Brevet FR3157476A1 — publié le 20250627

La présente invention concerne une pompe à fluide électrique (100a, 100b, 100c) comportant un carter (111), un moteur électrique (10), une unité de pompe (50) et une unité de commande (30). Le carter (111) est doté d’au moins un orifice d’aspiration (70) et d’au moins un orifice de pression (90). Le moteur électrique (10) a un stator (12) et un rotor (14) pouvant tourner autour d'un axe de rotation (X). L'unité de pompe (50) en liaison d’entraînement avec le rotor (14) a une entrée d’aspiration (72) en liaison fluidique avec l’orifice d’aspiration (70) et une sortie de pression (92) en liaison fluidique avec l’orifice de pression (90). L'unité de commande (30) sert à entraîner le moteur électrique (10). La pompe à fluide électrique (100a, 100b, 100c) comporte en outre un élément chauffant (20, 21), au moins une partie de l’élément chauffant (20, 21) étant agencée dans l’orifice d’aspiration (70) et connectée électriquement à l’unité de commande (30). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Pompe à fluide électrique dotée d’un élément chauffant La présente invention concerne une pompe à fluide électrique, en particulier une pompe à fluide électrique dotée d'un élément chauffant plus particulièrement appropriée à des applications automobiles. En général, la chaîne cinématique de l’automobile est dotée de divers composants qui nécessitent une lubrification. Ces composants sont normalement lubrifiés à l’aide d’un fluide lubrifiant. On fait circuler le fluide lubrifiant à l’intérieur de la chaîne cinématique à l’aide d'une pompe à fluide. Généralement, dans un environnement plus froid, la température du fluide lubrifiant diminue. Ceci mène à une augmentation de la viscosité du fluide lubrifiant dans la chaîne cinématique du véhicule, ce qui détériore la fluidité du fluide. Ceci a pour conséquence une solidification du fluide amenant la roue de la pompe à fluide à être retardée. Ceci rend difficile le fonctionnement de la pompe à fluide entraînée par un moteur électrique. Normalement, l’efficacité de la pompe à fluide entraînée par un moteur électrique dans l’automobile n’est pas considérée par rapport à la température de fluide que l’on doit faire circuler à l’intérieur de la chaîne cinématique. Il est donc nécessaire de résoudre le problème technique associé à l’ensemble expliqué ci-dessus. Par conséquent, un objet du présent agencement est de fournir un ensemble qui surmonte les inconvénients susmentionnés et d’autres inconvénients des agencements connus et de fournir une pompe à fluide électrique dotée d’une efficacité améliorée pour maintenir la température d’huile. Le présent agencement concerne une pompe à fluide électrique comprenant un carter ayant au moins un orifice d’aspiration et au moins un orifice de pression, un moteur électrique ayant un stator et un rotor susceptible de tourner autour d’un axe de rotation, une unité de pompe qui est en liaison d’entraînement avec le rotor et ayant une entrée d’aspiration en liaison fluidique avec l’orifice d’aspiration et une sortie de pression en liaison fluidique avec l’orifice de pression, une unité de commande servant à l’entraînement du moteur électrique, la pompe à fluide électrique comprenant un élément chauffant. Selon l’invention, au moins une partie de l’élément chauffant est agencée dans l’orifice d’aspiration et est connectée électriquement à l’unité de commande. Par conséquent, du fait que l’élément chauffant est agencé dans l’orifice d’aspiration, la viscosité du fluide peut être réduite avant d’entrer dans l’entrée d’aspiration. En conséquence, l’efficacité de la pompe à fluide entraînée par un moteur électrique fonctionnant dans un environnement plus froid peut être améliorée. Le fait que l’élément chauffant est connecté aux composants électroniques de la pompe signifie que la pompe à fluide électrique est beaucoup plus compacte et plus facile à intégrer dans le véhicule. Selon un aspect de l’agencement, l’au moins un orifice d’aspiration s’étend le long d'un axe et l’élément chauffant est agencé sensiblement coaxialement à cet axe. Selon un autre aspect de l’agencement, l’élément chauffant est un élément résistif. Selon un autre aspect de l’agencement, l’élément chauffant est une thermistance, notamment un élément à coefficient de température positif. Selon un autre aspect de l’agencement, l’élément chauffant est un revêtement, une encre, un film souple, un fil métallique ou une bobine. Selon un autre aspect de l’agencement, l’élément chauffant est agencé sur au moins 20 % de la longueur de l’au moins un orifice d’aspiration le long de l’axe. Par conséquent, la zone de contact de l’élément chauffant avec le fluide peut être améliorée. Selon un autre aspect de l’agencement, une ligne électrique s’étend à travers la pompe à fluide électrique afin de connecter électriquement l’unité de commande et l’élément chauffant. Selon un autre aspect de l’agencement, l'unité de pompe est un gerotor, un engrenage, une palette ou une centrifuge. Selon un autre aspect de l’agencement, le fluide est de l’huile pour la lubrification d’un système de transmission de véhicule. Selon un autre aspect de l’agencement, le carter est isolé thermiquement. L’huile devrait être maintenue chaude à l’intérieur de la pompe à fluide électrique. Ceci signifie que lorsque la température extérieure est par exemple de -30 °C, l’huile est chauffée à l’entrée, s’écoule dans le volume interne de la pompe et sort. Pendant tout ce déplacement à l’intérieur de la pompe, le carter devrait isoler thermiquement l’huile dans la pompe à fluide électrique vis-à-vis de la température externe. En variante, une couche d’isolation peut être ajoutée autour du carter. Le présent agencement peut être mieux compris en référence à la description et aux dessins suivants. Les composants dans les figures ne sont pas nécessairement à l’échelle, l’accent étant plutôt mis sur l’illustration des principes de l’agencement. De plus, dans les figures, des numéros de référence identiques désignent des pièces correspondantes. Dans les dessins : la FIG. 1 illustre une coupe d’une pompe à fluide électrique dotée d'un élément chauffant, configurée selon la présente invention ; la FIG. 2 illustre une coupe d’un deuxième mode de réalisation d’une pompe à fluide électrique dotée d'un élément chauffant, configurée selon la présente invention ; la FIG. 3 illustre une coupe d’un troisième mode de réalisation d’une pompe à fluide électrique dotée d'un élément chauffant, configurée selon la présente invention. Dans la description ci-après, il est fait référence à des dessins annexés, qui font partie de celle-ci, et dans lesquels il est représenté de manière illustrative des modes de réalisation spécifiques dans lesquels l’invention peut être appliquée. Ces modes de réalisation sont décrits de manière suffisamment détaillée pour permettre à une personne du métier de mettre en pratique l’invention, et on comprendra que les modes de réalisation peuvent être combinés ou que d’autres modes de réalisation peuvent être utilisés et que des modifications structurales et logiques peuvent être apportées sans s’écarter du domaine d’application de la présente invention. La description détaillée suivante ne doit donc pas être interprétée comme étant limitative et le domaine d’application de la présente invention est défini par les revendications ci-jointes et leurs équivalents. La présente description se rapporte à la FIG. 1 , la FIG. 2 et la FIG. 3 décrites de manière commune pour des raisons de concision. La pompe à fluide électrique 100a, 100b, 100c dotée d'un élément chauffant 20, configurée selon la présente invention, comporte un carter 111 sur lequel un moteur électrique 10, une unité de pompe 50 et une unité de commande 30 sont montés. La pompe à fluide électrique fait circuler un fluide dans une transmission automobile. Dans un exemple non limitatif, le carter est formé en tant que carter 111 dédié formé d'un seul tenant. Dans un autre exemple qui n’est pas représenté, le carter 111 peut être formé comme un carter séparé pour le moteur électrique 10, l’unité de pompe 50 et l’unité de commande 30. Le carter 111, qui est principalement un composant moulé par injection, consiste sensiblement en trois parties, à savoir, de gauche à droite, la partie unité de commande 113, la partie moteur électrique 101, la partie unité de pompe 115. Le carter 111 s’étend sensiblement transversalement à un axe de rotation X, forme un couvercle externe sur un premier côté 11 pour former une première paroi de séparation 13 recevant l'unité de commande 30 entre le premier côté 11 et la première paroi de séparation 13 forme la partie unité de commande 113. Le carter 111 s’étend sensiblement transversalement à un axe de rotation X, forme un recouvrement externe sur un deuxième côté 17 configuré avec au moins un orifice d’aspiration 70 et au moins un orifice de pression 90. Le carter 111 s’étend sensiblement transversalement à un axe de rotation X pour former une deuxième paroi de séparation 15 recevant l'unité de pompe 50 entre le deuxième côté 17 et la deuxième paroi de séparation forme la partie unité de pompe 115. Le moteur électrique 10 est disposé entre l’unité de pompe 50 et l’unité de commande 30 délimitée par la première paroi de séparation 13 et la deuxième paroi de séparation 15. Le moteur électrique 10 est mis en œuvre sous la forme d’un moteur à rotor interne et comporte un stator 12 et un rotor 14. Le rotor 14 est reçu à l’intérieur du stator 12 en laissant un espace annulaire facilitant la rotation du rotor 13 autour de l’axe de rotation X. Le rotor 14 est monté sur un arbre de rotor 16. L’unité de pompe 50 comporte une roue 52. L'unité de pompe 50 est en liaison d’entraînement avec le rotor 14. La liaison d’entraînement implique que le rotor 14 du moteur électrique 10 et la roue 52 de l’unité de pompe 50 sont alignés coaxialement et que la roue 52 est assemblée sur l’arbre de rotor 16 du moteur électrique 10. Le moteur électrique 10 entraîne la roue 52 de l’unité de pompe 50. L'unité de pompe 50 comporte en outre une entrée d’aspiration 72 et une sortie de pression 92. L’entrée d’aspiration 72 est en liaison fluidique avec l’orifice d’aspiration 70 et la sortie de pression 92 est en liaison fluidique avec l’orifice de pression 90. La rotation de la roue 52 de l’unité de pompe 50 crée un vide près de l’entrée d’aspiration 72 qui aspire le fluide au-delà de l’orifice d’aspiration 70. Le fluide introduit est mis sous pression près de la sortie de pression 92 dans l’unité de pompe 50 et pompé à travers l’orifice de pression 90 hors de celui-ci. L’unité de commande 30 sert à entraîner le moteur électrique 10 et à donner des instructions à l’élément chauffant 20. Une ligne électrique 25 est équipée pour communiquer l’instruction de l’unité de commande 30 à l’élément chauffant 20, 21. La ligne électrique 25 est intégrée dans le carter 111, de préférence dans les parois périphériques. L'unité de commande 30 comporte une connexion électrique (non représentée) prévue pour commander et distribuer l'alimentation électrique requise vers le moteur électrique 10 et l’élément chauffant 20, 21. Au moins une partie de l’élément chauffant 20, 21 est agencée dans l’orifice d’aspiration 70 et est connectée électriquement à l’unité de commande 30. De préférence, l’orifice d’aspiration 70 s’étend le long d'un axe X1 et l’élément chauffant 20 est agencé sensiblement coaxialement à cet axe X1. L’axe X1 est parallèle à l’axe X. De manière non limitative, l’élément chauffant 20, 21 est agencé sur au moins 20 % de la longueur de l’au moins un orifice d’aspiration 70 le long de l’axe X1. L’orifice d’aspiration 70 qui s’étend axialement à partir du carter 111 est agencé par rapport à l’axe X1 et est placé radialement vers l’extérieur à une distance de l’axe de rotation X sur le deuxième côté 17 du carter. L’élément chauffant 20, 21 est disposé sur la paroi interne de l’orifice d’aspiration 70. L’unité de commande 30 ordonne une durée de fonctionnement pour l’élément chauffant 20, 21. Ainsi, l’élément chauffant 20, 21 peut être chauffé bien avant la rotation de la pompe à fluide électrique 100a, 100b, 100c qui chauffe ensuite le fluide pour abaisser la viscosité du fluide. Un capteur de température (non représenté) est en contact avec le fluide par exemple au niveau de l’orifice d’aspiration 70, et détecte la température de fluide. Sur la base de la rétroaction du capteur de température, l’unité de commande 30 met sous tension l’élément chauffant 20, 21, ce qui permet de chauffer le fluide adjacent à celui-ci. En conséquence, la température du fluide augmente dans l’orifice d’aspiration 70 et dans l’entrée d’aspiration 72 adjacente à la roue 52. Généralement, l’unité de commande 30 est configurée de manière à mettre sous tension l’élément chauffant 20, 21 avant que le moteur du véhicule ne démarre. L'unité de commande 30 peut être configurée de manière à mettre sous tension l’élément chauffant 20, 21 sur la base de l’entrée provenant d'un système de chauffage de cabine du véhicule. La cabine du véhicule est chauffée avant le démarrage du véhicule par le système de chauffage de cabine sur la base des préférences d’utilisateur. À partir de cette entrée, l’unité de commande 30 est informée que la température de l’environnement est basse et commence à mettre sous tension l’élément chauffant 20, 21 pour augmenter la température du fluide. L'unité de commande 30 peut aussi être configurée de manière à mettre sous tension l’élément chauffant 20, 21 sur la base de l’entrée provenant de l’ouverture du véhicule par le conducteur. Dans un mode de réalisation, l’élément chauffant 20, 21 est un élément résistif. Dans un autre mode de réalisation, l’élément chauffant 20, 21 est une thermistance, de préférence un élément à coefficient de température positif constitué de puces en céramique à l’état solide qui agit en tant que moyen de protection contre la surchauffe. Dans un exemple, l’élément à coefficient de température positif a un premier côté et un deuxième côté. Le premier côté est agencé de manière complémentaire au côté intérieur de l’orifice d’aspiration 70 et le deuxième côté est submergé par/en contact avec le fluide pour le chauffage du fluide. Dans un premier mode de réalisation représenté à la FIG. 1 , l’élément chauffant 20 est par exemple un revêtement ou une encre. La périphérie/paroi interne de l’orifice d’aspiration 70 est adaptée de manière appropriée pour avoir l’impression de l’encre ou le revêtement de l’élément chauffant 20. Comme variante de ce premier mode de réalisation, l’élément chauffant 20 est un film souple. Le film souple peut être un élément chauffant de type bande doté d’un côté de chauffage et d'un côté de fixation. Le côté de fixation est assujetti à la périphérie interne de l’orifice d’aspiration 70 et le côté de chauffage est en contact avec le fluide. Dans d’autres modes de réalisation représentés à la FIG. 2 et à la FIG. 3 , l’élément chauffant 21 est un fil métallique. De manière non limitative, le fil métallique est agencé sous la forme d’une spirale ou d'une bobine présentant au moins une spire. Un axe de la bobine est agencé sensiblement coaxialement à l’axe X1 de l’orifice d’aspiration 70. Dans le mode de réalisation représenté à la FIG. 3 , l’élément chauffant 21 est partiellement étendu à l’intérieur de l’entrée d’aspiration 72 adjacente à la roue. L’entrée d’aspiration 72 est conçue pour recevoir l’élément chauffant 21 étendu de manière adjacente à la roue 52. L’élément chauffant 21 est agencé dans l’orifice d’aspiration 70 et l’entrée d’aspiration 72 de telle sorte que l’élément chauffant 21 soit complètement entouré par le fluide. Le fluide est chauffé par l’élément chauffant 21 et est donc amené à une température souhaitée. Ceci peut être effectué de manière uniforme et avec relativement peu d’apport d’énergie dans un laps de temps court du fait de l’agencement de l’élément chauffant 21 dans la longueur de l’orifice d’aspiration 70. Comme illustré à la FIG. 1 , la FIG. 2 et la FIG. 3 , une ligne électrique 25 s’étend à travers la pompe à fluide électrique 100a, 100b, 100c afin de connecter électriquement l’unité de commande 30 et l’élément chauffant 20, 21. Dans un exemple, la roue 52 de l’unité de pompe 50 est, par exemple, un gerotor. Dans un autre exemple, la roue 52 de l’unité de pompe 50 peut être une pompe à engrenage ou une pompe à palettes ou une pompe centrifuge. Dans tout le mode de réalisation, le fluide est une huile lubrifiante. La pompe à fluide électrique 100a, 100b, 100c fait circuler l’huile lubrifiante pour la lubrification d’un système de transmission de véhicule. Pompe à fluide électrique (100a, 100b, 100c) comprenant un carter (111) ayant au moins un orifice d’aspiration (70) et au moins un orifice de pression (90), un moteur électrique (10) ayant un stator (12) et un rotor (14) susceptible de tourner autour d’un axe de rotation (X), une unité de pompe (50) qui est en liaison d’entraînement avec le rotor (14) et ayant une entrée d’aspiration (72) en liaison fluidique avec l’orifice d’aspiration (70) et une sortie de pression (92) en liaison fluidique avec l’orifice de pression (90), une unité de commande (30) servant à l’entraînement du moteur électrique (10), la pompe à fluide électrique (100a, 100b, 100c) comprenant un élément chauffant (20, 21), caractérisée en ce qu’au moins une partie de l’élément chauffant (20) est agencée dans l’orifice d’aspiration (70) et est connectée électriquement à l’unité de commande (30). Pompe à fluide électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’au moins un orifice d’aspiration (70) s’étend le long d'un axe (X1) et l’élément chauffant (20, 21) est agencé sensiblement coaxialement à cet axe (X1). Pompe à fluide électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’élément chauffant (20, 21) est un élément résistif. Pompe à fluide électrique selon la revendication 3, caractérisée en ce que l’élément chauffant (20, 21) est une thermistance, notamment un élément à coefficient de température positif. Pompe à fluide électrique selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l’élément chauffant (20, 21) est un revêtement, une encre, un film souple, un fil métallique ou une bobine. Pompe à fluide électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’élément chauffant (20, 21) est agencé sur au moins 20 % de la longueur de l’au moins un orifice d’aspiration (70) le long de l’axe (X1). Pompe à fluide électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’une ligne électrique (25) s’étend à travers la pompe à fluide électrique (100a, 100b, 100c) afin de connecter électriquement l’unité de commande (30) et l’élément chauffant (20, 21). Pompe à fluide électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de pompe (50) est un gerotor, un engrenage, une palette ou une centrifuge. Pompe à fluide électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fluide est de l’huile pour la lubrification d’un système de transmission de véhicule. Pompe à fluide électrique selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carter (111) est isolé thermiquement.