Brevet FR2624943A1 — publié le 19890623

La présente invention a pour objet un dispositif d'entraînement en rotation à deux rapports d'entraînement d'un organe récepteur par l'arbre d'un organe moteur. L'invention vise notamment à la réalisation d'un dispositif d entrainement propre à entrainer un ou plusieurs accessoires d un véhicule automobile, tel qu'un ventilateur, une pompe à eau, un alternateur, une pompe hydraulique pour la production d'un liquide sous pression d'assitance de freinage ou de direction, un compresseur de réfrigération etc. Ces organes récepteurs équipant un véhicule automobile sont généralement entrainés par une ou plusieurs courroies à partir d'une ou plusieurs poulies montées à l'extrémité du vilebrequin du moteur, chacun avec un rapport d'entrainement fixe dépendant des diamètres respectifs des poulies menantes et menées. Le choix du rapport d'entrainement de chacun de ces équipements résulte genéralement-d'un compromis. En effet il faut, par exemple, éviter un phénomène de surrégime du dispositif récepteur lorsque le moteur à combustion interne tourne à son régime maximal, ou limiter la puissance absorbée par l'organe récepteur, par le choix d'un faible rapport de transmission, tandis que par ailleurs il est souhaitable que l'équipement tourne à un régime suffisant lorsque le moteur tourne au ralenti ou à faible régime, pour conserver son efficacité. Afin de résoudre ce problème et d'éviter d'avoir recours à un rapport de transmission unique, il a déjà été proposé d'équiper le moteur d'un variateur comportant une poulie à flasques variables dont la commande peut notamment être constituée par un dispositif d'asservissement du type centrifuge. Ce système n'est toutefois pas compatible avec les rapports d'entraînement généralement souhaités. Par exemple, pour l'entrainement d'un alternateur, les diamètres de poulie devraient être réduits au-delà des dimensions minimales permettant d'en assurer la réalisation technique. De plus ce type de système nécessite d'employer un dispositif complexe et couteux pour assurer en permanence une tension constante de la courroie d'entrainement, qui varie du fait du diamètre variable de la poulie d'entrainement. Il a également été proposé par le document FR-A-2.451.839 d'utiliser un dispositif d'entrainement qui comprend notamment un train à engrenages épicycloidal et des moyens de commande, comportant un embrayage, sensibles à la vitesse de rotation de l'organe moteur et permettant d'entrainer l'organe récepteur selon deux rapports d'entraînement et dans lequel l'embrayage est disposé entre le porte-satellites et l'organe moteur, et est commandé au débrayage par des moyens centrifuges. Ce second type de dispositif ne présente pas une fiabilité et une durée d'utilisation suffisantes pour envisager son utilisation en grande série. En effet, du fait de sa conception, l'embrayage est difficile à réaliser car il peut, lors de certaines phases d'utilisation, patiner pendant une très longue période, notamment si le moteur d'entrainement est stabilisé en régime au point "d'accrochage" de l'embrayage à friction ; ce phénomène provoquant une destruction rapide et prématurée de l'embrayage par usure et échauffement excessifs. On remarque enfin que les types de dispositifs d'entrainement connus qui viennent d'être mentio nés ont également pour caractéristique commune d'etre intégrés à l'organe récepteur, ce qui en limite l'utilisation à un seul organe, en rend difficile l'implantation, et impose l'utilisation d'équipements non standards. L'invention a donc pour but de proposer un dis-positif d'entrainement qui puisse entre monté, notamment sur une extrémité libre d'un vilebrequin d'un moteur à combustion interne, à la manière d'une poulie conventi-onnelle d'entrainement, et qui puisse entrainer toute une série d'équipements avec des courroies à profil trapézoidal ou à V multiples. Le dispositif surmultiplicateur de vitesse doit également pouvoir être commandé de façon positive afin d'étire en prise directe pour une vitesse élevée de rotation de l'organe moteur, et se comporter comme une poulie classique en cas de panne. Il doit également constituer un organe indépendant, préassemblé et lubrifié de façon autonome. Dans ce but l'invention propose un dispositif d'entrainement du type comprenant un train épicycloidal et des moyens de commande permettant de sélectionner le rapport d'entrainement en immobilisant en rotation l'un des composants du train épicycloidal, caractérisé en ce que ce dernier comporte un portesatellites lié en rotation à l'arbre moteur, une couronne liée en rotation à l'organe récepteur, et un planétaire, les moyens de commande étant constitués par un embrayage disposé entre une partie fixe de l'organe moteur et le planétaire pour immobiliser ce dernier en rotation, et en ce qu'il comprend des moyens d'accouplement unidirectionnel disposés entre le porte-satellites et la couronne pour entraîner l'organe récepteur à la vitesse de rotation de l'arbre moteur. Conformément à l'invention, 1 organe récepteur peut être constitué par une poulie d'entrainement d'un équipement quelconque équipant le véhicule automobile et qui est entrainé par le moteur à combustion interne de ce dernier au moyen du dispositif d'entrainement. La commande de fonctionnement du dispositif d'entrainement en vue d utiliser le rapport surmultiplié d'entrainement se fait, conformément à l'invention, par immobilisation du planétaire au moyen de l'embrayage qui agit comme un fr-ein de celui-ci. Cette conception est particulièrement avantageuse lorsque l'embrayage est un embrayage/frein électromagnétique comportant un électro-aimant fixé à l'organe moteur et une plaque de fermeture du champ magnétique liée en rotation au planétaire. Cette conception permet en effet, puisque la bobine de l'électro-aimant est fixe, d'alimenter ce dernier sans utiliser un collecteur de courant tournant du type de celui nécessaire dans la mise en oeuvre du dispositif d'entrainement décrit et représenté dans le document FR-A-2.451.839. Selon d'autres caractéristiques de l inven- tion - la plaque de fermeture est une pièce de forme annulaire reliée par des pattes coudées à une collerette radiale du planétaire, l électro-aimant étant également de forme annulaire, disposé en vis-i-vis de la plaque, et espacé axialement de cette dernière lorsque l'électro-aimant n'est pas alimenté - le porte-satellites comporte une virole cylindrique sur la surface externe de laquelle le planétaire est monté tournant, et qui se prolonge à l'une de ses extrémités par un flasque radial portant les axes de rotation des satellites - le porte-satellites comporte un manchon cylindrique interne concentrique à la virole à l'autre extrémité de laquelle il est relié et qui est monté sur l'arbre moteur qui l'entraîne en rotation - la couronne comporte une partie concentrique en forme de douille qui lui est reliée par une entretoise radiale, des moyens de roulement étant prévus entre la surface cylindrique interne de la douille et l'organe moteur - la douille s'étend axialement dans un espace annulaire délimité par la virole et le manchonqu'elle divise en une chambre annulaire externe dans laquelle sont disposés les moyens d'accouplement unidirectionnel, et en une chambre annulaire interne dans laquelle sont agencés es moyens de roulement. Cette conception permet de réaliser un dispositif d'entraînement particulièrement compact, de faible encombrement axial et qui peut être monté très aisément sur une portion lisse de l'extrémité libre d'un vilebrequin de moteur à combustion interne, par exemple par emmanchement à force du manchon sur cette extrémité. Afin d'améliorer encore la compacité de l'ensemble et d'assurer une protection des différents organes du dispositif d'entraînement, la couronne du train épicycloidal peut etre formée par la paroi interne de l'organe récepteur, c'est-à-dire éventuellement constituer une partie intégrante de la poulie dont on assure l'entraînement selon deux rapports d'entrainement. Afin de réduire les coûts de réalisation et de limiter l'encombrement radial du dispositif, les moyens de roulement peuvent entre constitués par des billes reçues dans au moins deux chemins de roulement formés en vis-à-vis respectivement dans la douille et dans le manchon. D'une manière connue les moyens d'accouplement unidirectionnel sont avantageusement constitués par une roue libre à galets. Dans le cas ou l'on veut commander le changement de rapport en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre moteur, l'embrayage immobilise le planétaire en rotation lorsque la vitesse de rotation de l'arbre moteur atteint une valeur de seuil prédéterminée. Dans le cas d'un embrayage à commande électromagnétique, l'alimentation de la bobine d'électro-aimant est commandée en fonction d'une information fournie par un organe capteur de la vitesse de rotation de l'arbre moteur. Il peut être prévu que l'embrayage et le débrayage soient commandés pour des régimes de rotation différents afin d'éviter des embrayagedébrayages répétitifs et nuisibles du dispositif d'entraînement. La commande de l'embrayage peut également être faite selon d'autres critères qui sont choisis en fonction de la nature, des équipements qui sont entrainés, par exemple d'une forte consommation de courant, d'une nécessité de renforcer l'action du dispositif de climatisation du véhicule, etc. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin dans lequel - La figure 1 est une demi-vue en coupe axiale d'un dispositif d entrainement selon l inven- tion monté à l'extrémité libre d'un vilebrequin d'un moteur à combustion interne ; et - la figure 2 est une vue en perspective de certains des organes du dispositif d'entrainement de la figure 1. Le dispositif d'entrainement 10 représenté à la figure 1, est monté à l'extrémité libre 12 d'un vilebrequin 14 d'un moteur à combustion interne (non représente d'un véhicule automobile dont on désire entrainer un dispositif d'équipement (non représenté) selon au moins deux rapports d'entrainement. L'extrémité libre 12 est une partie lisse du vilebrequin délimitée axialement, vers la droite en considérant la figure, par un épaulement 16. - Le dispositif d'entrainement 10 est du type comprenant un train épicycloidal. Le train épicycloidal comporte un train porte-satellites 18 sur lequel est monté au moins un pignon satellite 20. Le pignon 20 est monté tournant sur un axe 22 parallèle à l'axe du vilebrequin 14. L'axe 22 s'étend axialement à partir d'un flasque radial 24. Le porte-satellites 18 comporte un manchon cylindrique interne 26 qui est monté sur l'extrémité 12 du vilebrequin 14, et une virole cylindrique étagée externe 28 dont une extrémité est reliée au flasque 24 et dont l'autre extrémité est reliée au manchon 26 par une partie radiale de raccordement 30, par exemple par soudage. Le train épicycloidal comporte un planétaire 32 dont la partie cylindrique de gauche (34), en considérant la figure 1, est montée tournante sur la surface externe de la virole étagée 28 par rapport à laquelle le planétaire est immobilisé axialement au moyen d'un anneau de butée 36. La partie cylindrique 34 du planétaire 32 se prolonge axialement vers la droite au delà de l'anneau de butée 36 par un voile cylindrique 38 à l'intérieur duquel est monté un joint d'étanchéité41 qui coopère avec la surface cylindrique externe de la virole étagée 28. Le planétaire 32 comporte également une collerette radiale 40 qui s'étend vers l'extérieur à partir de la partie cylindrique 34. Comme on peut le constater à la figure 2, la collerette radiale 40 comporte, dans le mode de réalisation, représenté aux figures, trois prolongements radiaux 42. Chaque prolongement radial 42 est relié à une patte 44 qui assure la liaison entre la collerette radiale 40 et une pièce de forme annulaire 46. Les trois pattes 44 ont pour fonction d'assurer la liaison de la pièce annulaire 46 au planétaire 32 de manière à maintenir celle-ci dans un plan radial et à en permettre de légers déplacements axiaux par déformation élastique des pattes de liaison 44. Conformément à l'invention la pièce annulaire 46 est une plaque de fermeture du champ magnétique d'un électro-aimant 48, également de forme annulaire, qui est fixée à une partie de carter 50 du moteur à combustion interne. L'électro-aimant 48 de forme annulaire est disposé en vis-à-vis de la plaque de fermeture 46 de façon, lorsqu'il est alimenté en courant, à provoquer une immobilisation en rotation de la plaque 46, et donc du planétaire 32. Le train épicycloidal comporte enfin une couronne cylindrique 54 avec la surface périphérique interne dentée de laquelle coopèrent les satellites 20. Dans le mode de réalisation représenté, la couronne 54 se prolonge vers la droite par une portion cylindrique 56 qui est une poulie d'entrainement à profil extérieur à V multiples. Comme on peut le constater à la figure 1, la couronne 54, prolongée par sa partie formant poulie 56, entoure et protège l'ensemble des organes du dispositif d'entrainement selon 1'invention. La couronne 54 est montée tournante sur le vilebrequin 14 au moyen d'une douille57 à laquelle elle est reliée par une entretoise radiale 58. La douille 57 s'étend dans l'espace annulaire délimité d'une part par la surface étagée interne de la virole 28 et d'autre part par la surface cylindrique externe du manchon 26. La douille 56 divise l'espace annulaire en une chambre cylindrique externe 60 et une chambre cylindrique interne 62. Des moyens de roulement, constitués par des billes 64 agencées dans deux paires de chemins de roulement formés en vis-à-vis dans la douille 62 et dans le manchon 12, sont agencés dans la chambre annulaire interne 62. Des moyens d'accouplement unidirectionnel entre la couronne 54 et la virole 28 sont agencés dans la chambre annulaire externe 60. D'une manière classique, les moyens d'accouplement unidirectionnel sont par exemple constitués par une roue libre à galets 66 qui n'est pas représen- tée en détail. Afin de compléter la protection et l'étanchéité du dispositif d'entrainement, ce dernier comporte des joints d'étanchéité à levures 68, 70 et 76, ce dernier etant monté sur un capot de fermeture 7.8 de manière à permettre une lubrification autonome du train épicycloidal. Pour assurer l'immobilisation axiale du dispositif d'entrainement 10 sur le vilebrequin 14, celui-ci est serré contre l'épaulement 16 au moyen d un écrou 72 vissé à l'extrémité du vilebrequin 14. Il est possible d'interposer, entre l'écrou 72 le manchon 26, une autre poulie, un autre dispositif d'entrainement à deux rapports d'entrainement, ou un dispositif d'entrainement 74 comportant des moyens élastiques de liaison et d'amortissement des vibrations. On décrira maintenant le mode de fonctionnement du dispositif d'entrainement représenté aux figures. Tant que l'électro-aimant 48 n'est pas alimenté en courant, les différents organes occupent leurs positions axiales relatives représentées à la figure 1, et le planétaire 32 est libre de tourner par rapport au porte-satellites 18. Le train épicycloidal est donc libre puisqu'il n'y a pas de point de réaction fixe. Dans cette configuration l'entraînement en rotation de la poulie 56 par la couronne 54 se fait directement par l'in- termédiaire de la roue libre 66 qui se bloque et qui transmet à la douille 57 le mouvement de rotation de la virole étagée 28 du porte-satellites 18. Lorsque l'électro-aimant 48 est alimenté en courant, il attire la plaque magnétique de fermeture 46 de manière à immobiliser en rotation le planétaire 32 par rapport à l'élément fixe constitué par le carter 50 du moteur à combustion interne. Du fait de l'existence d'un point de réaction fixe constitué par le planétaire 32, le train épicycloidal provoque l'entrainement de la couronne 54 dans le rapport K du train épicycloidal, la roue libre à galets 66 étant automatiquement dégagée, c'est-à-di- re qu'elle permet un mouvement de rotation relatif entre le porte-satellites 18 et la couronne 54. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement en rotation à àdeux rapports d'entraînement d'un organe récepteur (56) par l'arbre (14) d'un oroane moteur, dru type comprenant un train épicycloidal et des moyens de commande permettant de sélectionner le rapport d entraînement en immobilisant en rotation l'un des composants du train épicycloidal, caractérisé en ce que ce dernier comporte un porte-satellites (18) lié en rotation à l'arbre moteur (14), une couronne (54) liée en rotation à l'organe récepteur (56), et un planétaire (32), lesdits moyens de commande étant constitués par un embrayage (46-48) disposé entre une partie fixe (50) de l'organe moteur et le planétaire (32) pour immobiliser ce dernier en rotation, et en ce qu'il comprend des moyens d'accouplement unidirectionnel (66) disposés entre le porte-satellites (18) et la couronne (54) pour entrainer l'organe récepteur à la vitesse de rotation de l'arbre moteur. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'embrayage est un embrayage électro-magnétique comportant un électro-aimant (4.8) relié à une partie fixe de l'organe moteur et une plaque (46) de fermeture du champ magnétique liée en rotation au planétaire (32). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la plaque de fermeture (46) est une pièce de forme annulaire reliée par des pattes coudées (44) à une collerette radiale (40) du planétaire, et en ce que liélectro-aimant est de forme annulaire, disposé en vis-à-vis de la plaque, et espacé axialement de cette dernière lorsque l'électroaimant n'est pas alimenté. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le porte-satellites (18) comporte une virole cylindrique (28) sur la surface externe de laquelle le planétaire (32) est monté tournant, et qui se prolonge à l'une de ses extrémités par un flasque radial (24) portant les axes de rotation (22) des satellites (20). 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le porte-satellites (18) comporte un manchon cylindrique interne (26) concentrique à la virole à l'autre extrémité de laquelle il est relié et qui est monté sur l'arbre moteur qui l'entraîne en rotation. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en que la couronne (54) comporte une partie concentrique en forme de douille (57) qui lui est reliée par une entretoise radiale (58) et en ce que des moyens de roulement (64) sont prévus entre la surface cylindrique interne de la douille et l'organe moteur. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que la douille (57) s'étend axialement dans un espace annulaire délimité par la virole (28) et le manchon (26) qu'elle divise en une chambre annulaire externe (60) dans laquelle sont disposés les moyens d'accouplement unidirectionnel (66), et en une chambre annulaire interne (62) dans laquelle sont agencés les moyens de roulement (64). 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens de roulement sont constitués par des billes (64) reçues dans deux chemins de roulement formés en vis-à-vis respectivement dans la douille (28) et dans le manchon (26). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens d'entraînement unidirectionnel (66) sont constitués par une roue libre à galets. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couronne (54) est une partie de l'organe récepteur. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'embrayage immobilise le planétaire (32) en rotation lorsque la vitesse de rotation de l'arbre moteur atteint une valeur de seuil prédéterminée. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'organe récepteur est une poulie d 'entrainement (56) d'un accessoire d'un véhicule automobile.