Brevet FR2589965A1 — publié le 19870515

La présente invention concerne une entraînement à deux vites- ses pour une génératrice entraînée.par le moteur à combustion interne d'un véhicule à l'aide de deux disques de diamètre différent et d'un embrayage centrifuge à friction actionné par un levier réalisé sous forme de masselotte, monté en pivotement sur un axe et sur lequel un ressort agit contre la force centrifuge; avec une mâchoire d'em- brayage appliquée par le levier sur la surface de friction de l'em- brayage et montée en pivotement sur l'axe disposé sur le levier; les deux axes se situent sur une droite qui forme avec la force normale de la mâchoire d'embrayage sur la surface de friction un angle égal à l'angle de frottement statique des deux pièces, et avec une roue libre disposée entre les deux disques d'embrayage. Un tel dispositif connu sert à l'entraînement d'auxiliaires d'un véhicule, et en particulier d'une génératrice. Son entraîne- ment est assuré aux faibles vitesses de rotation du moteur par une première poulie avec un embrayage centrifuge à friction qui est engagé. Aux vitesses de rotation plus élevées, l'embrayage centri- fuge est dégagé et une roue libre sur la deuxième poulie (poulie de renvoi) assure l'entraînement des auxiliaires par cette dernière. Cet entraînement connu est d'application limitée et de réalisation relativement coûteuse. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'em- brayage centrifuge à friction est monté sur le cSté menant de la génératrice. Une disposition appropriée de l'embrayage offre diverses possibilités pour l'entraînement à deux trains d'un auxiliaire entraîné par un moteur à combustion interne. Une seule poulie supplé- mentaire avec galet tendeur est alors nécessaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous de deux exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est la représentation simplifiée d'un premier exemple de réalisation; la figure 2 est une élévation du disque d'embrayage à roue libre; la figure 3 est une coupe suivant l'axe III-III de la figure 4; la figure 4 est une coupe longitudinale de l'entraînement; la figure 5 représente un diagramme; et la figure 6 est une représentation simplifiée d'un second exemple de réalisation. Le vilebrequin d'un moteur à combustion interne non représenté entraîne une génératrice par l'intermédiaire d'un entraînement à deux vitesses avec une première poulie 11 et une seconde poulie 12 de diamètre nettement supérieur à celui de la première poulie. La poulie 12 est montée par l'intermédiaire d'un roulement à double rangée de billes 15 sur un moyeu 17 qu'une clavette 16 solidarise en rotation avec l'arbre 18 de la génératrice. La poulie 11 est montée par l'intermédiaire de deux roulements à billes 13 sur le moyeu 14 A d'une roue de ventilateur 14, sur laquelle est formé un carter 24 pour un embrayage centrifuge A. Les deux poulies permet- tent l'entraînement de la génératrice 60 à deux vitesses différentes. La figure 1 représente le schéma de l'entraînement à deux vitesses; le diagramme de la figure 5 représente le schéma de commutation de la vitesse de rotation de l'entraînement selon figure 1. Les figures 2 à 4 représentent la constitution détaillée de l'embrayage. Le carter rotatif 24 de l'embrayage comprend à sa partie supé- rieure deux nervures 19, 20 intégrées aussi avec la poulie 11 et présentant deux trous alignés 21, 22 dans lesquels est disposé un axe 23. Un levier 25 est monté en rotation sur cet axe et s'étend en forme d'arc à l'intérieur du carter 24 de l'embrayage, sur la moitié environ de sa circonférence. Le levier est simultanément réa- lisé en masselotte et sert d'organe de commande centrifuge de l'em- brayage. Un oeil 26 est réalisé à une extrémité du levier 25 avec un trou 27 dans lequel est fixé un axe 28. Une mâchoire 29 d'embrayage munie d'une garniture de fraction 30 est montée en pivotement sur l'axe 28. La mâchoire d'embrayage présente la forme d'un segment de cercle et s'étend sur un peu moins du quart de la circonférence. Cette garniture de friction 30 interagit avec une surface de fric- tion sur la circonférence intérieure du carter 24 d'embrayage. La force normale FN résultante de la force de friction passe par le centre M du carter d'embrayage. Le centre L de l'axe 27 sur le levier se situe alors légèrement à gauche de la ligne d'action de cette force. Une ligne imaginaire reliant le point L à l'axe géométrique D de l'axe 23 forme avec la force FN un angle Y appelé angle nominal. Un ressort de compression 33 s'oppose à la force centrifuge agissant sur le levier 25. Il prend appui sur deux rondelles Belle- ville 34, 35 en forme de coupelle. La rondelle Belleville 34 s'ap- plique sur le coûteau 36 A d'une vis d'assemblage 36 fixée sur le carter 24 d'embrayage. La rondelle Belleville 35 s'applique sur le couteau 37 A d'un axe 37 fixé sur une face d'extrémité 25 A du levier, légèrement en dessous de l'oeil 26. La distance du sens d'action de la force élastique FF au point D est désignée par q. La résultante de la force centrifuge du levier 25 est désignée par Fz. Elle présente un bras de levier k par rapport au point D. La résultante de la force de friction est désignée par FR et passe par les points L et D en formant l'angle nominal y. Le moyeu 17 porte un moyeu 40 qui pénètre dans la poulie 12. Une partie cylindrique annulaire 39, située radialement-à l'intérieur du moyeu, comporte trois évidements circonférentiels 38, 38 A et 38 B formant trois espaces lunés 42, 43, 44 par rapport au moyeu. Une cla- vette de blocage 45, 46, 47 est disposée dans chacun de ces espaces. Les clavettes peuvent dans une position déterminée s'appliquer sur des ergots de butée 48 à 50. Le moyeu 40 forme simultanément une sur- face de friction par rapport aux cales de blocage 45, 46, 47. Ces pièces constituent une roue libre F. Sur la surface d'extrémité 51 du carter 24 d'embrayage opposée à la vis d'assemblage 36 se trouve une vis 52 servant de butée au levier 25 ou à la masselotte qui le constitue; un bec 25 B est réa- lisé pour ce faire sur le levier 25. L'embrayage centrifuge à friction et roue libre fait partie de l'entraînement à deux vitesses de la génératrice 60 par le vile- brequin non représenté. Son entraînement est assuré aux faibles vitesses de rotation du moteur par le disque d'embrayage 11 avec un rapport i1 (cf. figure 5). L'embrayage est alors engagé, c'est-à- dire que le couple FF.q est supérieur à Fz.k et par suite la force exercée par le ressort 33 est supérieure à la force centrifuge du levier 25, de sorte que la mâchoire 29 d'embrayage est appliquée par sa garniture de friction 30 sur la surface de friction 31. La poulie 12 (poulie de renvoi) rattrape alors, c'est-à-dire que les cales de blocage 45 à 47 sont appliquées sur les ergots de butée 48 à 50, sans liaison par friction entre elles et la partie annulaire 39. Aux vitesses de rotation plus élevées, supérieures à 2000/mn par exemple, la force centrifuge devient telle que le levier 25 pivote autour du point D, en comprimant le ressort 33, de façon que la mâchoire d'embrayage se soulève par rapport à la surface de friction 31. L'embrayage à friction est ainsi dégagé, les cales de blocage à 47 sont entraînées dans les espaces lunés 42, 43, 44 et éta- blissent ainsi une liaison par friction entre la partie annulaire 39 et le moyeu, et par suite avec la poulie 12. La génératrice est désormais entraînée par la poulie 12 avec le rapport inférieur i2. L'embrayage est réalisé de façon à commuter quand le couple des forces exercées sur le levier 25 - à savoir force élastique FF, force centrifuge Fz et force de friction résultante FR - passent de l'équilibre au déséquilibre autour du centre de rotation D. La réalisation du levier 25 et de la mâchoire 29 d'embrayage fait que la force de frottement produit une auto-amplification. Le gain a 1tg p1 cotg dépend de la géométrie du levier 25 et de la ma- 1-tg p. cotg y choire 29 d'embrayage, c'est-à-dire de l'angle nominal y et du coef- ficient(angle) de frottement 4' entre la garniture 30 et la surface 31 de frottement. Les conditions suivantes s'appliquent à l'embrayage: 1) le dégagement doit s'effectuer sans patinage ou avec une très faible plage de patinage et 2) l'engagement doit s'effectuer sans à-coups gênants et l'embrayage ne doit pas patiner en permanence ou trop longtemps. L'angle nominal y = 'adh résulte de la condition 1 adh étant égal à l'angle de frottement statique. Pour l'engagement, on a: Fu = agl.Fo.tg,gl avec Ig f angle de frottement de glissement ag1 = gain du frottement de glissement F = force d'application de la garniture de friction 30 sur la sur- O face de friction 31 lors de l'engagement. Pour des valeurs données de y et Pgl' la condition 2 est satisfaite en déterminant F lors de l'engagement en fonction de o l'hystérésis de l'embrayage, qui est déterminée par la disposition du ressort et l'angle de pivotement au levier 25. L'embrayage commute quand les couples des forces s'exergant sur le levier 25 - cf. ci-dessus -passent de l'équilibre au déséqui- libre autour du centre de rotation D. Le frottement des roulements et les forces d'accélération sont négligés par raison de simplicité. Le dégagement s'effectue quand FFL ' qL quand FFE. qE > FZE. KE. Cf. aussi le diagramme de la figure 5. La disposition constructive et le dimensionnement du ressort assurent que: FFL. qL > FFE - qE; il en résulte l'hystrésis et la force F de la mâchoire d'embrayage o lors de l'engagement FFL. qL - FFE ' qE F = AB. sin y La force circonférentielle FUE transmissible lors de l'engage- ment est ainsi réglable au moment du montage de l'embrayage par limitation de l'angle de pivotement du levier 25 à l'aide de la vis de butée 52. Le montage du ressort 33 est choisi de façon que les centres de rotation 36 A, 37 A des rondelles Belleville se situent à l'in- térieur du ressort, à une distance sensiblement égale au tiers de la longueur du ressort. On obtient ainsi une fonction avec un domaine plat au voisinage de y = 0 = cL (vitesse de dégagement constante même en cas d'usure de la garniture de friction et une branche décrois- sante à forte pente pour ' = -E (hystérésis nécessaire pour un faible angle de pivotement). Le montage du ressort déplacé vers l'intérieur et réalisé en montage sur couteaux, présente en outre les avantages d'un faible frottement et d'une grande résistance au flambage. Le moment du ressort est plus faible dans l'état dégagé que dans l'état engage. La distance des points AL doit être aussi faible que possible afin que la variation par usure de l'angle nominal y demeure aussi faible que possible. Le diagramme de la figure 5 représente l'opération de commu- tation. La vitesse de rotation de la génératrice nG est portée en abscisse et la vitesse de rotation du moteur nM en ordonnée. L'em- brayage dégage au point C (vitesse de rotation du moteur nM2); la vitesse de rotation de la génératrice tombe jusqu'au point D. La roue libre intervient alors et la génératrice est entraînée avec le nouveau rapport i2. La plage de vitesse de rotation de la géné- ratrice est ainsi réduite par le facteur i2/i. La différence de vitesse de rotation entre nM1 et nM2 est l'hystérésis de l'embrayage. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 6, sur laquelle la génératrice est de nouveau désignée par 60, l'embrayage centri- fuge à friction A est disposé sur le côté mené de la génératrice. Les deux poulies 11, 12 sont entraînées par le moteur à combustion interne et les diamètres des poulies sur la génératrice et le vile- brequin sont de nouveau choisis exactement comme dans l'exemple de réalisation précédemment décrit. Le fonctionnement est par suite de nouveau le même. L'axe 23 est désormais fixé sur la roue de ven- tilateur 14 et le levier 25, avec sa garniture de friction, interagit de nouveu avec le carter 24 de l'embrayage. Contrairement au cas de l'exemple de réalisation précédent, ce carter est désormais relié à la poulie 11. Pour que le fonctionnement de l'embrayage centri- fuge soit stable, son hystérésis doit être > nM2. (i1 -i2). Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Entraînement à deux vitesses pour une génératrice entraînée par le moteur à combustion interne d'un véhicule à l'aide de deux disques (11, 12) de diamètre différent et d'un embrayage centrifuge à friction (A) actionné par un levier (25) réalisé sous forme de masselotte, monté en pivotement sur un axe (D) et sur lequel un ressort (33) agit contre la force centrifuge; avec une mâchoire d'embrayage (29) appliquée par le levier sur la surface de friction de l'embrayage et montée en pivotement sur l'axe (L) disposé sur le levier; les deux axes (D, L) se situent sur une droite qui forme avec la force normale (FN) de la mâchoire d'embrayage (29) sur la surface de friction (31) un angle égal à l'angle (L) de frottement statique des deux pièces; et avec une roue libre (F) disposée entre les deux disques d'embrayage, ledit entraînement étant caractérisé en ce que l'embrayage centrifuge à friction (A) est monté sur le côté menant de la génératrice (60). 2. Entraînement selon revendication 1, caractérisé en ce que le levier (25) réalisé sous forme de masselotte est articulé sur la petite poulie (11). 3. Entraînement à deux vitesses pour une génératrice entraînée par le moteur à combustion interne d'un véhicule à l'aide de deux disques (11, 12) de diamètre différent et d'un embrayage centrifuge à friction (A) actionné par un levier (25) réalisé sous forme de mas- selotte, monté en pivotement sur un axe (D) et sur lequel un ressort (33) agit contre la force centrifuge; avec une mâchoire d'embrayage (29) appliquée par le levier sur la surface de friction de l'em- brayage et montée en pivotement sur l'axe (L) disposé sur le levier; les deux axes (D, L) se situent sur une droite qui forme avec la force normale (FN) de la mâchoire d'embrayage (29) sur la surface de friction (31) un angle égal à l'angle (W) de frottement statique des deux pièces; et avec une roue libre (F) disposée entre les deux disques d'embrayage, ledit entraînement étant caractérisé en ce que l'embrayage centrifuge à friction (A) est monté sur le c6té mené de la génératrice (60). 4. Entraînement selon revendication 3, caractérisé en ce que le levier (25) réalisé sous forme de masselotte est articulé sur le ventilateur (24) de la génératrice (60).