FR3091897A1

FR3091897A1 - Circuit de refroidissement

Info

Publication number: FR3091897A1
Application number: FR1900465A
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: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: FR3091897B1

Abstract

L’invention concerne un circuit de refroidissement (10) comportant : - une pompe (100) qui est adaptée à être fixée à un carter (20) et qui présente une entrée et une sortie de liquide de refroidissement, - une crépine (200) qui est adaptée à être fixée audit carter et qui est connectée à l’entrée de ladite pompe, - un élément de conduite (300) qui, d’un premier côté, est connecté à la sortie de ladite pompe et, d’un second côté, est adapté à être connecté à un conduit de circulation de liquide de refroidissement. Selon l’invention, l’élément de conduite présente une bride latérale (325) et la crépine comporte une butée (225) qui s’appuie contre ladite bride latérale de façon à bloquer ladite bride latérale en position connectée sur la sortie de ladite pompe. Figure pour l’abrégé : Fig.1

Description

Circuit de refroidissement

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne de manière générale l’installation d’un circuit de refroidissement dans un dispositif tel que par exemple un moteur électrique (typiquement un moteur électrique de traction ou de propulsion de véhicule automobile), ou un moteur à combustion interne, ou un réducteur mécanique.

Elle concerne plus particulièrement un circuit de refroidissement comportant :
- une pompe qui est adaptée à être fixée à un carter et qui présente une entrée et une sortie de liquide de refroidissement ,
- une crépine qui est adaptée à être fixée audit carter et qui est connectée à l’entrée de ladite pompe, et
- un élément de conduite qui, d’un premier côté, est connecté à la sortie de ladite pompe et, d’un second côté, est adapté à être connecté à un conduit de circulation de liquide de refroidissement.

Elle concerne également un moteur électrique de traction ou de propulsion équipé d’un tel circuit de refroidissement. Elle concerne aussi un réducteur mécanique équipé d’un tel circuit de refroidissement.

Etat de la technique

Un moteur électrique de traction ou de propulsion refroidi à l’huile comporte généralement, en partie inférieure, un carter d’huile qui stocke un liquide de refroidissement.

Pour refroidir (voire aussi lubrifier) les différents organes mécaniques de ce moteur, il est aussi prévu un circuit de refroidissement (et de lubrification) permettant de prélever le liquide de refroidissement dans ce carter d’huile afin de le projeter vers des zones prédéterminées du moteur.

Pour des raisons architecturales, on peut notamment utiliser un circuit de refroidissement (et de lubrification) tel que celui décrit en introduction, qui comporte notamment un élément de conduite allongé.

Cet élément de conduite est alors fixé au carter d’huile par ses deux extrémités afin de rester engagé, d’un côté, sur la sortie de la pompe à huile, et, de l’autre, sur l’entrée du conduit interne de circulation de liquide de refroidissement (et de lubrification) du moteur.

On utilise à cet effet des colliers de serrage qui enserrent l’élément de conduite sur des embouts rigides, ces embouts étant équipés de vis de fixation à visser dans le carter d’huile.

L’un des inconvénients de cette solution technique est que l’installation de ce circuit de refroidissement (et de lubrification) est longue à mettre en œuvre. L’utilisation d’embouts équipés de vis s’avère en outre onéreuse.

Présentation de l'invention

Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose de fixer autrement l’élément de conduite dans le carter d’huile.

Plus particulièrement, on propose selon l’invention un circuit de refroidissement tel que défini dans l’introduction, dans lequel l’élément de conduite présente une bride latérale et dans lequel la crépine comporte une butée qui s’appuie contre ladite bride latérale pour bloquer l’élément de conduite en position connectée sur la sortie de la pompe.

Ainsi, grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de fixer au carter l’extrémité de l’élément de conduite qui est connectée à la pompe. La coopération de la butée et de la bride suffit en effet à assurer le maintien de cette extrémité de l’élément de conduite en position connectée sur la pompe.

Il n’est donc plus nécessaire de prévoir un alésage taraudé dans le carter et un embout équipé d’une vis, ce qui génère des gains de coût, de masse, de temps d’usinage et de temps d’assemblage.

D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du circuit de refroidissement conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- la sortie de ladite pompe présentant un axe moyen d’éjection de liquide de refroidissement, la butée et la bride latérale présentent des surfaces de contact en appui l’une contre l’autre, dont les formes permettent de bloquer l’élément de conduite en rotation autour dudit axe moyen ;
- les surfaces de contact de la butée et de la bride latérale sont majoritairement planes, l’une d’entre elles présentant un ergot en saillie et l’autre présentant une cavité en creux dans laquelle est engagé l’ergot ;
- l’élément de conduite comporte un tuyau souple et un embout rigide qui est emmanché dans le tuyau souple et qui porte ladite bride ;
- la crépine comporte un tube qui est connecté à l’entrée de ladite pompe et qui porte ladite butée ;
- la sortie de ladite pompe présentant un premier axe moyen d’éjection de liquide de refroidissement, l’entrée de ladite pompe présentant un second axe moyen d’entrée de liquide de refroidissement, les premier et second axes moyens sont parallèles ;
- la crépine est adaptée à être vissée au carter ;
- le second côté de l’élément de conduite est adapté à être vissé au carter.

L’invention concerne aussi un moteur électrique de traction ou de propulsion refroidi à l’huile et un carter d’huile dans lequel est prévu un circuit de refroidissement tel que précité.

Elle concerne également un réducteur mécanique comportant un carter d’huile qui loge un système d’engrenages et un circuit de refroidissement tel que précité servant à refroidir (et éventuellement aussi à lubrifier) le système d’engrenages.

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 schématique en perspective d’un carter d’huile dans lequel est installé un circuit de refroidissement conforme à l’invention ;

est une vue schématique en perspective de la crépine du circuit de refroidissement de la figure 1 ;

est une vue schématique en perspective d’une première extrémité de l’élément de conduite du circuit de refroidissement de la figure 1 ;

est une vue de détail de la zone IV de la figure 1, représentée sous un angle légèrement différent ;

est une vue schématique en perspective éclaté d’une partie de l’élément de conduite, de la crépine et de la pompe à huile du circuit de refroidissement de la figure 1 ;

est une vue schématique de côté d’un moteur électrique conforme à l’invention.

Un moteur électrique de traction ou de propulsion comporte classiquement différents éléments : stator, rotor, unité électronique de puissance, roulements, lesquels s’échauffent en fonctionnement et nécessitent un refroidissement performant et éventuellement aussi une lubrification (par exemple un refroidissement et une lubrification à huile comme cela est par exemple déjà décrit dans le document WO2018206890).

Dans un tel moteur, l’huile est projetée depuis un circuit interne de refroidissement à huile vers les bobinages du rotor et du stator qui doivent être refroidies, ainsi que sur les roulements à lubrifier, et retombe par gravité dans un carter d’huile 20, dont une vue de dessous est représentée sur la figure 1. En effet sur cette figure, le moteur électrique est destiné à être rapporté du côté de la face 21B du carter d’huile.

Une vue de côté dans le sens vertical naturel est représentée sur la figure 6. Sur un véhicule électrique, le moteur électrique 40 est bien sûr situé au-dessus du carter d’huile 20, qui recueille par gravité l’huile (ou plus généralement le liquide de refroidissement) ayant servie à refroidir les parties actives du moteur.

Ici, l’huile assure le refroidissement de certaines parties du moteur, et la lubrifications d’autres parties. En variante, on pourrait prévoir que l’huile du circuit interne de refroidissement ne soit utilisée que pour refroidir les parties à refroidir, la lubrification des roulements s’effectuant de manière indépendante.

Sur la figure 1, on a donc représenté le carter d’huile 20 vu en perspective du dessous. Ce carter d’huile 20 délimite une chambre de stockage de liquide de refroidissement (ici de l’huile). Il comporte ici une paroi latérale 21 de section carrée, fermée du côté supérieur par une paroi de fond 22. Le carter d’huile 20 communique avec un carter du moteur électrique 40 situé verticalement au-dessus du carter d’huile mais qui peut être horizontalement décalé par rapport à celui-ci. Comme le montre la figure 6, l’huile peut en effet par exemple s’écouler en biais par gravité vers le carter d’huile 20.

Comme le montre la figure 1, la paroi latérale 21 comporte une surface 21a sensiblement carrée pourvue de trous destinés à recevoir des vis de fixation d’un couvercle étanche 50 permettant de fermer le dessous du carter d’huile 20, de manière à ce que l’huile ne s’écoule pas sous le véhicule.

Ce carter d’huile 20 est équipé d’un circuit de refroidissement 10 permettant de prélever le liquide de refroidissement stocké (ici l’huile), puis de l’injecter vers un conduit interne de refroidissement du moteur.

Ce circuit de refroidissement 10 comporte trois éléments principaux, à savoir une pompe à huile 100, une crépine 200 et un élément de conduite 300.

La pompe à huile 100 est ici une pompe électrique. Elle est fixée à l’extérieur du carter d’huile 20, sur ce dernier.

Elle comporte un boîtier 110 étanche qui loge un moteur électrique et des composants internes permettant d’aspirer le liquide de refroidissement par une entrée 101 prévue dans le boîtier 110 et de l’éjecter par une sortie 102 dans le boîtier 110 (voir figure 5).

Comme le montre la figure 5, le boîtier 110 comporte ici deux tubes 111, 112 qui délimitent ces entrée 101 et sortie 102. Ces deux tubes 111, 112 sont ici cylindriques de révolution autour d’axes moyens A101, A102 parallèles.

Le tube 112 qui délimite la sortie 102 présente sur sa face externe une gorge périphérique qui accueille un joint d’étanchéité.

Le boîtier 110 présente par ailleurs une face plane, de laquelle émerge ces tubes 111, 112, qui est prévue pour s’appliquer contre la face externe 21C (de forme correspondante) de la paroi latérale 21 du carter d’huile 20. Il comporte en outre des moyens de fixation sur cette paroi latérale 21, qui se présentent ici sous la forme de vis.

Comme le montre la figure 1, la paroi latérale 21 du carter d’huile 20 présente en correspondance une ouverture 23 par laquelle les entrée 101 et sortie 102 de la pompe à huile 100 débouchent à l’intérieur du carter d’huile.

Un joint d’étanchéité est alors prévu autour de cette ouverture, entre le boîtier 110 de la pompe à huile 100 et la face externe de la paroi latérale 21 du carter d’huile 20.

La crépine 200 sert pour sa part de buse d’aspiration et de filtrage du liquide de refroidissement dans le carter d’huile 20.

Comme le montrent les figures 1 et 2, elle comporte un corps externe 210 de forme ovoïde par lequel elle est fixée au carter d’huile 20.

Ce corps externe 210 délimite une chambre dans laquelle est situé un filtre à huile (non visible). Il présente sur sa face inférieure une ouverture 211 d’aspiration de liquide de refroidissement. Il comporte par ailleurs, à une de ses extrémités, une tubulure 220 qui est connectée à l’entrée 101 de la pompe à huile 100.

Cette tubulure 220 présente une forme de L, avec un coude à 90 degrés. L’extrémité libre de cette tubulure 220 présente des dimensions permettant de l’emmancher à l’intérieur du tube 111 délimitant l’entrée 101 de la pompe à huile 100. Cette extrémité libre présente sur sa face externe une gorge périphérique qui accueille un joint d’étanchéité.

Le corps externe 210 de la crépine 200 présente par ailleurs un bras 230 traversé par un alésage qui permet de visser le corps externe 210 au carter 20.

Le corps externe 210 est ainsi solidement maintenu en position dans le carter d’huile 20 par ce bras 230 et par sa tubulure 220 qui est engagée dans le tube 111 de la pompe à huile 100.

L’élément de conduite 300 est pour sa part conçu pour amener le liquide de refroidissement depuis la pompe à huile 100 vers le conduit interne de refroidissement du moteur électrique de traction ou de propulsion (lequel conduit interne n’est pas visible sur les figures).

Il présente une forme allongée, avec une première extrémité connectée à la sortie 102 de la pompe à huile 100 et une seconde extrémité connectée au conduit interne de refroidissement du moteur.

Du fait de sa forme allongée, il présente une flexibilité qui impose de le fixer par ses deux extrémités dans le carter d’huile 20.

Sa flexibilité est ici d’autant plus grande que cet élément de conduite 300 est, dans le mode de réalisation représenté, formé d’une durite 310 souple (par exemple en élastomère) équipée à ses deux extrémités d’embouts 320, 330 (plus rigides que la durite) qui sont emmanchés dans cette durite 310.

Comme le montre la figure 1, la fixation de la seconde extrémité de cet élément de conduite 300 est assurée par l’embout 330 qui comprend à cet effet un flasque 340 équipé d’une vis 341 vissée dans le carter d’huile 20.

Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l’invention, la fixation de la première extrémité de cet élément de conduite 300 est assurée sans vis, grâce à la coopération de la crépine 200 dont on rappelle qu’elle est solidement fixée au carter d’huile 20.

Pour cela, l’élément de conduite 300 présente une bride latérale 325 contre laquelle une butée 225 prévue sur la crépine 200 s’appuie, de façon à bloquer l’élément de conduite 300 en position connectée sur la sortie 102 de la pompe à huile 100. En d’autres termes, la butée 225 prévue sur la crépine 200 est conformée pour pousser la bride latérale 325 de l’élément de conduite 300 vers la pompe à huile 100.

En pratique, comme le montre la figure 3, la bride 325 est formée d’une seule pièce monobloc avec l’embout 320 qui est situé à la première extrémité de l’élément de conduite 300.

Elle s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal de cet embout 320. Elle présente ici une forme de plaquette avec deux faces planes parallèles situées orthogonalement à cet axe longitudinal.

Comme le montre la figure 2, la butée 225 est formée d’une seule pièce monobloc avec la tubulure 220 de la crépine 200.

Elle s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal de cette tubulure 220. Elle présente également ici une forme de plaquette avec deux faces planes parallèles situées orthogonalement à cet axe longitudinal.

La butée 225 et la bride latérale 325 sont situées respectivement sur la crépine 200 et sur l’élément de conduite 300 de façon à ce que, lorsque ces deux éléments sont correctement connectés à la pompe à huile 100, le butée 225 appuie sur la bride latérale 325, empêchant ainsi l’embout 320 de se déconnecter de la sortie 102 de la pompe à huile 100.

La butée 225 et la bride latérale 325 présentent à cet effet des surfaces de contact 226, 326 en appui l’une contre l’autre.

Avantageusement, ces surfaces de contact 226, 326 présentent des formes qui permettent de bloquer l’élément de conduite 300 en rotation autour de l’axe moyen A102 de la sortie 102 de la pompe à huile 100.

Pour cela, ces surfaces de contact 226, 326 sont majoritairement planes, mais l’une d’entre elles présente un ergot 227 en saillie et l’autre présente une cavité 327 en creux dans laquelle est engagé l’ergot 227.

L’ergot 227 se présente ici sous la forme d’une nervure s’étendant radialement par rapport à l’axe longitudinale de l’embout 320, et la cavité présente une forme identique en négatif (à savoir une forme de rainure).

Pour installer le circuit de refroidissement 10 sur le carter d’huile 20, il est alors prévu de procéder de la façon suivante.

Comme le montre la figure 5, la pompe à huile 100 est tout d’abord vissée sur le carter d’huile 20.

L’embout 320 de l’élément de conduite 300 est ensuite engagé sur le tube 112 délimitant la sortie 102 de la pompe à huile 100, de façon à ce que sa bride 325 soit dirigée vers l’autre tube 111 de la pompe à huile 100.

Enfin, la crépine 200 est installée dans le carter d’huile en emmanchant son tube 220 dans le tube 111 délimitant l’entrée 101 de la pompe à huile 100, puis en vissant cette crépine 200 au carter d’huile 20. Dans cette position, sa butée 225 s’appuie contre la bride 325 de l’élément de conduite 300, empêchant ce dernier de se déconnecter de la pompe à huile 100.

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 le circuit de refroidissement présenté pourrait-il être utilisé dans le carter d’huile d’un réducteur mécanique de façon à refroidir et lubrifier le système d’engrenages logé dans ce carter d’huile.

Par ailleurs, la bride et la butée pourraient présenter des formes bien différentes de celles présentées sur les figures.

A titre d’exemple :
- la bride et la butée pourraient être entièrement planes,
- la bride et la butée pourraient présenter, l’une une forme de sphère et l’autre une forme de cavité conformée pour accueillir cette sphère par encliquetage,
- la bride et la butée pourraient présenter, l’une une forme de demi-sphère et l’autre une forme de cavité hémisphérique permettant d’accueillir cette demi-sphère par simple coopération de forme,
- la bride et la butée pourraient présenter, l’une une forme de cône saillant et l’autre une forme permettant d’accueillir ce cône par simple coopération de forme (c’est-à-dire une forme de cône rentrant de forme complémentaire),
- la bride et la butée pourraient présenter, l’une une forme de pion et l’autre une forme de trou de géométrie complémentaire.

De nombreuses autres variantes sont également envisageables.

Claims

Circuit de refroidissement (10) comportant :
- une pompe (100) qui est adaptée à être fixée à un carter (20) et qui présente une entrée (101) et une sortie (102) de liquide de refroidissement,
- une crépine (200) qui est adaptée à être fixée audit carter (20) et qui est connectée à l’entrée (101) de ladite pompe (100),
- un élément de conduite (300) qui, d’un premier côté, est connecté à la sortie (102) de ladite pompe (100) et, d’un second côté, est adapté à être connecté à un conduit de circulation de liquide de refroidissement,
caractérisé en ce que l’élément de conduite (300) présente une bride latérale (325) et en ce que la crépine (200) comporte une butée (225) qui s’appuie contre ladite bride latérale (325) de façon à bloquer l’élément de conduite (300) en position connectée sur la sortie (102) de ladite pompe (100).
Circuit de refroidissement (10) selon la revendication précédente, dans lequel, la sortie (102) de ladite pompe (100) présentant un axe moyen (A102) d’éjection de liquide de refroidissement, la butée (225) et la bride latérale (325) présentent des surfaces de contact (226, 326) en appui l’une contre l’autre, dont les formes permettent de bloquer l’élément de conduite (300) en rotation autour dudit axe moyen (A102).
Circuit de refroidissement (10) selon la revendication précédente, dans lequel les surfaces de contact (226, 326) de la butée (225) et de la bride latérale (325) sont majoritairement planes, l’une d’entre elles présentant un ergot (227) en saillie et l’autre présentant une cavité (327) en creux dans laquelle est engagé l’ergot (227).
Circuit de refroidissement (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément de conduite (300) comporte un tuyau (310) souple et un embout (320) rigide qui est emmanché dans le tuyau (310) et qui porte ladite bride (325).
Circuit de refroidissement (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la crépine (200) comporte un tube (220) qui est connecté à l’entrée (101) de ladite pompe (100) et qui porte ladite butée (225).
Circuit de refroidissement (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la sortie (102) de ladite pompe (100) présentant un premier axe moyen (A102) d’éjection de liquide de refroidissement, l’entrée (101) de ladite pompe (100) présentant un second axe moyen (A101) d’entrée de liquide de refroidissement, les premier et second axes moyens (A101, A102) sont parallèles.
Circuit de refroidissement (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la crépine (200) est adaptée à être vissée au carter (20).
Circuit de refroidissement (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le second côté de l’élément de conduite (300) est adapté à être vissé au carter (20).
Moteur électrique de traction ou de propulsion refroidi à l’huile, caractérisé en ce qu’il comporte un circuit de refroidissement (10) conforme à l’une des revendications 1 à 8, qui est fixé au carter (20) d’huile.
Réducteur comportant un carter d’huile qui loge un système d’engrenages, caractérisé en ce qu’il comporte un circuit de refroidissement conforme à l’une des revendications 1 à 8, qui est fixé au carter d’huile.