FR3009355A1 - Dispositif de recuperation de l'energie de freinage des vehicules routiers - Google Patents

Dispositif de recuperation de l'energie de freinage des vehicules routiers Download PDF

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Abstract

Dispositif de récupération de l'énergie de freinage des véhicules routiers comportant une machine tournante (1) reliée par son arbre (2) aux moyens d'entrainement d'un véhicule V, pouvant fonctionner soit en pompe soit en moteur hydrauliques, machine reliée à un réservoir hydraulique et à un accumulateur hydropneumatique, ladite machine étant à pistons axiaux creux (4) prenant appui contre un plateau (5) à inclinaison variable, l'inclinaison de ce plateau étant commandée de façon à n'avoir que deux positions angulaires : une à angle nul pour laquelle les pistons ont une course nulle, l'autre à angle maximum pour laquelle les pistons ont une course maximum.

Description

La présente invention concerne un dispositif de récupération de l'énergie de freinage de véhicules routiers. Il est connu de récupérer l'énergie de freinage de véhicules routiers soit au moyen de volants d'inertie, soit par des moyens électriques, soit encore par des 5 moyens hydrauliques ; la présente invention concerne une amélioration des moyens hydrauliques. Le dispositif selon l'invention comporte une machine tournante, la machine tournante comportant un arbre relié aux moyens d'entraînement d'un véhicule, la machine tournante pouvant fonctionner soit en pompe hydraulique à cylindrée 10 variable, soit en moteur hydraulique ; la machine tournante étant reliée à un réservoir hydraulique par une première canalisation et à un accumulateur hydropneumatique par une deuxième canalisation, ladite machine tournante comportant une pluralité de pistons dont la course est variable, les moyens de commande de la course desdits pistons étant commandés de façon à ne pouvoir 15 occuper que deux positions : soit une position pour laquelle les pistons ont une course nulle, soit une position pour laquelle les pistons ont une course maximum. La machine tournante peut être de type à pistons axiaux creux prenant appui contre un plateau à inclinaison variable. Dans ce cas, lorsque l'inclinaison du plateau est nulle, la course des pistons est nulle et lorsque l'inclinaison du plateau est 20 maximale, la course des pistons est maximale. La machine tournante peut également être du type à pistons radiaux prenant appui contre un anneau qui peut être soit concentrique soit excentré. Dans ce cas, lorsque l'anneau est concentrique, la course des pistons est nulle et lorsque l'anneau occupe sa position excentrée maximum, la course des pistons est maximum. 25 Ces deux types de machines tournantes pouvant fonctionner en pompe ou en moteur étant connus, seule une machine tournante à plateau à inclinaison variable sera décrite à titre d'exemple non limitatif. La présente invention comporte en outre tout ou partie des dispositions 30 suivantes : a) L'inclinaison du plateau à inclinaison variable est commandée vers la position angulaire maximum par un vérin et est ramenée à la position angulaire nulle par un ressort. b) La machine tournante comporte un barillet tournant, entraîné par l'arbre, portant la pluralité de pistons creux prenant appui contre le plateau à inclinaison variable, ledit barillet étant maintenu par un ressort contre une glace de distribution munie d'une lunule servant de refoulement lorsque la machine tournante fonctionne en pompe hydraulique et servant d'alimentation lorsque la machine tournante fonctionne en moteur hydraulique et d'une zone de dégagement en liaison avec un carter de la machine tournante et en liaison avec le réservoir hydraulique. Cette disposition permet d'éviter le circuit de drainage de la machine tournante. c) La zone de dégagement est reliée à un réservoir hydraulique par la première canalisation et la lunule étant reliée à un accumulateur hydropneumatique par la deuxième canalisation. d) La zone de dégagement qui sert à l'aspiration lorsque la machine tournante fonctionne en pompe, est constituée par une simple échancrure. e) Le dispositif comporte un module électronique de commande qui reçoit du véhicule, par une liaison électrique les informations relatives à l'état du véhicule en provenance principalement de la fonction freinage et de la situation du moteur de propulsion du véhicule. t) Le module électronique de commande commande deux distributeurs, un premier des distributeurs étant disposé sur la deuxième canalisation d'alimentation de l'accumulateur hydropneumatique et un deuxième des distributeurs étant placé sur une troisième canalisation alimentant le vérin de commande d'inclinaison du plateau à inclinaison variable. g) Le réservoir hydraulique relié à la machine tournante par la première canalisation est un réservoirfermé deformable de façon à compenser les variations de volume entre lui et l'accumulateur hydropneumatique. h) L'accumulateur hydropneumatique est constitué par un cylindre dans lequel coulisse un piston libre, une chambre avant du cylindre recevant le liquide hydraulique sous pression depuis la deuxième canalisation et une chambre arrière du cylindre étant reliée par une quatrième canalisation à une bouteille contenant un gaz sous pression. A titre d'exemple non limitatif et pour faciliter la compréhension de l'invention on a représenté aux dessins annexés. - Figure 1 : une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'une machine tournante de la technologie dite à pistons axiaux.
Figure 2 : une vue de la glace de distribution de la machine tournante de la figure 1 avec indication schématique de ses liaisons avec le réservoir et l'accumulateur. - Figure 3 : une vue schématique d'un dispositif de récupération de l'énergie dans lequel la machine tournante de la figure 1 peut être utilisée, illustrant la position des divers composants lorsque le véhicule est à l'arrêt ou à vitesse maintenue. - Figure 4 : une vue du dispositif de la figure 3 illustrant la position des divers composants dans la phase de récupération d'énergie. - Figure 5 : une vue du dispositif des figures 3 et 4 illustrant la position des divers composants dans la phase de restitution de l'énergie récupérée. La figure I représente une machine tournante I, de type pompe/moteur hydraulique à plateau biais, comportant un arbre 2, relié aux moyens d'entrainement d'un véhicule, non représenté. Cet arbre 2 entraine en rotation un barillet 3 portant des pistons axiaux, creux 4, qui prennent appui contre un plateau 5, à inclinaison variable, cette inclinaison étant commandée par un vérin 6, contre-tenu par un ressort 60. Lorsque le vérin 6 est alimenté en pression il amène le plateau 5 à son inclinaison maximum ; lorsque le vérin 6 n'est plus alimenté, c'est le ressort 61 qui amène le plateau 5 à son inclinaison nulle Au moyen d'un ressort 7, le barillet 3 est maintenu contre une glace de distribution 8. Cette machine hydraulique peut fonctionner soit comme une pompe soit comme un moteur.
La figure 2 représente la configuration particulière de la glace de distribution 8. Elle comporte une lunule 9 et un espace de dégagement 10, qui vont jouer le rôle de lunule d'aspiration ou de lunule de refoulement suivant que la machine tournante 1 fonctionnera en pompe ou en moteur.
La lunule 9 sert de lunule de refoulement du débit vers l'accumulateur en phase pompe. La lunule 9 sert de lunule d'alimentation de la machine tournante en phase moteur et cela de l'accumulateur vers le réservoir. L'espace de dégagement 10 est toujours relié au réservoir.
L'espace de dégagement 10 est relié au réservoir 12 part la canalisation 11 : il joue le rôle de lunule d'aspiration lorsque la machine tournante 1 fonctionne en pompe. Afin de faciliter l'aspiration, il peut avoir la forme d'une échancrure ouverte. Cet espace 10 est relié par une canalisation 11 à un réservoir 12 de liquide hydraulique. Ce réservoir 12 est constitué par un volume déformable 13, dont la déformation peut être accompagnée par un ressort de compression 14La charge du ressort 14 assure une légère pressurisation du liquide contenu dans le réservoir 12. Au repos, le réservoir 12 est à la pression atmosphérique ou à celle correspondant à la charge réalisée par le ressort 14. La lunule 9 est reliée par une canalisation 20 à un accumulateur 20 hydropneumatique constitué par un cylindre 21 dans lequel coulisse un piston libre 22, le cylindre 21 étant relié par une canalisation 23 à une bouteille 24 remplie de gaz sous pression. Comme on le voit aux figures 3 à 5, les moyens de propulsion du véhicule routier V sont couplés par une liaison électrique C à un module électrique de 25 commande E, lequel actionne par une liaison 30 un distributeur électrocommandé 31 et par une liaison 32 un deuxième distributeur électrocommandé 33. Ce module électrique de commande E reçoit les instructions relatives au fonctionnement du véhicule V en provenance de la l'Onction freinage et du moteur du véhicule. 30 Le distributeur 31 est disposé sur la canalisation 20 qui alimente le cylindre 21 de l'accumulateur. Le distributeur 33 est relié par une canalisation 34 à la canalisation 20 en amont du distributeur 31 et commande par une canalisation 35 l'alimentation du vérin 6 de commande de l'inclinaison du plateau à inclinaison variable 5. La figure 3 illustre le fonctionnement du dispositif selon l'invention à l'état de repos, c'est-à-dire lorsque le véhicule V est à l'arrêt ou à vitesse maintenue. Dans cette phase de fonctionnement le ressort 60 du vérin 6 maintient le plateau 5 dans une position où son inclinaison est nulle et donc la course des pistons 4 nulle ; de sorte qu'il n'y a aucune action hydraulique entre la machine tournante réversible pompe-moteur 1 et les moyens de propulsion du véhicule V : tout se passe comme si ladite machine tournante 1 était débrayée.
La figure 4 illustre le fonctionnement du dispositif selon l'invention dans la phase de récupération d'énergie. Dans cette phase c'est le véhicule V qui entraîne l'arbre 2 de la machine tournant réversible pompe-moteur 1. Le module de commande électrique E envoie par la liaison conductrice 32 un signal au distributeur 33, qui se met dans la position pour laquelle la canalisation 35 qui alimente le vérin 6 est en liaison avec la canalisation 20, ce qui a pour effet que le vérin 6 amène le plateau 5 à son inclinaison maximum. La machine tournante 1 fonctionne en pompe, en pompant par la canalisation 11 le liquide se trouvant dans le réservoir 12. Simultanément le module de commande E agit sur le distributeur 31 de sorte que le liquide hydraulique sous pression fourni par la pompe 1 arrive par la canalisation 20 au cylindre 21. Le liquide sous pression arrivant dans la chambre 21a du cylindre repousse le piston libre 22, qui refoule le gaz se trouvant dans la chambre 21b dans la bouteille 24 par la canalisation 23. L'ensemble 21/22/24 constitue ainsi un accumulateur hydropneumatique. L'énergie de ralentissement du véhicule V est ainsi récupérée et stockée sous la forme d'une pression de gaz.
La figure 5 illustre le fonctionnement du dispositif selon l'invention dans la phase d'utilisation de l'énergie ainsi récupérée. Dans cette phase le vérin 6 est toujours alimenté en pression par le distributeur 33 et la conduite 35 ; de sorte que la machine tournante, entraînée par le véhicule V, fonctionne en moteur en recevant le liquide hydraulique sous pression en provenance de l'accumulateur hydropneumatique 21/22/24 et en l'acheminant vers le réservoir 12. Le moteur hydraulique constitué par la machine tournante 1 agit par son arbre 2 sur les moyens de propulsion du véhicule V.
Le dispositif ainsi décrit procure de nombreux avantages tels que : - Le rendement d'un tel système hydraulique est supérieur à celui des dispositifs électriques. - Le mode de débrayage de la machine tournante 1 par mise à zéro de l'inclinaison du plateau 5 ne consomme aucune énergie. Le réservoir deformable 12/13, à la pression atmosphérique, permet l'alimentation de la pompe sans absorption d'énergie. - La forme particulière de la lunule 10 assure un excellent fonctionnement de la machine tournante en mode pompe. - La constitution particulière de l'ensemble hydropneumatique 21/22/24 permet de loger la bouteille 24 à distance du cylindre 21. - Un tel accumulateur hydropneumatique a une grande durée de vie. Le dispositif, contrairement aux solutions électriques qui imposent l'usage d'accumulateurs électriques, ne procure aucune pollution.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un seul mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » pour un élément n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments. Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait 25 être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de récupération de l'énergie de freinage des véhicules routiers, comportant une machine tournante (1), la machine tournante comportant un arbre (2) relié aux moyens d'entraînement d'un véhicule (V), la machine tournante 5 (1) pouvant fonctionner soit en pompe hydraulique soit en moteur hydraulique ; la machine tournante (1) étant reliée à un réservoir hydraulique (12) par une première canalisation (11) et à un accumulateur hydropneumatique (21/22/24) par une deuxième canalisation (20), ladite machine tournante (1) comportant une pluralité de pistons dont la course est variable, les moyens de commande desdits pistons étant 10 commandés de façon à ne pouvoir occuper que deux positions : soit une position pour laquelle les pistons ont une course nulle ; soit une position pour laquelle les pistons ont une course maximum.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la machine tournante est une machine à pistons radiaux prenant appui contre un anneau qui peut 15 occuper soit une position concentrique pour laquelle la course des pistons est nulle, soit une position excentrée maximum pour laquelle la course des pistons est maximum.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la machine tournante (1) comporte une pluralité de pistons axiaux, creux, (4) prenant appui 20 contre un plateau à inclinaison variable (5), l'inclinaison de ce plateau étant commandée de façon à ne pouvoir occuper que deux positions angulaires : soit une position à angle nul pour laquelle les pistons (4) ont une course nulle ; soit une position à angle maximum pour laquelle des pistons (4) ont une course maximum.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'inclinaison du 25 plateau à inclinaison variable (5) est commandée vers la position angulaire maximum par un vérin (6) et est ramenée à la position angulaire nulle par un ressort (60).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la machine tournante (1) comporte un barillet tournant (3), entraîné par l'arbre (2), portant la pluralité de pistons creux (4) prenant appui contre le plateau à inclinaison variable 30 (5), ledit barillet (3) étant maintenu par un ressort (7) contre une glace de distribution (8) munie d'une lunule servant de refoulement lorsque la machine tournantefonctionne en pompe hydraulique et servant d'alimentation lorsque la machine tournante fonctionne en moteur hydraulique et d'une zone de dégagement en liaison avec un carter de la machine tournante et en liaison avec le réservoir hydraulique, cette disposition permettant d'éviter le circuit de drainage de la machine tournante.
  6. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la zone de dégagement (10) est reliée à un réservoir hydraulique (12) par la première canalisation (11), la lunule (9) étant reliée à un accumulateur hydropneumatique (21/22/24) par la deuxième canalisation (20).
  7. 7. Dispositif selon la revendication6, dans lequel la zone de dégagement (10), qui sert à l'aspiration lorsque la machine tournante (1) fonctionne en pompe, est constituée par une simple échancrure.
  8. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un module électronique de commande (E) qui reçoit du véhicule (V) par une liaison électrique (C) les informations relatives à l'état du véhicule (V) en provenance principalement de la fonction freinage et de la situation du moteur de propulsion du véhicule.
  9. 9. Dispositif selon la revendication 8 prise en combinaison avec la revendication 4, dans lequel le module électronique de commande (E) commande deux distributeurs (31,33), un premier des distributeurs (31) étant disposé sur la deuxième canalisation (20) d'alimentation de l'accumulateur hydropneumatique (21/22/24) et un deuxième des distributeurs (33) étant placé sur une troisième canalisation (25) alimentant le vérin (6) de commande d'inclinaison du plateau à inclinaison variable (5).
  10. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le réservoir hydraulique (12) relié à la machine tournante (1) par la première canalisation (11) est un réservoir fermé deformable de façon à compenser les variations de volume entre lui et l'accumulateur hydropneumatique.
  11. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'accumulateur hydropneumatique est constitué par un cylindre (21) dans lequel 30 coulisse un piston libre (22), une chambre avant (21a) du cylindre recevant le liquide hydraulique sous pression depuis la deuxième canalisation (20) et une chambrearrière (21b) du cylindre étant reliée par une quatrième canalisation (23) à une bouteille (24) contenant un gaz sous pression.
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