Brevet FR3142537A1 — publié le 20240531

L’invention concerne un système (1) de récupération et d’aspiration d’huile d’un dispositif (2) de refroidissement et de lubrification d’un groupe motopropulseur électrique, comprenant : - au moins un compartiment (5) comprenant une zone de récupération (7) d’huile, - un collecteur d’huile (8), - une pompe (9) reliée au collecteur (8), et, - une conduite d’aspiration (11) d’huile reliant la zone de récupération (7) au collecteur (8). Une première portion (12) de la conduite d’aspiration monte verticalement depuis la zone de récupération (7) jusqu’à une hauteur supérieure au collecteur (8), est reliée à une seconde portion (13) descendant verticalement jusqu’au collecteur (8). La conduite d’aspiration (11) comprend au moins une partie située à l’intérieur de la zone de récupération (7) pourvue d’un orifice (14) fermé par un clapet (15) occupant une position non hermétique aux fluides la pompe (9) étant à l’arrêt et une position hermétique aux fluides la pompe fonctionnant. Figure de l’abrégé : Figure 1 Système de récupération et d’aspiration d’huile d’un dispositif de refroidissement et de lubrification d’un groupe motopropulseur électrique L’invention concerne un système de récupération et d’aspiration d’huile d’un dispositif de refroidissement et de lubrification d’un groupe motopropulseur électrique. Le groupe motopropulseur électrique d’un véhicule automobile comprend diverses pièces mécaniques, tel que le réducteur mécanique permettant de modifier le rapport de vitesse ou le couple entre l’axe d’entrée et l’axe de sortie du moteur. Ces pièces mécaniques nécessitent d’être lubrifiées par une huile moteur formant une fine pellicule entre les pièces mécaniques permettant de limiter les frottements entre elles et ainsi réduire leur usure. L’huile moteur ne sert pas uniquement à la lubrification des pièces mécaniques du groupe motopropulseur. L’huile permet également de protéger les pièces de l’oxydation et de la corrosion et de nettoyer les pièces puisque l’huile en circulant va emporter les dépôts qui se sont formés. L’huile permet en outre de refroidir la machine électrique du groupe motopropulseur, notamment dans des zones non accessibles par le liquide de refroidissement. L’huile circule donc au niveau du groupe motopropulseur et doit être évacuée par un système d’aspiration. Or, dans le but de trouver une architecture compétitive du groupe motopropulseur, la hauteur du groupe est réduite et il reste donc peu de place pour installer le système d’aspiration de l’huile. Le point bas de l’aspiration se retrouve alors près des éléments tournants du groupe motopropulseur (rotors, engrenages), mais il faut éviter que ces éléments tournants barbotent dans l’huile afin de ne pas affecter le rendement du groupe motopropulseur. Le système d’aspiration doit donc être conçu pour que les éléments tournants du groupe motopropulseur ne soient pas plongés dans l’huile. De plus, la partie mécanique du groupe, à savoir le réducteur, partage l’huile avec la partie électrique, or l’architecture de l’ensemble fait que dans certains cas, nous nous retrouvons dans une configuration dans laquelle le volume d’huile du réducteur et sa position en altitude sont incompatibles avec la machine électrique puisque, lors de l’aspiration, de l’huile peut être présente dans l’entrefer. Or, la présence d’huile dans l’entrefer n’est pas souhaitable car elle entraine une perte de charge proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor. Au contraire, il est préférable de disposer d’un grand volume d’huile dans la partie réducteur afin d’assurer la lubrification des roulement, joints et engrenages du réducteur. Il existe donc un besoin pour un système d’aspiration qui maintienne un volume d’huile dans un compartiment destiné à recevoir le réducteur et limite le déversement de l’huile hors de ce compartiment, notamment dans la partie électrique. Un premier objet de l’invention concerne ainsi un système de récupération et d’aspiration d’huile d’un dispositif de refroidissement et de lubrification d’un groupe motopropulseur électrique, le système comprenant : - au moins un compartiment comprenant une zone de récupération de l’huile, - un collecteur d’huile, - une pompe reliée au collecteur d’huile, et, - une conduite d’aspiration de l’huile reliant la zone de récupération du compartiment au collecteur d’huile. Selon l’invention, la conduite d’aspiration comprend une première portion qui monte verticalement depuis la zone de récupération jusqu’à une hauteur supérieure à celle du collecteur d’huile, reliée à une seconde portion qui descend verticalement jusqu’au collecteur d’huile, et, la conduite d’aspiration comprend au moins une partie située à l’intérieur de la zone de récupération et pourvue d’un orifice fermé par un clapet occupant une position non hermétique aux fluides lorsque la pompe est à l’arrêt et une position hermétique aux fluides lorsqu’elle fonctionne. Le système d’aspiration présenté permet ainsi de maintenir un volume d’huile dans le compartiment, destiné à recevoir un organe du dispositif, lorsque la pompe est à l’arrêt. En particulier, le clapet est maintenu dans la position hermétique lorsque la pompe fonctionne par la dépression créée par la pompe, assurant une aspiration de l’huile jusqu’à la pompe sans entrée d’air. A l’arrêt de la pompe, cette dépression cesse, de sorte que le clapet n’est plus fermé hermétiquement et que de l’air et/ou de l’huile peuvent passer par l’orifice : l’huile présente dans la conduite d’aspiration et située au-dessus de l’orifice peut ainsi se déverser dans la zone de récupération jusqu’à ce qu’à obtenir un même niveau d’huile dans la conduite d’aspiration et dans la zone de récupération. De plus, la hauteur de la zone de récupération étant typiquement supérieure à la hauteur du clapet alors le déversement de l’huile hors de ce compartiment est limité, notamment dans la partie électrique. Il est ainsi possible de prévoir un grand volume d’huile dans ce compartiment suffisant pour que l’organe présent dans le compartiment (typiquement le réducteur d’une machine électrique) barbote dans l’huile, ce qui favorise une montée plus rapide de la température de l’huile puisqu’une partie des pertes mécaniques de cet organe sera transféré à l’huile par des pertes thermiques du fait du barbotage. Ainsi l’huile pourra être pompée plus rapidement quelle que soit la température extérieure au dispositif et système d’aspiration. En outre, en cas de panne de la pompe, l’huile reste dans ce compartiment, ce qui permet de protéger l’organe qui y est positionné. Un autre avantage est également de limiter le désamorçage de la pompe car de l’huile sera toujours présente dans la seconde portion de la conduite d’aspiration (car seule la partie de la conduite d’aspiration située au-dessus du clapet ou au-dessus de la jonction entre les deux portions de conduite se vide) et dans le collecteur d’huile lorsque la pompe est à l’arrêt. Avantageusement, l’orifice peut être situé au niveau de la jonction entre les première et seconde portions, cette jonction étant située à l’intérieur de la zone de récupération. L’emplacement de l’orifice peut notamment être choisi de manière à ce qu’un maximum d’huile puisse être transféré dans la zone de récupération lorsque la pompe est à l’arrêt. Avantageusement, le clapet peut comprendre une membrane flexible dont une extrémité est fixée à une face externe d’une paroi de la conduite d’aspiration. La membrane flexible (déformable) peut être en matériau polymère, par exemple en élastomère type EPDM d’environ 0.5mm d’épaisseur. La membrane peut être maintenue par collage ou clipsage sur la face externe de la paroi de la conduite d’aspiration. Avantageusement, une extrémité supérieure du clapet située au-dessus de l’orifice peut être solidaire de la conduite d’aspiration. Ceci permet de suspendre le clapet à la conduite, favorisant son maintien le long de la conduite. Avantageusement, le système d’aspiration peut comprendre une crépine située à l’extrémité de la conduite d’aspiration débouchant dans la zone de récupération. La crépine correspond à une membrane munie d’orifices comme un filtre qui permet d’éliminer les particules fines contenues dans l’huile et d’éviter ainsi de bloquer la pompe. L’invention concerne également un dispositif de refroidissement et de lubrification d’un groupe motopropulseur électrique comprenant une machine électrique à rotor bobiné et un réducteur de vitesse couplé à ladite machine. Le dispositif comprenant : - un système d’aspiration de récupération et d’aspiration d’huile, tel que décrit précédemment, dont le compartiment est destiné à loger le réducteur, et - au moins un autre compartiment destiné à loger au moins une partie du rotor de la machine électrique comprenant une zone de récupération de l’huile reliée au collecteur du système d’aspiration par une autre conduite d’aspiration. Un autre objet de l’invention est un véhicule automobile comprenant le système d’aspiration ou le dispositif de refroidissement et de lubrification tel que décrit précédemment. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatifs, en référence aux dessins annexés sur lesquels : est un schéma du système d’aspiration et du dispositif de refroidissement et de lubrification selon un mode de réalisation de l’invention. représente schématiquement et partiellement le système d’aspiration selon un mode de réalisation, la pompe étant en fonctionnement. Sur la , le système d’aspiration et le dispositif de refroidissement et de lubrification sont dans une position d’utilisation dans laquelle Z désigne une direction verticale, dirigée de bas vers le haut, et Y une direction horizontale, perpendiculaire à la direction verticale. Cette position d’utilisation correspond à une position dans laquelle le système d’aspiration et le dispositif sont montés sur un véhicule qui repose horizontalement sur le sol. Dans la présente description, les termes « verticalement », « horizontalement » se réfèrent aux directions verticales et horizontales, le système ou le dispositif étant dans sa position d’utilisation. De même le terme « hauteur » se réfère à une position verticale, le système ou le dispositif étant sa position d’utilisation. Dans la présente description, les termes « aval » et « amont » ou « entrée » et « sortie » font référence au sens de circulation de l’huile dans le système de récupération et d’aspiration d’huile et dans le dispositif de refroidissement et de lubrification. Ce sens de circulation est symbolisé par des flèches sur les figures. La représente un système 1 de récupération et d’aspiration d’huile d’un dispositif 2 de refroidissement et de lubrification d’un groupe motopropulseur électrique d’un véhicule automobile électrique ou hybride. Le dispositif 2 comprend une machine électrique à rotor 3 bobiné lequel est couplé un réducteur 4 mécanique de vitesse de ce groupe motopropulseur. Il est conçu pour refroidir les éléments de la machine électrique. Le système 1 de récupération et d’aspiration d’huile, selon l’invention, comprend au moins un compartiment 5 destiné à loger le réducteur 4. Le dispositif 2 comprend le système 1 d’aspiration de récupération et d’aspiration d’huile et au moins un autre compartiment 6 destiné à loger au moins une partie du rotor 3 de la machine électrique. En référence à la , l’au moins un compartiment 5 comprend une zone de récupération 7 de l’huile, un collecteur d’huile 8 destiné à récupérer l’huile du compartiment, une pompe 9 destinée à faire circuler l’huile dans le dispositif 2 et reliée au collecteur d’huile 8, et une conduite d’aspiration 11 de l’huile reliant la zone de récupération 7 du compartiment 5 au collecteur d’huile 8. La zone de récupération 7 de l’huile peut correspondre à un réservoir, ou à une bassine, situé en partie inférieure du compartiment et apte à récupérer l’huile coulant le long du réducteur 4 à l’intérieur du compartiment 5. Avantageusement, une partie inférieure du compartiment 5 peut définir la zone de récupération 7. La taille de la zone de récupération de l’huile peut varier suivant son utilisation mais aussi suivant la fonction du réservoir. Ici, la zone de récupération 7 du compartiment 5 logeant le réducteur 3 sera grande car le manque d’huile pourrait entraîner des conséquences importantes pour cet organe. Dans tous les cas, un réservoir étroit et profond est à privilégier car il est moins sensible aux inclinaisons du véhicule. Optionnellement, en amont de la pompe, le dispositif 2 comprend un filtre, non représenté sur la figure, permettant d’éliminer les particules fines contenues dans l’huile et d’éviter ainsi de bloquer la pompe. Selon l’invention, la conduite d’aspiration 11 comprend une première portion 12 qui monte verticalement depuis la zone de récupération 7 jusqu’à une hauteur supérieure à celle du collecteur d’huile 8, reliée à une seconde portion 13 qui descend verticalement jusqu’au collecteur d’huile 8. Les deux portions 12, 13 sont ainsi reliées par une portion de jonction 16 qui s’étend ici horizontalement. La conduite d’aspiration 11 comprend également au moins une partie située à l’intérieur de la zone de récupération 7 du compartiment 5 pourvue d’un orifice 14 fermé par un clapet 15 occupant une position non hermétique aux fluides lorsque la pompe 9 est à l’arrêt et une position hermétique aux fluides lorsqu’elle fonctionne. Cet orifice 14 permet à l’huile de se déverser à l’intérieur de la zone de récupération 7 lorsque la pompe 9 est à l’arrêt. L’orifice 14 est ici situé au niveau de la jonction entre les première et seconde portions, cette jonction étant située à l’intérieur de la zone de récupération 7. Dans l’exemple représenté, les première 12 et seconde portions 13 sont entièrement situées à l’intérieur de la zone de récupération 7, l’extrémité ouverte de la première portion 12 débouchant dans la zone de récupération 7, à proximité du fond de celle-ci. Cet agencement est préféré et présente l’avantage d’être relativement compact. A noter que l’orifice 14 et son clapet 15 pourraient être situés du côté de la seconde portion 13. On pourrait également envisager que seule la première portion 12 soit située à l’intérieur de la zone de récupération 7, l’orifice 14 étant alors prévu au niveau de cette première portion 12, ou encore que la première portion 12 et la portion de jonction 16 soient situées à l’intérieur de la zone de récupération 7, l’orifice 14 et son clapet 15 pouvant alors être sur la première portion 12 ou sur la portion de jonction. Dans tous les cas, la position de l’orifice 14 et de son clapet 15 sera avantageusement choisie de sorte que, la pompe étant à l’arrêt, l’huile située au-dessus de l’orifice 14 se déverse à l’intérieur du compartiment, et qu’après équilibrage des niveaux d’huile, de l’huile soit présente à l’intérieur de la seconde portion 13. Les positions hermétiques et non hermétiques du clapet 15 résultent du fonctionnement de la pompe : lorsque celle-ci fonctionne, l’aspiration des fluides crée une dépression à l’intérieur de la conduite d’aspiration qui maintien le clapet 15 en appui étanche contre la conduite, fermant hermétiquement l’orifice. A l’arrêt de la pompe, cette dépression cesse, permettant le passage de l’air et de l’huile. On pourra ainsi réaliser le clapet 15 en un matériau apte à fermer hermétiquement l’orifice 14, par exemple un matériau flexible (déformable), notamment en polymère. Le clapet 15 peut ainsi comprendre une membrane flexible dont une extrémité, notamment une extrémité supérieure 15a, est fixée à une face externe 17 d’une paroi de la conduite d’aspiration 11, ici une paroi verticale, au-dessus de l’orifice 14. La membrane flexible est par exemple choisie en élastomère type EPDM d’environ 0.5mm d’épaisseur. La membrane s’étend ainsi verticalement sous l’effet de la cavité le long de la paroi de la conduite d’aspiration 11 et pourra être aisément plaquée contre celle-ci par la dépression créée par la pompe en fonctionnement, fermant hermétiquement l’orifice 14. Le système d’aspiration 11 peut également comprendre une crépine 20 représentée schématiquement , située à l’extrémité de la conduite d’aspiration 11 débouchant dans la zone de récupération 7. La crépine est par exemple un petit dispositif tubulaire percé de fentes ou de trous utilisé à l’extrémité d’une conduite à travers laquelle l’huile peut circuler tout en bloquant les particules solides présentes. Finalement, en référence à la , l’au moins un autre compartiment 6 destiné à loger au moins une partie du rotor 2 de la machine électrique comprend une zone de récupération 18 de l’huile reliée au collecteur 8 du système d’aspiration par une autre conduite d’aspiration 19. Le système de récupération et d’aspiration selon l’invention permet de réaliser un dispositif dans lequel le niveau d’huile du compartiment 5 logeant le réducteur se situe au-dessus de l’entrefer de la machine électrique, sans risque que l’huile du compartiment 5 se déverse dans le compartiment 6. Système (1) de récupération et d’aspiration d’huile d’un dispositif (2) de refroidissement et de lubrification d’un groupe motopropulseur électrique, le système comprenant : - au moins un compartiment (5) comprenant une zone de récupération (7) de l’huile, - un collecteur d’huile (8), - une pompe (9) reliée au collecteur d’huile (8), et, - une conduite d’aspiration (11) de l’huile reliant la zone de récupération (7) du compartiment (5) au collecteur d’huile (8), caractérisé en ce que : la conduite d’aspiration (11) comprend une première portion (12) qui monte verticalement depuis la zone de récupération (7) jusqu’à une hauteur supérieure à celle du collecteur d’huile (8), reliée à une seconde portion (13) qui descend verticalement jusqu’au collecteur d’huile (8), et, la conduite d’aspiration (11) comprend au moins une partie située à l’intérieur de la zone de récupération (7) et pourvue d’un orifice (14) fermé par un clapet (15) occupant une position non hermétique aux fluides lorsque la pompe (9) est à l’arrêt et une position hermétique aux fluides lorsqu’elle fonctionne. Système (1) d’aspiration selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’orifice (14) est situé au niveau d’une jonction entre les première (12) et seconde (13) portions, cette jonction étant située à l’intérieur de la zone de récupération (7). Système (1) d’aspiration selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le clapet (15) comprend une membrane flexible dont une extrémité est fixée à une face externe (17) d’une paroi de la conduite d’aspiration (11). Système (1) d’aspiration selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’une extrémité supérieure du clapet (1) située au-dessus de l’orifice (14) est solidaire de la conduite d’aspiration (1). Système (1) d’aspiration selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système d’aspiration (1) comprend une crépine (20) située à l’extrémité de la conduite d’aspiration (11) débouchant dans la zone de récupération (7). Dispositif (2) de refroidissement et de lubrification d’un groupe motopropulseur électrique comprenant une machine électrique à rotor (3) bobiné et un réducteur (4) de vitesse couplé à ladite machine, caractérisé en ce qu’il comprend : - un système d’aspiration (1) de récupération et d’aspiration d’huile selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dont le compartiment (5) est destiné à loger le réducteur (4), et - au moins un autre compartiment (6) destiné à loger au moins une partie du rotor (3) de la machine électrique comprenant une zone de récupération (18) de l’huile reliée au collecteur (8) du système (1) d’aspiration par une autre conduite d’aspiration (19). Véhicule automobile comprenant un système (1) d’aspiration selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 ou un dispositif (2) de refroidissement et de lubrification selon la revendication 6.