Brevet FR3148746A1 — publié le 20241122

Groupe motopropulseur électrique 1,2,3,4,5 caractérisé en ce que le moyeu du rotor est un boîtier en deux perties 21,22 renfermant un train épicycloïdal 20 à planétaires 23 et satellites 25 coniques, similaire à celui d’un différentiel de boîte de vitesses d’automobile, que la machine électrique, à flux magnétique axial 10a ou à flux magnétique radial 10r, est encadré par deux réducteurs 30a,30b à train épicycloïdal dotés chacun d’un frein 40 associé au porte-satellite 32 à commande électrohydraulique dans le groupe 3 qui apporte les prestations suivantes : gain de motricité en cas de mauvaise adhérence; contrôle vectoriel de couple dans les virages; et à commande électromécanique dans les groupes 4,5 qui apportent les prestations suivantes : gain de motricité en cas de mauvaise adhérence; contrôle vectoriel de couple dans les virages; et blocage du groupe motoréducteur, et donc des roues du véhicule, lors du stationnement. Figure pour l’abrégé : Fig.5 Groupe motopropulseur électrique doté d'un dispositif de contrôle vectoriel de couple. DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne un groupe motopropulseur comprenant une machine électrique à flux magnétique axial ou radial en position centrale, dont le rotor est porté par un boîtier contenant un train épicycloïdal de type sphérique, similaire à celui du différentiel d’une boîte de vitesses pour automobile, répartissant le couple de la machine électrique à deux réducteurs latéraux à train épicycloïdal et dotés chacun d’un dispositif de freinage du porte-satellite. ETAT DE LA TECHNIQUE Les publications sur les machines électriques, les réducteurs à train épicycloïdal, les dispositifs de freinage à commande électrohydraulique ou électromécanique, sont innombrables. Concernant un rotor dont le moyeu est constitué d’un boîtier dit de différentiel, on peut citer la publication WO2014089613. Il s’agit d’un groupe motopropulseur électrique constitué uniquement de la machine électrique et d’un différentiel intégré dans le rotor. Ce différentiel entraine les arbres de transmissions aux roues. PRESENTATION DE L’INVENTION l’objet de cette invention est un groupe motopropulseur électrique , destiné à un véhicule à caractère sportif, doté de moyens améliorant la motricité sur revêtement à adhérence réduite et d’un contrôle vectoriel de couple en virages. Selon une première caractéristique, le moyeu du rotor est un boîtier renfermant un train épicycloïdal à planétaires et satellites coniques, similaire à celui d’un différentiel de boîte de vitesses de voiture automobile. Selon une seconde caractéristique, la machine électrique est de type à flux magnétique axial ou radial. Selon une troisième caractéristique, la machine est encadrée de chaque côté par un réducteur à train épicycloïdal. Selon une quatrième caractéristique, les planétaires du mécanisme dans le boîtier portant le rotor entraine les planétaires des trains épicycloïdaux latéraux. Les couronnes sont fixes et les sorties de mouvement et de couple sont assurées par les porte-satellites. Selon d’autres caractéristiques, Chaque réducteur est doté d’un frein associé au porte-satellite. Le frein est à commande électrohydraulique et apporte un gain de motricité en cas de mauvaise adhérence, et un contrôle vectoriel de couple en virages. Le frein est à commande électromécanique à roue et vis sans fin, apporte un gain de motricité, un contrôle vectoriel de couple et le blocage du groupe motoréducteur, et donc des roues du véhicule, lors du stationnement. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION Ces caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : est une vue en coupe du groupe motopropulseur en version machine électrique à flux magnétique axial et les réducteurs sans dispositif de freinage du porte satellite. est une vue en coupe du groupe motopropulseur en version machine électrique à flux magnétique radial et les réducteurs sans dispositif de freinage du porte satellite. est une vue en coupe du groupe motopropulseur en version machine électrique à flux magnétique axial et les réducteurs dotés d’un dispositif de freinage du porte satellite à commande électrohydraulique. est une vue en coupe du réducteur droit pour description du dispositif de freinage hydraulique. est une vue en coupe du groupe motopropulseur en version machine électrique à flux magnétique axial et les réducteurs dotés d’un dispositif de freinage du porte satellite à commande électromécanique. est une vue en coupe du réducteur droit pour description du dispositif de commande électromécanique. est une vue en coupe du groupe motopropulseur en version machine électrique à flux magnétique radial et les réducteurs dotés d’un dispositif de freinage du porte satellite à commande électromécanique. Le groupe motopropulseur 1, présenté en coupe sur la comprend une machine électrique 10a en position centrale et deux réducteurs identiques 30a et 30b, agencés sur ses flancs, recevant chacun du moteur un couple égal réparti par le mécanisme central 20 de type sphérique à planétaires 23 et satellites 25 coniques similaire à un différentiel de boîte de vitesses d’automobile. Ce mécanisme est contenu dans un boîtier en 2 parties. la partie intérieure 21 supporte l’axe des satellites 24 et la partie extérieure 22 porte le disque rotor 11 de la machine 10a à flux magnétique axial. Le couple devant être transmis de la partie extérieure 22 à la partie intérieure 21, elles doivent être solidarisées. On peut réaliser la liaison, par exemple, par soudure laser sans apport de métal. Les boîtiers 21,22 forment le moyeu du rotor. Ce boîtier étant localisé en entrée de la chaîne cinématique, il ne reçoit que le couple moteur, soit modéré, comparativement à celui des boîtes de vitesses, localisé en sortie après un niveau de réduction. Aussi, il est de taille réduite et en aluminium. Il est supporté par deux roulements à billes 15. Dans cette machine électrique à flux axial 10a, le disque rotor 11 doit être positionné précisément dans l’espace entre les deux stators 12a et 12b. Couramment, on positionne axialement le rotor à l’aide d’une première cale entre la bague extérieure d’un des roulements et son appui dans le carter, et on installe une seconde cale pour la précharge, entre la bague extérieure du roulement opposé et son appui dans le carter. La raison d’être de cette cale de précharge est qu’il faut que le rotor ne puisse pas, en toutes circonstances, bouger axialement par rapport aux stators. Or, le moyeu du rotor étant généralement en acier et les carters en aluminium, un relâchement apparait avec la montée en température dû à la dilatation différentielle. Le choix d’un boîtier en aluminium réduira drastiquement la dilatation différentielle et par conséquent le niveau de précharge des roulements, et la capacité de charge de ceux-ci. Les réglages du positionnement du disque rotor 11 et de la précharge des roulements 15 sont réalisés, ici, par les écrous 16a et 16b, vissés dans les carters et s’appuyant sur les bagues extérieures. L’un sert au positionnement et l’autre pour la précharge. Ce procédé était anciennement utilisé dans les boîtes de vitesses dites longitudinales, pour régler transversalement, par rapport au pignon, la couronne conique du pont et mettre la précharge adéquate sur les roulements portant le boîtier de différentiel. La machine électrique est dotée de systèmes de refroidissement du stator et du rotor différents et indépendants. Chaque stator possède une chambre fermée 13 dans laquelle circule un fluide liquide au contact des bobines. Le refroidissement du rotor est par circulation d’air, dans l’espace fermé des carters, et forcée dans les entrefers par les turbines 14. Chaque planétaire 23 du train 20 répartiteur de couple est cannelé à son extrémité pour porter le planétaire 31 du train du réducteur 30a,30b. Ce train réducteur est composé d’une couronne 34, centrée dans le carter de la machine électrique, bloquée en rotation par les vis communes à la fixation du carter 35. Les satellites 33 entrainent un porte-satellite 32 qui transmet le mouvement et le couple à un arbre de transmission via les cannelures 32a. Les planétaires 31, en entrainant trois ou quatre satellites ont leurs résultantes des efforts tangentiels et radiaux nulles. Les efforts axiaux peuvent aussi s’annuler en prévoyant des angles d’hélice inversés. Les roulements 15 supportant le rotor du moteur ne sont alors pas impactés par les efforts de dentures des réducteurs. Le groupe motopropulseur 2 présenté en coupe sur cette diffère du groupe 1 par la machine électrique. La machine électrique à flux magnétique axiale est remplacée par une machine classique à flux radial 10r. Le boîtier 21,22 et les réducteurs latéraux 30a et 30b sont inchangés. Ce groupe motopropulseur est plus simple puisque que le rotor n’a pas besoin d’être positionné axialement de manière précise. Les roulements 15, inchangés, non pas besoin d’être préchargés. Le système de réglage de positionnement et de précharge à écrous n’est plus nécessaire. Le stator est refroidi à huile, commune avec les réducteurs. les joints d’étanchéité entre le moteur et les réducteurs sont supprimés. A la simplicité s’ajoute un gain d’efficacité par la suppression des joints et de la précharge. Le groupe motopropulseur 3 présenté sur cette diffère de celui du groupe 1 par l’ajout dans chaque réducteur 30a,30b d’un frein 40 du porte satellite 32. La est une vue en coupe du réducteur 30a doté d’un frein 40 du porte-satellite 32. Le frein comprend un pack de disques 41, soit : des disques 41a cannelés extérieurement et engagés sur un manchon 32a, cannelé intérieurement, rapporté sur le porte-satellite 32; des disques 41b cannelés intérieurement et engagés sur un aménagement cannelé 35a appartenant au carter 35. Les disques 41a, 41b sont encadrés, d’une part, par un plateau 42 de reprise de pression de serrage, et d’autre part d’un organe 43 d’application de l’effort de serrage. Ces éléments 42,43 de mise en pression des disques 41a,41b, sont engagés dans le cannelures 35a, bloqués en rotation. La pression est appliquée sur l’organe 43 par un piston hydraulique 50, commandé par une pompe électrohydraulique non représentée, mettant en pression la chambre 51 par le conduit d’alimentation 52. La libération des disques est assurée par le ressort de rappel 60, rondelle élastique de forme conique, qui éloigne l’organe 43 du pack de disque 41. Equiper chaque réducteur d’un frein 40 à commande électrohydraulique, apporte des prestations supplémentaires très importantes pour un véhicule à caractère sportif : en cas de faible adhérence d’une roue, l’autre roue avec adhérence ne peut recevoir plus de couple que celle qui n’en a pas ou peu. Ici, c’est la loi du plus faible qui l’emporte. En serrant le frein correspondant à la roue en faible adhérence, le couple résistant équivalent dans le frein peut être adressé à l’autre roue capable de l’accepter dans la limite de sa propre adhérence; en cas de vitesse élevée dans une courbe, le frein correspondant à la roue côté intérieur de la courbe est partiellement fermé. Le couple reçu par la roue intérieure est réduit de celui absorbé par le frein. La roue extérieure reçoit donc un couple supérieur à celui de la roue intérieure. Ainsi le véhicule est soumis à un couple de pivotement dans le sens de la courbe. Le groupe motopropulseur 4 présenté en coupe sur cette diffère de celui du groupe 3 par la commande du frein 40 qui devient électromécanique au lieu d’électrohydraulique. Cette commande électromécanique est décrite sur la . Le pack de disques 40, le plateau de reprise de pression 42, le manchon cannelé 32a rapporté sur le porte-satellite 32, le ressort d’ouverture 60 sont inchangés. Le plateau de pression 43 change dans son prolongement 43a. Des rampes 43b, en creux, reçoivent chacune une bille 71. En symétrie de ces rampes 43b, par rapport aux billes, nous avons sur le disque 70 des rampes 70a. En périphérie, sur une portion seulement, le disque 70 porte une filet 70b qui coopère avec la vis 80 agencée orthogonalement. En tournant, la vis 80 apporte un mouvement de rotation au disque 70. L’espace pour les billes se réduisant, le disque 70 et le prolongement 43a du plateau de pression 43 s’écartent. Le plateau 43 rapproche les disques 41, puis applique une pression de serrage. Pour faciliter sa rotation, le disque 70 prend appui sur une butée à aiguilles 72. Ce système électromécanique équipé d’une transmission de mouvement de type roue/vis sans fin est irréversible et stable dans toutes les positions Il permet d’assurer les mêmes fonctions que le système de commande électrohydraulique : augmentation de la motricité sur mauvais revêtement; le contrôle vectoriel de couple dans les virages. A cela on peut ajouter une caractéristique supplémentaire en rapport avec le stationnement. En effet, il est possible, puisque les deux freins sont commandés indépendamment, de les fermer simultanément. Nous disposons alors d’un frein de parking par adhérence comparable à celui appliqué au frein des roues. Le groupe motopropulseur 5 présenté en coupe sur cette diffère du groupe 4 par la machine électrique. La machine électrique à flux magnétique axial est remplacée par une machine classique à flux radial 10r. Les écarts répertoriés entre les groupes 2 et 1 sont transposables. Groupe motopropulseur électrique (1,2,3,4,5) caractérisé en ce qu’il comprend un moyeu d’un rotor qui est un boîtier en deux parties (21,22) renfermant un train épicycloïdal (20) à planétaires (23) et satellites (25) coniques, similaire à celui d’un différentiel de boîte de vitesses d’automobile. Groupe motopropulseur électrique (1,3,4) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une machine électrique qui est du type à flux magnétique axial (10a). Groupe motopropulseur électrique (2,5) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une machine électrique qui est du type à flux magnétique radial (10r). Groupe motopropulseur électrique (1,2,3,4,5) selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que la machine électrique (10a,10r) est encadrée de chaque côté par un réducteur à train épicycloïdal (30a,30b). Groupe motopropulseur électrique (1,2,3,4,5) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les planétaires (23), du mécanisme (20) dans le boîtier (21,22) portant le rotor, entrainent des planétaires (31) des trains épicycloïdaux latéraux, les couronnes (34) de ces trains latéraux étant fixes et les sorties de mouvement et de couple étant assurées par les porte-satellites (32). Groupe motopropulseur électrique (3,4,5) selon les revendications 4 et 5 caractérisé en ce que chaque réducteur (30a,30b) est doté d’un frein (40) associé au porte-satellite (32). Groupe motopropulseur électrique (3) selon la revendication 6 caractérisé en ce que le frein (40) est à commande électrohydraulique et apporte un gain de motricité en cas de mauvaise adhérence, et un contrôle vectoriel de couple en virages. Groupe motopropulseur électrique (4,5) selon la revendication 6 caractérisé en ce que le frein (40), à commande électromécanique à roue (70) et vis sans fin (80), apporte un gain de motricité, un contrôle vectoriel de couple et le blocage du groupe motoréducteur, et donc des roues du véhicule, lors du stationnement.