Brevet FR3150140A1 — publié le 20241227

L'invention porte sur un cache moyeu (30) générateur d’énergie électrique comportant: - une pièce esthétique (31) liée en rotation avec ledit moyeu de roue, - une pièce dynamique (38) montée libre en rotation autour d’un axe (39) fixe par rapport à la pièce esthétique (31), ladite pièce dynamique (38) comportant un rotor d'alternateur associé à un stator d'alternateur monté sur l'axe (39), et - un dispositif d'accouplement (45) monté entre la pièce dynamique (38) et la pièce esthétique (31) apte à prendre sélectivement: - un état accouplé dans lequel la pièce dynamique (38) est liée en rotation avec la pièce esthétique (31), et - un état désaccouplé dans lequel la pièce dynamique (38) est libre en rotation par rapport à la pièce esthétique (31) de sorte qu’une rotation du rotor d'alternateur par rapport au stator d'alternateur permet de générer un courant électrique de recharge d’une batterie. Figure 2 CACHE MOYEU GÉNÉRATEUR D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE La présente invention porte sur un cache moyeu générateur d'énergie électrique. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les véhicules automobiles de type électrique tels que les voitures, les camion, les engins de chantier, les bus, ou les tracteurs. L'invention peut toutefois également être mise en œuvre avec des véhicules hybrides ou thermiques. De façon connue en soi, un véhicule automobile de type électrique comporte une machine électrique tournante montée sur un train de roues, notamment le train de roues avant. Un réducteur de vitesse permet de rendre compatible la vitesse de rotation élevée de la machine électrique tournante avec la vitesse de rotation des roues. La machine électrique tournante est apte à transformer une énergie électrique issue de la batterie en une énergie mécanique pour assurer une traction du véhicule. La machine électrique tournante est également apte à fonctionner dans un mode générateur dans lequel la machine électrique transforme, notamment au cours d'une phase de freinage récupératif, une énergie cinétique du véhicule automobile en une énergie électrique permettant de recharger la batterie. L'invention vise notamment à optimiser la récupération d'énergie cinétique en intégrant un alternateur à l'intérieur d'un cache moyeu de roue d'un véhicule automobile. Plus précisément, l'invention a pour objet un cache moyeu générateur d’énergie électrique pour un véhicule comportant: - une pièce esthétique destinée à recouvrir au moins une partie centrale d'un moyeu de roue et à être liée en rotation avec ledit moyeu de roue, - une pièce dynamique montée libre en rotation autour d’un axe fixe par rapport à la pièce esthétique, ladite pièce dynamique comportant un rotor d'alternateur associé à un stator d'alternateur monté sur l'axe, et - un dispositif d'accouplement monté entre la pièce dynamique et la pièce esthétique apte à prendre sélectivement: - un état accouplé dans lequel la pièce dynamique est liée en rotation avec la pièce esthétique, et - un état désaccouplé dans lequel la pièce dynamique est libre en rotation par rapport à la pièce esthétique, de sorte qu’une rotation du rotor d'alternateur par rapport au stator d'alternateur permet de générer un courant électrique de recharge d’une batterie. L'invention permet ainsi de récupérer une énergie électrique supplémentaire lors de phases de roulage particulières du véhicule automobile, notamment des phases de freinage ou de décélération mais également lors de phases de roulage à vitesse constante. Selon une réalisation de l'invention, le dispositif d'accouplement comporte des électroaimants à ressorts. Selon une réalisation de l'invention, les électroaimants à ressorts sont portés par la pièce dynamique. Selon une réalisation de l'invention, les électroaimants à ressorts sont configurés de telle façon que lorsque lesdits électroaimants à ressorts ne sont pas alimentés électriquement, lesdits électroaimants à ressorts prennent appui contre une paroi de la pièce esthétique de sorte que le dispositif d'accouplement est dans l'état accouplé et lorsque lesdits électroaimants à ressorts sont alimentés électriquement, les ressorts des électroaimants sont comprimés de sorte que le dispositif d'accouplement est dans l'état désaccouplé. Selon une réalisation de l'invention, un module de commande est configuré pour contrôler un envoi de courant issu d'une batterie aux électroaimants afin d'assurer une alimentation en courant desdits électroaimants, de sorte que le courant envoyé par la batterie vers les électroaimants est envoyé uniquement pendant quelques millisecondes le temps que le dispositif d'accouplement passe à l'état désaccouplé et que la pièce dynamique entre en rotation, par la suite le maintien du courant des électroaimants étant assuré par une partie du courant électrique généré par la pièce dynamique et le stator d'alternateur. Selon une réalisation de l'invention, un module de commande est configuré pour contrôler un maintien de l'alimentation des électroaimants par une partie d'un courant électrique produit par l’alternateur. Selon une réalisation de l'invention, un module de commande est configuré pour faire passer le dispositif d'accouplement de l'état accouplé à l'état désaccouplé lorsqu'un conducteur lâche une pédale d’accélérateur, ou lorsque le conducteur appuie sur une pédale de frein, ou lorsqu'une vitesse du véhicule devient supérieure à une vitesse seuil ou de façon périodique lors d'un trajet à vitesse constante. Selon une réalisation de l'invention, la pièce esthétique comporte un motif décoratif et/ou un logo. L'invention a également pour objet un ensemble comportant une roue munie d'un moyeu et un cache moyeu tel que précédemment défini. L'invention concerne en outre un véhicule automobile comportant un ensemble tel que précédemment défini. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. est une représentation schématique d'un véhicule automobile muni de caches moyeux générateur d'énergie électrique selon l'invention; est une vue en perspective arrière d’un cache moyeu générateur d'énergie électrique selon l'invention; est une vue de face d’un cache moyeu générateur d'énergie électrique selon l'invention. sont des représentations schématiques en coupe d'un cache moyeu générateur d'énergie électrique selon l'invention ayant respectivement un dispositif d'accouplement à l'état accouplé et à l'état désaccouplé. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. La montre un véhicule automobile 10 comportant un train de roues avant 11 comportant des roues avant 11.1, 11.2 et un train de roues arrière 12 comportant des roues arrière 12.1, 12.2. Un groupe motopropulseur 13 comporte une machine électrique tournante 15 montée sur le train de roues avant 11. Un réducteur de vitesse 16 est associé à la machine électrique tournante 15. Le réducteur de vitesse 16 permet de rendre compatible la vitesse de rotation élevée de la machine électrique tournante 15 avec la vitesse de rotation des roues du véhicule. Le réducteur de vitesse 16 intègre un différentiel de vitesse. Une batterie 23 est reliée électriquement à la machine électrique tournante 15. La machine électrique tournante 15 est apte à transformer une énergie électrique issue de la batterie 23 en une énergie mécanique pour assurer une traction du véhicule. La machine électrique tournante 15 est également apte à fonctionner dans un mode générateur dans lequel la machine électrique tournante 15 transforme une énergie mécanique en une énergie électrique permettant de recharger la batterie 23, notamment lors d'une phase de freinage récupératif. A cet effet, un onduleur 24 associé à la machine électrique tournante 15 est apte à transformer la tension continue de la batterie 23 en une tension polyphasée appliquée sur les phases de la machine électrique tournante 15 dans le cas d'un fonctionnement en mode moteur. L'onduleur 24 est également apte à transformer la tension polyphasée générée par la machine électrique tournante 15 en une tension continue appliquée aux bornes de la batterie 23 dans le cas d'un fonctionnement en mode alternateur. L'onduleur 24 a alors une fonction de pont redresseur de tension. Au moins une roue 11.1, 11.2, 12.1, 12.2, de préférence l'ensemble des roues du véhicule automobile comporte un cache moyeu 30 générateur d’énergie électrique montré sur les figures 2, 3, 4a et 4b. Le cache moyeu 30 comporte une pièce esthétique 31 destinée à recouvrir au moins une partie centrale d'un moyeu 32 d'une roue (cf. figures 4a et 4b). La pièce esthétique 31 comporte au moins une portion en forme de disque. La pièce esthétique 31 peut comporter un motif décoratif et/ou un logo, tel que cela est représenté sur la . La pièce esthétique 31 est destinée à être liée en rotation avec le moyeu de roue 32. A cet effet, la pièce esthétique 31 comporte un dispositif de fixation 33 muni de languettes 35 disposées suivant une circonférence de la pièce esthétique 31. Les languettes 35 sont destinées à coopérer par encliquetage avec une face radialement interne du moyeu de roue 32. La portion en forme de disque de la pièce esthétique 31, le dispositif de fixation 33 et un axe 39 (ou arbre 39) forme de préférence une pièce d'un seul tenant. Les différents éléments peuvent venir de matière entre eux ou être rapportés à fixation entre eux. Le cache moyeu 30 comporte également une pièce dynamique 38 montée libre en rotation autour de l'axe 39 fixe par rapport à la pièce esthétique 31. La pièce dynamique 38 comporte un rotor d'alternateur 41 associé à un stator d'alternateur 42 monté sur l'axe 39. Le stator d'alternateur 42 peut être disposé autour de l'axe 39 ou intégré à l'intérieur d'un volume interne de l'axe 39. La pièce dynamique 38 comporte de préférence des aimants permanents. Le stator d'alternateur 42 est un stator bobiné monophasé ou polyphasé. Un dispositif d'accouplement 45 visible sur les figures 2, 4a et 4b est monté entre la pièce dynamique 38 et la pièce esthétique 31. Le dispositif d'accouplement 45 est apte à prendre sélectivement: - un état accouplé dans lequel la pièce dynamique 38 est liée en rotation avec la pièce esthétique 31, et - un état désaccouplé dans lequel la pièce dynamique 38 est libre en rotation par rapport à la pièce esthétique 31, de sorte qu’une rotation du rotor d'alternateur 41 par rapport au stator d’alternateur 42 permet de générer un courant électrique de recharge de la batterie 23. Suivant un mode de réalisation préféré, le dispositif d'accouplement 45 comporte des électroaimants à ressorts 46. Les électroaimants à ressorts 46 sont portés par la pièce dynamique 38. En variante, les électroaimants 46 sont portés par la pièce esthétique 31. Le dispositif d'accouplement 45 est piloté par un module de commande 26 montré sur la . On décrit ci-après en référence avec les figures 4a et 4b, le fonctionnement du cache moyeu 30 générateur d'énergie électrique selon l’invention. Comme cela est illustré sur la , lorsque les électroaimants 46 ne sont pas alimentés électriquement, les électroaimants à ressorts 46 prennent appui radialement contre une paroi de la pièce esthétique 31, de sorte que le dispositif d'accouplement 45 est dans l'état accouplé. Il n'y a donc pas de mouvement relatif entre le rotor d'alternateur 41 et le stator d'alternateur 42. Aucun courant induit n'est donc produit par l'alternateur. La paroi de la pièce esthétique 31 contre laquelle les électroaimants 46 prennent appui est une face cylindrique ou une portion de face cylindrique d'orientation axiale par rapport à l'axe 39. Cette face cylindrique peut appartenir aux languettes 35 du dispositif de fixation 33. Comme cela est illustré sur la , lorsqu'un conducteur lâche une pédale d’accélérateur, ou lorsque le conducteur appuie sur une pédale de frein, ou lorsqu'une vitesse du véhicule devient supérieure à une vitesse seuil, le module de commande 26 est configuré pour faire passer le dispositif d'accouplement 45 de l'état accouplé à l'état désaccouplé. A cet effet, le module de commande 26 contrôle un envoi de courant issu de la batterie 23 aux électroaimants 46 afin d'alimenter en courant lesdits électroaimants 46, de sorte que le courant envoyé par la batterie vers les électroaimants 46 est envoyé uniquement pendant quelques millisecondes le temps que le dispositif d'accouplement 45 passe à l'état désaccouplé et que la pièce dynamique 38 entre en rotation, par la suite le maintien du courant des électroaimants 46 étant assuré par une partie du courant électrique généré par la pièce dynamique 38 et le stator d'alternateur 42 comme cela est expliqué ci-après. Lorsque lesdits électroaimants 46 sont alimentés électriquement, les ressorts des électroaimants 46 sont comprimés, de sorte que la pièce dynamique 38 est désolidarisée par rapport à la pièce esthétique 31. Par effet d’inertie, la pièce dynamique 38 va commencer à tourner autour de l'axe 39 qui est fixe (en rotation et en translation) avec la pièce esthétique 31. La pièce dynamique 38 tourne à une vitesse de rotation supérieure à la vitesse de rotation de la pièce esthétique 31 liée en rotation avec le moyeu de roue 32. La rotation du rotor d'alternateur 41 par rapport au stator d'alternateur 42 permet de générer des courants induits dans le stator d'alternateur 42 et donc de l’énergie électrique qui peut être transférée vers la batterie 23 du véhicule. Le module de commande 26 est configuré pour contrôler un maintien de l'alimentation des électroaimants 46 par une partie d'un courant électrique produit par l’alternateur. Dès que la rotation de la pièce dynamique 38 s'arrête naturellement, les électroaimants 46 ne sont plus alimentés, et le dispositif d'accouplement 45 repasse à l'état accouplé dans lequel la pièce dynamique 38 est liée en rotation avec la pièce esthétique 31. Il est à noter que la génération de l’énergie électrique peut également se produire en dehors des phases de décélération (relâchement de la pédale d’accélération ou appui sur la pédale de frein). En effet, lors d’un trajet avec une vitesse constante (longue route droite ou autoroute), l'unité de commande 26 peut commander de façon période le couplage et le découplage de la pièce dynamique 38 avec la pièce esthétique 31. En variante, le dispositif d'accouplement 45 peut prendre la forme d'un dispositif à crabot piloté par l'unité de commande 26. Cache moyeu (30) générateur d’énergie électrique pour un véhicule caractérisé en ce que ledit cache moyeu (30) comporte: - une pièce esthétique (31) destinée à recouvrir au moins une partie centrale d'un moyeu de roue (32) et à être liée en rotation avec ledit moyeu de roue (32), - une pièce dynamique (38) montée libre en rotation autour d’un axe (39) fixe par rapport à la pièce esthétique (31), ladite pièce dynamique (38) comportant un rotor d'alternateur (41) associé à un stator d'alternateur (42) monté sur l'axe (39), et - un dispositif d'accouplement (45) monté entre la pièce dynamique (38) et la pièce esthétique (31) apte à prendre sélectivement: - un état accouplé dans lequel la pièce dynamique (38) est liée en rotation avec la pièce esthétique (31), et - un état désaccouplé dans lequel la pièce dynamique (38) est libre en rotation par rapport à la pièce esthétique (31), de sorte qu’une rotation du rotor d'alternateur (41) par rapport au stator d'alternateur (42) permet de générer un courant électrique de recharge d’une batterie (23). Cache moyeu selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement (45) comporte des électroaimants à ressorts (46). Cache moyeu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les électroaimants à ressorts (46) sont portés par la pièce dynamique (38). Cache moyeu selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les électroaimants à ressorts (46) sont configurés de telle façon que lorsque lesdits électroaimants à ressorts (46) ne sont pas alimentés électriquement, lesdits électroaimants à ressorts (46) prennent appui contre une paroi de la pièce esthétique (31) de sorte que le dispositif d'accouplement (45) est dans l'état accouplé et lorsque lesdits électroaimants à ressorts (46) sont alimentés électriquement, les ressorts des électroaimants (46) sont comprimés de sorte que le dispositif d'accouplement (45) est dans l'état désaccouplé. Cache moyeu selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un module de commande (26) est configuré pour contrôler un envoi de courant issu d'une batterie (23) aux électroaimants (46) afin d'assurer une alimentation en courant desdits électroaimants (46), de sorte que le courant envoyé par la batterie (23) vers les électroaimants (46) est envoyé uniquement pendant quelques millisecondes le temps que le dispositif d'accouplement (45) passe à l'état désaccouplé et que la pièce dynamique (38) entre en rotation, par la suite le maintien du courant des électroaimants (46) étant assuré par une partie du courant électrique généré par la pièce dynamique (38) et le stator d'alternateur (42). Cache moyeu selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un module de commande (26) est configuré pour contrôler un maintien de l'alimentation des électroaimants (46) par une partie d'un courant électrique produit par l’alternateur. Cache moyeu selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un module de commande (26) est configuré pour faire passer le dispositif d'accouplement (45) de l'état accouplé à l'état désaccouplé lorsqu'un conducteur lâche une pédale d’accélérateur, ou lorsque le conducteur appuie sur une pédale de frein, ou lorsqu'une vitesse du véhicule devient supérieure à une vitesse seuil ou de façon périodique lors d'un trajet à vitesse constante. Cache moyeu selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce esthétique (31) comporte un motif décoratif et/ou un logo. Ensemble comportant une roue munie d'un moyeu (32) et un cache moyeu (30) défini selon l'une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile comportant un ensemble défini selon la revendication 9.