Brevet FR3044607A1 — publié le 20170609

" GROUPE MOTOPROPULSEUR D'UN VEHICULE " [0001] L'invention concerne un groupe motopropulseur d'un véhicule, notamment automobile. [0002] L'invention s'applique en particulier, mais de manière non limitative, à un véhicule hybride comprenant d'une part un moteur thermique de propulsion et d'autre part un moteur électrique de propulsion et un système motoréducteur. [0003] Il est bien connu qu'un tel véhicule comprend en façade plusieurs accessoires, tels qu'un alternateur, un compresseur de climatisation ou une pompe centrifuge. Il est d'autre part connu de relier ces accessoires au moteur thermique du véhicule automobile, qui entraîne alors ces accessoires à l'aide d'une courroie reliée par une poulie au vilebrequin dudit moteur thermique. [0004] Cependant, l'entraînement de ces accessoires a pour conséquence d'une part l'augmentation de la charge du moteur thermique et donc de sa consommation, et d'autre part la diminution du rendement dudit moteur thermique. En outre, l'augmentation de la charge du moteur thermique induit également une augmentation de la production et du rejet de dioxyde de carbone par ce dernier. Enfin, sur un véhicule hybride, lors d'une phase de fonctionnement exclusivement électrique au cours de laquelle le moteur thermique est à l'arrêt, certains accessoires, comme le compresseur de climatisation, sont alimentés par la batterie du véhicule, provoquant une décharge très rapide de cette dernière, qui devra par la suite être rechargée par le moteur thermique. [0005] Il est également connu notamment du document US 7690451 un véhicule hybride présentant un groupe de propulsion hybride comportant un moteur thermique et un moteur électrique, ainsi qu'un système pour alimenter les accessoires du véhicule. En particulier, ce système comporte un moteur électrique d'entraînement des accessoires montés sur une façade. [0006] Cependant, ce système de propulsion hybride a pour inconvénient d'être encombrant du fait de la présence de la façade accessoires, et que l'entraînement des accessoires ne peut être réalisé que par un moteur électrique supplémentaire. [0007] La présente invention a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus de l'art 30 antérieur. 3044607 2 [0008] Pour atteindre ce but, le groupe motopropulseur selon l'invention comprend un moteur électrique, un système motoréducteur comportant un arbre de sortie, l'arbre moteur du moteur électrique étant mécaniquement relié à l'arbre de sortie du système motoréducteur via un dispositif d'accouplement, le groupe motopropulseur comprenant en 5 outre au moins un accessoire dont l'arbre est entraîné par l'arbre moteur du moteur électrique, l'arbre moteur du moteur électrique et l'arbre de l'accessoire étant alignés. [0009] Selon une autre particularité, l'accessoire est mécaniquement relié au moteur électrique par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission mécanique permettant des vitesses de rotation différentes de l'arbre moteur du moteur électrique et de l'arbre de 10 l'accessoire. [0010] Selon une autre particularité, le groupe motopropulseur comprend deux accessoires reliés en série l'un avec l'autre. [0011] Selon une autre particularité, le groupe motopropulseur comprend trois accessoires reliés en série les uns avec les autres. 15 [0012] Selon une autre particularité, chaque accessoire est logé dans le carter du système motoréducteur. [0013] Selon une autre particularité, deux accessoires adjacents sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission mécanique permettant des vitesses de rotation différentes des arbres des accessoires. 20 [0014] Selon une autre particularité, un dispositif d'accouplement, tel qu'un embrayage ou un dispositif de crabotage, est mécaniquement relié entre le système de transmission mécanique de l'accessoire le plus éloigné et l'accessoire adjacent. [0015] Selon une autre particularité, l'accessoire le plus éloigné est un compresseur de climatisation et l'autre accessoire est un alternateur ou une pompe centrifuge. 25 [0016] Selon une autre particularité, l'accessoire le plus éloigné est un compresseur de climatisation et les deux autres accessoires sont un alternateur et une pompe centrifuge. [0017] L'invention concerne également un véhicule automobile, notamment de type hybride, comprenant un groupe motopropulseur tel que défini précédemment, et un train de roues avant, un train de roues arrière, un moteur thermique à l'avant du véhicule pour 3044607 3 entraîner le train de roues avant, le moteur électrique et le système motoréducteur étant à l'arrière du véhicule pour entraîner le train de roues arrière. [0018] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va 5 suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - La figure 1 représente une vue schématique de dessus d'un véhicule hybride comprenant un groupe motopropulseur selon l'invention ; - La figure 2 représente une vue schématique d'un groupe de propulsion électrique 10 comportant un système motoréducteur et trois accessoires logés dans le carter du système motoréducteur ; - La figure 3 représente une vue schématique d'un groupe de propulsion électrique comportant un système motoréducteur et deux accessoires logés dans le carter du système motoréducteur. 15 [0019] On décrit ci-après l'invention en se référant aux figures 1 à 3, appliquée à un véhicule automobile, notamment de type hybride. [0020] Le véhicule automobile 23 de type hybride représenté à la figure 1 comprend à l'avant un moteur thermique de propulsion 24, relié à une boite de vitesses 25 et destiné à entraîner le train de roues avant 26 du véhicule. On définit les termes avant et arrière du 20 véhicule 23 par rapport au sens de déplacement du véhicule adoptant sa vitesse de croisière. [0021] Le véhicule 23 comprend à l'arrière un groupe de propulsion électrique 1, destiné à entraîner le train de roues arrière 27 du véhicule 23. [0022] Selon l'invention, le groupe de propulsion électrique 1 comprend un moteur 25 électrique 2. Le groupe de propulsion électrique 1 comprend également un système motoréducteur 4 comportant un arbre primaire 5 solidaire de et aligné avec l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2, et un arbre secondaire 6 entrainé mécaniquement par l'arbre primaire 5 via un premier ensemble d'engrenages 7. Enfin, le système motoréducteur 4 comprend un différentiel 10 comportant un arbre de sortie 11 destiné à entraîner le train de roues arrière 27. L'arbre de sortie 5 est entrainé, via un deuxième ensemble d'engrenages 3044607 4 8, par l'arbre secondaire du système motoréducteur 4. Ainsi, la rotation de l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 entraîne en rotation l'arbre de sortie 5 du système motoréducteur 4. [0023] Le véhicule comprend également un radiateur 28 pour permettre de refroidir le liquide de refroidissement, qui est destiné à refroidir le moteur thermique 24 et le système 5 motoréducteur 4. [0024] L'arbre secondaire 6 du système motoréducteur 4 comprend un dispositif d'accouplement 9, par exemple et de manière non limitative un dispositif d'embrayage ou un dispositif de crabotage. Ce dispositif d'accouplement 9 permet d'accoupler ou de désaccoupler le moteur électrique 2 du système motoréducteur 4, en fonction des besoins 10 de propulsion. Les différentes phases de fonctionnement du groupe de propulsion électrique 1 seront décrites plus loin. En outre, le moteur électrique 2 est logé dans le carter 22 du système motoréducteur 4. [0025] En référence à la figure 2, un premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit. 15 [0026] Selon l'invention, le groupe de propulsion électrique 1 comprend un premier accessoire 12a, également logé dans le carter 22 du système motoréducteur 4. Le premier accessoire 12a est monté de telle sorte que l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 et l'arbre 15a du premier accessoire 12a sont alignés. L'extrémité de l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 est solidaire d'une première extrémité de l'arbre primaire 5 du système 20 motoréducteur 4, et l'autre extrémité de l'arbre primaire 5 est mécaniquement reliée à l'autre extrémité de l'arbre 15a du premier accessoire 12a via un système de transmission mécanique 18a. [0027] Le groupe de propulsion électrique 1 comprend un second accessoire 13a logé dans le carter 22 du système motoréducteur 4, et relié en série au premier accessoire 12a 25 de sorte que l'autre extrémité de l'arbre 15a du premier accessoire 12a soit mécaniquement reliée à une première extrémité de l'arbre 16a du second accessoire 13a via un système de transmission mécanique 19a logé dans le carter 22 du système motoréducteur 4. Ainsi, l'arbre 15a du premier accessoire 12a, qui est apte à être entraîné par l'arbre moteur 3 du premier moteur électrique 2, est apte à entraîner l'arbre 16a du 30 second accessoire 13a. Les arbres 15a, 16a des premier et second accessoires 12a, 13a sont en outre alignés entre eux et avec l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2. 3044607 5 [0028] Le groupe de propulsion électrique 1 comprend un troisième accessoire 14 logé dans le carter 22 du système motoréducteur 4, et relié en série au second accessoire 13a de sorte que l'autre extrémité de l'arbre 16a du second accessoire 13a soit mécaniquement reliée à une première extrémité de l'arbre 17 du troisième accessoire 14 5 via un système de transmission mécanique 20 logé dans le carter 22 du système motoréducteur 4. Ainsi, l'arbre 15a du premier accessoire 12a, qui est apte à être entraîné par l'arbre moteur 3 du premier moteur 2, est apte à entraîner l'arbre 16a du second accessoire 13a et l'arbre 17 du troisième accessoire 14. Les arbres des premier, second et troisième accessoires sont en outre alignés entre eux et avec l'arbre moteur 3 du moteur 10 électrique 2. [0029] De préférence, les premier et second accessoires 12a, 13a sont par exemple et indifféremment un alternateur et une pompe centrifuge, tandis que le troisième accessoire 14, qui est le plus éloigné du moteur électrique 2, est un compresseur de climatisation. La pompe centrifuge ainsi entrainée par le moteur électrique 2 a pour fonction d'assurer le 15 refroidissement du groupe de propulsion électrique 1. Cette pompe est reliée via des tuyaux 29 au radiateur 28 du véhicule 23. Ainsi, les tuyaux 29 sont raccordés notamment à la pompe centrifuge à des embouts 30 solidaires du carter 22 du système motoréducteur 4 pour amener une entrée et une sortie de liquide de refroidissement. [0030] Les systèmes de transmission mécanique 18a, 19a, 20, par exemple des trains 20 épicycloïdaux, reliant d'une part les arbres 16a, 17 des second et troisième accessoires 13a, 14 entre eux et d'autre part l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 et l'arbre 15a du premier accessoire 12a, autorisent le montage dans le groupe de propulsion électrique 1 de trois accessoires 12a, 13a, 14 dont les arbres 15a, 16a, 17 n'ont pas forcément la même vitesse de rotation. Chaque train épicycloïdal 18a, 19a, 20, dont le bâti est solidaire 25 du carter 22 du système motoréducteur 4, comprend une couronne solidaire du bâti, un engrenage dit planétaire et une pluralité d'engrenages dits satellites montés sur un porte-satellites. Le porte-satellites et le planétaire sont respectivement solidaires de deux arbres coaxiaux, un des arbres coaxiaux étant relié à l'arbre 15a, 16a, 17 d'un des accessoires 12a, 13a, 14 et l'autre des arbres coaxiaux étant relié à l'arbre 15a, 16a, 17 d'un autre 30 accessoire 12a, 13a, 14 ou à l'arbre 3 du moteur électrique 2. [0031] De manière optionnelle, un dispositif d'accouplement 21a, par exemple un dispositif d'embrayage ou de crabotage, reliant les arbres 16a, 17 des second et troisième accessoires 13a, 14 permet de désaccoupler au besoin le troisième accessoire 14 du 3044607 6 moteur électrique 2. C'est pour cette raison que le troisième accessoire 14 est préférentiellement un compresseur de climatisation, car son fonctionnement est généralement intermittent dans un véhicule 23, notamment automobile. [0032] La figure 3 présente un deuxième mode de réalisation de l'invention, comprenant 5 deux accessoires 12b, 13b. [0033] Le groupe motopropulseur selon l'invention comprend un premier accessoire 12b logé dans le carter 22 du système motoréducteur 4, et qui est par exemple une pompe centrifuge ou un alternateur. Ce premier accessoire 12b est monté de telle sorte que l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 et l'arbre 15b du premier accessoire 12b sont 10 alignés. L'extrémité de l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 est solidaire d'une première extrémité de l'arbre primaire 5 du système motoréducteur 4, et l'autre extrémité de l'arbre primaire 5 est mécaniquement reliée à une première extrémité de l'arbre 15b du premier accessoire 12b via un système de transmission mécanique 18b. [0034] Le groupe motopropulseur comprend un second accessoire 13b, logé dans le 15 carter 22 du système motoréducteur 4, et relié en série au premier accessoire 12b de sorte que l'autre extrémité de l'arbre 15b du premier accessoire 12b soit mécaniquement reliée à une première extrémité de l'arbre 16b du deuxième accessoire 13b via un système de transmission mécanique 19b logé dans le carter 22 du système motoréducteur 4. Ainsi, l'arbre 15b du premier accessoire 12b, qui est apte à être entraîné par l'arbre moteur 3 du 20 premier moteur électrique 2, est apte à entraîner l'arbre 16b du second accessoire 13b. Les arbres 15b, 16b des premier et second accessoires 12b, 13b sont en outre alignés entre eux et avec l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2. [0035] Les systèmes de transmission mécanique 18b, 19b, par exemple des trains épicycloïdaux, reliant d'une part les arbres 15b, 16b des deux accessoires 12b, 13b entre 25 eux et d'autre part l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 et l'arbre 15b du premier accessoire 12b, autorisent le montage dans le groupe de propulsion électrique 1 des deux accessoires 12b, 13b dont les arbres 15b, 16b n'ont pas forcément la même vitesse de rotation. Chaque train épicycloïdal 18b, 19b, dont le bâti est solidaire du carter 22 du système motoréducteur 4, comprend une couronne solidaire du bâti, un engrenage dit 30 planétaire et une pluralité d'engrenages dits satellites montés sur un porte-satellites. Le porte-satellites et le planétaire sont respectivement solidaires de deux arbres coaxiaux, un des arbres coaxiaux étant relié à l'arbre 15b, 16b d'un des accessoires 12b, 13b et l'autre 3044607 7 des arbres coaxiaux étant relié à l'arbre 15b, 16b de l'autre accessoire 12b, 13b ou à l'arbre 3 du moteur électrique 2. [0036] De manière optionnelle, un dispositif d'accouplement 21b, par exemple un dispositif d'embrayage ou de crabotage, reliant les arbres 15b, 16b des premier et second 5 accessoires 12b, 13b permet de désaccoupler au besoin le deuxième accessoire 13b du moteur électrique 3. C'est pour cette raison que le deuxième accessoire 13b est préférentiellement un compresseur de climatisation, car son fonctionnement est généralement intermittent dans un véhicule 23, notamment automobile. [0037] Les différentes phases de fonctionnement du groupe de propulsion électrique 1 10 sont communes aux deux modes de réalisation décrits ci-dessus et vont maintenant être décrites. [0038] On peut distinguer deux phases de fonctionnement différentes : une phase thermique pure, et une phase électrique ou hybride. [0039] Au cours de la phase de fonctionnement dite thermique pure, le moteur thermique 15 24 assure seul la propulsion du véhicule 23. Le dispositif d'accouplement 9 est donc dans une configuration telle que l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 est désaccouplé du système motoréducteur 4. Le moteur électrique 2 demeure alimenté par une batterie du véhicule 23 pour assurer la rotation de son arbre moteur 3, et donc l'entraînement au moins des arbres 15a, 15b, 16a des premier et second accessoires 12a, 12b, 13a. 20 Lorsque le dispositif d'accouplement 21a, 21b est engagé pour accoupler l'accessoire le plus éloigné 14, 13b du moteur électrique 2, alors le moteur électrique 2 alimenté par la batterie du véhicule 23 entraine également l'arbre 16b, 17 de cet accessoire 13b, 14. [0040] De manière alternative, pour permettre l'entraînement continu au moins des arbres 15a, 15b, 16a des premier et second accessoires 12a, 12b, 13a par l'arbre moteur 25 3 du moteur électrique 2, le dispositif d'accouplement 9 maintient l'accouplement de l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 avec le système motoréducteur 4, de sorte que l'arbre de sortie 11 du système motoréducteur 4, entraîné en rotation par le train de roues arrière 27, entraîne en rotation l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2. Lorsque le dispositif d'accouplement 21a, 21b est engagé pour accoupler l'accessoire le plus éloigné 14, 13b 30 du moteur électrique 2, alors l'arbre de sortie 11 du système motoréducteur 4 entraine également l'arbre 16b, 17 de cet accessoire 13b, 14. 3044607 8 [0041] Au cours de la phase de fonctionnement dite électrique ou hybride, le groupe de propulsion électrique 1 assure au moins une partie de la propulsion du véhicule 23 par entraînement du train de roues arrière 27. La propulsion peut être purement électrique, auquel cas le moteur thermique 24 est arrêté, ou hybride, auquel cas le moteur thermique 5 24 participe également à la propulsion du véhicule 23 en entraînant le train de roues avant 26. [0042] Pour ce faire, le moteur électrique 2 est accouplé au système motoréducteur 4, et l'arbre primaire 5 entraine l'arbre secondaire 6 qui entraine à son tour l'arbre de sortie 11 du système motoréducteur 4. Dans cette phase de fonctionnement, les vitesses de 10 rotation au moins des arbres 15a, 15b, 16a des premier et second accessoires 12a, 12b, 13a sont donc tributaires de la vitesse de rotation du train de roues arrière 27 du véhicule 23, et il en est de même pour l'accessoire 13b, 14 le plus éloigné lorsque le dispositif d'accouplement correspondant 21b, 21a est engagé pour permettre l'entrainement de l'arbre 16b, 17 de cet accessoire 13b, 14. 15 [0043] Ainsi, le groupe de propulsion électrique 1 selon l'invention, intégrant dans le carter 22 du système motoréducteur 4 les accessoires 12a, 12b, 13a, 13b, 14 comme l'alternateur, le compresseur de climatisation et la pompe centrifuge, permet de supprimer la façade accessoires utilisée dans les systèmes connus. Ceci permet de réduire la charge du moteur thermique 24, qui n'a plus besoin d'alimenter les accessoires, et en outre 20 d'améliorer le rendement de celui-ci. [0044] L'intégration de systèmes de transmission mécanique 19a, 19b, 20 entre les accessoires reliés en série, et d'un système de transmission mécanique 18a, 18b entre le moteur électrique 2 et le premier accessoire 12a, 12b permet également au constructeur de choisir des accessoires fonctionnant à des fréquences de rotation différentes. Il est 25 possible au constructeur de dimensionner librement les accessoires 12a, 12b, 13a, 13b, 14, les premier, second et troisième accessoires 12a, 12b, 13a, 13b, 14 pouvant être choisis parmi n'importe quel type d'accessoire automobile habituellement intégré en façade. Enfin, l'alignement des arbres des accessoires avec l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2 permet de réduire l'encombrement du groupe de propulsion électrique. 30 [0045] La configuration telle que décrite n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et représentés sur les figures. Elle n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif. De multiples modifications peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En particulier, le groupe de propulsion électrique 1 3044607 9 peut comporter d'autres accessoires montés en série, avec ou sans dispositif d'accouplement et système de transmission mécanique du type train épicycloïdal, tous ces accessoires étant entraînés par l'arbre moteur 3 du moteur électrique 2. REVENDICATIONS1. Groupe motopropulseur d'un véhicule, notamment automobile, comprenant un moteur électrique (2), un système motoréducteur (4) comportant un arbre de sortie (11), l'arbre moteur (3) du moteur électrique (2) étant mécaniquement relié à l'arbre de sortie (11) du système motoréducteur (4) via un dispositif d'accouplement (9), le groupe motopropulseur comprenant en outre au moins un accessoire (12a, 12b) dont l'arbre (15a, 15b) est entraîné par l'arbre moteur (3) du moteur électrique (2), l'arbre moteur (3) du moteur électrique (2) et l'arbre (15a, 15b) de l'accessoire (12a, 12b) étant alignés. 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accessoire (12a, 12b) est mécaniquement relié au moteur électrique (2) par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission mécanique (18a, 18b) permettant des vitesses de rotation différentes de l'arbre moteur (3) du moteur électrique (2) et de l'arbre (15a, 15b) de l'accessoire (12a, 12b). 3. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que qu'il comprend deux accessoires (12b, 13b) reliés en série l'un avec l'autre. 4. Groupe motopropulseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'accessoire le plus éloigné (13b) est un compresseur de climatisation et l'autre accessoire (12b) est un alternateur ou une pompe centrifuge. 5. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que qu'il comprend trois accessoires (12a, 13a, 14) reliés en série les uns avec les autres. 6. Groupe motopropulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'accessoire le plus éloigné (14) est un compresseur de climatisation et les deux autres accessoires (12a, 13a) sont un alternateur et une pompe centrifuge. 7. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque accessoire (12a, 12b, 13a, 13b, 14) est logé dans le carter (22) du système motoréducteur (4). 8. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que deux accessoires adjacents (12a, 12b, 13a, 13b, 14) sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission mécanique (19a, 19b, 20) permettant des 3044607 11 vitesses de rotation différentes des arbres (15a, 15b, 16a, 16b, 17) des accessoires (12a, 12b, 13a, 13b, 14). 9. Groupe motopropulseur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un dispositif d'accouplement (21a, 21b), tel qu'un embrayage ou un dispositif de crabotage, est 5 mécaniquement relié entre le système de transmission mécanique (19b, 20) de l'accessoire le plus éloigné (13b, 14) et l'accessoire adjacent (13a, 12b). 10. Véhicule automobile (23), notamment de type hybride, comprenant un groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et un train de roues avant (26), un train de roues arrière (27), un moteur thermique (24) à l'avant du véhicule pour 10 entraîner le train de roues avant (26), le moteur électrique (2) et le système motoréducteur (4) étant à l'arrière du véhicule (23) pour entraîner le train de roues arrière (27).