INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le moteur comprend un carter 2 comportant un couvercle de palier 3 et un couvercle de distribution 4. Il comprend un bloc-cylindres 6 à l’intérieur duquel sont disposés des pistons radiaux 8 montés coulissant à l’intérieur de leurs cylindres respectifs et équipés d’un galet de roulement à une extrémité. Le moteur comprend une came lobée 10, rigidement fixée au carter et sur laquelle roulent les pistons 8, effectuant ainsi un mouvement de va-et-vient à l’intérieur de leurs cylindres. Les cylindres sont alimentés en huile sous pression (pouvant aller jusqu’à 450 bars) et solidaires en rotation du bloc-cylindres 6. Ce dernier est solidaire en rotation de l’arbre 20, soit par une liaison fixe, soit par un embrayage. Des cannelures, non représentées, peuvent former une telle solidarisation.
Des alimentations haute pression et basse pression 16, 18 se trouvent dans le couvercle de distribution 4, et plus précisément dans un distributeur 12. Le couvercle de distribution 4 recouvre le distributeur en étant situé radialement à l’extérieur.
De l’autre côté du bloc-cylindres 6, le couvercle de palier 3 protège des paliers 14, 15 qui permettent la rotation de l’arbre tout en faisant office de transmission de l’effort vers le carter du moteur, le carter étant solidaire du châssis du véhicule. Plusieurs types de moteurs existent en ce qui concerne l’architecture des paliers (reprise d’effort via l’arbre ou le moyeu de la roue) et ne seront pas détaillés ici. L’arbre 20 est par exemple relié à la roue R par le biais d’un moyeu/fusée situé en extrémité externe 24 de l’arbre 20 et comprenant des orifices pour recevoir des vis solidarisant la roue. Plus généralement, l’extrémité externe 24 fait office de sortie pour l’arbre moteur 20, et forme le point de récupération du couple produit par le moteur.
Les organes de frein peuvent être positionnés en extrémité interne 26 de l’arbre. Par interne, on entend l’extrémité opposée à l’extrémité externe 24. Dans le cas d’une assistance hydraulique en couple, cette extrémité interne est située le plus à l’intérieur du véhicule.
Il est aussi possible que l’arbre 20 s’arrête au niveau du bloc-cylindres 6 et soit prolongé par un arbre de frein 30, lui-même entrainé par le bloc-cylindres, comme illustré à la . L’arbre de frein 30 peut donc être distinct de l’arbre moteur 20. Les deux arbres sont liés par les cannelures du bloc-cylindres. L’engagement de chaque arbre dans le bloc peut être inégal.
Les organes de freinage Nous allons maintenant décrire les moyens de freinage du premier mode de réalisation en référence à la . Sur la , ces moyens n’ont pas été illustrés en détail. La machine 100 comprend :
- des disques de frein 25 configurés pour immobiliser à rotation l’arbre 20 par rapport au carter 2,
- un piston de frein statique 30 configuré pour engendrer une compression des disques 25 sous l’effet d’un organe de rappel 32, et
- un piston de frein dynamique 40 configuré pour engendrer une compression des disques sous l’effet d’une pression de fluide.
Les disques 25 forment deux séries de disques, à savoir une première série de disque 25 solidaires en rotation de l’arbre 20 et une deuxième série de disques 25 solidaires en rotation du carter 2. Les disques de la première série sont intercalés entre ceux de la deuxième. Tous les disques forment une pile unique suivant une direction parallèle à la direction axiale. Lorsque l’un des pistons de frein 30, 40 se rapproche des disques 25, il engendre leur serrage comme on le verra, provoquant ainsi l’immobilisation de l’arbre 20 par rapport au carter par friction des disques. Les disques 25 comprennent typiquement une garniture de frein remplaçable. Une autre possibilité consiste à prévoir que les disques de frein sont en acier nitruré.
La machine 100 comprend un couvercle de frein 5 faisant partie du carter 2, et donc solidaire en particulier ici du couvercle de distribution 4. Le couvercle de frein 5, sensiblement de révolution, définit un volume V à l’intérieur duquel sont logés les pistons de frein 30, 40. Une plaque ou capot 7 vient obturer longitudinalement une ouverture d’extrémité du couvercle 5. Elle est en appui sur le couvercle 5 et ferme le volume V .
Actions de freinage Comme indiqué précédemment, par défaut, le piston de frein statique 30 est en position de freinage lorsqu’aucune huile sous pression n’est injectée dans la chambre de défreinage 38. La rondelle 32 pousse donc ce piston 30 contre le flasque 52 de l’organe d’appui 50, poussant ce dernier en appui contre les disques 25 pour engendrer leur serrage. C’est donc le freinage statique ou parking qui peut aussi être utilisé en frein de secours. Dès que de l’huile sous pression est injectée dans la chambre de défreinage 38, le piston de frein statique 30 subit une translation en éloignement des disques, et autorise la rotation de l’arbre 20. Ce piston 30 fonctionne en « frein négatif ». On observe qu’il engendre la compression des disques indépendamment du piston de frein dynamique 40. Le frein de parking est un frein négatif qui se serre en l’absence de commande, ce qui met la machine en sécurité lorsqu’elle est arrêtée, par exemple typiquement dans le cas d’un moteur d’entrainement de roue ou de cylindre. A l’arrêt de la machine ou en cas de panne hydraulique, ce frein se serre automatiquement. On observe que le piston de frein statique 30 engendre la compression des disques indépendamment du piston de frein dynamique 40.
Un conduit 42 est prévu pour alimenter en fluide une chambre de freinage 43 délimitée au fond du logement 44 du piston de frein dynamique 40. Ce conduit s’étend ici dans la plaque 7. Lorsqu’une pression de fluide est appliquée à cette chambre 43 et sous réserve que le piston de frein statique 30 soit en position de défreinage, le piston de frein dynamique 40 est déplacé en direction des disques 25, vers la droite sur la . Il vient en appui direct contre le coulisseau 54 de l’organe d’appui 50 et sollicite donc ce dernier pour le serrage des disques. On obtient donc une fonction de frein de service ou frein dynamique utilisée lors de la conduite de la machine. On observe que le piston de frein dynamique 40 engendre la compression des disques indépendamment du piston de frein statique 30.
On est donc en présence d’un système de frein combiné qui réalise les deux fonctions en agissant sur le même paquet de disques de frein et en l’espèce via un même organe d’appui 50. Cette machine met donc en œuvre un procédé de freinage dans lequel :
- le piston de frein dynamique 40 engendre une compression des disques 25 afin d’immobiliser à rotation l’arbre 20 par rapport au carter 2 sous l’effet d’une pression de fluide, et
- le piston de frein statique 30 engendre une compression des disques sous l’effet de l’organe de rappel 32 et indépendamment du piston de frein dynamique 40.
Ratio d’offset Le rendement énergétique du freinage dynamique est ici particulièrement intéressant. Pour s’en rendre compte, on considère :
- la poussée produite par l’organe d’appui 50 contre le piston de frein dynamique 40 sous l’effet du fluide provenant de la chambre de défreinage 38, vers la gauche sur la , et
- la poussée produite par ce piston 40 contre l’organe d’appui 50 par la pression de fluide s’exerçant à partir du conduit 42 de commande de ce piston, vers la droite sur la .
Le ratio de la première poussée sur la deuxième est ici inférieur à 15%, et même 10% et 5% comme nous allons le voir.
Un tel ratio, dit ratio d’offset, peut être défini en pression ou en diamètre.
Le freinage dynamique ne peut se produire qu’en position de défreinage du piston de frein statique 30. La pression de défreinage s’exerce dans la chambre de défreinage 38, sur la face du piston de frein statique 30 orientée en direction des disques, et pour ce qui nous intéresse ici, sur les deux faces de l’organe d’appui 50 situé dans cette chambre. Il s’agit de toute sa face orientée vers les disques et de sa face opposée, à l’exception du coulisseau 54. C’est donc la présence de ce dernier qui engendre une différence de poussée sur les deux faces de l’organe d’appui 50, produisant ainsi une poussée nette de cet organe en direction du piston de frein dynamique 40, vers la gauche. En l’espèce, la poussée nette correspond à la superficie de la section du coulisseau 54 dans un plan perpendiculaire à l’axe X-X. (Cette superficie vaut π.D 2 /4).
Le ratio d’offset en pression est par ailleurs dépendant de la pression de freinage dynamique. Pour cette dernière, à titre d’exemple, lorsqu’un frein est dit « à 120 bar » au cahier des charges ou au catalogue, il est en fait utilisé à 72 bar la plupart du temps pour un freinage normal. Nous définissons en l’espèce à titre d’exemple le ratio d’offset en pression pour 120 bar. Il s’agit donc de comparer la poussée de la pression de défreinage (par exemple constante à 30 bar) transmise par le coulisseau 54 à la poussée du piston de frein dynamique 40 (typiquement à 72 bar, mais on prend en compte aussi 120 bar pour le freinage maximal) qui s’exerce sur toute la section du piston de frein dynamique 40.
Le ratio géométrique est le rapport du diamètre du coulisseau 54 sur celui du piston de frein dynamique 40 qui définit le fonctionnement pour une pression nominale de 30 bar d’un côté, et 120 bar (ou 72 bar) de l’autre. Dans ce premier mode de réalisation, le diamètre du coulisseau est de 11,8 mm. Dans le deuxième mode de réalisation qui sera décrit plus loin en relation avec la , ce diamètre est de 40 mm. La ligne « Autre cas » correspond à un diamètre de coulisseau de 24 mm. Les valeurs de ratio d’offset sont dans le tableau 1 ci-dessous.
Diamètre D du coulisseau Diamètre du piston 40 Ratio de diamètre Ration d’offset à 72 bar Ratio d’offset à 120 bar Premier mode 11,8 mm 40 mm 0.295 4% 2% Deuxième mode 20 mm 40 mm 0.500 10% 6% Autre cas 24 mm 40 mm 0.6 15% 9%
Plus le ratio d’offset est bas, moins le piston de frein dynamique 40 doit fournir d’effort pour le freinage, c’est-à-dire moins il doit compenser la pression de défreinage statique. Ce ratio diminue quand on augmente la pression de freinage dynamique de référence. On observe donc un ratio d’offset particulièrement bas lors de l’activation du frein dynamique puisque la pression dans la chambre de défreinage 38 n’engendre un effort à vaincre que sur une toute petite section correspondant à celle du coulisseau 54.
La valve La machine comprend aussi en l’espèce une valve 70 montée dans l’arbre 20, notamment dans un logement 72 débouchant à une extrémité de l’arbre orientée vers le couvercle de frein 5. L’arbre présente un conduit radial 74 mettant en communication une chambre 75, située d’un côté des disques 25 opposé à l’organe d’appui 50, avec la valve 70. L’arbre 20 présente aussi un conduit axial 76 mettant le logement 72 et donc la valve en communication avec une zone de l’arbre éloignée de ce dernier. Par référence à une direction d’un flux de fluide dans la valve comme on va le voir, le conduit radial 74 est en amont de la valve et le conduit axial 76 en aval. Une restriction de débit 78 est prévue dans le conduit axial en aval de la valve 70.
Une unité de commande, non représentée aux figures, est en charge de la logique de commande de la position du manchon de blocage, en fonction de la position du levier de transmission ‘P’ ou Non-‘P’ et de la vitesse courante du véhicule.
On remarque que le manchon de blocage ne travaille en couple qu'à la vitesse nulle, i.e. il n'est jamais soumis à un couple alors qu'il tourne, ce qui permet de dimensionner au plus juste son diamètre D1 et ses cannelures 12 . Il est aussi possible de relaxer le choix de matière ou de se passer de certains traitements thermiques, si on compare ce manchon de blocage par rapport à un baladeur de boîte de vitesses ou à un manchon de blocage de différentiel.
Il est prévu sur les cannelures 12 du manchon de blocage des chanfreins d'entrée 14 , de forme prononcée, l'extrémité de la cannelure se présentant en forme de pointe. Les chanfreins d'entrée 14 sont prévus en particulier du côté de la face frontale 17 du manchon qui avance au cours de la translation vers la position de blocage. Ainsi, au moment où le mouvement de couplage se produit, les formes pointues des cannelures 12 s'engagent sur les cannelures 54 côté arbre primaire, avec le cas échéant une petite rotation, dans un cas défavorable où les cannelures se trouvent en face de leur vis-à-vis.
L’arbre primaire 5 comprend une deuxième portion d'extrémité axiale 52 avec les cannelures 54 apte à recevoir les cannelures radialement intérieures 12 du manchon de blocage.
Les cannelures 54 du côté arbre primaire 5 possèdent elles aussi des chanfreins d’entrée 55 .
Le nombre de cannelures 12 peut être compris entre 20 et 40. Bien entendu, le nombre de cannelures choisi est le même pour le manchon de blocage qui forme la partie femelle ainsi que les deux parties mâles disposées bout à bout qui sont recouvertes au moins en partie par le manchon de blocage.
Le diamètre intérieur D3 du manchon de blocage est légèrement supérieur au diamètre de l'arbre primaire cannelures exclues.
Les arbres de roue présentent un diamètre extérieur D5 inférieur au diamètre D4 de l'alésage 50 prévu dans l'arbre primaire.
Le manchon de blocage 1 présente une dimension axiale L1 , de préférence inférieure à 4 cm. Le diamètre extérieur D1 est inférieur à 12 cm, et de préférence inférieur à 10 cm. En fonction du cahier des charges en couple, le diamètre D1 peut même être plus petit. Dans un exemple de réalisation, on peut choisir L1+D1 inférieur à 14 cm.
Comme visible à la , la première portion d'extrémité axiale 71 et la deuxième portion d'extrémité axiale 52 se trouvent en vis-à-vis, i.e. se font face et sont séparés par un intervalle E1 de moins de 5 millimètres. Dans certaines réalisations, l’intervalle E1 est inférieur à 4 mm, voire inférieur à 3 mm.
La première portion d'extrémité axiale 71 et la deuxième portion d'extrémité axiale 52 présentent des diamètres extérieurs D2 substantiellement de même dimension.
On remarque que les éléments mis en jeu, dont le manchon de blocage 1, sont lubrifiés par le barbotage d’huile de la transmission.
Selon un deuxième mode de réalisation présenté à la , le manchon de couplage 1 vient recouvrir une partie 25 du premier pignon au lieu de directement l'arbre primaire. Toutefois, étant donné que le premier pignon 21 est coaxial et relié solidairement en rotation avec l'arbre primaire 5 , la fonctionnalité est identique à ce qui a été exposé plus haut pour le premier mode de réalisation.
Ce que l'on appelle la deuxième portion d'extrémité axiale se trouve alors sur le premier pignon 21 .
On peut ainsi avoir un arbre primaire 5 de plus petit diamètre sachant que le diamètre extérieur de la deuxième portion d'extrémité axiale du premier pignon est sensiblement identique au diamètre extérieur D2 de la première portion d'extrémité axiale 71 .
Selon un troisième mode de réalisation représenté à la , il n'y a pas de différentiel car le système ne concerne qu'une roue et il y a un seul arbre de sortie AR vers une roue. La couronne 3 engagée par le troisième pignon 23 est une couronne d'un engrenage classique, que l'on peut appeler ici quatrième pignon 44 , relié en rotation avec l'arbre de roue AR.
Le module d’émission 2 comporte un module lumineux 21 apte à émettre un premier faisceau lumineux F1, et une unité de modulation 22 apte à recevoir une séquence de données modulante Seq et agencée pour moduler le faisceau lumineux F1 émis à partir de ladite séquence modulante Seq.
A ces fins, l’unité de modulation 22 est agencée pour moduler le faisceau lumineux F1 émis par le module lumineux 21, à partir de la séquence de données modulantes Seq qu’elle reçoit, par exemple en contrôlant l’alimentation électrique fournie à la source lumineuse du module lumineux.
Dans l’exemple décrit, l’unité de modulation 22 est agencée pour convertir la séquence de données Seq en un signal modulant et pour moduler le signal de contrôle initial à l’aide de ce signal modulant. On notera que plusieurs types de modulation peuvent être indifféremment employés dans le cadre de la présente invention, et notamment une modulation tout-ou-rien (ou OOK de l’anglais « On Off Keying »), une modulation en codage d’impulsion (ou PCM de l’anglais « Pulse Code Modulation »), une modulation en amplitude d’impulsion (ou PAM de l’anglais « Pulse Amplitude Modulation »), une modulation en largeur d’impulsion (ou PWM de l’anglais « Pulse Width Modulation ») ou encore une modulation en position d’impulsion (ou PPM de l’anglais « Pulse Position Modulation »).
Le faisceau lumineux F1 ainsi émis est composé d’un train d’impulsions lumineuses se succédant avec une fréquence suffisamment élevée, par exemple supérieure à de 30 MHz, notamment comprise entre 50 MHz et 100 MHz, pour que l’œil humain ne les distingue plus. Par ailleurs, l’amplitude, la largeur et/ou la position de chaque impulsion au regard de la période permet au faisceau lumineux F1 de transporter la séquence de données Seq.
En lien avec la représentant un exemple de réalisation d’un module de réception 3, ce module de réception 3 comporte une pluralité de modules d’acquisition élémentaires 32 i,j , comprenant chacun plusieurs photodétecteurs 32a apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique. Chaque module d’acquisition élémentaire 32 i,j comporte par ailleurs une unité de démodulation 34, comprenant un comparateur agencé pour comparer le signal électrique converti par chaque photodétecteur 32a du module 32 i,j à une même valeur seuil donnée. L’unité de démodulation 34 est ainsi agencée pour générer, à partir de chacune des comparaisons des signaux électriques issus des photodétecteurs 32a, un sous-signal de détection élémentaire, et pour sommer les sous-signaux de détection élémentaires ainsi générés pour générer un signal de détection élémentaire Sde i,j , lequel forme donc une séquence de données, dite démodulée.
Les photodétecteurs 32a sont identiques et sont chacun formés par une photodiode à avalanche d’un photomultiplicateur sur silicium. On notera que les dimensions des photodétecteurs sont de l’ordre du micromètre. L’ensemble forme ainsi un capteur dont la résolution spatiale de réception est de l’ordre de 1°, voire de 0,1°, et dont les capacités de détection, du fait de l’utilisation de photodiodes à avalanche, sont particulièrement importantes, même en cas de conditions d’acquisition dégradées.
Chacun des photodétecteurs 32a d’un même module d’acquisition élémentaire 32 i,j peut ainsi convertir la portion du faisceau lumineux F2 qu’il reçoit, en un signal électrique qu’il transmet à l’unité de démodulation 34, laquelle peut alors en extraire une séquence de données Sde i,j pour la transmettre à l’unité de calcul 4.
Comme montré en , les modules d’acquisition élémentaires 32 i,j sont agencés de façon matricielle, sur N lignes et M colonnes.
Dans le cas général, chaque bobine (130) présente une paire de fils (131) traversant le prolongement annulaire frontal (148) de l’enveloppe tubulaire (141).
Dans des cas particuliers, deux ou plusieurs bobines sont reliées en série par un fil continu et non dénudé, et dans ce cas, le fil de liaison entre les bobines ne nécessite pas de repasser sur la cloison discale transversale (151), ainsi la paire de fils s’étendant radialement correspondra à l’ensemble des bobines en série. Cette remarque est d’autant plus valable si les bobines connectées en série sont adjacentes, mais l’homme de métier pourrait également trouver des moyens de connecter en série un ensemble de bobines non adjacentes à l’aide d’un fil continu, tout en assurant la compatibilité de routage vis-à-vis des ensembles des autres phases.
Dans un mode de réalisation préféré, et décrit dans cet exemple, le bobinage des dents est réalisé par un seul fil continu, parcourant successivement les bobines et formant des boucles à l’intérieur de la zone intérieure (170), où le fil entoure des plots d’appui (650) d’interconnexion. Ces plots d’appui (650) sont constitués par des protubérances formées à la surface de la cloison discale transversale (151) ou peuvent également s’épanouir d’une piste conductrice (610, 620, 630) permettant de réaliser à la fois le rebroussement du fil et sa connexion électrique à la piste conductrice par une opération de soudure retirant sa couche isolante. Lors du bobinage, l’aiguille de bobinage entraîne le fil (131) de bobinage depuis la bobine (130) qui vient d’être bobinée vers la surface de la cloison discale transversale (151) en passant au travers d’une encoche (149) réalisée dans l’enveloppe tubulaire (141). L’aiguille rejoint alors un plot d’appui (650), qu’elle contourne, puis entraîne le fil à nouveau vers la périphérie pour démarrer le bobinage de la bobine suivante. A noter que l’ensemble des plots d’appui (650) sont distribués sur un cercle situé entre deux pistes conductrices (620, 630), ainsi lorsque le fil rejoint la zone intérieure (170) pour être connecté à la piste conductrice (630) inscrite dans le cercle de distribution des pions d’appui (650), il contourne un plot d’appui métallique prolongeant la piste conductrice (630) de sorte à assurer les fonctions de guidage mécanique et contact électrique en une seule pièce. Les pions d’appui (650) métalliques se présentent sous la forme d’un « V » dont les vantaux sont constitués de tronçons pliés de la piste métallique, le fil traverse la gorge formée par se « V » et effectue le rebroussement en en s’enroulant sur un des ventaux. Lors de l’opération de soudure électrique les ventaux peuvent être légèrement rabattus pour améliorer le contact électrique. Les moyens de liaison électriques (660) des autres pistes se présentent sous la même forme que les pions d’appui métallique, le fil traversant simplement la gorge constituée par les deux vantaux pour aller contourner le pion d’appui approprié.
Dans l’exemple décrit, le moteur présente trois phases, se traduisant par une interconnexion des bobines pour des regroupements par l’intermédiaire d’un ensemble de connexion (600) formé de trois pistes conductrices (610, 620, 630) découpées dans une même feuille conductrice et pliées pour constituer les pions d’appui (650) et de liaison électrique ou les moyens de liaison électrique (660).
Les pistes conductrices (610, 620, 630) sont déposées sur la cloison discale transversale (151) avant le bobinage. Elles sont fixées sur la cloison discale transversale (151) par bouterollages sur les pions (154) et positionnées angulairement par les nervures (158) qui assurent aussi une surélévation du fil de bobinage, pour éviter que le fil ne vienne en contact avec les pistes conductrices (610, 620, 630) et ne provoque un court-circuit lorsqu’il est accidentellement dénudé ou délaminé. On peut noter que les encoches (149) permettent également d’assurer une surélévation du fil en constituant un appui axial.
Comme plus particulièrement visible en , le fil (131) parcourt alternativement les bobines (130) et l’ensemble de connexion (600) lors du bobinage par un automate, sans rupture du fil.
De sorte à assurer une tension optimale, le fil (131) est ancré à un point de départ (640) constitué par une forme évasée dans lequel le début du fil est engagé et maintenu par coincement. Il traverse ensuite radialement le prolongement annulaire frontal (148) au travers d’un encoche (149) prévue, et vient ensuite s’enrouler sur un premier corps de bobine (140) formé par le surmoulage d’une première dent (120), avant de rejoindre radialement la cloison discale transversale (151) en passant à nouveau au travers d’une encoche (149) du prolongement annulaire frontal (148). A l’intérieur de la zone intérieure (170), il rejoint la partie centrale en s’engageant éventuellement dans la gorge d’un moyen de liaison électrique (660), contourne un plot d’appui (650), avant de revenir radialement vers une autre bobine (130) adjacente à la précédente, après avoir traversé le prolongement annulaire frontal (148) par une autre encoche (149).