ou le second moteur électrique. Les dimensions axiales du groupe à double moteur et double pompe sont ainsi réduites au minimum. Pour intégrer la première pompe et le second moteur électrique dans le premier moteur électrique il est avantageux que le premier l5 moteur électrique soit réalisé sous la forme d'un moteur à courant triphasé, synchrone. Du fait de sa construction, un moteur synchrone a un diamètre relativement plus grand qu'un moteur asynchrone, si bien qu'à l'intérieur du moteur on a suffisamment de place pour intégrer les composants du groupe à double moteur et double pompe selon l'invention, en 20 partie dans le premier moteur électrique. En outre, un moteur synchrone est relativement court dans la direction axiale. En utilisant un moteur synchrone, il est avantageux que pour le même encombrement, la puissance soit plus grande et les pertes plus faibles que dans le cas de moteurs asynchrones. Cela n'exclut 25 toutefois pas l'utilisation d'autres moteurs électriques appropriés. Le second moteur électrique peut également être réalisé comme moteur synchrone. Il est également possible d'envisager une réalisation dans laquelle le second moteur électrique est un moteur à champ axial. De tels moteurs à rotor en forme de disque sont extrêmement com30 pacts notamment dans la direction axiale. Dans la mesure o la seconde pompe présente un débit volumique significativement plus faible que celui de la première pompe et qu'ainsi, par comparaison avec la première pompe, elle demande une puissance motrice plus faible, il peut suffire d'utiliser un moteur à rotor en forme de disque de construction plus ré35 duite comme moyen d'entraînement. Selon un autre développement de l'invention, au moins une soupape est intégrée au boîtier de pompe. Les pompes sont avantageusement des pompes à engrenage, notamment des pompes à engrenage annulaire. Dans la mesure o le groupe à double moteur et double pompe peut être équipé d'une bride de fixation, cette solution peut être fixée très simplement à un endroit approprié de la machine. Il est particulièrement avantageux, selon l'invention, que la première pompe soit reliée à un circuit hydraulique de travail et que la seconde pompe soit reliée à un circuit hydraulique de direction. Le groupe à double moteur et double pompe selon 10 l'invention peut être intégré selon un développement intéressant, au moins en partie dans le boîtier d'un essieu moteur qui comporte au moins un moteur de roulement. On arrive ainsi à un engin ou machine de travail dont tous les moteurs principaux, à savoir celui de l'entraînement de déplacement, celui du circuit hydraulique de travail et celui du circuit hy15 draulique de direction, sont réunis en un ensemble global. Cela permet en outre, grâce au débit de la ou des pompes, de refroidir non seulement le premier et le second moteur électrique et la commande de puissance mais également le moteur de déplacement et sa commande de puissance. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un chariot transporteur comme exemple de machine active automotrice, - la figure 2 est une coupe longitudinale du groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique du chariot transporteur. Description d'un mode de réalisation La figure i montre une machine ou engin automoteur réalisé sous la forme d'un chariot à fourche à contrepoids et à batterie électri30 que; il comporte un circuit hydraulique de travail (vérin de levage et vérin d'inclinaison d'un mât de levage M installé en face frontale) ainsi qu'un circuit hydraulique de direction (commandé par l'axe de direction L du côté arrière). L'alimentation des deux systèmes évoqués est assurée par 35 un groupe à double moteur et double pompe représenté à la figure 2. Ce groupe se compose d'un premier moteur électrique El comprenant un rotor RI entraînant une première pompe Pi et d'un second moteur électrique E2 équipé d'un rotor R2 coaxial au premier moteur électrique El. Le rotor R2 entraîne une seconde pompe P2. La première pompe Pl du présent exemple de réalisation est branchée au circuit hydraulique de travail du chariot transporteur; la seconde pompe P2 est reliée au circuit hydraulique de direction. Les pompes Pi, P2 sont des pompes à couronne s dentée. Elles sont regroupées en un ensemble avec les moteurs électriques El, E2 comme cela sera décrit ci-après. Les rotors RI, R2 des deux moteurs électriques El, E2 sont montés en série l'un après l'autre. Le rotor RI du premier moteur électrique El comporte un arbre creux H traversé par l'arbre W relié de manière 10 rigide en rotation avec le rotor R2 du second moteur électrique E2. La face frontale respective du premier moteur électrique El, à l'opposé du second moteur électrique E2, c'est-à-dire à droite dans la figure, comporte un boîtier de pompe G logeant les deux pompes Pl, P2 en parallèle l'une par rapport à l'autre. La pompe Pl, voisine du premier moteur électrique El, 15 est couplée à son rotor RI. La seconde pompe P2 coopère par l'arbre W au rotor R2 du second moteur électrique E2. Dans le présent exemple de réalisation, le premier moteur électrique El est un moteur synchrone à courant alternatif qui présente un diamètre suffisamment grand pour recevoir, d'une part, de manière 20 peu encombrante, la première pompe Pl, et, d'autre part, pour intégrer dans une très large mesure le second moteur électrique E2 (voir du côté gauche de la figure 2). Le rotor RI du premier moteur électrique El comporte à cet effet des cavités axiales au niveau de ses faces frontales. La première pompe Pi prévue sur la première face frontale et le second mo25 teur électrique E2 prévu sur l'autre face frontale, pénètrent dans ces cavités. Ainsi, le boîtier du moteur électrique E2 et le boîtier de pompe G servent respectivement de panneaux de palier pour le premier moteur électrique El. Le second moteur électrique E2 du présent exemple de réa30 lisation est également constitué par un moteur synchrone, ici un moteur à champ radial. Il est également possible d'utiliser comme second moteur électrique E2 un moteur à champ axial (moteur à rotor en forme de disque). Le boîtier de pompe G présente un canal d'aspiration K 35 commun aux deux pompes Pl, P2 et des canaux de pression Dl, D2, séparés l'un de l'autre. A l'intérieur du boîtier de pompe G on peut avoir les soupapes non représentées aux figures qui sont branchées sur les canaux de pression Dl, D2. Du côté droit du boîtier de pompe selon la figure 2, on a une commande de puissance L représentée en trait interrompu. Cette commande est fixée en surface et elle assure de préférence la commande des deux moteurs électriques El, E2. La chaleur dégagée par les moteurs électriques El, E2 ainsi que celle de la commande de puissance S est évacuée par le débit de fluide fourni par les pompes Pi, P2. Pour optimiser on a prévu plusieurs moyens: * Le boîtier de pompe G est réalisé en une matière ayant une bonne con10 ductivité thermique, notamment de l'aluminium ou un alliage d'aluminium. Cette matière est facile à usiner. Le rotor RI du premier moteur électrique El est monté à rotation à l'extrémité droite selon les figures sur une pièce d'appui B fixée en surface contre le boîtier de pompe G (la pièce d'appui B est réalisée 15 comme couvercle latéral du boîtier de pompe G). Ainsi, la chaleur du rotor peut être évacuée par l'arbre creux H et par le point de palier de la pièce d'appui B dans le boîtier de pompe G, pour être ainsi évacuée par le débit des pompes Pi, P2. * Contrairement à la représentation de la figure 2 il est possible de for20 mer le boîtier du premier moteur électrique El sur le boîtier de pompe G pour avoir un transfert thermique optimum vers le boîtier de pompe G même en mode de stator. * La commande de puissance S est reliée en surface au boîtier de pompe G pour arriver à un bon contact entre le boîtier de pompe G et les com25 posants dégageant de la chaleur de la commande de puissance S. La pièce d'appui déjà évoquée B ferme une ouverture dans le boîtier de pompe G derrière laquelle se trouve la première pompe Pi. Du côté opposé du boîtier de pompe G on a une ouverture derrière laquelle se trouve la seconde pompe P2 et qui est couverte par une plaque G. Cette 30 plaque peut être traversée par un prolongement d'axe (représenté en trait interrompu) de l'arbre W pour faire coopérer la commande de puissance avec un capteur de vitesse de rotation. Uniquement une conduite d'aspiration et les deux conduites de pression des pompes Pi, P2 ainsi qu'une conduite collectrice électrique 35 avec une liaison par connexion pour les branchements électriques de la commande de puissance S et les deux moteurs électriques El, E2 aboutissent au groupe à double moteur et double pompe selon l'invention. Le groupe à double moteur et double pompe selon l'invention peut être formé par une bride de fixation F sur le boîtier du premier moteur électrique El, fixée au chariot transporteur à un endroit approprié. Il est toutefois également possible d'intégrer au moins en partie le groupe à double moteur et double pompe dans le boîtier d'un essieu moteur ayant au moins un moteur de déplacement. Dans ce cas on peut supprimer le cas échéant le boîtier propre au premier moteur électrique El et d'utiliser l'environnement existant dans le boîtier de l'essieu 10 moteur. REVENDICATIONS 10) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique pour un engin automoteur, notamment un chariot transporteur, comprenant une première pompe entraînée par le rotor d'un premier moteur électrique et 5 une seconde pompe entraînée par le rotor d'un second moteur électrique, coaxial au premier, caractérisé en ce que les rotors (RI, R2) des deux moteurs électriques (El, E2) sont installés en série l'un derrière l'autre et au moins l'une des pompes (Pl) est installée 10 axialement entre la face frontale du premier moteur électrique (El) éloignée du second moteur électrique (E2) et une commande de puissance (S). 2 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé par un boîtier de pompe (G) en contact surfacique direct ou indirect avec des composants dégageant de la chaleur et/ou conduisant la chaleur du premier moteur électrique (El) et de la commande de puissance (S). 30) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (RI) du premier moteur électrique (El) est monté à rotation dans le boîtier de pompe (G) ou dans une pièce d'appui (B) fixée en surface 25 contre le boîtier de pompe (G). 40) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce d'appui (B) est réalisée sous la forme d'un couvercle latéral du boîtier de pompe (G). 50) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier du premier moteur électrique (El) est formé sur le boîtier de pompe (G). 6 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier de pompe (G) est réalisé en une matière ayant une forte conduc5 tivité thermique. 7 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier de pompe (G) est en aluminium ou en un alliage d'aluminium. 8 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux pompes (P1, P2) sont installées en parallèle l'une par rapport à l'autre dans le boîtier de pompe (G), le rotor (RI) du premier moteur électrique (El) ayant un arbre creux (H) traversé par l'arbre (W) reliant le rotor (R2) du second moteur électrique (E2) à la seconde pompe (P2). 9 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux pompes (P1, P2) ont un canal d'aspiration (K) commun. 10 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première pompe (P1) pénètre axialement au moins en partie dans le premier moteur électrique (El1). 30 11 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 10, caractérisé en ce que le boîtier de pompe (G) est réalisé comme panneau de palier du premier 35 moteur électrique (El). 12 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, il caractérisé en ce que le second moteur électrique (E2) pénètre axialement au moins en partie dans le premier moteur électrique (El). 130) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 12, caractérisé en ce que le second moteur électrique (E2) est réalisé comme panneau de palier du premier moteur électrique (El). 10 140) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 10, caractérisé par des cavités axiales prévues dans les deux faces frontales du rotor (Rl) du 15 premier moteur électrique (El). 15 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moteur électrique (El) est un moteur synchrone à courant triphasé. 16 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, 25 caractérisé par au moins une soupape intégrée dans le boîtier de pompe (G). 17 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pompes (Pi, P2) sont des pompes à engrenage, notamment des pompes à anneaux dentés. 18 ) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la 35 revendication 1, caractérisé en ce qu' il est muni d'une bride de fixation (F). 190) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première pompe (Pi) est raccordée à un circuit hydraulique de travail et la seconde pompe (P2) à un circuit hydraulique de direction. 200) Groupe à double moteur et double pompe électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé par au moins une intégration partielle dans le boîtier d'un essieu moteur comprenant au moins un moteur de roulement.