Brevet FR2459737A2 — publié le 19810116

FR 2459737 A2 19810116 FR 8014093 A 19800625 L'invention se rapporte à un véhicule automobile comprenant un volant monté entre le moteur principal à combustion interne et une boîte de vitesses montée devant les roues menées, ce volant étant destiné à compenser les inéga- lités du couple délivré par le moteur, un premier embrayage monté entre le volant et la boite de vitesses étant destiné à permettre de passer les vitesses dans cette dernière en l'absence d'une force de traction et un second embrayage étant destiné à couper et à rétablir automatiquement la liaison entre le moteur principal et le volant en fonction de paramètres qui caractérisent le régime du véhicule, confor- mément au brevet principal. Conformément au brevet principal, un second embrayage (embrayage du volant) disposé entre le moteur principal et le volant qui est monté entre ce moteur et la boite de vitesses et qui est destiné à compenser les irrégu- larités du couple délivré par le moteur est destiné à couper la liaison entre le moteur principal et le volant à certains régimes, en particulier lorsque le moteur principal ne fait pas marcher le véhicule, mais que le volant tourne à une vitesse minimale, le moteur débrayé étant alors mis à l'arrêt. A la fin de ce régime, donc lorsque la vitesse du volant tend à descendre sous la vitesse minimale mentionnée, la liaison entre le moteur principal et le volant est réta- blie automatiquement et le volant remet en marche le moteur. La mise à l'arrêt du moteur débrayé réduit considérablement la consommation de carburant et diminue la pollution des gaz d'échappement envoyés à l'atmosphère, en particulier au ralenti et lors de la marche au frein moteur. L'invention se rapporte à un perfectionnement apporté au véhicule du brevet principal et, en particulier, à un mode de réalisation de l'embrayage et des composants asso- ciés qui est particulièrement judicieux et répond aux exi- gences imposées. Il s'agit en particulier d'améliorer le fonctionnement et, de plus, de garantir que l'accroissement de l'encombrement et l'augmentation nécessaire du nombre de pièces soient limités par rapport aux véhicules classiques. 1. 2. L'invention se caractérise par la combinaison des particularités suivantes, dont certaines sont connues: (a) le rotor d'une dynamo de démarrage qui allie les fonctions de dynamo principale et de démarreur du véhicule est solidarisé du volant rotatif, tandis que son stator est solidaire d'éléments fixes du moteur à combustion interne, en particulier du carter d'embrayage; (b) le rotor est denté, il ne comprend aucun bobinage élec- trique et il forme une couronne entourant la circon- férence du volant; et (c) le stator supporte d'une part un enroulement inducteur alimenté en courant continu et, d'autre part, un enrou- lement de génératrice et de moteur. La dynamo électrique qui est en général montée séparément et fonctionnellement indépendante du démarreur électrique est donc réunie à ce dernier en un unique module et elle est incorporée au volant du moteur principal, le rotor faisant partie de la masse d'inertie étant denté et ne comportant aucun bobinage, tandis que l'enroulement d'exci- tation de la machine ainsi que les enroulements alternatifs ou triphasés qui sont nécessaires à la marche de leur généra- trice et du moteur électrique sont logés dans le stator. - La réunion de la dynamo de démarrage et du volant a pour conséquence que le rotor contribue à former la masse d'inertie nécessaire au moteur principal et donc l'ensemble de la disposition est particulièrement avantageuse du point de vue encombrement et poids. Ces facteurs sont encore favo- risés par le fait que la conformation particulière du rotor permet de supprimer les éléments mécaniques de transmission qui sont nécessaires au démarreur et à la dynamo, par exemple les transmissions à train d'engrenages, à galets de friction ou à courroies crantées ainsi que les arbres et paliers correspondants et, de plus, les pertes mécaniques sont réduites, ce qui élève considérablement le rendement de la machine électrique et se répercute sur le dimensionnement nécessaire de cette machine. De plus, les bruits provoqués par les démarreurs usuels peuvent être considérablement dimi- 3. nués. Le mode de réalisation sans bobinage du rotor abaisse les pertes aussi en raison de la suppression des contacts à glissement, c'est-à-dire des balais. Un autre avantage résulte du fait que la masse rotative de la dynamo, c'est-à- dire le facteur GD2 du rotor à vitesse surmultipliée, n'a plus à être commandée par le vilebrequin à l'extrémité du moteur. Plus aucun travail d'enclenchement correspondant n'est nécessaire pour le deuxième embrayage (embrayage du volant), ce qui d'une part, est avantageux pour le démarrage à froid et, d'autre partpermet de rendre la réaction de l'embrayage du volant encore plus spontanée. De plus, la suppression de la transmission à courroie trapézoïdale nécessaire à la dynamo à l'extrémité du moteur réduit l'encombrement en longueur dans la direction de l'axe. L'intégration structurelle du rotor de la dynamo de démarrage et du volant élimine la nécessité d'une surmul- tiplication destinée à élever la vitesse de la machine élec- trique -par rapport à la vitesse du moteur à combustion interne. Ce facteur n'a toutefois pas une influence défavo- rable. La disposition en couronne du rotor sur le volant augmente le diamètre par rapport aux dynamos usuelles, ce qui élève de manière correspondante la vitesse circonférentielle du rotor et donc a pour conséquence une élévation de la vitesse des alternances, de sorte que la basse vitesse ini- tiale de la machine électrique, en ce qui concerne le fonc- tionnement de la dynamo, est compensée. L'inconvénient repré- senté par le fait que la machine électrique équipée d'un rotor sans enroulement ne peut délivrer -en démarreur qu'un faible couple par rapport à celui des démarreurs classiques comparables est largement compensé d'une part, par le fait que l'augmentation mentionnée du diamètre du rotor a pour effet que le bras de levier efficace est allongé en consé- quence et que les pertes de transmission mécaniques qui apparaissent par ailleurs disparaissent et, d'autre part, par le fait que la montée en vitesse du volant débrayé n'exige qu'un relativement faible couple, car la transmission à manivelle n'a pas à être entraînée avec ce volant. 4. Il est avantageux que les entredents du rotor qui sont nécessaires au fonctionnement de la machine électrique soient remplis de matières non magnétiques, en particulier de telles matières à poids spécifique élevé, afin d'une part d'accroître ainsi la masse du volant et, d'autre part, d'abaisser la résistance opposée par l'air au rotor tournant par égalisation de la circonférence du rotor. Il est connu (DE-PS n0 932 334) d'allier les fonctions d'une dynamo et d'un démarreur en une dynamo de démarrage dans le cas d'un démarreur de volant de moteurs à combustion interne. Dans cette disposition connue, le rotor de la dynamo de démarrage qui est équipé d'un enroulement électrique a un diamètre relativement faible et il tourne avec interposition de roulements à billes sur un prolongement du vilebrequin du moteur à combustion interne. Le stator de la dynamo de démarrage qui entoure le rotor est fixé sur un prolongement cylindrique du carter du moteur qui entoure le prolongement mentionné du vilebrequin. L'-ensemble de la dynamo de démarrage, c'est-à-dire le rotor et le stator, est entouré par un élément menant d'embrayage en forme de clé assumant la fonction de masse d'équilibrage *et de pièce complémentaire de la garniture de friction de l'embrayage, cet élément menant d'embrayage étant relié au rotor par complémentarité de forme. Cette disposition connue est destinée à faire démarrer une fois un moteur à combustion interne. Par contre, l'ensemble du volant et de l'embrayage de ce dernier qui fait l'objet de la présente invention entre en fonction pendant que le véhicule est en marche, c'est-à- dire périodiquement, car l'embrayage et le débrayage ont lieu automatiquement selon le régime du véhicule afin de mettre à l'arrêt brièvement le moteur principal à combustion interne aux régimes pendant lesquels aucun couple menant ne lui est demandé. L'efficacité et la spontanéité très élevées précisé- ment de l'ensemble du volant et de l'embrayage de ce dernier qui sont nécessaires pour ce mode de fonctionnement du moteur principal ne peuvent pas être obtenues par cette disposition connue. 5. Il est par ailleurs connu aussi (demande de brevet DE-OS n0 21 23 831) d'utiliser une machine électrique à rotor sans enroulement pour faire démarrer un moteur à combustion interne, le rotor qui est en forme de couronne étant solidarisé avec le volant classique du moteur à combus- tion interne, c'est-à-dire étant relié à ce volant sans interposition d'un embrayage ou analogue. Il s'agit dans ce cas uniquement d'un moteur de démarreur qui entre en fonction une unique fois à la mise en marche du moteur à combustion interne et qui doit entraîner avec lui non seulement l'ensem- ble de la transmission à vilebrequin du moteur à combustion interne, mais également la dynamo usuelle. Il doit donc avoir une grande puissance et occuper un grand encombrement pour pouvoir assumer cette fonction. Il n'est pas prévu que ce démarreur travaille périodiquement afin de mettre à l'arrêt et de remettre en marche le moteur principal pendant que le véhicule est en marche. L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annnexé à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lequel la figure unique est une représentation schématique de l'ensemble du montage dont seules les pièces nécessaires à la compréhension de l'invention sont représen- tées. La référence 1 désigne l'extrémité côté volant du vilebrequin d'un moteur principal qui n'est pas représenté et qui consiste en le moteur à combustion interne classique, tandis que la référence 2 désigne l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses mécanique qui n'est pas représentée non plus. Un volant, monté entre les deux arbres et destiné à compenser de manière classique le manque d'uniformité du couple délivré par le moteur principal, porte la référence 3 et un premier embrayage classique à ressorts Belleville porte la référence 4. Ce dernier permet de faire passer de manière classique les vitesses en l'absence d'une force de traction par débrayage du moteur relié au volant 3. Le disque d'embrayage comprend essentiellement des garnitures de friction 42 fixées à un disque 41 et coopérant, d'une part, avec le volant 3 assumant la fonction de premier plateau de 6. compression 43 et, d'autre part, avec un second plateau de compression 44. Le ressort d'embrayage -formé d'un ressort Belleville- qui porte la référence 45 et la butée de débrayage correspondante classique 46 sont également repré- sentés pour montrer l'ensemble de l'embrayage. Conformément au brevet principal, un second embrayage 5 monté entre le vilebrequin 1 et le volant 3 est également du type à ressorts Belleville dans l'exemple repré- senté de réalisation et peut être desserré ou serré automati- quement en fonction de paramètres caractérisant le régime du véhicule au moyen d'un servomoteur électrique, pneumatique ou hydraulique non représenté, afin de séparer le moteur principal du volant, puis de les réunir. Ce second embrayage se compose d'un disque 51 qui est relié au vilebrequin 1 avec interposition d'un corps de moyeu 11. La fixation au vilebrequin est assurée par des vis non représentées. Les garnitures de friction de cet embrayage portent la référence 52. En position d'embrayage, elles sont en prise avec un premier plateau de compression 53 en forme de cloche entou- rant ledit embrayage 51 et solidarisé avec le volant 3 au moyen de vis non référencées, ces garnitures entrant alors également en prise avec un second plateau de compression 54. Le ressort d'embrayage 55 de type Belleville attaque le second plateau de compression 54. Le bord radialement interne da ressort Bellevile est relié par l'intermédiaire d'une plaque de traction 56 à un tirant 57 qui passe concentri- quement par un alésage central de l'arbre d'entrée 2 de la boite de vitesses et dont l'extrémité tournée à l'opposé de l'embrayage 5 est actionnée par le servomoteur mentionné qui n'est pas représenté. Le tirant 57 peut coulisser axialement à l'extrémité supportant la plaque de traction 56 à l'inté- rieur du volant 3 qui pénètre de son côté au moyen d'un tourillon central 31 dans le corps de moyeu 11 du vilebrequin à l'intérieur duquel il est monté au moyen de roulements à billes non référencés. La référence 6 désigne la dynamo de démarrage qui allie la fonction de dynamo et celle de démarreur du véhi- cule. La dynamo de démarrage 6 équipée d'un rotor denté 61 7. sans enroulement à la manière d'un moteur hétéropolaire est logée à l'intérieur du carter d'embrayage 7, son rotor étant solidarisé du volant rotatif 3, tandis que son stator 62 est solidarisé avec le carter fixe d'embrayage 7. Le rotor ainsi que le stator sont conformés en paquets de lamelles afin d'éviter les pertes par courant de Foucault. Le rotor 61 est relié au volant 3 par des vis non référencées, de la même manière que la cloche 32 qui supporte le premier plateau de compression 53, ce rotor étant monté de manière à former une couronne qui entoure la circonférence du volant. Le stator 62 supporte l'enroulement inducteur alimenté en courant continu ainsi qu'un enroulement de génératrice et de moteur. Les enroulements ne sont indiqués que schématiquement et portent la référence 63. Le rotor 61 fait partie intégrante du volant 3 et contribue à former sa masse d'inertie. Sa disposition en couronne lui confère un diamètre relativement grand et donc les bras de levier efficaces sont, en conséquence, longs en régime de fonctionnement en moteur. Aucune bague collectrice, ni aucun collecteur rotatif n'est nécessaire, car le rotor est sans enroulement. Il ne se produit, en conséquence, aucune perte mécanique. La disposition prévue dans l'espace de la dynamo de démarrage ne provoque aucune augmentation d'encombrement en longueur dans la direction de l'axe de l'embrayage, mais, par contre, les cotes radiales subissent une certaine augmen- tation dans certains cas. Le stator d'une dynamo de démarrage conformée en moteur hétéropolaire n'a pas à être prévu sur la totalité de la circonférence de la machine. Il peut aussi être réalisé sur un arc inférieur à 3600 selon les exigences électriques et l'emplacement disponible. Il est possible ainsi, dans certains cas, de limiter l'augmentation radiale mentionnée des cotes du carter d'embrayage à des secteurs de ce carter. Il faut produire à l'intérieur du stator 62 un champ magnétique tournant afin de faire fonctionner la dynamo de démarrage en moteur, ce qui est nécessaire, d'une part, à la mise en marche du véhicule et, d'autre part, éventuel- lement, lorsque le volant débrayé 3 doit subir une remontée 8. en vitesse. Ces champs magnétiques tournants sont en général produits par alimentation en courant triphasé de l'enrou- lement alternatif ou triphasé prévu dans le stator par la batterie du véhicule et par l'intermédiaire d'un convertis- seur statique. Les convertisseurs statiques utilisés sont d'habitude à transistor ou à thyristor dont il existe de nombreux modes de réalisation. 9. REVENDICATIONS 1. Véhicule, en particulier une voiture automobile, comprenant un moteur à combustion interne en aval duquel est monté un volant (3) destiné à en uniformiser le couple de rotation, un embrayage auxiliaire ou second embrayage (5) monté entre le moteur du véhicule et le volant, et un dispositif de commande automatique de la manoeuvre de l'embrayage auxiliaire en fonction de variables qui caractérisent le régime momentané du véhicule, véhicule caractérisé par la combinaison des particularités suivantes, dont certaines sont connues: (a) le rotor (61) d'une dynamo de démarrage (6) qui allie les fonctions de dynamo et de démarreur du véhicule est solidarisé avec le volant rotatif (3), tandis que son stator (62) est solidarisé avec des pièces fixes du moteur, en particulier avec le carter d'embrayage (7); (b) le rotor (61) est denté, il ne comporte aucun enroulement électrique et il est en forme de couronne qui entoure la circonférence du volant (3); et (c) le stator (62) supporte d'une part un enroulement inducteur alimenté en courant continu et, d'autre part, un enroulement de génératrice et de moteur. 2. Véhicule selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les entredents du rotor (61) sont remplis de matières non magnétiques. 3, Véhicule selon la revendication 2, caracté- risé en ce que lesdites matières non magnétiques ont un poids spécifique élevé.