FR3102208A1

FR3102208A1 - Dispositif de refroidissement

Info

Publication number: FR3102208A1
Application number: FR1911800A
Authority: FR
Inventors: Julien Borie; Alain Carbon
Original assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2039-10-22
Also published as: FR3102208B1

Abstract

L’invention concerne un dispositif de refroidissement comportant : - un carter comportant une partie inférieure et une partie supérieure (20) fixées ensemble le long d’une surface de jonction (S1), - une pompe (40) qui est fixée au carter et qui présente une entrée de lubrifiant (48), et - une crépine (30) qui comporte des moyens de fixation au carter et qui présente une sortie de lubrifiant (39) connectée à l’entrée de lubrifiant de ladite pompe. Selon l’invention, les moyens de fixation de la crépine comportent au moins deux butées (35, 36) logées dans des cavités prévues en creux par rapport à la surface de jonction, dans la partie inférieure et/ou dans la partie supérieure du carter. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Dispositif de refroidissement

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne de manière générale le refroidissement et la lubrification de dispositifs mécaniques tels que par exemple un moteur électrique, ou un moteur à combustion interne, ou un réducteur mécanique.

Elle concerne plus particulièrement un dispositif de refroidissement comprenant :
- un carter comportant une partie inférieure et une partie supérieure fixées ensemble le long d’une surface de jonction,
- une pompe qui est fixée au carter et qui présente une entrée de lubrifiant, et
- une crépine qui comporte des moyens de fixation au carter et qui présente une sortie de lubrifiant connectée à l’entrée de lubrifiant de ladite pompe.

L’invention concerne également un dispositif tel qu’un groupe motopropulseur ou un réducteur équipé d’un tel dispositif de lubrification.

Elle trouve une application particulièrement avantageuse lorsque le groupe motopropulseur ou le réducteur est installé dans un véhicule automobile, qu’il soit terrestre, maritime ou aéronautique.

Etat de la technique

Un moteur électrique de traction ou de propulsion peut être refroidi (et lubrifié) à l’huile.

Dans ce cas, il est équipé d’un dispositif de refroidissement (et de lubrification) permettant de prélever l’huile dans le fond du carter afin de la projeter vers des zones prédéterminées du moteur.

Un tel dispositif de refroidissement comporte généralement une crépine qui permet de filtrer l’huile contenue dans le carter, et une pompe qui permet d’aspirer l’huile filtrée par la crépine. Pour des raisons architecturales, la crépine et la pompe sont généralement deux composants distincts fixés indépendamment l’un de l’autre au carter.

Pour la fixation de la crépine dans le carter, il est connu d’utiliser une ou plusieurs vis distinctes.

L’utilisation de tels moyens de vissage présente pour inconvénient majeur de compliquer le montage de la crépine dans le carter, en multipliant le nombre d’éléments nécessaires à cette fixation.

Un autre inconvénient est que ces moyens de vissage nécessitent de positionner très précisément les puits de réception dans le carter, de manière qu’une fois la crépine fixée au carter, la sortie de la crépine s’engage dans l’entrée de la pompe à huile sans contrainte excessive, ce qui risquerait sinon de fragiliser l’étanchéité entre ces deux éléments. Une telle précision génère des coûts de fabrication élevés.

Présentation de l'invention

Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose de se passer de moyens de vissage pour fixer la crépine dans le carter.

Plus particulièrement, on propose selon l’invention un dispositif de refroidissement tel que défini dans l’introduction, dans lequel les moyens de fixation de la crépine au carter comportent au moins deux butées logées dans des cavités prévues en creux par rapport à la surface de jonction, dans la partie inférieure et/ou dans la partie supérieure du carter.

Ainsi, grâce à l’invention, la fixation de la crépine se fait à la faveur du vissage de la partie supérieure du carter sur la partie inférieure du carter. Lors de cette opération, les deux parties du carter viennent en effet prendre les butées en sandwich afin de les maintenir en position.

Cette prise en sandwich pourra assurer un blocage complet des butées ou au contraire un maintien relatif de ces butées (avec un léger jeu) de façon à s’assurer que la sortie de la crépine puisse parfaitement s’engager dans l’entrée de la pompe, sans contrainte aucune, même en présence de disparités dues à des défauts de construction.

D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif de refroidissement conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- les moyens de fixation de la crépine au carter comportent au moins une première partie élastiquement déformable qui s’appuie contre le carter selon une première direction d’appui ;
- la première partie élastiquement déformable est voisine d’une première des butées et s’appuie contre une face d’une première des cavités du carter ;
- il est prévu une seconde partie élastiquement déformable qui est voisine d’une deuxième des butées et qui s’appuie contre une face d’une deuxième des deux cavités du carter ;
- la première partie élastiquement déformable est formée par une patte flexible orientée dans une direction inclinée par rapport à la surface de jonction ;
- les moyens de fixation de la crépine au carter comportent au moins une autre partie élastiquement déformable qui s’appuie contre le carter selon une direction d’appui sensiblement parallèle à l’axe de la sortie de lubrifiant de la crépine ;
- ladite autre partie élastiquement déformable comporte une patte dont une partie incurvée est adaptée à s’appuyer contre un ergot qui s’étend en saillie de la face interne du carter ;
- la crépine comporte un corps externe qui loge un filtre ;
- la première partie élastiquement déformable vient de formation d’une seule pièce avec le corps externe ;
- chaque butée vient de formation d’une seule pièce avec le corps externe.

L’invention propose également un dispositif mécanique tel qu’un réducteur ou un groupe motopropulseur, comportant au moins un organe mécanique à refroidir et un dispositif de refroidissement tel que précité.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Description détaillée de l'invention

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.

Sur les dessins annexés :

est une vue très schématique d’un groupe motopropulseur comportant un dispositif de refroidissement conforme à l’invention ;

est une vue schématique de dessous d’une partie du dispositif de refroidissement de la figure 1, à l’état assemblé ;

est une vue homologue de celle de la figure 2, avant assemblage de la crépine sur le reste du dispositif de refroidissement ;

est une vue homologue de celle de la figure 2, dans laquelle la crépine est en cours d’assemblage sur le reste du dispositif de refroidissement ;

est une vue en coupe d’une partie du dispositif de refroidissement de la figure 1.

Sur la figure 1, on a représenté un dispositif mécanique. Il s’agit ici d’un groupe motopropulseur 1 qui comprend un moteur électrique 50 et qui est destiné à être installé dans un véhicule automobile (voiture, bateau, avion…), mais il pourrait en variante s’agir d’un autre type de dispositif mécanique (moteur à combustion interne, réducteur…).

En préliminaire, on notera que les termes «inférieur » (ou « bas ») et «supérieur » (ou « haut ») seront utilisés par rapport au véhicule automobile, le côté inférieur d’un élément désignant la partie de cet élément qui est tournée du côté du plancher du sol lorsque le véhicule est à l’arrêt et le côté supérieur désignant la partie de cet élément qui est tournée du côté du ciel.

Le groupe motopropulseur 1 comporte un carter 2 en plusieurs parties. On considérera dans cet exemple que ce carter 2 comporte une partie inférieure, ci-après appelée carter d’huile 10, et une partie supérieure, ci-après appelée carter moteur 20.

Ce carter 2 loge donc un moteur électrique 50 de traction et/ou de propulsion, lequel comporte classiquement différents éléments parmi lesquels un stator, un rotor, une unité électronique de puissance et des roulements. Ces différents éléments s’échauffent en fonctionnement et nécessitent un refroidissement performant et éventuellement aussi une lubrification. On utilise à cet effet un lubrifiant ayant une fonction de refroidissement et de lubrification, en l’occurrence ici de l’huile, ainsi qu’un circuit permettant de projeter l’huile vers les éléments à lubrifier ou à refroidir.

Dans un tel moteur, l’huile est projetée vers le rotor et le stator du moteur électrique 50 qui doivent être refroidis, ainsi que sur les roulements à lubrifier, depuis le tuyau 60, avant de retomber par gravité dans le carter d’huile 10.

Pour cela, le carter 2 loge des composants d’un dispositif de refroidissement qui permettent de prélever l’huile dans le carter d’huile 10 afin de pouvoir la projeter sur les éléments à refroidir. Il loge ainsi une crépine 30 et une partie d’une pompe à huile 40.

On peut alors décrire en détail les différents composants du dispositif de refroidissement.

Comme le montre la figure 1, le carter d’huile 10 comporte une paroi de fond bordée, du côté supérieur, par une paroi latérale.

Le carter moteur 20 comporte pour sa part une paroi supérieure bordée, du côté inférieur, par une paroi latérale.

Ces deux éléments de carter sont prévus pour être fixés ensemble l’un au-dessus de l’autre de façon étanche, de façon à ce que leurs parois latérales s’étendent dans le prolongement l’une de l’autre. Le bord supérieur de la paroi latérale du carter d’huile 10 est ainsi prévu pour venir s’appuyer contre le bord inférieur de la paroi latérale du carter moteur 20.

Ces bords sont ici plans, à l’exception de la zone où se trouve la pompe à huile 40. Ils présentent des formes identiques, en négatif, de façon à pouvoir s’épouser parfaitement. La surface de contact entre le carter moteur 20 et le carter d’huile 10 est appelée ici surface de jonction S1.

Comme le montre la figure 5, l’épaisseur de la paroi latérale du carter d’huile 10 est plus réduite que celle de la paroi latérale du carter moteur 20, si bien que le bord du carter d’huile 10 délimite un épaulement qui est percé de façon à permettre le vissage du carter d’huile 10 sous le carter moteur 20.

Pour des raisons de clarté, sur les figures 2 à 4, on a représenté une partie du carter moteur 20 vu en perspective du dessous. La figure 5 est quant à elle une vue inversée dans laquelle le carter d’huile 10 est représenté au-dessus du carter moteur 20.

Sur les figures, on a représenté la pompe à huile 40 comme étant majoritairement située en dehors du carter 2.

Il s’agit ici d’une pompe électrique. Elle comporte un boîtier formé en partie par le carter moteur 20, et en partie par un socle 41 vissé sur le carter moteur 20. Ce boîtier loge un moteur électrique et des composants internes permettant d’aspirer l’huile par une entrée 48 située à l’intérieur du carter 2 et de l’éjecter par une sortie 49 également située à l’intérieur du carter 2.

Comme le montre la figure 2, la partie du boîtier formée par le carter moteur 20 comporte ici deux tubes qui font saillie à l’intérieur du carter 2 et qui délimitent ces entrée 48 et sortie 49. Ces deux tubes d’entrée 48A et de sortie 49A sont ici cylindriques de révolution autour d’axes parallèles.

La crépine 30 sert pour sa part de buse d’aspiration et de filtrage de l’huile située dans le carter 2.

Comme le montrent les figures 2 à 4, elle comporte un corps externe 31 de forme aplatie, au contour ovoïde. Ce corps externe 31 présente ainsi deux faces principales sensiblement planes, et une face latérale courbe.

Comme le montre schématiquement la figure 1, ce corps externe 31 délimite une chambre dans laquelle est situé un filtre à huile 32.

Le corps externe 31 de la crépine 30 présente dans sa face principale inférieure une ouverture d’entrée 38 par laquelle l’huile est aspirée et dans sa face principale supérieure une ouverture de sortie 39 par laquelle l’huile est envoyée vers la pompe à huile 40. Comme le montre la figure 2, l’ouverture d’entrée 38 est bordée par une conduite tubulaire 38A et l’ouverture de sortie 49 est bordée par une tubulure de sortie 37 qui est coudée pour pouvoir se connecter au tube d’entrée 48A de la pompe à huile 40.

Comme le montre la figure 3, cette tubulure de sortie 37 présente à cet effet des dimensions permettant de l’emmancher à l’intérieur du tube d’entrée 48A de la pompe à huile 40. Elle présente en creux dans sa face externe une gorge périphérique qui accueille un joint d’étanchéité.

La crépine 30 est prévue pour être fixée au carter 2. Elle comporte pour cela des moyens de fixation conçus pour s’emboîter dans le carter 2 lors du montage du carter moteur 20 sur le carter d’huile 10.

Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l’invention, ces moyens de fixation comportent deux butées 35, 36 conçues pour venir se loger dans des cavités 25, 26 prévues en creux (par rapport à la surface de jonction S1) dans le carter moteur 20 ou dans le carter d’huile 10.

Ici, comme le montre bien la figure 3, les deux cavités 25, 26 sont prévues en creux dans le carter moteur 20. Chaque cavité 25, 26 forme alors une sorte de décroché dans le bord inférieur du carter moteur 20.

Chaque cavité 25, 26 présente une forme sensiblement parallélépipédique et est délimitée entre une face supérieure 25A, 26A (portée par le carter moteur 20), une face inférieure 26B (portée par le carter d’huile 10 – voir figure 5), une face externe et deux faces latérales. Chaque cavité est en revanche ouverte vers l’intérieur du carter 2 pour recevoir l’une des butées 35, 36.

Il est ici prévu une cavité 26 dans un premier côté du carter moteur 20 qui est situé à l’opposé de la pompe à huile 40, et une cavité 25 dans un côté adjacent à ce premier côté.

Les butées 35, 36 sont fixes par rapport au corps externe 31 de la crépine 30. Elles viennent ici de formation d’une seule pièce avec le corps externe 31, par moulage d’une matière plastique.

Comme le montre la figure 3, chaque butée 35, 36 se présente sous la forme d’une languette qui s’étend en saillie du corps externe 31. Ces deux languettes sont situées à distance l’une de l’autre et à distance de la tubulure de sortie 37. En effet, ce sont principalement ces deux languettes et cette tubulaire de sortie 37 qui vont permettre de bloquer la crépine 30 dans le carter 2.

Chaque butée 35, 36 présente des dimensions lui permettant d’être rigide.

Ces deux butées 35, 36 sont respectivement prévues pour se loger dans les deux cavités 25, 26.

On pourrait prévoir que les butées présentent des dimensions ajustées à celles des cavités, de façon à ce qu’elles ne puissent pas bouger dans ces dernières.

Toutefois, ici, un jeu est avantageusement prévu au moins en hauteur. En d’autres termes, les dimensions des butées 35, 36 sont ajustées de telle sorte que les butées ne peuvent simultanément venir au contact des faces supérieures et inférieures des cavités.

Ici, un jeu est également prévu en largeur (entre les bords des butées et les faces latérales des cavités), de façon à ce que la fixation de la crépine 30 ne génère pas de contraintes excessives au niveau de la jonction entre la tubulure de sortie 37 de la crépine 30 et le tube d’entrée 48A de la pompe à huile 40.

Du fait de ce montage avec du jeu, la crépine 30 dispose ainsi de trois degrés de liberté en translation dans les trois directions de l’espace.

Pour éviter que la crépine 30 ne bouge dans le carter 2 lorsque ce dernier est soumis à des vibrations, les moyens de fixation de la crépine 30 au carter 2 comportent alors en outre une ou plusieurs parties élastiquement déformables, qui sont prévues pour s’appuyer contre le carter.

Il est préférentiellement prévu suffisamment de parties élastiquement déformables pour bloquer tous les degrés de liberté de la crépine 30.

Il est plus précisément ici prévu trois parties élastiquement déformables 371, 372, 373.

Ces trois parties élastiquement déformables 371, 372, 373 viennent ici toutes de formation d’une seule pièce avec le corps externe 31, par moulage d’une matière plastique.

Deux premières de ces parties élastiquement déformables 371, 372 présentent des formes sensiblement identiques de lamelles. Elles seront ci-après appelés lamelles flexibles 371, 372.

Ces deux lamelles flexibles 371, 372 sont respectivement situées de façon voisine des deux butées 35, 36. Chacune de ces deux lamelles flexibles 371, 372 s’étend ainsi en saillie du corps externe 31 de la crépine 30, parallèlement à l’une des butées 35, 36.

Chaque lamelle flexible 371, 372 présente des dimensions lui permettant d’être plus flexibles que les butées 35, 36, de façon à ce qu’elles puissent fléchir par rapport au plan de jonction S1.

En pratique, elles présentent des épaisseurs (mesurées selon une direction orthogonale au plan de jonction S1, au niveau des cavités 25, 26) inférieures à celles des butées 35, 36. Ces lamelles flexibles 371, 372 sont ici en outre ajourées pour accroître leur flexibilité. Elles présentent ainsi une grande ouverture traversante de haut en bas, de forme rectangulaire.

Au repos, ces lamelles flexibles 371, 372 s’étendent longitudinalement selon une direction D4 qui forme un angle α non nul par rapport à la surface de jonction S1 (au niveau des cavités 25, 26).

Alors que les butées 35, 36 sont prévues pour s’appuyer contre les faces supérieures 25A, 26A des cavités 25, 26, ces lamelles flexibles 371, 372 sont prévues pour s’appuyer par leurs extrémités libres contre les faces inférieures (26B sur la figure 5) de ces cavités 25, 26.

Leurs extrémités libres portent à cet effet chacune une dent en saillie prévue pour s’appuyer contre ces faces inférieures des cavités 25, 26.

L’angle α d’inclinaison des lamelles flexibles 371, 372 est ici ajusté de façon à ce que ces dernières exercent sur le carter 2 des forces propres à permettre une bonne fixation de la crépine 30 dans le carter 2.

Comme le montre la figure 2, les deux lamelles flexibles 371, 372 sont ainsi prévues pour appuyer contre le carter 2 selon des directions D1, D2 normales à la surface de jonction S1 (au niveau des cavités 25, 26).

La troisième partie élastiquement déformable 373 est quant à elle prévue pour s’appuyer contre le carter 2 selon une direction d’appui D3 sensiblement parallèle à l’axe du tube d’entrée 48A de la pompe à huile 40.

Cette troisième partie élastiquement déformable 373 permet ainsi d’empêcher la tubulure de sortie 37 de la crépine 30 de ressortir du conduit d’entrée 48A de la pompe à huile 40.

Elle se présente ici sous la forme d’une patte incurvée qui s’étend à partir de la butée 36, sensiblement perpendiculairement à celle-ci. Elle sera ci-après appelée patte incurvée 373.

Comme le montre la figure 5, cette patte incurvée 373 délimite ici un renfoncement qui est engagé sur un ergot 273 qui s’étend en saillie de la face interne du carter 2. Cette forme particulière de la patte incurvée 373 permet, d’une part, de bloquer plusieurs degrés de liberté de la crépine 30, et, d’autre part, de faire voir facilement à l’installateur si la crépine 30 est bien installée dans le carter 2.

Pour assembler la crépine 30 au carter 2, il est alors prévu de procéder de la façon suivante.

Comme le montre la figure 3, la crépine 30 est tout d’abord positionnée au-dessous du carter moteur 20, dans une position dans laquelle :
- l’extrémité libre de sa tubulure de sortie 37 s’étend dans l’axe du conduit d’entrée 48 de la pompe à huile 40, et dans laquelle
- le corps externe 31 est incliné à 90 degrés autour de cet axe par rapport à la position finale qu’il occupera.

Puis, comme le montre la flèche F1 illustrée sur la figure 3, l’installateur engage la tubulure de sortie 37 dans le tube d’entrée 48A de la pompe à huile 40, en imposant à la crépine 30 un mouvement de translation.

A ce stade, comme le montre la flèche F2 illustrée sur la figure 4, il reste à l’installateur à faire pivoter de 90 degrés la crépine 30 par rapport au carter moteur 20 jusqu’à ce que les butées 35, 36 s’engagent dans les cavités 25, 26 du carter moteur 20 (voir figure 2).

Alors, l’installateur peut vérifier que la position atteinte est celle souhaitée en contrôlant que les butées 35, 36 sont entièrement logées dans les cavités 25, 26 et que la patte incurvée 373 est bien clipsée sur l’ergot 273.

Si tel est le cas, l’installateur sait alors que la tubulure de sortie 37 de la crépine 30 est bien engagée dans le tube d’entrée 48A de la pompe à huile 40, à la profondeur souhaitée, ce qui assure une bonne étanchéité entre ces deux éléments.

Enfin, l’installateur peut rapporter le carter d’huile 10 sous le carter moteur 20 et l’y visser, ce qui permet au passage de forcer les deux languettes flexibles 371, 372 à fléchir vers la surface de jonction S1.

Alors, la crépine 30 se trouve bien bloquée dans le carter 2, à la position souhaitée.

La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.

Ainsi, les cavités pourraient être prévues en creux plutôt dans le carter d’huile.

Les parties élastiquement déformables pourraient être formées par des inserts métalliques rapportés sur les butées.

Les butées pourraient être formées par des inserts métalliques rapportés sur le corps externe de la crépine.

Les languettes flexibles pourraient être situées à distance des butées.

On pourrait aussi prévoir un plus grand nombre de butées et/ou de parties élastiquement déformables.

Claims

Dispositif de refroidissement comprenant :
- un carter (2) comportant une partie inférieure (10) et une partie supérieure (20) fixées ensemble le long d’une surface de jonction (S1),
- une pompe (40) qui est fixée au carter (2) et qui présente une entrée de lubrifiant (48), et
- une crépine (30) qui comporte des moyens de fixation au carter (2) et qui présente une sortie de lubrifiant (39) connectée à l’entrée de lubrifiant (48) de ladite pompe (40),
caractérisé en ce que les moyens de fixation de la crépine (30) comportent au moins deux butées (35, 36) logées dans des cavités (25, 26) prévues en creux par rapport à la surface de jonction (S1), dans la partie inférieure (10) et/ou dans la partie supérieure (20) du carter (2).
Dispositif de refroidissement selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de fixation de la crépine (30) comportent au moins une première partie élastiquement déformable (371) qui s’appuie contre le carter (2).
Dispositif de refroidissement selon la revendication précédente, dans lequel la première partie élastiquement déformable (371) est voisine d’une première des butées (35) et s’appuie contre une face d’une première des cavités (25) du carter (2).
Dispositif de refroidissement selon la revendication précédente, dans lequel il est prévu une seconde partie élastiquement déformable (372) qui est voisine d’une deuxième des butées (36) et qui s’appuie contre une face d’une deuxième des deux cavités (26) du carter (2).
Dispositif de refroidissement selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel la première partie élastiquement déformable (371) est formée par une patte flexible orientée dans une direction inclinée par rapport à la surface de jonction (S1).
Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications 2 à 5, dans lequel les moyens de fixation de la crépine (30) comportent au moins une autre partie élastiquement déformable (373) qui s’appuie contre le carter (2) selon une direction d’appui (D3) sensiblement parallèle à l’axe de la sortie de lubrifiant (39) de la crépine (30).
Dispositif de refroidissement selon la revendication précédente, dans lequel ladite autre partie élastiquement déformable (373) comporte une patte dont une partie incurvée est adaptée à s’appuyer contre un ergot (273) qui s’étend en saillie de la face interne du carter (2).
Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications 2 à 7, dans lequel la crépine (30) comporte un corps externe (31) qui loge un filtre (32) et dans lequel la première partie élastiquement déformable (271) vient de formation d’une seule pièce avec le corps externe (31).
Dispositif de refroidissement selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la crépine (30) comporte un corps externe (31) qui loge un filtre (32) et dans lequel chaque butée (35, 36) vient de formation d’une seule pièce avec le corps externe (31).
Dispositif mécanique tel qu’un réducteur ou un groupe motopropulseur, comportant au moins un organe mécanique à refroidir, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un dispositif de refroidissement conforme à l’une des revendications précédentes.