Brevet FR2942856A1 — publié le 20100910

La présente invention concerne, de façon générale, un groupe moto-pompe et, plus particulièrement, un groupe moto-pompe électrique qui, par sa structure et son fonctionnement, puisse constituer une réserve d'énergie. Cette invention est applicable notamment dans le domaine automobile, en particulier pour les véhicules équipés d'une direction assistée de type électro-hydraulique. Dans le domaine automobile, les systèmes de puissance liés à la sécurité, tels que les systèmes de freinage, de suspension active et de direction, doivent pouvoir apporter de l'énergie avec un minimum de temps de réponse, ce qui suppose la présence d'une réserve d'énergie immédiatement disponible. Sur les systèmes de freinage hydraulique et de suspension hydraulique, la réserve d'énergie est assurée par des accumulateurs hydrauliques. Dans le cas des systèmes de direction hydrauliques, la réserve d'énergie est assurée par l'inertie des pièces en rotation existantes. Ainsi, pour les systèmes de direction à pompe attelée au moteur thermique du véhicule, la réserve d'énergie est assurée par l'inertie de rotation du moteur thermique, augmentée de l'inertie de rotation de la pompe elle-même. Pour les systèmes de direction de type électro-hydraulique, donc incorporant une électro-pompe habituellement à engrenage, la réserve d'énergie est assurée par l'inertie de rotation du moteur électrique d'entraînement de la pompe, augmentée de l'inertie de rotation de la pompe à engrenage elle-même. Pour ces systèmes, l'inconvénient majeur réside dans le fait que les pièces en rotation de la pompe laminent de l'huile et ainsi dépensent de l'énergie hydraulique qui se dissipe en pure perte sous la forme d'énergie calorifique, non utilisée. La réserve d'énergie utilisable s'en trouve diminuée d'autant. La présente invention vise à éviter cet inconvénient, et son but principal est donc de fournir un groupe moto-pompe, applicable notamment dans le domaine automobile à une direction de type électro-hydraulique, qui puisse participer à la constitution d'une réserve d'énergie disponible, en évitant le laminage de l'huile (aussi longtemps qu'aucun débit d'huile n'est requis pour fournir une puissance hydraulique à l'actionneur tel que vérin de direction), donc en minimisant les pertes et en obtenant ainsi une énergie disponible maximale. A cet effet, l'invention a pour objet un groupe moto-pompe électrique constituant réserve d'énergie, avec un partie � pompe � comprenant un corps de pompe et, à l'intérieur du corps de pompe, au moins un élément tournant interne, tel qu'engrenage de pompe, ce groupe moto-pompe étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il comprend un premier moteur auquel est accouplé le corps de pompe, lui-même monté rotatif, et un second moteur auquel est accouplé l'élément tournant interne, tel qu'engrenage de pompe, les deux moteurs étant commandés de manière à pouvoir entraîner en rotation le corps de pompe et l'élément tournant interne soit dans le même sens et à la même vitesse, de sorte que la pompe ne délivre aucun débit de fluide mais constitue une réserve d'énergie disponible par sa masse tournante, soit dans des sens opposés pour délivrer un débit de fluide. Ainsi, le groupe moto-pompe objet de l'invention se caractérise par son corps de pompe monté tournant et par son moteur additionnel d'entraînement en rotation dudit corps, ce qui permet un mode de fonctionnement avantageux qui est le suivant : En faisant tourner dans le même sens et à la même vitesse les deux moteurs, donc à la fois le corps de pompe et l'élément tournant interne tel qu'engrenage, la rotation relative de l'engrenage par rapport au corps de pompe est nulle. Ainsi la pompe ne délivre aucun débit de fluide et se trouve � à l'arrêt � du point de vue hydraulique, tandis que les deux moteurs tournent en consommant très peu d'énergie. Cependant, l'ensemble de la pompe, entraîné en rotation, constitue une masse tournante donc un volant d'inertie, mettant à disposition une énergie qui peut être utilisée pour faire face à des situations d'urgence. Une telle rotation de l'ensemble de la pompe s'effectue sans laminage de l'huile donc sans perte d'énergie sous forme calorifique, et par conséquent dans des conditions optimales du point de vue de la quantité d'énergie en réserve. Par contre, en faisant tourner les deux moteurs en sens inverses l'un de l'autre, on obtient un mouvement de rotation relatif de l'engrenage interne par rapport au corps de pompe, donc la délivrance d'un débit de fluide. De plus, la vitesse de rotation de l'engrenage de la pompe se trouve multipliée par deux par rapport à la vitesse de rotation des deux moteurs, ce qui procure aussi une multiplication par deux du débit de la pompe. Dans un mode de réalisation préféré du groupe moto-pompe objet de l'invention, il est prévu que les deux moteurs, à savoir le premier moteur auquel est accouplé le corps de pompe rotatif et le second moteur auquel est accouplé l'élément tournant interne, tel qu'engrenage de pompe, sont disposés coaxialement, de part et d'autre du corps de pompe et en correspondance avec l'axe de rotation de ce corps de pompe. Dans le cas d'application d'un tel groupe moto-pompe à une direction assistée électro-hydraulique de véhicule automobile, il est prévu que les deux moteurs, auxquels sont respectivement accouplés le corps de pompe rotatif et l'élément tournant interne tel qu'engrenage de pompe, sont commandés de manière à entraîner en rotation le corps de pompe rotatif et l'élément tournant interne dans le même sens et à la même vitesse lorsque le véhicule avance en ligne droite ou se trouve à l'arrêt, et de manière à entraîner en rotation le corps de pompe et l'élément tournant interne dans des sens opposés lorsque le véhicule se trouve en situation de braquage à gauche ou à droite. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce groupe moto-pompe électrique constituant réserve d'énergie : Figure 1 est une vue en coupe très schématique d'un groupe moto-20 pompe selon l'état de la technique, applicable à une direction assistée électrohydraulique ; Figure 2 est une vue en coupe selon II û II de figure 1, passant par la partie � pompe � du groupe moto-pompe selon l'état de la technique ; Figure 3 est une vue en coupe très schématique d'un groupe moto- 25 pompe utilisable comme volant d'inertie, conformément à la présente invention ; Figure 4 est une vue en coupe selon IV û IV de figure 3, passant par la partie � pompe � du groupe moto-pompe de l'invention. Les figures 1 et 2 représentent à titre de rappel un groupe moto- 30 pompe selon l'état de la technique, tel qu'il est notamment connu et utilisé dans des systèmes de direction assistée électro-hydraulique de véhicules automobiles. Ce groupe moto-pompe comprend une partie � pompe � 2, avec un corps de pompe 3 fixe et avec au moins un élément tournant à l'intérieur du 35 corps de pompe 3 et prévu pour aspirer un fluide hydraulique dans un réservoir 4 et pour refouler le fluide dans un circuit hydraulique 5 alimentant un récepteur 6. L'élément tournant interne est en particulier un engrenage de pompe 7, pour former une pompe à engrenage. Cet engrenage 7 est accouplé à un moteur électrique 8 d'entraînement ici unique. Dans le cas d'application à une direction assistée électro-hydraulique, le récepteur 6 est un vérin d'assistance qui déplace la crémaillère du système de direction considéré. Le moteur électrique 8 est piloté en particulier par une � cartographie 3D �, qui impose la vitesse de ce moteur en fonction de la vitesse de rotation du volant de conduite du véhicule et de la vitesse d'avance du véhicule. Les figures 3 et 4 représentent un groupe moto-pompe conforme à 10 l'invention, lui aussi applicable à un système de direction assistée électrohydraulique de véhicule automobile. Ce groupe moto-pompe comprend une partie � pompe � 12, avec un corps de pompe 13 et avec au moins un élément tournant à l'intérieur du corps de pompe 13, qui est en particulier un engrenage de pompe 17. Cet 15 engrenage de pompe 17 est accouplé à un moteur électrique 18 d'entraînement. Le corps de pompe 13 est lui aussi monté rotatif, autour d'un axe de rotation A qui coïncide avec l'axe de l'arbre du moteur électrique 18. Un autre moteur électrique 19, coaxial au précédent et situé du côté opposé par 20 rapport au corps de pompe 13, a son arbre accouplé à ce corps de pompe 13. Comme précédemment, la partie � pompe � 12 est prévue pour aspirer un fluide dans un réservoir 14 et pour refouler le fluide dans un circuit hydraulique 15 alimentant un récepteur 16, en particulier un vérin d'assistance dans le cas d'un système de direction. Le corps de pompe 13 étant ici rotatif, 25 un ou plusieurs joints tournants sont prévus entre le corps de pompe 13 et le circuit hydraulique 15 qui est fixe, ces joints n'étant pas représentés en détail et relevant d'une technologie bien connue en soi. Le fonctionnement de groupe moto-pompe objet de l'invention, réalisé comme décrit ci-dessus, est le suivant : 30 Dans un premier mode de fonctionnement, les deux moteurs 18 et 19 sont commandés de manière à tourner dans le même sens et à la même vitesse. Ainsi, le corps de pompe 13 est entraîné en rotation dans un sens donné, comme indiqué par une flèche F sur la figure 4, et à l'intérieur de ce corps de pompe 13 l'engrenage de pompe 17 tourne dans le même sens et à 35 la même vitesse, ce qui peut être illustré par la même flèche F. Ainsi, il n'existe aucun mouvement relatif de rotation entre l'engrenage de pompe 17 et le corps de pompe 13, si bien que la pompe 12 ne délivre alors aucun débit de fluide dans le circuit hydraulique 15. Cependant, la masse totale de cette pompe 12, étant entraînée en rotation, représente une réserve d'énergie potentielle, qui est disponible à tout moment. Dans un second mode de fonctionnement, les deux moteurs 18 et 19 sont commandés de manière à tourner en sens inverse l'un de l'autre. Il existe alors un mouvement relatif de rotation entre le corps de pompe 13, tournant dans un sens, et l'engrenage de pompe 17 tournant dans l'autre sens, si bien que la pompe 12 délivre alors un débit de fluide dans le circuit hydraulique 15. Lorsque le groupe moto-pompe considéré est appliqué à un système de direction assistée électro-hydraulique, le fonctionnement est plus particulièrement le suivant : Les deux moteurs 18 et 19 sont commandés de manière à entraîner en rotation le corps de pompe 13 et l'engrenage de pompe 17 dans le même sens et à la même vitesse lorsque le véhicule concerné circule en ligne droite ou se trouve à l'arrêt, donc dans des conditions pour lesquelles le système de direction n'a pas besoin d'être sollicité avec une assistance. L'énergie alors mise en réserve par la pompe 12, entraînée en rotation et constituant ainsi un volant d'inertie, peut être utilisée pour faire face à des situations d'urgence, avec un temps de réponse minimal, par exemple pour un freinage d'urgence ou pour une action sur la suspension, dans le cas d'un véhicule avec suspension active. De plus, la masse de la pompe de la pompe 12 en rotation régule alors la rotation des deux moteurs 18 et 19. Par contre, dans le cas d'un braquage du véhicule à gauche ou à droite, les deux moteurs 18 et 19 sont commandés de manière à entraîner en rotation le corps de pompe 13 et l'engrenage de pompe 17 en sens opposés, si bien que la pompe 12 délivre un débit de fluide dans le circuit hydraulique 15 et alimente ainsi le vérin d'assistance 16 du système de direction. Pour le pilotage des deux moteurs électriques 18 et 19, il est prévu ici une double � cartographie �. Il s'agit de deux cartographies de même type, mais d'allure différente pour chacun des moteurs. Bien entendu, en fonction des besoins d'assistance instantanés du véhicule concerné, tous modes de fonctionnement intermédiaires sont également envisageables, c'est-à-dire que la pompe 12 fournit un débit de fluide limité, tout en constituant simultanément une certaine réserve d'énergie disponible. Comme on le comprend, le groupe moto-pompe objet de l'invention ne diminue en rien les performances dynamiques du système de direction 5 électro-hydraulique. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce groupe moto-pompe électrique constituant réserve d'énergie qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. 10 C'est ainsi, notamment, que l'invention reste applicable à une pompe d'un type autre qu'une pompe à engrenage, et que le groupe moto-pompe peut posséder toute destination, dans le domaine automobile ou dans d'autres domaines industriels, et ceci quelle que soit l'utilisation faite de la réserve d'énergie. 15 REVENDICATIONS1. Groupe moto-pompe électrique constituant réserve d'énergie, avec une partie � pompe � (12) comprenant un corps de pompe (13) et, à l'intérieur du corps de pompe (13), au moins un élément tournant interne, tel qu'engrenage de pompe (17), caractérisé en ce qu'il comprend un premier moteur (19) auquel est accouplé le corps de pompe (13), lui-même monté rotatif et un second moteur (18) auquel est accouplé l'élément tournant interne, tel qu'engrenage de pompe (17), les deux moteurs (18, 19) étant commandés de manière à pouvoir entraîner en rotation le corps de pompe (13) et l'élément tournant interne (17) soit dans le même sens et à la même vitesse, de sorte que la pompe (12) ne délivre aucun débit de fluide mais constitue une réserve d'énergie disponible par sa masse tournante, soit dans des sens opposés pour délivrer un débit de fluide. 2. Groupe moto-pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux moteurs, à savoir le premier moteur (19) auquel est accouplé le corps de pompe (13) rotatif et le second moteur (18) auquel est accouplé l'élément tournant interne, tel qu'engrenage de pompe (17) sont disposés coaxialement, de part et d'autre du corps de pompe (13) et en correspondance avec l'axe de rotation (A) de ce corps de pompe (13). 3. Groupe moto-pompe selon la revendication 1 ou 2, appliqué à une direction assistée électro-hydraulique de véhicule automobile, caractérisé en ce que les deux moteurs (18, 19), auxquels sont respectivement accouplés le corps de pompe (13) rotatif et l'élément tournant interne tel qu'engrenage de pompe (17), sont commandés de manière à entraîner en rotation le corps de pompe (13) et l'élément tournant interne (17) dans le même sens et à la même vitesse lorsque le véhicule avance en ligne droite ou se trouve à l'arrêt, et de manière à entraîner en rotation le corps de pompe (13) et l'élément tournant interne (17) dans des sens opposés lorsque le véhicule se trouve en situation de braquage à gauche ou à droite.