Brevet FR2503819A1 — publié le 19821015

La présente invention se rapporte à un système ou agencement de transmission d'énergie à courroie et poulies pour transmettre l'énergie de rotation du vile- brequin ou arbre de sortie d'un moteur à combustion interne à divers dispositifs absorbant de l'énergie as- sociés au moteur. I-es véhicules de tourisme actuels ainsi vue les véhicules industriels ou commerciaux ont habituellement besoin d'un alternateur ou d'un générateur entratné par le vilebrequin. Le générateur est nécessaire Cr pour fournir du courant électrique servant à faire fonc- tionner les phares, à recharger la batterie, à alimenter :ne radio, etc... En outre, de nombreux véhicules de tou- ris-'e et la quasi-totalité des véhicules industriels de toutes tailles sont équipés d'une direction assistée et de freins assistés. Ces derniers dispositifs auxi- liaires à moteur sont habituellement constitués par une pompe rotative, l'énergie requise pour actionner cette pom- pe 'tant prélevée sur le vilebrequin du moteur. Habituel- lement, de tels dispositifs consommateurs d'énergie sont entratnés au moyen de plusieurs courroies, les courroies étant entraînées par une ou plusieurs poulies calées sur le vilebrequin ou arbre de sortie du moteur. On sait, dans la technique des moteurs à combus- tion interne que des vibrations de torsion sont conti- nuel!ement engendrées dans le vilebrequin du fait du mode de fonctionnement et des caractéristiques mécaniques inhé- rentes à un moteur à combustion interne. On sait déjà au'on neu- empêcher ou éviter que des modes de résonnance dangereusement élevés de telles vibrations de torsion puiFsent être atteints en plaçant, par exemple, un amor- tisseur de ribrations de torsion sur le vilebrequin. Cerendant, de tels amortisseurs n'éliminent pas les vibra- tions de torsion, ils empêchent simplement l'amplification De tel'es vibrations, dans certains modes de résonnance, à r5 des rarndeurs qui pourraient, dans certaines circonstances, 2503 819 provoque;la rupture de vilebrequin. De telles vibrations sont fréquemment appelées vibrations r vibrations, ces dernières ayant une amplitude relative- ment élevée (50 d'amplitude double) et avant des fré- quences relativement basses, telles que celles qui exis- tent aux faibles vitesses et aux vitesses de ralenti du moteur. Ces dernières vibrations (lentes) sont inhérentes dans un moteur à six cylindres en tant nue vibrations du troisième ordre et dans un moteur à huit cylindres en tant que vibrations du quatrième ordre. Du fait que les vibrations de torsion sont toujours présentes, il est évident qu'une poulie menante fixée à l'arbre de sortie moteur est soumise à des vibra- tions de torsion, c'est-à-dire que la poulie présente également des vibrations de torsion qui se traduisent par un mouvement d'avant en arrière et vice-versa pendant qu'elle tourne dans une seule et même direction avec le vilebrequin. Du fait de la tendance des concepteurs dau- tomobiles à utiliser une unique courroie pour entrainer les dispositifs auxiliaires à moteur (par opposition à la pratique antérieure qui utilisait plusieurs courroies), la longueur totale de la courroie d'entraînement est ac- crue d'une manière correspondante. Tandis que le nombre de courroies d'entraînement allant de la poulie menante portée par l'arbre de sortie moteur jusqu'aux dispositifs auxiliaires à moteur est réduit, ce qui entraîne des éco- nomies, de telles nouvelles techniques de construction comportent certains inconvénients inhérents. Il existe un inconvénient particulièrement notable. Cet inconvénient réside en ce que la courroie est plus susceptible de s'user du fait de la production d'oscillations provoqu(es, à leur tour, par les vibrations de torsion du vilebrequin auquel la poulie est fixée. Les vibrations dites lentes sont particulièrement gênantes à cet égard. Avec une poulie 2503 819 classique, la périphérie de la poulie transmet les oscil- lations à la courroie qui passe autour d'elle et qu'elle entraîne. Ces oscillations, en particulier dans le cas des courroies plus longues, dont certaines sont appelées des courroies trapézoïdales multiples de "Poly-V", peuvent, dans certaines circonstances, se traduire par l'atteinte d'amplitudes de vibrations d'une grandeur indésirable. A leur tour, les vibrations de forte amplitude de la courroie d'entraînement peuvent se tra- duire par une plus courte durée de vie de la courroie, par un contact incorrect entre la courroie d'entraînement et les dispositifs auxiliaires de prise d'énergie menés et dans certains cas, la courroie peut être complètement éjec- tée des poulies. Conformément à la présente invention, on empêche la production de vibrations d'un niveau indésira- blement élevé de la courroie, provoquées à la fois par les vibrations résonnantes et par les vibrations lentes, à la fois dans un mode transversal et dans un mode longitudinal, grâce à l'emploi d'une poulie à cisaillement de fluide fixée au vilebrequin du moteur pour fournir la force mécanique de rotation aux dispositifs auxiliaires à moteur. La poulie à cisaillement de fluide de la pré- sente invention est fabriquée d'une manière telle que la partie la plus extérieure ou partie de jante de la poulie est séparée de la partie la plus intérieure ou partie de moyeu de la poulie, le couple étant transmis du moyeu (qui est calé sur l'arbre moteur) à la uartie de jante au moyen d'un fluide de cisaillement- ou fluide visqueux. D'une manière générale, il est déjà connu de construire une poulie de ce type. Cependant, l'application de ce type de poulie à cet agencement spécifique de transmission entre un moteur à combustion interne et des dispositifs auxi- liaires de urise d'énergie est nouvelle. D'autres caractéristiques de l'invention apparat- 2503 819 - tront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe partielle, en partie schématique, d'une poulie menante fabriquée con- formément à la présente invention; et la figure 2 est une vue en perspective, partiel- lement schématique, qui montre l'emploi de la poulie de la présente invention en combinaison avec le vilebrequin d'un moteur à combustion interne et des dispositifs auxiliaires de prise d'énergie. Sur la figure 1 à laquelle on se référera main- tenant, la référence générale 10 désigne la poulie menante à cisaillement de fluide de la présente invention, la poulie étant montée sur le vilebrequin ou arbre moteur 12, auquel elle est fixée, d'un moteur à combustion interne. L'arbre traverse la partie centrale du moyeu 14 de la pou- lie, le moyeu étant facultativement muni d'une ou de plu- sieurs ouvertures 16 angulairement espacées pour faciliter la fixation du vilebrequin 12 au moyeu 14. Une telle fixation n'a pas été représentée pour plus de clarté. Le positionnement axial de la poulie le long de l'arbre est sans importance pour la mise en oeuvre de la présente invention. La référence 18 désigne une nervure ou cloison qui est angulairement continue et s'étend radialement et qui est solidaire de la partie de moyeu 14, la partie ra- dialement la plus extérieure de la cloison 18 portant une partie ou organe annulaire 17 angulairement continu. La référence 20 désigne la partie radialement la plus exté- rieure ou jante de la poulie, la surface de la jante étant (facultativement) munie de plusieurs rainures angulairement continues pour faciliter le contact à frottement entre la surface la plus extérieure de la poulie et la courroie d'entraînement (non représentée). La référence 22 désigne un premier flasque ou couvercle latéral tandis que la ré- férence 24 désigne un second flasque ou couvercle latéral. 2503 819 Ces couvercles latéraux sont tous deux angulairement con- tinus. Chacune des références 26 et 28 désigne un joint d'étanch4ité tournant ou palier étanche dont la fonction est de permettre une rotation relative entre les flasques D et 24 qui portent la partie de jante 20 et le moyeu 14 qui porte les organes 18 et 17. De tels paliers étan- ches sont des éléments bien connus, dits éléments dis- ponibles en stock, et on peut choisir une construction Quelconque parmi un grand nombre de construction de tels r aliers étanches. La référence 30 désigne des bagues d'étanchéité torique qui peuvent avoir une section transversale ronde ou carrée, les bagues toriques ser- vant à établir un joint étanche aux fluides entre la pé- rirhérie-extérieure de l'organe ou jante 20 de la poulie et les rebords radialement les plus extérieurs des flas- cues 22' et 24. La référence 32 désigne une cavité angu- lairement continue formée entre l'extérieur des parties 18 et 17 de forme annulaire, les surfaces intérieures des flasques 22, 24, les paliers étanches 26 et 28 et la jante 0. A ce stade de fabrication, la poulie 10 est remplie d'un fluide de cisaillement visqueux qui occupe et remplit la cavrité annulaire 32. Il est bien entendu que des constructions de pou- lies à cisaillement de fluide proprement dites sont déjà connues comme le montrent, par exemple, les brevets des r.L..N 2..977.819 au nom de Fujita, NO 3.498.431 au nom de Sutaruk et n 3.910.391 au nom de Detty. En fonctionnement, lorsqu'une courroie (non re- présentée) masse autour d'une partie de la circonférence de la poulie 10, sur sa partie de jante 20, le vilebrequin ou arbre 12 transmet un couple au moyeu 1- du fait qu'ils sont assemblés rigidement entre eux. Toutes les vibrations de torsion de l'arbre 12 sont, par conséquent, présentes dans les mouvements du moyeu au cours de la rotation. Ces mouve-e-ts sont, par conséquent, également présents dans la 2503 819 cloison annulaire 18 et dans l'anneau 17. Gr4ce à l'accouplement à cisaillement de fluide, une action bien connue des techniciens de l'automobile, le mouvement de rotation unidirectionnel du moyeu 14 est transmis à l'organe 20 et aux flasques coopérants 22 et 24 par suite du cisaillement du fluide. Cependant, du fait de l'accou- plement à cisaillement du fluide entre les organes annu- laires 17 et 18 et la partie la plus extérieure 20 de la poulie 10, les torsions d'avant en arrière et vice-versa relativement grandes qui représentent les vibrations de torsion (lentes) du vilebrequin 12 ne sont pratiquement pas transmises à la partie 20 d'entraînement de la courroie. Ainsi, pendant le fonctionnement, les flasques 22 et 24 et la partie de jante 20 de la poulie tournent par rap- port aux parties annulaires 17 et 18, cette rotation re- lative étant rendue possible grâce à la présence des joints tournants ou paliers étanches 26 et 28 qui main- tiennent le fluide de cisaillement dans la cavité ou cham- bre d'entraînement 32. Sur la figure 2 à laquelle on se référera main- tenant, on a représenté la poulie de la présente invention en combinaison avec des dispositifs auxiliaires de prise d'énergie qui sont souvent utilisés dans les moteurs à com- bustion interne. La référence 34 désigne une courroie entraînée par une poulie 10 et entraînant un premier dis- positif auxiliaire de prise d'énergie, tel qu'un alterna- teur 36, un second dispositif auxiliaire de prise d'éner- gie, tel qu'une pompe 38 de direction assistée et un troisième dispositif auxiliaire de prise d'énergie, tel qu'une pompe 40 de freinage assisté. Il est bien entendu que le nombre et la position, par rapport à la poulie de tels dispositifs auxiliaires peuvent 4tre modifiés. Le lecteur est maintenant à même, en considérant les figures 1 et 2, de comprendre nue les vibrations de torsion du vilebrequin 12 pendant qu'il effectue un mouve- 2503 819 ment unidirectionnel, bien qu'elles so ent transmises au moyeu 14, ne sont, au plus, que légèrement trans- mises à 1- partie de jante 20 de la poulie 10 et, par conséquent, sont essentiellement absentes de la courroie motrice ou d'entralnement 34. Cette absence de torsion d'avant-arritre et vice-versa de la periphérie ou jante de la poulie 10 a pour résultat qu'il y a une moindre probabilité que s'établissent progressivement dans la courroie des modes ind4sirablement 1élevés de vibrations transversales et longitudinales. Ceci a, à son tour, pour résultat que la durée de vie de la'courroie est ac- crue et également qu'un fonctionnement plus uniforme des dispositifs auxiliaires de prise d'énergie 36, 38, et est obtenu. 2503 819 I - Un agencement de poulies et courroie pour transmettre l'6nergie d'un arbre moteur (12) d'un moteur à combustion interne, à un ou plusieurs dispositifs auxiliaires (%, ", et 40) de orise d' nergie entratnés par poulie, l'arbre moteur étant l'objet de vibra- tions de torsion pendant qu'il effectue un mo.vemaent de ro- tetion unidirectionnel, L'arbre moteur étant accouplé, au moyen d'une poulie menante, à au moins une poulie menée oour entraîner un dispositif auxiliaire de nrise d'énergie, tel qu'un compresseur, un g-nérateur électrique, etc..., caractérisé en ce que la poulie menante est une poulie (10) à cisaillement de fluide avant un accouplement fluidique entre la partie de moyeu (1/+) qui est rigidement fixée à l'arbre moteur et la partie radialement la plus exté- rieure (20) cela poulie qui est accouplée à la courroie, de telle sorte que l'accouplement fluidique isole les vibrations de torsion de l'arbre moteur de la courroie (34) de façon ainsi à réduire l'apparition de vibrations de forte amplitude de la courroie, dues aux vibrations de torsion de l'arbre moteur. 2 - Procédé pour isoler les vibrations de torsion d'une courroie (34) qui est entraînée par une poulie menan- te et qui., à son tour, entraine des poulies montées sur des dispositifs auxiliaires de prise d'énergie (36, 8, 40) d'un moteur à combustion interne, tels rue compres- seur, générateur électrique, etc... cette poulie ayant une partie de moyeu fixée à l'arbre moteur (12) du moteur à combustion interne et entraînée par cet arbre qui est l'ohbjet de vibrations de torsion, ce procédé étant carac- térisé en ce qu'il consiste à utiliser, en tant cue pou- lie menante, une poulie (1C) avant un accouplement flui- dique entre sa oartie de mo'eu (1-) et sa partie (:20) radialement le plus extérieure d'entraTlnement de courroie, 2503 819 de telle sorte nue les vibrations de torsion de l'arbre moteur sont isol4es de la courroie qu'il entraîne de façon a réduire l'apparition de vibrations de forte amplitude dans la courroie et la rotation non uniforme des dispo- sitifs auxiliaires de prise d'énergie résultant des -ibrations de torsion de l'arbre moteur.