FR3140020A1 - Vehicule automobile comprenant un reservoir d’huile dans un carter recevant un arbre de transmission, et procede de fabrication d’un tel vehicule - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un véhicule automobile comprenant un groupe électromoteur qui comporte :- une machine électrique dans un carter principal (CARP),- un réducteur de vitesse dans ledit carter (CARP),- un premier réservoir d’huile hors dudit carter (CARP), proche dudit réducteur,- un circuit de refroidissement à huile, entre le premier réservoir d’huile, vers ladite machine et ledit réducteur,- un arbre de transmission (TRD) passant dans un tunnel ménagé dans le carter principal (CARP),- au moins un deuxième réservoir d’huile (RES2), disposé dans le tunnel (TUN), connecté audit circuit de refroidissement, et de préférence un troisième réservoir d’huile (RES3) dans ledit carter (CARP), connecté audit circuit de refroidissement. L’invention propose en outre un procédé de fabrication sur la base d’un tel véhicule. Figure 8
Description
L'invention se rapporte au domaine des circuits d'huile pour le refroidissement de parties actives d'une machine électrique et la lubrification de la mécanique interne du réducteur de vitesse, dans un véhicule automobile.
Le demandeur a proposé un véhicule automobile comportant un groupe électromoteur GEM (généralement appelé e-PWT dans certains véhicules du demandeur) tel que celui illustré aux figures 1 à 4.
Pour mémoire, un groupe électromoteur GEM de véhicule automobile est principalement constitué d'une machine électrique MEL, équipée de son onduleur de puissance PIM, d'un réducteur de vitesse RG, semi-intégré et d'un chargeur/convertisseur IDCM.
Le réducteur de vitesse RG comporte un carter de connexion CCO qui est effectivement intégré à un carter principal CARP de la machine électrique MEL.
Pour des besoins fonctionnels, il est nécessaire de refroidir à l'huile les parties actives de la machine électrique MEL et de lubrifier l'ensemble des engrenages et des roulements du réducteur de vitesse RG.
Les parties actives de la machine électrique MEL comprennent un rotor ROT, et un stator STA aux extrémités duquel se trouvent des chignons CHI formant des enroulements de son bobinage électrique.
Le circuit d'huile est constitué d'un réservoir RES d'huile, situé à l'avant du réducteur de vitesse RG, dans lequel se trouve un filtre, destiné à filtrer l'huile avant son introduction dans le circuit d'huile, et ce afin de protéger la mécanique interne du réducteur de vitesse RG, ainsi que les parties actives de la machine électrique MEL.
Sur le couvercle COU du réservoir RES d'huile, est fixé la pompe POM d'aspiration d'huile.
Au-dessus de ce premier ensemble ENS réservoir RES d'huile, filtre à huile, et pompe POM d'aspiration d'huile ( ), se trouve un échangeur de chaleur ECH eau/huile, qui a pour fonction de refroidir l'huile à chaque boucle décrite par celle-ci dans le circuit global.
L'huile, située dans la réserve RES est aspirée par la pompe POM d'aspiration, passe au travers du filtre, est acheminée à l'échangeur ECH eau/huile puis est introduite à l'intérieur du réducteur de vitesse RG.
A ce niveau se situe une bifurcation, destinée à acheminer une première partie de l'huile vers le réducteur de vitesse RG, pour y lubrifier la mécanique interne et l'autre partie vers la machine électrique MEL afin d'y refroidir les parties actives.
Au terme de son cheminement, l'huile doit être recheminée vers la réserve RES d'huile située à l'avant du réducteur de vitesse RG.
Afin d'assurer sa double fonctionnalité (refroidissement et lubrification), le volume d'huile global est estimé entre 2,5 et 3 litres.
Malheureusement, la quantité d'huile pouvant être stockée dans la réserve d'huile située à l'avant du réducteur de vitesse RG est conditionnée par le volume restant entre les différentes contraintes géométriques liées à l'environnement direct dans lequel elle est située (réducteur de vitesse RG), une limite de conception inférieure et une structure avant du véhicule.
La première estimation de la quantité d'huile QHU située à l'intérieur de ce premier réservoir RES est loin d'être suffisante (de l'ordre de 0.8 litre).
Par ailleurs, les premiers calculs modaux du groupe électromoteur GEM mettent en évidence un manque de rigidité de celui-ci, se traduisant par un mouvement de flexion/torsion, principalement localisé au niveau de la zone de sortie du boîtier différentiel SDIF ou "sortie pont ".
Un objectif de la présente invention est de remédier aux problèmes de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution permettant d’avoir une quantité suffisante d’huile au voisinage du réducteur de vitesse, et une meilleure résistance mécanique au niveau de la sortie du boîtier différentiel.
Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant un groupe électromoteur qui comporte :
- une machine électrique dans un carter principal, comportant un rotor et un stator,
- un réducteur de vitesse dans un carter de connexion intégré au carter principal,
- un premier réservoir d’huile disposé à proximité du réducteur de vitesse,
- un circuit de refroidissement recevant l’huile, partant du premier réservoir d’huile, vers le rotor et le stator et le réducteur de vitesse, avant de revenir audit premier réservoir,
- un arbre de transmission intermédiaire passant dans un tunnel ménagé dans le carter principal,
caractérisé en ce que le véhicule automobile comprend en outre au moins un deuxième réservoir d’huile, disposé dans le tunnel, connecté audit circuit de refroidissement.
- une machine électrique dans un carter principal, comportant un rotor et un stator,
- un réducteur de vitesse dans un carter de connexion intégré au carter principal,
- un premier réservoir d’huile disposé à proximité du réducteur de vitesse,
- un circuit de refroidissement recevant l’huile, partant du premier réservoir d’huile, vers le rotor et le stator et le réducteur de vitesse, avant de revenir audit premier réservoir,
- un arbre de transmission intermédiaire passant dans un tunnel ménagé dans le carter principal,
caractérisé en ce que le véhicule automobile comprend en outre au moins un deuxième réservoir d’huile, disposé dans le tunnel, connecté audit circuit de refroidissement.
De préférence, le véhicule automobile comprend en outre un troisième réservoir d’huile dans le carter principal, connecté audit circuit de refroidissement.
En particulier, l’invention propose d’englober l'arbre intermédiaire de transmission droit dans une cavité ou tunnel afin d'y aménager deux réserves d'huile additionnelles.
Cet arbre intermédiaire se trouve généralement à l'air libre dans l’art antérieur illustré en , et est guidé à l'extrémité droite du groupe électromoteur, à l'aide d'un palier relai PRL. Ainsi, il y a dans l’invention, une augmentation du volume d'huile nécessaire au bon fonctionnement du groupe électromoteur. Plus précisément, cela permet d'accroître significativement le volume d'huile embarqué dans le groupe électromoteur, tout en améliorant son comportement dynamique et sa rigidité.
Selon une variante, le véhicule automobile comprend en outre :
- une première cloison délimitant, dans le tunnel, une première paroi du deuxième réservoir, perpendiculairement à l’axe de l’arbre de transmission intermédiaire, et comportant un premier orifice laissant passer l’arbre de transmission intermédiaire ; et
- une deuxième cloison délimitant, dans le tunnel, une deuxième paroi du deuxième réservoir, sous une forme cylindrique en étant centrée sur l’axe de l’arbre de transmission intermédiaire.
- une première cloison délimitant, dans le tunnel, une première paroi du deuxième réservoir, perpendiculairement à l’axe de l’arbre de transmission intermédiaire, et comportant un premier orifice laissant passer l’arbre de transmission intermédiaire ; et
- une deuxième cloison délimitant, dans le tunnel, une deuxième paroi du deuxième réservoir, sous une forme cylindrique en étant centrée sur l’axe de l’arbre de transmission intermédiaire.
Cela permet de délimiter des cloisons hermétiques renferment l’huile du premier réservoir.
Selon une variante, la première cloison et l’orifice sont configurés pour guider l’arbre de transmission intermédiaire.
Cela permet de faciliter le montage de l’arbre de transmission tout en délimitant le premier réservoir.
Selon une variante, le troisième réservoir comprend au moins un caisson dans le carter principal.
Cela permet d’avoir un réservoir supplémentaire, et de réaliser une communication de petite taille entre ces réservoirs.
Selon une variante, le véhicule automobile est dans un repère dans l’espace comprenant un axe avant-arrière suivant une direction de déplacement du véhicule automobile, un axe latéral perpendiculaire à l’axe avant-arrière, et un axe vertical perpendiculaire à l’axe avant-arrière et à l’axe latéral, caractérisé en ce que le troisième réservoir est disposé sensiblement en dessous du deuxième réservoir selon l’axe vertical.
Cela permet d’utiliser la gravité pour faire passer de l’huile du deuxième réservoir vers le troisième réservoir.
Selon une variante, le véhicule automobile comprend une communication entre le circuit de refroidissement et le deuxième réservoir ; et un deuxième orifice de communication entre le deuxième réservoir et le troisième réservoir.
Ainsi, les réservoirs sont connectés ensemble en série dans cette partie du circuit de refroidissement.
Selon une variante, l’arbre de transmission intermédiaire est couplé à un boîtier différentiel, et le véhicule automobile est caractérisé en ce qu’il comprend un troisième orifice de communication entre le troisième réservoir et le boîtier différentiel.
Cela permet d’utiliser le même circuit avec les réservoirs supplémentaires pour refroidir le boîtier différentiel.
L’invention porte en outre sur un procédé de fabrication d’un véhicule automobile selon l’invention, comprenant les étapes suivantes :
- disposer au moins un deuxième réservoir d’huile dans le tunnel,
- connecter ledit réservoir audit circuit de refroidissement.
- disposer au moins un deuxième réservoir d’huile dans le tunnel,
- connecter ledit réservoir audit circuit de refroidissement.
Selon une variante, le procédé de fabrication comprend en outre les étapes suivantes :
- disposer un troisième réservoir d’huile dans le carter principal,
- connecter le troisième réservoir audit circuit de refroidissement.
- disposer un troisième réservoir d’huile dans le carter principal,
- connecter le troisième réservoir audit circuit de refroidissement.
L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l'invention, dans lesquelles :
- illustre schématiquement une vue d’ans l’espace d’un groupe électromoteur d’un véhicule selon l’art antérieur ;
- illustre schématiquement une vue dans l’espace d’un carter principal du groupe électromoteur de la figure précédente ;
- illustre schématiquement une autre vue dans l’espace montrant le carter principal, le réducteur de vitesse et le premier réservoir d’huile en avant de la machine électrique ;
- illustre schématiquement une vue rapprochée du réducteur de vitesse et du premier réservoir d’huile de la ;
- illustre schématiquement une vue dans l’espace d’un premier côté d’un carter principal du groupe électromoteur d’un véhicule selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
- illustre schématiquement une vue dans l’espace d’un deuxième côté du carter principal de la figure précédente ;
- illustre schématiquement une vue dans l’espace de l’intérieur du tunnel du carter principal des figures 5 à 6, avec l’arbre de transmission intermédiaire reséqué en partie ;
- illustre schématiquement une vue dans l’espace de l’intérieur du tunnel du carter principal des figures 5 à 7, avec l’arbre de transmission intermédiaire complet ;
- illustre schématiquement une vue de face du carter principal des figures 5 à 8 ; et
- illustre schématiquement une vue dans l’espace du carter principal des figures 5 à 9, montrant les positions des réservoirs et du réducteur de vitesse.
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Le véhicule selon l’invention définit un repère dans l’espace comprenant un axe avant-arrière Y suivant une direction de déplacement du véhicule automobile, un axe latéral X perpendiculaire à l’axe avant-arrière Y, et un axe vertical Z perpendiculaire à l’axe avant-arrière Y et à l’axe latéral X.
Sur la base de la structure de l’art antérieur déjà présentée, l’invention propose d’englober l'arbre intermédiaire de transmission droit TRD dans une cavité ou tunnel TUN dans le carter principal CARP, afin d'y aménager deux réserves d'huile additionnelles RES2 et RES3, visibles ensemble en détail dans en .
Cet arbre intermédiaire TRD se trouve généralement à l'air libre dans l’art antérieur, et est guidé à l'extrémité droite du groupe électromoteur GEM, à l'aide d'un palier relai PRL.
L'objectif de l’invention est d'accroître significativement le volume d'huile embarqué dans le groupe électromoteur GEM et nécessaire au bon fonctionnement de ce dernier, tout en améliorant son comportement dynamique et sa rigidité.
Afin de créer deux réserves d'huile additionnelles RES2, RES3 et d'atteindre le volume d'huile nécessaire à la fois pour la lubrification de la mécanique interne du réducteur de vitesse RG, et pour le refroidissement des parties actives de la machine électrique MEL, il est proposé de générer un logement ou « tunnel » TUN dans le carter principal CARP dans lequel est logé l'arbre de transmission intermédiaire droit TRD, et à l'intérieur duquel est aménagée une cloison CLO1 laissant passer celui-ci au travers d'un orifice ORI1, (tout en assurant son guidage lors de son assemblage sur la cannelure du boîtier différentiel).
Ce tunnel TUN, étant étanche du côté droit, au niveau de la sortie de l'arbre de transmission intermédiaire TRD, permet de stocker une réserve d'huile RES2 additionnelle dont le volume VOH2 avoisine les 0,2 litre.
Une communication COM1 entre les parties actives de la machine électrique du côté droit permet d'alimenter en huile cette réserve additionnelle RES2.
Par ailleurs, ce tunnel TUN, reliant la zone de la sortie du boîtier différentiel SDIF, à l'interface de suspension moteur inférieure droite SMID, permet d'optimiser la rigidité du groupe électromoteur GEM.
En outre, il est proposé de générer un caisson CAI inférieur sous le tunnel TUN, séparé de celui-ci par une cloison CLO2, et hermétiquement fermé par l'intermédiaire d'une plaque PLF et de ses éléments de fixation FIX.
Ce caisson CAI inférieur permet de stocker une autre réserve d'huile additionnelle RES3 dont le volume VOH3 avoisine les 1,2 litres.
Un orifice ORI2 est pratiqué entre le tunnel TUN et le caisson inférieur CAI, pour assurer la communication entre les deux réserves d'huile additionnelles RES2, RES3.
Un autre orifice ORI3 assure le retour de l'huile, via la zone du boîtier de différentiel SDIF du réducteur de vitesse RG, vers la réserve RES d'huile, située, pour mémoire, à l'avant de celui-ci.
Par ailleurs, ce caisson CAI inférieur, directement relié à la sortie du boîtier différentiel SDIF, au tunnel TUN, et à l'interface de suspension moteur inférieure droite SMID, permettra d'optimiser, de façon significative, la rigidité du groupe électromoteur GEM.
L’invention porte en outre sur un procédé de fabrication correspondant, où le tunnel TUN, la cloison CLO1 et l’orifice ORI1 dans le tunnel TUN servent de moyen de guidage de l’arbre TRD.
De préférence, les réserves d’huile additionnelles (RES2 et RES3) sont intégrées ou semi-intégrées à la fonderie du carter principal CARP de la machine électrique (MEL).
Claims (10)
- Véhicule automobile comprenant un groupe électromoteur (GEM) qui comporte :
- une machine électrique (MEL) dans un carter principal (CARP), comportant un rotor et un stator,
- un réducteur de vitesse (RG) dans un carter de connexion (CCO) intégré au carter principal (CARP),
- un premier réservoir d’huile (RES) disposé à proximité du réducteur de vitesse (RG),
- un circuit de refroidissement recevant l’huile, partant du premier réservoir d’huile (RES), vers le rotor et le stator et le réducteur de vitesse (RG), avant de revenir audit premier réservoir (RES),
- un arbre de transmission intermédiaire (TRD) passant dans un tunnel (TUN) ménagé dans le carter principal (CARP),
caractérisé en ce que le véhicule automobile comprend en outre au moins un deuxième réservoir d’huile (RES2), disposé dans le tunnel (TUN), connecté audit circuit de refroidissement. - Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un troisième réservoir d’huile (RES3) dans le carter principal (CARP), connecté audit circuit de refroidissement.
- Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu’il comprend en outre :
- une première cloison (CLO1) délimitant, dans le tunnel (TUN), une première paroi du deuxième réservoir (RES2), perpendiculairement à l’axe de l’arbre de transmission intermédiaire (TRD), et comportant un premier orifice (ORI1) laissant passer l’arbre de transmission intermédiaire (TRD) ; et
- une deuxième cloison (CLO2) délimitant, dans le tunnel (TUN), une deuxième paroi du deuxième réservoir (RES2), sous une forme cylindrique en étant centrée sur l’axe de l’arbre de transmission intermédiaire (TRD). - Véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première cloison (CLO1) et l’orifice (ORI1) sont configurés pour guider l’arbre de transmission intermédiaire (TRD).
- Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le troisième réservoir (RES3) comprend au moins un caisson (CAI) dans le carter principal (CARP).
- Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans un repère dans l’espace comprenant un axe avant-arrière (Y) suivant une direction de déplacement du véhicule automobile, un axe latéral (X) perpendiculaire à l’axe avant-arrière, et un axe vertical (Z) perpendiculaire à l’axe avant-arrière (Y) et à l’axe latéral (X), caractérisé en ce que le troisième réservoir (RES3) est disposé sensiblement en dessous du deuxième réservoir (RES2) selon l’axe vertical (Z).
- Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend une communication (COM1) entre le circuit de refroidissement et le deuxième réservoir (RES2) ; et un deuxième orifice (ORI2) de communication entre le deuxième réservoir (RES2) et le troisième réservoir (RES3).
- Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel l’arbre de transmission intermédiaire (TRD) est couplé à un boîtier différentiel (SDIF), caractérisé en ce qu’il comprend un troisième orifice (ORI3) de communication entre le troisième réservoir (RES3) et le boîtier différentiel (SDIF).
- Procédé de fabrication d’un véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant les étapes suivantes :
- disposer au moins un deuxième réservoir d’huile (RES2) dans le tunnel (TUN),
- connecter ledit réservoir (RES2) audit circuit de refroidissement. - Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend en outre les étapes suivantes :
- disposer un troisième réservoir d’huile (RES3) dans le carter principal (CARP),
- connecter le troisième réservoir (RES3) audit circuit de refroidissement.
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