Brevet FR2225624A1 — publié le 19741108

La présente invention concerne un dispositif destiné à entrai- ner les appareils auxiliaires faisant partie de l'équipement des véhicules automobiles, au moyen de courroies à section trapézol- dale et de poulies de diamètres différents montées sur l'arbre du moteur, pouvant être solidarisées avec cet arbre par des accouplements, l'une des poulies étant de préférence solidarisée avec le vilebrequin par l'intermédiaire d'un accouplement entrant en actiai dans le cas où un régime déterminé du moteur n'est pas atteint, tandis que l'autre poulie se dégage de la liaison d'entraînement gracie à une roue libre faisant office de second accouplement. Les moteurs de véhicules automobiles, notamment les moteurs à combustion interne doivent, en vue de leur entraînement ainsi que pour assurer la sécurité du véhicule qu'ils entraînent, être équipés d'appareils auxiliaires ou de secours Ces appareils auxiliaires sont entrainés à partir de l'arbre du moteur soit directement soit par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs organes de transmission et ce, selon un rapport de démultiplication bien déterminé. Ces appareils auxiliaires sont généralement montés dans l'enceinte dans laquelle est monté le moteur, c'est-à-dire sous le capot, mais dans certains cas particuliers ils peuvent aussi bien être montés à l'intérieur du carter du moteur. I1 est nécessaire, que ces appareils auxiliaires fournissent leur pleine puissance, même à un régime relativement bas du moteur, par exemple pendant qu'il tourne à vide, c'est- -dire à son régime inférieur. C'est ainsi par exemple que le régime de ralenti d'un moteur à combustion interne de type connu est de 600 tours minute, alors que les appareils auxiliaires fournissent leur pleine puissance à un régime de 1000à 1200 tours/minute. Cependant, si l'on considère que le régime de pointe du moteur se situe aux alentours de 6.000 tours/minute, il en résulte que les appareils auxiliaires doivent déjà fournir leur pleine puissance à un régime représentant 25% du régime de pointe. Les appareils auxiliaires et les appareils de secours peuvent être essentiellement subdivisés en trois groupes. Le premier groupe comporte par exemple le ventilateur destiné à activer le passage de l'air à travers les lamelles du radiateur, et la pompe à eau assurant le circuit du liquide de refroidissement. Le second groupe comporte les appareils agissant par refoulement, par exemple la pompe à huile, une pompe destinée au dispositif de servo-commande de la direction et le compresseur destiné à assurer la climatisation. En outre, les moteurs à combustion interne comportent un troisième type d'appareil auxiliaire, notamment des convertisseurs d'énergie. Un tel convertisseur d'énergie est par exemple l'appareil produisant le courant pour l'installation électrique du moteur et du véhicule, cet appareil pouvant être une dynamo ou un alternateur.Dans le cas des appareils auxiliaires faisant partie du premier et du second groupes, leur rendement est une grandeur essentiellement fonctionnelle proportionnelle au régime du moteur et qui peut être représentée par la courbe de fonctionnement de chaque appareil. Cette grandeur fonctionnelle est en principe déterminée par la construction de l'appareil et ne peut être modifiée. Par contre, le tracé de la courbe du convertisseur d'é- nergie, fonctionnant comme génératrice peut etre largement in fluencé par des dispositifs de réglage. Les appareils auxiliaires appartenant au premier et au second groupes fonctionnent dans des conditions défavorables, car ils doivent déjà fournir leur plein rendement, lorsque le moteur a atteint 25% de son régime maximum. De ce fait, le milieu de fonctionnement à fournir s1échauffe, c'est-à-dire qu'il se produit des pertes par friction et des pertes de courant par suite de la puissance absorbée, de sorte que dans le cas de certains de ces appareils auxiliaires, le rendement du moteur en arrive même à baisser à pleine puissance. Cet inconvénient est particulièrement défavorable en ce qui concerne les machines ou appareils produisant un flux ou courant de fluide, par exemple dans le cas des ventilateurs.Dans lecas de ces appareils, l'absorption de puissance augmente selon la troisième puissance du régime, la grande quantité du milieu fourni n' étant pas utilisée pour I'entraine- ment. I1 faut alors admettre de grandes pertes de puissance et un fort bruit souvent inadmissible. Pour éviter ces inconvénients il a déjà été proposé de modifier le rapport de démultiplication entre l'arbre du moteur et les appareils auxiliaires. Dans ce cas, l'agencement est étudié de telle sorte que le rapport de démultiplication soit augmenté aux régimes inférieurs et diminué aux régimes supérieurs. Les appareils auxiliaires sont entraînés par un élément de trans mission tournant en même temps que ces appareils et relié à l'arbre du moteur. Cet élément de transmission peut être une courroie, une chaîne, mais aussi un mécanisme à engrenage, certains pignons entraînant les appareils auxiliaires soit directement, soit par l'intermédiaire d'autres organes interposés. Le brevet allemand No 1 071.416 à l'inspection publique décrit un mécanisme destiné à entraîner plusieurs appareils auxiliaires, selon lequel sont montées sur le vilebrequin deux poulies de diamètres différents reliées chacune par une courroie aux mécanismes d'entraînement auxiliaires.Aux régimes supérieurs du moteur d'entraînement, la petite poulie est soli darisée avec le vilebrequin par l'intermédiaire d'un accouplement à roue libre Lorsque le régime moteur tombe au-dessous d'une valeur déterminée, la plus grande poulie est solidarisée avec le vilebrequin par l'intermédiaire de l'accouplement de commande pouvant être constitué par un accouplement à roue libre, de telle sorte que les mécanismes d'entraînement auxiliaires, et par conséquent aussi la petite poulie, soient entraînés à un régime supérieur et que l'accouplement à roue libre interrompe la liaison entre la petite poulie et le vilebrequin. Cet agencement, simple en soi, n'a cependant pas fait ses preuves en fonctionnement continu.C'est pourquoi l'invention se propose de résoudre ce problème constStoeLt à permettre la réalisation d'un agencement fonctionnant de façon impeccable, même en cas de fonctionnement continu, et permettant sans grosses difficultés de régler la tension des courroies. Suivant l'invention, ce problème est résolu du fait que les appareils auxiliaires sont répartis en deux groupes, à chaque groupe étant associée une courroie d'entraînement, passant par l'une des poulies de section trapézoldale montée sur l'arbre du moteur et sur les poulies de section trapézoidale montées sur les appareils auxiliaires de son groupe, puis passant sur une poulie de section trapézoldale à plusieurs gorges, commune aux deux groupes. Le mécanisme intermédiaire peut être monté à l'intérieur du carter du moteur ou aussi à l'extérieur du moteur. Le mécanisme auxiliaire est avantageusement constitué par un mécanisme à action progressive pouvant être commandé par deux accouplements et ce, de préférence, au moyen d'un accouplement à roue libre et d'un accouplement corroeaandé par un électro- aimant Les dessins schématiques annexés montrent, à titre d'exemples non limitatifs, trois modes de réalisation possibles de l'objet de l'invention. Les fig. 1 à 3 sont des graphiques représentant les courbes caractéristiques de différents appareils auxiliaires. Les fig. 4 et 5 montrent un mécanisme d'entraînement suivant l'invention, destiné aux appareils auxiliaires d'un moteur à combustion interne. Les graphiques représentés sur les fig. 1 à 3 montrent la puissance absorbée N en fonction du régime de fonctionnement, pour différents appareils auxiliaires, le régime n en pourcentage du régime maximum nmax de l'arbre du moteur étant porté en abscisse. On a représenté sur la fig. 1 la courbe A d'une machine productrice de fluxfpar exemple d'un ventilateur entraîné selon un rapport de démultiplication constant i = 1:1 par le vilebrequin du moteur. Au point P1, et ce, à-258 du régime maximum, le ventilateur fournit la quantité d'air nécessaire au fonctionnement du moteur. Lorsque le régime continue d'augmenter, il se produit également une augmentation de la puissance absorbée par le ventilateur, mais non pas de façon linéaire par rapport à la puissance qu'il absorbe. Au point P2, c'est-à-dire à 50% environ du régime maximum, l'entraînement du ventilateur passe à un régime plus bas, et ce, dans le rapport i = 2:1. L'absorption de puissance du ventilateur diminue par conséquent.Elle correspond désormais de nouveau à la valeur que le ventilateur avait à 25t de son régime maximum. Si le régime du moteur continue d'augmenter, l'augmentation de la puissance absorbée par le ventilateur suit désormais la courbe B.Ainsi qu'on peut le voir aisément, la puissance absorbée par le ventilateur est sensiblement réduite, mais la puissance fournie est suffisante pour assurer le refroidissement du moteur. Afin d'éviter un flottement en P2, il est prévu une hystérésis Hy dans la commande du mécanisme de changement de vitesse. On a représenté sur la fig. 2 la courbe d'une machine agissant par refoulement, par exemple d'un compresseur destiné à la climatisation du véhicule ou de l'appareil de servo-commande destiné à une direction assistée. Au fur et à mesure que le régime augmente, l'absorption de puissance d'un tel appareil est presque linéaire comme le montre la courbe C. A 25% du régime maximum du moteur, au point P1, cet appareil développe également la puissance nécessaire au fonctionnement du moteur. Si le régime du moteur augmente jusqu'à atteindre 50% environ du régime maximum, il se produit au point P2 le passage à une démultipliée par rapport au régime du moteur, le rapport de démultiplication étant i = 2:1. Si le régime du moteur continue d'augmenter, l'absorption de puissance suit désormais la courbe D. L'hystérésis lors du changement de vitesse est désignée par Hy. On a représenté sur le schéma de la fig. 3 la courbe caractéristique E d'un autre appareil auxiliaire, par exemple d'une génératrice électrique. Comme tous les autres appareils, cette génératrice doit, à un régime correspondant à 25% du régime maximum, fourni r au point P1 sa puissance nécessaire au fonctionnement du moteur ou du véhicule automobile. Il est donc avantageux de faire passer la génératrice de 50% environ du régime du vilebrequin, à un régime inférieur, par exemple, dans ce cas également, selon un rapport de démultiplication de i = 2:1. La puissance qu'il absorbe correspond alors à la courbe F. L'hysté résis correspondant à ce changement de vitesse est désignée par Hy. Bien que la consommation de puissance d'un seul appareil, qui (selon le type d'appareil) augmente en partie plus vite que linéairement avec le régime du moteur, soit faible par rapport à la puissance totale fournie par le moteur, ces consommations de puissance s'additionnent cependant. C'est notamment pendant les longs parcours accomplis à grande vitesse que le degré d'efficacité totale du véhicule diminue.Suivant la théorie précédemment exposée, et au moins dans le cas de certains appareils reliés les uns aux autres par un mécanisme d'entraînement commun, l'entral- nement commun des appareils est réduit à un régime déterminé de l'arbre du moteur, de préférence de 50% par rapport au régime maximum. Si l'on utilise un mécanisme de changement de vitesse commandé, il est avantageux de prévoir un rapport de démultiplication de i = 2:1. La complication technique est infime, car plusieurs appareils auxiliaires n'ont qu'un seul mécanisme de démultiplication commun. On a représenté partiellement sur la fig. 4 un moteur d'entrainement 1. Les appareils accessoires sont répartis en deux groupes. L'un des groupes est constitué par une pompe 23 dont l'arbre est désigné par 22 et de l'autre côté du moteur est montée une génératrice dont l'arbre est désigné par 42. Ce groupe d'appareils est entraîné par un organe de traction, par exemple par une courroie 26 passant sur le pignon 9, sur le pignon 27, sur le pignon 28, et revenant au pignon 9. L'organe de traction 26 de ce groupe est représenté sur le dessin par une ligne pleine. Un second groupe, dont l'organe de traction 29, représenté par une ligne formée de petites croix, relie le pignon 30 de l'accouplement à roue libre 10 au pignon 31 de l'arbre intermédiaire 22 qui est solidaire du pignon 27, et au pignon 32 de l'arbre 33 du ventilateur 34, dont la surface active est désignée par un cercle, et éventuellement à d'autres appareils auxiliaires (non représentés). Etant donné que les organes de traction 26 et 29 des deux groupes d'entraînement tournent dans deux plans différents et que les pignons 27 et 31 sont reliés l'un à l'autre, tous les appareils montés sur les arbres 22, 42 et 33 sont entraînés, que l'entraînement s'effectue par l'intermédiaire de l'accouplement 35 pouvant être commandé ou par l'accouplement à roue libre 10. Les contours du radiateur 2 sont indiqués en traits interrompus. On a représenté sur la fig. 5 une partie du moteur d'entraînement représentée sur la fig. 4, mais vue de cté. Dans le cas de ce mode de réalisation, l'accouplement pouvant être commandé est constitué par un accouplement électromagnétique 35. Cet accouplement est monté sur l'arbre 5 du moteur. L'électroaimant de cet accouplement est désigné par 36 et présente deux raccords. 37 et 38 pour l'arrivée du courant. L'électroaimant est fixé sur le carter du moteur. Sur l'accouplement 35 commandé par l'électro-aimant est monté le pignon 9 qui, par l'intermédiaire d'un organe de traction 26 coopère avec le pignon 27 et avec le pignon 28 (non visible sur cette figure). En outre, sur l'arbre 5 du moteur est monteuse roue libre 10. Sur l'élément d t entrainement de cette roue libre est fixé le pignon 30. Celui-ci coopère par l'organe de traction 29 avec le pignon 31 et avec le pignon 32 (non visible sur la fig. 5). Les pignons 27 et 31 sont rigidement reliés entre eux et montés par exemple sur l'arbre 22 d'un compresseur 23. Un amortisseur de vibrations 8 destiné au vilebrequin 5 peut être monté entre l'accouplement électromagnétique 35 et l'accouplement à roue libre 10. Le fonctionnement est le suivant: Lorsque le régime de l'arbre 5 du moteur est inférieur à 50% du régime maximum, laccouple- ment électromagnétique 35 est fermé et, par l'intermédiaire du pignon 9 et de la courroie 26 de section trapézoidale, il entraîne les appareils auxiliaires, la pompe à eau 23 montée sur l'arbre 22 et la génératrice -24, par l'intermédiaire de l'arbre 42. Sur l'arbre 22 est également monté le pignon 31 par lequel est entraînée la courroie 29 de section trapézoidale. La roue libre 10, entraînée par la courroie 29, tourne plus vite que l'arbre 5 du moteur, et l'accouplement à roue libre 10 reste débrayé jusqufà ce que l'arbre 5 du moteur assure l'entraînement par l'accouplement 35. Par la courroie 29 est également entraîné le ventilateur 34 monté sur l'arbre 33. Lorsqu'est atteint un régime choisi, de préférence 50% environ du régime maximum + I'hystérésis, l'accouplement 35 se débraie. L'accouplement à roue libre 10 monte sur l'arbre 5 du moteur se met en prise et entraine désormais, à partir du pignon 30 de l'arbre 5 du moteur, le ventilateur 34 et l'arbre secondaire 22 par l'intermédiaire de la courroie 29. Les appareils accessoires sont entrainés par le pignon 27 monté sur l'arbre secondaire 22 et par la courroie 26. Les appareils auxiliaires tournent désormais plus lentement et, au régime maximum de l'arbre du moteur, atteignent la moitié du régime, par rapport à l'entraînement produit par l'accouple- ment 35. Le régime, par exemple de l'arbre secondaire 22, d'un appareil auxiliaire, peut être différent selon sa disposition par rapport à l'appareil auxiliaire, selon un rapport de démultiplication pouvant être choisi, mais fixe par rapport au mécanisme intermédiaire. Si le régime du moteur tombe de nouveau au-dessous de 50% + une hystérésis du régime maximum, llaccouple- ment 35 s'embraie. Il assure désormais de nouveau, par l'inter médiaire de la courroie trapézoîdale 26, l'entraînement des appareils auxiliaires, du fait du régime plus élevé de l'arbre secondaire 11, l'accouplement à roue libre se dégage. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVENDICATION Dispositif assurant l'entraînement des appareils auxiliaires faisant partie de l'équipement de véhicules automobiles au moyen de courroies de section trapézoidale, et de deux poulies à section trapézoidale de dimensions différentes montées sur l'arbre du moteur, pouvant être solidarisées avec l'arbre du moteur par des accouplements, l'une des poulies pouvant être reliée à l'arbre du vilebrequin par un accouplement commandé, de préférence lorsque le régime du moteur tombe au-dessous d'une valeur déterminée, l'autre poulie étant désolidarisée du mécanisme d'entraînement au moyen d'une roue libre, caractérisé en ce que les appareils auxiliaires sont répartis en deux groupes, une courroie d'entraînement, as sociée à chaque groupe, passant sur l'une des poulies montées sur l'arbre du moteur et sur les poulies montées sur les appareils auxiliaires de son groupe, cette courroie étant guidée par une poulie à plusieurs gorges communes aux deux groupes.