Brevet FR2973300A1 — publié le 20121005

SYSTEME MOTOPROPULSEUR ELECTRIQUE A FREINAGE ELECTROMAGNETIQUE INTEGRE POUR VEHICULE AUTOMOBILE. La présente invention concerne un système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique intégré pour véhicule automobile. Elle concerne également un véhicule automobile, équipé d'au moins un tel système motopropulseur électrique. De manière classique, le dispositif de freinage d'un véhicule automobile est intégré dans le montage de roue, et parce qu'il est lié au moyeu de roue, le système de freinage est une masse suspendue, qui affecte négativement le comportement routier du véhicule. Le but de la présente invention est de fournir un nouveau système motopropulseur électrique dans lequel le moyen de freinage n'est plus une masse suspendue, de sorte que ce dernier n'est plus une cause de dégradation du comportement routier du véhicule. Un autre but de la présente invention est de fournir un nouveau système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique intégré, qui permette d'associer un système de récupération d'énergie utilisable notamment pour l'entraînement d'accessoires du véhicule. Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel système motopropulseur électromagnétique à freinage intégré, qui soit de conception et de réalisation simples, qui soit fiable et économique. Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un système motopropulseur électrique pour véhicule automobile, qui comprend - individuellement associé à une roue du véhicule - un moteur électrique qui entraîne la roue par l'intermédiaire d'un ensemble dit « ensemble d'arbre moteur », solidaire de la tige de l'amortisseur associé à la roue, et ce nouveau système motopropulseur comporte un dispositif de freinage électromagnétique implanté sur ledit ensemble d'arbre moteur solidaire de la tige de l'amortisseur dans la zone de puits amortisseur, de telle sorte que le dispositif de freinage ne constitue pas une masse suspendue susceptible de dégrader le comportement routier du véhicule. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, ledit ensemble d'arbre moteur est formé par deux arbres coaxiaux, solidaires en rotation et pouvant se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre contre l'action d'un moyen élastique de type ressort qui permet d'absorber le débattement de la roue au niveau de l'ensemble d'arbre moteur. Le dispositif de freinage comporte un inducteur, un disque de frein, qui est solidaire en rotation de l'ensemble d'arbre moteur (formé par les deux arbres coaxiaux mentionnés ci-dessus) et qui est situé entre un plateau fixe et un plateau mobile susceptible de se déplacer en translation pour venir serrer le disque de frein lorsque l'inducteur est mis sous tension. L'inducteur, le disque de frein et les plateaux sont montés coaxiaux sur ledit ensemble d'arbre moteur. L'ensemble d'arbre moteur est avantageusement relié au moteur électrique par clavetage ou par frettage ou par tout autre moyen équivalent connu en soi. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, l'ensemble d'arbre moteur entraîne la roue du véhicule par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission de type renvoi d'angle à 90° à engrenages coniques. L'engrenage du renvoi d'angle relié à l'arbre de roue est monté sur un ressort axial, qui permet à l'engrenage de garder le contact, notamment lors du débattement et du braquage de la roue. Le corps de l'amortisseur associé à la roue est avantageusement relié au pivot de roue, lui-même relié à la roue. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention également, l'ensemble d'arbre moteur est relié à la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un palier à roulements intégré à un support, comprenant un axe d'articulation relié à une chape, elle-même fixée sur un élément de la structure du véhicule. De préférence, le dispositif de freinage est monté sur le carter du moteur électrique par quatre vis de fixation. De préférence également, il est prévu un moyen de réglage axial du dispositif de freinage. Ce moyen est constitué, de préférence, par quatre vis de réglages axiales qui servent aussi de moyen de guidage lors du déplacement du plateau mobile au cours du freinage. Selon un mode de réalisation en variante, c'est le moteur électrique qui est relié à la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un palier à roulements intégré, du support à axe d'articulation et de la chape. La présente invention a aussi pour objet un véhicule automobile, de type hybride ou électrique, qui comporte au moins un système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique, qui est associé à une roue du véhicule et qui est conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective, schématique, du système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique intégré pour véhicule automobile, selon la présente invention, - la figure 2 est une vue agrandie, en perspective, 30 schématique, du dispositif de freinage électromagnétique intégré au système motopropulseur de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale, schématique, du système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique de la figure 1, 35 - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de freinage électromagnétique, montrant les moyens de fixation dudit dispositif sur le moteur électrique, et - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de freinage électromagnétique, montrant les 5 moyens de réglage dudit dispositif. En référence aux dessins des figures 1 à 3, on a représenté un exemple de système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique intégré pour véhicule automobile, selon la présente invention. 10 Ce système selon l'invention, individuellement associé à une roue référencée « R » du véhicule, comporte principalement un moteur électrique, de référence générale 10, qui entraîne la roue « R » par l'intermédiaire d'un ensemble d'arbre moteur la, lb, décrit plus en détail dans 15 la suite du texte, et un dispositif de freinage électromagnétique, de référence générale 20, implanté sur ledit ensemble d'arbre moteur la, lb. Il comporte également un ensemble de suspension de la roue, de référence générale 30, qui comprend la tige déjà mentionnée de l'amortisseur, 20 un mécanisme d'entraînement de la roue « R » à partir de l'ensemble d'arbre moteur la, lb, de type à renvoi conique, et une partie de fixation de l'ensemble du système motopropulseur sur la structure du véhicule. En référence principalement à la figure 3, le moteur 25 électrique 10 comporte, de manière classique, un rotor 11 et un stator 12, disposés à l'intérieur d'un carter 13. L'ensemble d'arbre moteur mentionné ci-dessus est un arbre en deux parties axiales, formées par les deux arbres coaxiaux référencés la et lb, respectivement. Les deux 30 arbres la et lb sont solidaires en rotation, comme il est expliqué plus loin dans le texte. L'arbre la est monté solidaire en rotation du rotor 11, sur des paliers à roulements du carter, référencés 14 et 15, respectivement en partie haute et en partie basse dudit carter 13. 35 Le dispositif de freinage électromagnétique 20 comprend un disque de frein 21, solidaire en rotation de l'arbre la, et situé entre un plateau fixe 22 et un plateau mobile 23 susceptible de se déplacer en translation selon l'axe « Z » du système pour venir serrer le disque de frein 21 lorsque l'inducteur 24 est mis sous tension. L'inducteur 24, le disque de frein 21 et les plateaux de frein 22 et 23 sont montés coaxiaux sur l'arbre la. L'ensemble de suspension 30 comprend notamment le corps amortisseur 31, le ressort de suspension 32, la coupelle basse 33 de support de ressort reliée au corps d'amortisseur 31 et la coupelle haute (non représentée) reliée à une partie fixe de la structure du véhicule ou intégrée au corps du moteur électrique. L'ensemble de suspension comprend également la tige d'amortisseur référencée 35, déjà mentionnée précédemment, qui est solidaire de l'ensemble d'arbre moteur la, lb. Le corps d'amortisseur 31 associé à la roue « R » est relié de manière classique au pivot 41 relié lui-même à la roue « R ». L'arbre la est relié à la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un palier à roulement 61 intégré à un support 62 comprenant des articulations et une chape (non représentée). L'arbre la est relié enfin, comme mentionné précédemment, au moteur électrique 10, par clavetage ou frettage ou tout autre moyen d'assemblage connu en soi. Les deux arbres coaxiaux la et lb sont liés en rotation par le moyen de cannelures référencées « c » (figure 3) ou par tout autre moyen mécanique de liaison en rotation connu en soi. Le mécanisme d'entraînement de la roue « R » à partir de l'arbre moteur la, lb comprend un renvoi d'angle à 90° à deux engrenages coniques 51 et 52, montés respectivement sur l'arbre lb d'axe « Z » et sur l'arbre 2 d'axe « Y » lié à la roue « R ». L'engrenage conique 52 du renvoi d'angle est monté sur un ressort axial 53, qui permet à l'engrenage de garder le contact, notamment lors du débattement et du braquage de la roue « R ». Un ressort, de type hélicoïdal par exemple, référencé « r », coaxial aux arbre la et lb, monté axialement entre les deux arbres la et lb, permet d'absorber le débattement de la roue « R » au niveau de l'arbre mateur la, lb. Le système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique intégré de l'invention, décrit ci-dessus, fonctionne de la manière suivante. Le moteur électrique 10 entraîne l'arbre la en rotation, lequel entraîne l'arbre lb en rotation par l'intermédiaire des cannelures « c », et l'arbre lb entraîne l'arbre 2 relié à la roue « R » par l'intermédiaire du mécanisme à renvoi conique à 90°. La mise sous tension de l'inducteur 24 provoque la translation (selon l'axe « Z ») du plateau mobile de frein 23, lequel vient serrer le disque de frein 21 contre le plateau fixe 22 afin de l'immobiliser et, par conséquent, de freiner l'arbre moteur la solidaire du disque de frein 21. L'ensemble d'arbre moteur la, lb traverse le corps amortisseur. L'arbre la est relié à l'amortisseur par l'intermédiaire de la tige d'amortisseur 35. A titre d'exemple non limitatif de la portée et de l'objet de la présente invention, une butée à billes peut assurer la liaison axiale entre l'arbre la et la tige d'amortisseur 35 et un roulement à aiguilles la rotation relative entre l'arbre la et la tige d'amortisseur 35. Le débattement de la roue « R » est absorbé, de manière classique, par le corps amortisseur 31 et la compression du ressort de suspension 32. Il importe de noter que le fonctionnement du système motopropulseur de l'invention repose sur l'ensemble d'arbre moteur en deux parties la et lb, lequel ensemble d'arbre moteur participe à la fonction de fixation sur la structure, à la fonction d'amortissement et à la partie motrice et de transmission de mouvement. On a représenté sur la figure 4 les moyens de fixation du dispositif de freinage électromagnétique 20 sur le moteur électrique 10, qui sont constitués par quatre vis de fixation 25, répartis à 90° d'angle. La figure 5 représente les moyens de réglage du dispositif de freinage, qui sont constitués par quatre vis de réglage 26. Ces vis de réglage 26 présentent une partie principale 26A qui sert de guidage lors du déplacement du plateau mobile 23 de frein au cours du freinage. La référence « e » désigne l'entrefer. Le système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique intégré décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : il comporte un dispositif de freinage électromagnétique, qui n'est pas une masse suspendue susceptible de dégrader le comportement routier du véhicule, - il réduit les pertes d'énergie, du fait de l'absence de cardan, et - il permet l'adjonction d'un système de récupération d'énergie, laquelle énergie peut être utilisée pour entraîner divers accessoires du véhicule. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté ci-dessus à titre d'exemple ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS1. Système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique pour véhicule automobile, qui comprend - individuellement associé à une roue (« R ») du véhicule - un moteur électrique (10) qui entraîne la roue (« R ») par l'intermédiaire d'un ensemble d'arbre moteur (la, lb), solidaire de la tige (35) de l'amortisseur associé à la roue (« R »), caractérisé en ce que ledit système motopropulseur comporte un dispositif de freinage électromagnétique (20) implanté sur ledit ensemble d'arbre moteur (la, lb) dans la zone du puits amortisseur, de telle sorte que ledit dispositif de freinage électromagnétique (20) ne constitue pas une masse suspendue susceptible de dégrader le comportement routier du véhicule. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble d'arbre moteur (la, lb) est formé par deux arbres coaxiaux (la ; lb), solidaires en rotation et pouvant se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre contre l'action d'un moyen élastique de type ressort (« r ») qui permet d'absorber le débattement de la roue (« R ») au niveau de l'ensemble d'arbre moteur (la, 1b). 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de freinage électromagnétique (20) comporte un inducteur (24), un disque de frein (21), qui est solidaire en rotation de l'ensemble d'arbre moteur (la, lb) et qui est situé entre un plateau fixe (22) et un plateau mobile (23) susceptible de se déplacer en translation pour venir serrer le disque de frein (21) lorsque l'inducteur (24) est mis sous tension, et en ce que l'inducteur (24), le disque de frein (21) et les plateaux (22, 23) sont montés coaxiaux sur ledit ensemble d'arbre moteur (la, 1b). 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble d'arbre moteur (la, lb) est relié au moteur électrique (10) par clavetage ou par frettage. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble d'arbre moteur (la, lb) entraîne la roue (« R ») par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission de type renvoi d'angle à 90° à deux engrenages coniques (51, 52). 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'engrenage conique (52) du renvoi d'angle lié à l'arbre de roue (2) est monté sur un ressort axial (53), qui permet à l'engrenage (52) de garder le contact, notamment lors du débattement et du braquage de la roue (« R »). 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de l'amortisseur (31) associé à la roue (« R ») est relié au pivot (41) de roue, lui-même relié à la roue. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'ensemble d'arbre moteur (la, lb) est relié à la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un palier à roulements (61) intégré à un support (62) de type comprenant un axe d'articulation relié à une chape, elle-même fixée sur ladite structure du véhicule. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de freinage électromagnétique (20) est monté sur le carter (13) du moteur électrique (10) par quatre vis de fixation (25). 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de réglage axial du dispositif de freinage électromagnétique (20), et en que ledit moyen est constitué par quatre vis de réglages (26) axiales qui servent aussi de moyen de guidage lors du déplacement du plateau mobile (23) au coures du freinage. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et 9, 10, caractérisé en ce que le moteur électrique (10) est relié à la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un palier à roulements (61) intégré à un support (62) de type comprenant un axe d'articulation relié à une chape, elle-même fixée sur ladite structure du véhicule. 12. Véhicule automobile, de type hybride ou électrique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système motopropulseur électrique à freinage électromagnétique, qui est associé à une roue (« R ») du véhicule et qui est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10.10