FR2949751A1 - Dispositif de motorisation hybride d'une structure navigante - Google Patents

Dispositif de motorisation hybride d'une structure navigante Download PDF

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Abstract

L'objet de l'invention est un dispositif de motorisation d'une structure navigante, comprenant un moteur à combustion thermique, un arbre mené (16) destiné à entraîner des moyens de propulsion de la structure navigante, un arbre menant (14) solidaire du moteur à combustion thermique et des moyens de transfert (18) de vitesse de l'arbre menant (14) à l'arbre mené (16) selon un sens de marche avant et selon un sens de marche arrière, caractérisé en ce que les moyens de transfert (18) comprennent un arbre intermédiaire (24) solidaire d'un moteur électrique (30), distinct de l'arbre menant (14) et de l'arbre mené (16), des moyens de liaison (32) dudit arbre intermédiaire (24) à l'arbre mené (16), et un organe de couplage et de découplage (34) de l'arbre menant (14) à l'arbre intermédiaire (24).

Description

DISPOSITIF DE MOTORISATION HYBRIDE D'UNE STRUCTURE NAVIGANTE
La présente invention concerne un dispositif de motorisation d'une structure navigante, comprenant un moteur à combustion thermique, un arbre mené destiné à entraîner des moyens de propulsion de la structure navigante, un arbre menant solidaire du moteur à combustion thermique et des moyens de transfert de vitesse de l'arbre menant à l'arbre mené selon un premier sens ou sens de marche avant et selon un second sens ou sens de marche arrière, opposé au premier sens. Un tel dispositif de motorisation s'applique à différents types de propulsion maritime, et permet par exemple l'entraînement d'une hélice selon deux sens de rotation opposés, l'un des sens correspondant à la marche avant et l'autre sens à la marche arrière. L'entraînement de l'hélice est effectué par ligne d'arbre directe, ou par embase du type Sail-drive ou Z-Drive. Un tel dispositif connu présente les inconvénients inhérents à tout moteur à combustion thermique, comme par exemple l'émission de gaz polluants ou une intensité sonore élevée.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de motorisation de conception simple, qui s'adapte aux motorisations existantes, tout en permettant une réduction notable des pollutions atmosphérique et sonore, sans augmenter la taille dédiée à la motorisation.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de motorisation d'une structure navigante, comprenant un moteur à combustion thermique, un arbre mené destiné à entraîner des moyens de propulsion de la structure navigante, un arbre menant solidaire du moteur à combustion thermique et des moyens de transfert de vitesse de l'arbre menant à l'arbre mené selon un premier sens ou sens de marche avant et selon un second sens ou sens de marche arrière, opposé au premier sens, caractérisé en ce que les moyens de transfert comprennent un arbre intermédiaire solidaire d'un moteur électrique en étant distinct de l'arbre menant et de l'arbre mené, et un organe de couplage et de découplage de l'arbre menant à l'arbre intermédiaire. Ainsi, la présente invention propose un dispositif de motorisation hybride, associant un moteur électrique à un moteur à combustion thermique, et permettant de ce fait de bénéficier des avantages d'une motorisation électrique. L'invention sera décrite maintenant plus en détail en référence aux figures annexées données uniquement à titre d'exemple et dans lesquelles - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de motorisation selon la présente invention en mode de propulsion électrique, -la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1 en mode de propulsion thermique selon un sens de marche avant, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1 en mode de propulsion thermique selon un sens de marche arrière, -la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur inboard avec inverseur à sortie parallèle intégrant le dispositif de motorisation de la figure 1, - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur inboard avec inverseur à sortie inclinée intégrant le dispositif de motorisation de la figure 1, - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur avec stern- drive intégrant le dispositif de motorisation de la figure 1, et - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur avec hydrojets intégrant le dispositif de motorisation de la figure 1.
Comme visible sur les figures 1 à 8, l'invention concerne un dispositif de motorisation, référencé 10 dans les figures, destiné à équiper une structure navigante, non représentée. Par structure navigante, on englobe aussi bien les structures navigantes à moteur que les structures navigantes à voiles et équipées d'une motorisation. Le dispositif de motorisation 10 comprend un moteur à combustion thermique 12, illustré sur les figures 5 à 8, ainsi qu'un arbre menant 14 et un arbre mené 16. L'arbre mené 16 est destiné à entraîner des moyens de propulsion 17 de la structure navigante, comme il sera détaillé ultérieurement.
Le dispositif 10 comprend également des moyens de transfert 18 de vitesse de l'arbre menant à l'arbre mené, selon un premier sens ou sens de marche avant et selon un second sens ou sens de marche arrière, opposé au premier sens. Par sens de marche avant et sens de marche arrière, on entend que l'arbre mené tourne dans un sens donné, ou dans un sens opposé, le premier sens assurant une propulsion de la structure navigante en marche avant tandis que l'autre sens assure une propulsion de la structure navigante en marche arrière. Les moyens de transfert 18 sont intégrés dans un boîtier 20 solidaire d'un carter 22 du moteur thermique 12. L'arbre menant 14 est solidaire par l'une 23 de ses extrémités 23, 23' du moteur thermique 12, et dirigé selon un axe appelé axe principal X. Avantageusement, l'arbre mené 16 est dirigé selon un axe X' parallèle à l'axe principal X. L'axe X' peut être confondu avec l'axe X, les arbres menant 14 et mené 16 s'étendant dans le prolongement l'un de l'autre, ou au contraire distinct de l'axe X, comme représenté sur les figures.
Comme visible sur les figures 1 à 4, les moyens de transfert 18 comprennent un arbre intermédiaire 24, distinct de l'arbre menant 14 et de l'arbre mené 16. L'arbre intermédiaire 24 est solidaire par l'une 26 de ses extrémités 26, 28 d'un moteur électrique 30, et est relié par des premiers moyens de liaison 32 à l'arbre mené 16. Comme visible sur les figures 1 à 4, l'arbre intermédiaire 24 est dirigé sensiblement orthogonalement aux axes X et X' selon lesquels sont dirigés 5 respectivement l'arbre menant 14 et l'arbre mené 16. Les moyens de transfert 18 comprennent également un organe de couplage et de découplage 34 de l'arbre menant 14 à l'arbre intermédiaire 24. L'organe de couplage et de découplage 34 est mobile sur l'arbre intermédiaire 24 comme il sera détaillé plus loin dans la description, de sorte que, quand l'arbre 10 menant 14 est couplé à l'arbre intermédiaire 24, le moteur thermique 12 du dispositif de motorisation 10 entraîne les moyens de propulsion 17, c'est-à-dire que le dispositif 10 est en mode de propulsion thermique, tandis que, quand l'arbre menant 14 est découplé de l'arbre intermédiaire 24, c'est le moteur électrique 30 qui entraîne les moyens de propulsion 17, le dispositif 10 15 fonctionnant en mode de propulsion électrique. Avantageusement, l'organe de couplage et de découplage 34 est un embrayage de forme bicônique. Le dispositif 10 comprend des moyens de commande de l'organe de couplage et de découplage 34, non représentés, accessibles depuis l'extérieur du boîtier 20, de 20 sorte qu'un utilisateur de la structure navigante peut commander le mode de propulsion thermique ou électrique, ainsi que la marche avant ou arrière. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de transfert 18 comprennent un pignon d'entrée 36 pour la marche avant en mode de propulsion thermique et un pignon d'entrée 38 pour la marche arrière en mode de propulsion 25 thermique. Chacun des pignons d'entrée 36, 38 est relié d'une part à l'arbre menant 14 par des moyens de liaison 40 et d'autre part apte à être embrayé par l'organe de couplage et de découplage 34. Ainsi, et comme il sera expliqué ultérieurement, quand le pignon d'entrée 36 est embrayé par l'organe de couplage et de découplage 34, le dispositif 10 est en mode thermique de marche avant, l'arbre mené 16 tournant dans un sens donné, tandis que lorsque le pignon d'entrée 38 est embrayé, le dispositif 10 est en mode thermique de marche arrière, l'arbre mené 16 tournant en sens opposé.
Comme visible sur les figures 1 à 4, les moyens de liaison 40 des pignons d'entrée 36 et 38 à l'arbre menant 14 sont constitués par un plateau denté d'entrée 42 solidaire de l'extrémité 23' de l'arbre menant 14, en étant dirigé sensiblement orthogonalement à l'axe principal X de l'arbre menant 14. Le plateau 42 est apte à engrener les pignons 34 et 36.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de liaison 32 de l'arbre intermédiaire 24 à l'arbre mené 16 comprennent un pignon de sortie 44 solidaire de l'arbre intermédiaire 24 et un plateau denté de sortie 46 solidaire de l'une 48 des extrémités 48, 48' de l'arbre mené 16 en étant dirigé sensiblement orthogonalement à l'axe X' de l'arbre mené 16. Le plateau de sortie 46 est apte à engrener le pignon de sortie 44, de sorte qu'un mouvement de rotation de l'arbre intermédiaire 24 est transféré à l'arbre mené 16 via l'engrènement du pignon 44 au plateau 46. Comme visible sur les figures 1 à 4, les pignons d'entrée 36, 38, le pignon de sortie 44 et l'organe de couplage et de découplage 34 sont coaxiaux à l'arbre intermédiaire 24, l'organe de couplage et de découplage 34 étant interposé entre les deux pignons d'entrée 36 et 38. Ainsi, les pignons d'entrée 36, 38, le pignon de sortie 44 et l'organe de couplage et de découplage 34 sont parallèles entre eux et dirigés selon des axes respectifs sensiblement perpendiculaires à l'axe principal X, tandis que les plateaux d'entrée et de sortie 42 et 46 sont dirigés selon des axes respectifs parallèles à l'axe X en étant parallèles l'un de l'autre. Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de couplage et de découplage 34 est mobile, comme il a déjà été expliqué, entre une position centrale ou de point mort dans laquelle les pignons d'entrée de marche 36 et 38 sont découplés de l'arbre intermédiaire 24, une position de marche avant dans laquelle l'organe de couplage et de découplage 34 embraye le pignon d'entrée de marche avant 36, et une position de marche arrière dans laquelle l'organe de couplage et de découplage embraye le pignon d'entrée de marche arrière 38. Le fonctionnement du dispositif 10, qui apparaît déjà dans ce qui précède, va maintenant être décrit en détail. Pour le fonctionnement en mode de propulsion électrique, un utilisateur déplace via des moyens de commande l'organe de couplage et de découplage 34 en position centrale. Ainsi, les pignons d'entrée 36 et 38 sont découplés de l'arbre intermédiaire 24 qui est alors commandé par le moteur électrique 30. L'inversion de sens de marche est assurée par une inversion des polarités du moteur électrique 30. En mode de propulsion thermique, l'utilisateur déplace l'organe de couplage et de découplage 34 soit en position de marche avant, soit en position de marche arrière, et l'arbre intermédiaire 24 est alors commandé par le moteur thermique 12. En marche avant, l'arbre intermédiaire 24 est couplé au pignon 36 et en marche arrière, l'arbre intermédiaire 24 est couplé au pignon 38. Avantageusement, en mode de propulsion thermique, le moteur électrique 30 entraîné par l'arbre intermédiaire 24 est un générateur et recharge les batteries via un régulateur électronique qui n'est pas plus détaillé car il ne fait pas partie de la présente invention et qu'il est connu de l'homme du métier. Comme visible à la figure 5, le dispositif de motorisation 10 selon la présente invention peut être intégré à un moteur inboard avec inverseur à sortie parallèle, les moyens de propulsion 17 comprenant une hélice 50. Sur la figure 5, le dispositif 10 est représenté en mode de propulsion électrique. Comme visible à la figure 6, le dispositif 10 peut également être intégré à un moteur inboard avec inverseur à sortie inclinée, les moyens de propulsion 17 comprenant une hélice 50. Sur la figure 6, le dispositif 10 est représenté en mode de propulsion thermique, en marche avant. Comme visible à la figure 7, le dispositif 10 peut également être intégré à une structure navigante dont les moyens de propulsion 17 sont de type stern-drive.
Sur la figure 7, le dispositif 10 est représenté en mode de propulsion thermique, en marche arrière. Comme visible à la figure 8, le dispositif 10 peut également être intégré à une structure navigante dont les moyens de propulsion 17 sont de type à hydro jets. Sur la figure 8, le dispositif 10 est représenté en mode de propulsion électrique.
Le dispositif 10 selon la présente invention assure une motorisation hybride d'une structure navigante, et bénéficie des avantages liés à l'utilisation d'un moteur électrique. De plus, l'organe de couplage et de découplage 34 du dispositif 10 étant intégré dans le boîtier 20 des moyens de transfert 18, le dispositif 10 permet que la fonction d'inverseur soit assurée par le dispositif de transfert 18, et non pas par un dispositif dédié, communément appelé inverseur réducteur, connu de l'art antérieur. Ainsi, le volume nécessaire à la motorisation d'une structure navigante est réduit. On note d'ailleurs que l'agencement du dispositif 10 permet la disposition du moteur électrique 30 au dessus du boîtier 20, ce qui assure la compacité du 20 dispositif de motorisation 10.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de motorisation d'une structure navigante, comprenant un moteur à combustion thermique (12), un arbre mené (16) destiné à entraîner des moyens de propulsion (17) de la structure navigante, un arbre menant (14) solidaire du moteur à combustion thermique (12) et des moyens de transfert (18) de vitesse de l'arbre menant (14) à l'arbre mené (16) selon un premier sens ou sens de marche avant et selon un second sens ou sens de marche arrière, opposé au premier sens, caractérisé en ce que les moyens de transfert (18) comprennent un arbre intermédiaire (24) solidaire d'un moteur électrique (30) en étant distinct de l'arbre menant (14) et de l'arbre mené (16), des premiers moyens de liaison (32) dudit arbre intermédiaire (24) à l'arbre mené (16), et un organe de couplage et de découplage (34) de l'arbre menant (14) à l'arbre intermédiaire (24), de sorte que le dispositif (10) assure un entraînement des moyens de propulsion (17) soit par le moteur thermique (12), ou mode de propulsion thermique, soit par le moteur électrique (30), ou mode de propulsion électrique.
  2. 2. Dispositif de motorisation d'une structure navigante selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transfert comprennent un pignon d'entrée (36) pour la marche avant en mode de propulsion thermique, un pignon d'entrée (38) pour la marche arrière en mode de propulsion thermique, chacun des pignons d'entrée (36, 38) étant relié d'une part à l'arbre menant par des seconds moyens de liaison et d'autre part apte à être embrayé par ledit organe de couplage et de découplage (34).
  3. 3. Dispositif de motorisation d'une structure navigante selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les seconds moyens de liaison (40) comprennent un plateau d'entrée (42) apte à engrener les pignons demarche avant et arrière (36, 38), ledit plateau d'entrée (42) étant solidaire de l'arbre menant (14).
  4. 4. Dispositif de motorisation d'une structure navigante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens de liaison (32) de l'arbre intermédiaire (24) à l'arbre mené (16) comprennent un pignon de sortie (44) solidaire de l'arbre intermédiaire (24) et un plateau de sortie (46) apte à engrener ledit pignon de sortie (44), ledit plateau de sortie (46) étant solidaire de l'arbre mené (16).
  5. 5. Dispositif de motorisation d'une structure navigante selon l'une quelconque des 2 à 4, caractérisé en ce que l'organe de couplage et de découplage (34) est mobile sur l'arbre intermédiaire (24) entre une position centrale ou de point mort dans laquelle les pignons d'entrée de marche avant et de marche arrière (36, 38) sont découplés de l'arbre intermédiaire (24), une position de marche avant dans laquelle l'organe de couplage et de découplage (34) embraye le pignon d'entrée de marche avant (36), et une position de marche arrière dans laquelle l'organe de couplage et de découplage (34) embraye le pignon d'entrée de marche arrière (38).
  6. 6. Dispositif de motorisation d'une structure navigante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre menant (14) et l'arbre mené (16) sont dirigés sensiblement parallèlement l'un à l'autre, et en ce que l'arbre intermédiaire (24) est dirigé sensiblement orthogonalement aux arbres menant (14) et mené (16).
  7. 7. Dispositif de motorisation d'une structure navigante selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les pignons d'entrée de marche avant et de marche arrière (36, 38) sont coaxiaux à l'arbre intermédiaire (24).
  8. 8. Dispositif de motorisation d'une structure navigante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de couplage et de découplage (34) est un embrayage de forme bicônique.
  9. 9. Dispositif de motorisation d'une structure navigante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande de l'organe de couplage et de découplage (34).
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