Brevet FR3124039A1 — publié le 20221216

L’invention concerne un système de transmission (T) pour véhicule automobile, comprenant au moins deux machines électriques (RI, RE) à flux axial concentriques, caractérisé en ce qu’il comprend un système de couplage/découplage mécanique (CR) des machines électriques (RI, RE) ensemble. Le système de couplage/découplage comprend un mécanisme de crabotage (CR) ; un mécanisme d’embrayage des machines électriques ; ou un mécanisme de roue libre reliant les machines électriques (RI, RE). L’invention concerne en outre un véhicule et une méthode de roulage sur la base d’un tel système. Fig. 1 SYSTEME DE TRANSMISSION POUR VEHICULE, A COUPLAGE/DECOUPLAGE DE MACHINES ELECTRIQUES, VEHICULE ET METHODE DE ROULAGE SUR LA BASE D’UN TEL SYSTEME L’invention se rapporte au domaine des dispositifs et systèmes de transmission pour véhicule électrique. L’invention concerne plus particulièrement des moyens de transmission de type à machines électriques axiales multiples. Dans ce domaine il a été proposé des systèmes de transmissions basées sur des machines axiales multiples sur un même arbre, pour remédier au besoin en couple et puissance très élevé. Malheureusement, les solutions proposées ne sont pas pleinement satisfaisantes du point de vue des variations de besoins en couple et puissance. En outre, elles aboutissent à des rendements faibles dans certaines situations de vie. Ainsi, un objectif de l’invention est de proposer une solution de transmission mieux adaptée aux variations de besoins de couple et de puissance, et d’améliorer le rendement dans toutes les situations de vie. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un système de transmission pour véhicule automobile, comprenant au moins deux machines électriques à flux axial concentriques, et un système de couplage/découplage mécanique des machines électriques entre-elles, caractérisé en ce que le système de couplage/découplage comprend un mécanisme de crabotage, un mécanisme d’embrayage, ou un mécanisme de roue libre reliant les machines électriques entre-elles. Avantageusement, le système de couplage/découplage permet un changement de configuration permettant de s’adapter aux besoins importants de couple et de puissance par le couplage, et d’améliorer le rendement dans les autres situations de vie par le découplage. En outre, un couplage mécanique permet de solidariser mécaniquement les pièces couplées pour assurer le couplage. Selon une variante, le mécanisme de crabotage est sur au moins une des machines électriques, configuré pour un déplacement axial suivant l’axe des machines électriques. Cela permet de coupler facilement des machines électriques adjacentes. Selon une variante, le système de couplage/découplage comprend un mécanisme d’embrayage. Selon une variante, le système de couplage/découplage comprend un mécanisme de roue libre reliant les machines électriques entre-elles. Cela permet d’avoir un couplage simplifié en limitant le nombre de pièces nécessaires. En particulier, il n’ya pas de besoin de commande de couplage, ni d’actionneur. Selon une variante, le mécanisme de roue libre coopère avec un premier système de fixation des machines électriques au mécanisme de roue libre par l’intermédiaire de carters desdites machines. Avantageusement, cela permet un montage simplifié. Selon une variante, le mécanisme de roue libre coopère en outre avec un deuxième système de fixation d’une machine électrique au mécanisme de roue libre par l’intermédiaire d’un stator externe central. Cela permet une potentialité d’utilisation en tant que coupleur magnétique. Selon une variante, le système de couplage/découplage est solidarisé à une machine et est configuré pour être déplacé vers l’autre machine pour coupler les deux machines ensemble. Cela permet de coupler simplement les deux machines électriques. Selon une variante, le système de couplage/découplage est piloté par actionnement électromagnétique. Cela permet d’actionner le couplage avec une force significative. Un autre objet de l’invention concerne un véhicule automobile comprenant un système de transmission selon l’invention. L’invention concerne également une méthode de roulage d’un véhicule automobile comprenant un système de transmission selon l’invention, la méthode comprenant des étapes pour - coupler les machines lorsque le couple demandé est important ; et - découpler les machines lorsque le couple demandé est faible.  L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : - illustre schématiquement une vue en coupe d’un système de transmission selon un premier mode de réalisation préféré de l’invention ; - illustre schématiquement une partie du système de transmission de la avec un mécanisme de crabotage en position crabotée au-dessus et non-crabotée en dessous ; - illustre schématiquement une vue en coupe d’un système de transmission selon un deuxième mode de réalisation ; - illustre schématiquement une vue en coupe d’un système de transmission selon un troisième mode de réalisation ; - illustre schématiquement une vue en coupe d’un système de transmission selon un quatrième mode de réalisation ; et - illustre schématiquement le système de transmission dans un véhicule. L’invention concerne un système de transmission T en particulier pour véhicule électrique V. Le système est ici mis en œuvre dans une machine électrique à flux axial à multiples rotors / stators c'est-à-dire deux machines électriques ou plus. Le système de transmission T comprend deux machines électriques concentriques (ou moteurs électriques). Ces machines sont illustrées en figures 1 à 5 suivant le mode de réalisation considéré. Pour plus de clarté, les hachures de coupe sont omises dans les figures. On distingue un rotor interne RI (servant de première machine électrique), et un rotor externe RE (servant de deuxième machine électrique). En particulier, les rotors RI, RE sont guidés en rotation de manière indépendante. Les rotors RI, RE sont montés avec un stator externe SE et un stator interne SI, ici disposés dans un axe de rotation commun aux rotors RI, RE. La machine peut comporter au minimum deux rotors ou plus. Selon l’invention, le système de transmission T comprend un système de couplage/découplage mécanique des machines électriques ensemble. Ce système de couplage/découplage est configuré pour coupler les machines électriques, en particulier les rotors RI, RE, ensemble, ou pour les découpler l’un de l’autre. De préférence, un seul des rotors, en particulier le rotor externe RE, transmet le couple vers la prise de force. L’invention consiste notamment à pouvoir découpler deux rotors ou plus à l’intérieur d’un ensemble de machine électrique. Un actionneur de couplage est prévu dans la plupart des modes de réalisation. Avantageusement, le système de couplage/découplage permet un changement de configuration permettant de s’adapter aux besoins importants de couple et de puissance par le couplage, et d’améliorer le rendement dans les autres situations de vie par le découplage. En outre, un couplage mécanique permet de solidariser mécaniquement les pièces couplées, à savoir le rotor interne RI et le rotor externe RE, pour assurer le couplage et limiter les découplages accidentels. En fonction du régime et du couple demandé, la deuxième machine, à savoir le rotor externe RE, sera couplée à la première machine, à savoir le rotor interne RI. L’intérêt de l’invention réside dans le gain en rendement lorsque le couple demandé est faible. En effet lorsqu’on réalise une machine électrique répondant au cahier des charges complet d’un véhicule électrique on est obligé dimensionner le système pour réponde à l’accélération maximale à l’arrêt (couple maximal), à l’accélération en roulant (puissance maximale) et à la vitesse maximale (régime maximum). De ce fait, en utilisation proche de la vitesse stabilisée, la machine ne travaille pas dans ses zones de rendement optimal. Le fait de pouvoir découpler une partie de la machine électrique fait que la partie restante travaille dans une zone de meilleur rendement. Il en découle un gain de consommation électrique, et par là même en autonomie pour une part importante des trajets. Selon un premier mode de réalisation pouvant être illustré par les figures 1 et 2, le système de couplage/découplage comprend un mécanisme de crabotage CR vis-à-vis d’au moins une des machines électriques. Le mécanisme de crabotage est configuré pour un déplacement axial suivant l’axe des machines électriques vers l’autre machine. De préférence, le mécanisme de crabotage CR est solidarisé à une machine électrique, en particulier le rotor externe RE, et est configuré pour être déplacé vers l’autre machine, en particulier le rotor interne RI, pour coupler les deux machines ensemble. Dans le premier mode de réalisation, le mécanisme de crabotage CR est de préférence externe aux machines électriques pour avoir une bonne tenue. Selon un deuxième mode de réalisation pouvant être illustré par la , le système de couplage/découplage comprend un mécanisme de crabotage CR interne à commande électromagnétique CE. Un actionnement électromagnétique permet d’actionner le couplage avec une force significative. Dans un autre mode de réalisation (non-illustré), le système de couplage/découplage comprend un mécanisme d’embrayage des machines électriques. Ainsi, les rotors RI, RE sont couplés l’un à l’autre par ce mécanisme d’embrayage. Selon un troisième mode de réalisation pouvant être illustré par la , le système de couplage/découplage comprend un mécanisme de roue libre RL reliant les machines électriques. Ainsi, le mécanisme de roue libre RL est disposée entre des carters CT1, CT2 des rotors internes RI et externes RE pour coupler lesdits rotors RE, RI ensemble. La illustre un roulement à bille RB associé au mécanisme de roue libre RL mécanique. Avantageusement, dans les modes de réalisation à roue libre, il n’y a pas besoin de commande de couplage ni d’actionneur de couplage. Par exemple, lorsque le rotor externe RE va plus vite que le rotor interne RI dans un sens de rotation donné, le mécanisme de roue libre RL se bloque de sorte que le rotor externe RE aide au transfert de couple vers le rotor interne RI. Un agencement différent peut bien sûr être envisagé. Dans le troisième mode de réalisation, le mécanisme de roue libre RL est associé à un système de fixation des machines électriques au mécanisme de roue libre RL par l’intermédiaire de carters desdites machines. Ainsi, les carters internes CT1, CT2 des rotors RI, RE sont reliés au mécanisme de roue libre RL par l’extérieur dans ce mode de réalisation. Cela permet un montage simplifié. Un quatrième mode de réalisation peut être illustré par la . Dans ce quatrième mode de réalisation similaire au troisième, le mécanisme de roue libre RL est associé à deux systèmes de fixation différents. Il s’agit d’un premier système de fixation similaire au précédent et en outre par l’intermédiaire du stator externe SE central, ici connecté à une machine électrique, à savoir le rotor externe RE, par l’intérieur. Cela permet une meilleure potentialité d’utilisation du système en tant que coupleur magnétique. Ainsi, le carter interne CT2 du rotor interne RI est comme dans le troisième mode de réalisation, mais une branche de liaison BL relie le rotor externe RE au mécanisme de roue libre RL, par l’intermédiaire du stator externe SE. Un carter externe CT3 du rotor externe RE peut être prévu. Un autre objet de l’invention concerne un véhicule automobile V comprenant un système de transmission T tel que décrit précédemment. L’invention concerne en outre une méthode de roulage d’un véhicule automobile comprenant un système de transmission T tel que décrit précédemment. La méthode comprend une étape pour coupler les machines électriques RE, RI lorsque le couple demandé est important. Le besoin est à calibrer suivant l’utilisation du système de transmission T. La méthode comprend une étape pour découpler les deux machines RE, RI lorsque le couple demandé est faible. Système de transmission (T) pour véhicule automobile (V), comprenant au moins deux machines électriques (RI, RE) à flux axial concentriques, et un système de couplage/découplage mécanique (CR) des machines électriques (RI, RE) entre elles, caractérisé en ce que le système de couplage/découplage comprend un mécanisme de crabotage (CR), un mécanisme d’embrayage, ou un mécanisme de roue libre (RL) reliant les machines électriques (RI, RE) entre-elles. Système de transmission (T) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de crabotage (CR) est sur au moins une des machines électriques (RE), configuré pour un déplacement axial suivant l’axe des machines électriques (RI, RE). Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de couplage/découplage comprend un mécanisme d’embrayage. Système de transmission (T) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de couplage/découplage comprend un mécanisme de roue libre (RL) reliant les machines électriques (RI, RE) entre-elles. Système de transmission (T) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme de roue libre (RL) coopère avec un premier système de fixation des machines électriques (RI, RE) au mécanisme de roue libre (RL) par l’intermédiaire de carters desdites machines. Système de transmission (T) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mécanisme de roue libre (RL) coopère en outre avec un deuxième système de fixation d’une machine électrique (RE) au mécanisme de roue libre (RL) par l’intermédiaire d’un stator externe (SE) central. Système de transmission (T) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système de couplage/découplage (CR) est solidarisé à une machine (RE) et est configuré pour être déplacé vers l’autre machine (RI) pour coupler les deux machines (RI, RE) ensemble. Système de transmission (T) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système de couplage/découplage (CR) est piloté par actionnement électromagnétique. Véhicule automobile (V) comprenant un système de transmission (T) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Méthode de roulage d’un véhicule automobile comprenant un système de transmission (T) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, la méthode comprenant des étapes pour - coupler les machines (RI, RE) lorsque le couple demandé est important ; et - découpler les machines (RI, RE) lorsque le couple demandé est faible.