Brevet FR2675210A1 — publié le 19921016

Dispositif pour démarrer un moteur à combustion interne et pour fournir de lénergie électrique pendant le fonctionnement de ce moteur La présente invention concerne un dispositif pour démarrer un moteur à combustion interne (mode de démarrage) et pour fournir de l'énergie électrique pendant le fonctionnement de ce moteur (mode de marche), avec un stator solidaire du boîtier et un rotor, et avec un engrenage planétaire qui comprend une roue à denture intérieure, des pignons satellites et une roue solaire et dont le porte-satellites, constituant simultanément un volant d'inertie, est assemblé fixement au vilebrequin qui coopère avec l'arbre de transmission d'une boîte de vitesses, ainsi qu'avec un premier accouplement au moyen duquel, dans le mode de démarrage, le rotor déclenché entraîne le vilebrequin par l'intermédiaire de l'engrenage planétaire, et avec un second accouple- ment au moyen duquel, dans le mode de marche, le vilebrequin en- traîne le rotor par l'intermédiaire de l'engrenage planétaire. On connaît par le brevet US ne 4 862 009 un dispositif de ce type, qui équivaut à un démarreur-génératrice réunissant les fonctions de la génératrice et du démarreur, dispositif dans lequel un rotor, as- semblé solidairement en rotation à un arbre, tourne dans un stator so- lidaire du boîtier L'arbre du rotor, monté d'une part côté boîtier et d'autre part côté vilebrequin, est simultanément muni d'une roue so- laire d'un engrenage planétaire, dont la roue à denture intérieure, co- opérant avec les pignons satellites, et le porte-satellites peuvent être mutuellement assemblés par un premier et un second accouplements, de telle sorte que, dans le mode de démarrage, le premier accouplement conçu comme accouplement unidirectionnel soit embrayé et bloque la roue à denture intérieure dans le sens de rotation, tandis que, dans le même temps, le second accouplement également conçu comme accouplement unidirectionnel est débrayé et laisse ainsi tourner libre- ment le porte-satellites Dans le mode de marche, les actions des deux accouplements sont inversées, de sorte qu'on obtient une liaison rigide du vilebrequin au rotor, par l'intermédiaire de l'engrenage planétaire. La bague extérieure du second accouplement embrayé est alors ver- rouillée avec la roue à denture intérieure par l'intermédiaire de la bague intérieure du premier accouplement débrayé. La présente invention a pour but d'améliorer le dispositif du type mentionné en introduction de manière à permettre un mode de construction nettement plus compact, accompagné d'une diminution du poids, et à pouvoir renoncer à une lubrification des pièces du disposi- tif en mobilité relative. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le rotor et l'engrenage planétaire du dispositif sont incorporés dans le volant d'inertie prévu entre le moteur à combustion interne et la boîte de vitesses, et que la roue à denture intérieure de l'engrenage planétaire constitue elle-même une partie d'accouplement du premier accouplement et, dans le mode de marche, est désengagée des pignons satellites de l'engrenage planétaire. Grâce à la disposition particulière du rotor et de l'engrenage pla- nétaire par rapport au volant d'inertie, et grâce à la configuration particulière prévue, on obtient un mode de construction compact, ex- trêmement étroit et réduisant le poids, du dispositif servant d'une part au démarrage et d'autre part à la production de courant électrique. De plus, grâce à la configuration particulière du premier accou- plement, selon laquelle la roue à denture intérieure fait partie de cet accouplement, la roue à denture intérieure n'est en prise avec les pi- gnons satellites que dans le mode de démarrage, tandis que dans le mode de marche, elle est désengagée des pignons satellites et ne tourne ainsi pas conjointement d'une manière inutile pendant le fonc- tionnement en génératrice Etant donné qu'il n'y a pas de mouvement relatif, on peut se passer de lubrification, à la différence de l'exécution connue selon le brevet US n' 4 862 009, selon laquelle la bague extérieure et la bague intérieure du premier accouplement co- opérant avec la roue à denture intérieure se trouvent en mobilité re- lative. Selon des caractéristiques supplémentaires avantageuses de l'invention: le volant d'inertie est constitué de deux disques de volant d'inertie qui sont disposés coaxialement et à distance l'un de l'autre et qui sont assemblés fixement entre eux par une douille d'écartement, le disque de volant d'inertie côté vilebrequin constituant le porte- satellites et le disque de volant d'inertie côté arbre de transmission présentant une couronne de volant d'inertie comme palier pour le se- cond accouplement; les pignons satellites et le rotor pénètrent dans l'espace libre délimité par les disques de volant d'inertie; le rotor est constitué d'une couronne de rotor, d'une douille de palier servant si- multanément de roue solaire de l'engrenage planétaire et d'un disque de rotor situé approximativement au centre de la couronne de rotor et assemblant cette dernière et la douille de palier, et la douille de palier est montée à rotation sur la douille d'écartement du volant d'inertie; le second accouplement, qui est réalisé sous forme de mécanisme à roue libre régulé par la force centrifuge et qui, dans le mode de marche, verrouille réciproquement le volant d'inertie et le rotor, est incorporé entre la couronne de rotor et la couronne de volant d'inertie, le premier accouplement est formé par une fourche articulée réalisée à pivotement et par la roue à denture intérieure à translation axiale, et la roue à denture intérieure est, dans le mode de démarrage, embrayée dans les pignons satellites au moyen d'un moteur d'engagement agissant sur la fourche articulée, et, dans le mode de marche, débrayée par un ressort Enfin, selon une autre caractéristique -supplémentaire avantageuse, la roue à denture intérieure est montée à trans- lation longitudinale sur une bague de guidage solidaire du boîtier et présente des axes de montage diamétralement disposés et dépassant radialement vers l'extérieur, sur lesquels sont montées les extrémités libres de la fourche articulée entourant environ pour moitié la roue à denture intérieure. L'exposé qui suit décrit plus en détails un exemple de réalisation selon l'invention qui est représenté sur les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la moitié supé- rieure du mode de réalisation compact avec engrenage planétaire et la figure 2 est une vue en projection et à une échelle réduite de la fourche articulée assemblée à la roue à denture intérieure de l'engrenage planétaire. Un dispositif 1 selon la figure 1, qui est prévu entre une boite de vitesses non détaillée et le vilebrequin 2 d'un moteur à combustion interne, et qui sert dans un cas à démarrer le moteur à combustion interne et dans l'autre cas à fournir de l'énergie électrique pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne, est constitué pour l'essentiel d'un stator 3 solidaire du boîtier et d'un rotor 4, ainsi que d'un engrenage planétaire 5 et d'un volant d'inertie 6. Le volant d'inertie 6 se compose de deux disques 7, 8 de dia- mètres différents, d'une douille d'écartement 9 assemblant les deux disques et d'une couronne de volant d'inertie 10, qui est réalisée d'une pièce avec le disque 7, de plus grand diamètre et situé côté arbre de transmission. Les deux disques 7, 8 délimitent une cavité 11 qui est prévu comme espace récepteur pour des parties du rotor 4 et de l'engrenage planétaire 5 qui dépassent à l'intérieur. L'engrenage planétaire 5 comprend une roue à denture intérieure 12 à translation axiale, ainsi qu'une roue solaire 13 et des pignons sa- tellites 14, qui sont montés sur le disque 8 du volant d'inertie 6, disque qui est situé côté vilebrequin et sert simultanément de porte- satellites. La roue à denture intérieure 12 est montée à translation longitu- dinale, mais solidairement en rotation, sur une bague de guidage 15 solidaire du boîtier, et constitue une partie d'accouplement d'un pre- mier accouplement 16 Une fourche articulée 17, solidaire du boîtier et montée à rotation, est assemblée de manière articulée à la roue à den- ture intérieure 12 qui, contre un ressort 18 et au moyen d'un moteur d'engagement électrique actionnant la fourche articulée 17 (non repré- senté, car il correspond à celui d'un démarreur conventionnel), peut être transférée dans la position embrayée représentée La roue à den- ture intérieure 12 présente, à hauteur de son axe médian "x" selon la figure 2, deux axes d'articulation 19, 20 dépassant radialement vers l'extérieur, sur lesquels sont montées les extrémités libres 21, 22 de la fourche articulée 17, qui entoure étroitement la roue à denture inté- rieure 12. Le rotor 4 comprend une couronne de rotor 23, une douille de palier 24 qui constitue simultanément la roue solaire 13, et un disque de rotor 25, qui assemble la couronne de rotor 23 et la douille de pa- lier 24 et qui est disposé centralement par rapport à la couronne de rotor 23 La douille de palier 24 part en saillie d'un côté du disque de rotor 25 qui s'étend à proximité à côté du disque de volant d'inertie 7, et elle est montée par l'intermédiaire d'un palier à roulement 26 sur la douille d'écartement 9 du volant d'inertie 6, qui est lui-même assemblé rigidement au vilebrequin 2 par des boulons 27. Le dispositif 1 comprend encore un second accouplement 28, qui se trouve en tant que mécanisme à roue libre entre la couronne de rotor 23 et la couronne de volant d'inertie 10 et, dans le mode de marche du moteur à combustion interne, produit le fonctionnement en génératrice. La référence 29 désigne l'arbre de transmission de la boîte de vitesses et la référence 30 l'accouplement de transmission. Mode de Fonctionnement: Dans le mode de démarrage, le moteur d'engagement est alimenté en courant et la fourche articulée 17 pivotée; dans le même temps, la roue à denture intérieure 12, montée à translation longitudinale sur la bague de guidage 15, s'embraye contre la force de ressort et est ainsi en prise avec les pignons satellites 14 Le rotor 4, déclenché lors du démarrage, entraîne le vilebrequin 2 du moteur à combustion interne par l'intermédiaire des pignons satellites 14, circulant sur la roue à denture intérieure 12 solidaire en rotation, et du volant d'inertie 6. Dans le mode de marche ou encore à la suite du démarrage du moteur à combustion interne, à partir d'un régime de rotation minimal déterminé, le moteur d'engagement n'est plus alimenté en courant, et la fourche articulée 17 revient par pivotement dans sa position initiale par la force de ressort La roue à denture intérieure 12 se débraye alors et est ainsi désengagée des pignons satellites 14 Le vilebrequin 2 entraîne le rotor 4 par l'intermédiaire du volant d'inertie 6 et du mécanisme à roue libre régulé par la force centrifuge Dans le mode de marche, le rotor 4, qui tournait précédemment, dans le mode de démar- rage, librement par rapport au volant d'inertie 6, est maintenant ac- couplé, du fait de la vitesse de rotation plus élevée du volant d'inertie 6 Le dispositif 1 fonctionne en génératrice Dans le présent fonction- nement en génératrice, la roue à denture intérieure 12 est immobilisée. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour démarrer un moteur à combustion interne (mode de démarrage) et pour fournir de l'énergie électrique pendant le fonc- tionnement de ce moteur (mode de marche), avec un stator solidaire du boîtier et un rotor, et avec un engrenage planétaire qui comprend une roue à denture intérieure, des pignons satellites et une roue solaire et dont le porte-satellites, constituant simultanément un volant d'inertie, est assemblé fixement au vilebrequin qui coopère avec l'arbre de transmission d'une boîte de vitesses, ainsi qu'avec un premier accou- plement au moyen duquel, dans le mode de démarrage, le rotor déclen- ché entraîne le vilebrequin par l'intermédiaire de l'engrenage plané- taire, et avec un second accouplement au moyen duquel, dans le mode de marche, le vilebrequin entraîne le rotor par l'intermédiaire de l'engrenage planétaire, c a r a c t é r i S é en ce que le rotor et l'engrenage planétaire du dispositif ( 1) sont incorporés dans le volant d'inertie ( 6) prévu entre le moteur à combustion interne et la boîte de vitesses, et en ce que la roue à denture intérieure ( 12) de l'engrenage planétaire ( 5) constitue elle-même une partie d'accouplement du premier accouplement ( 16) et, dans le mode de marche, est désengagée des pignons satellites ( 14) de l'engrenage planétaire ( 5). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volant d'inertie ( 6) est constitué de deux disques de volant d'inertie ( 7, 8) qui sont disposés coaxialement et à distance l'un de l'autre et qui sont assemblés fixement entre eux par une douille d'écartement ( 9), le disque de volant d'inertie ( 8) côté vilebrequin constituant le porte- satellites et le disque de volant d'inertie ( 9) côté arbre de transmis- sion présentant une couronne de volant d'inertie ( 10) comme palier pour le second accouplement ( 28). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pignons satellites ( 14) et le rotor ( 4) pénètrent dans l'espace libre dé- limité par les disques de volant d'inertie ( 7, 8). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rotor ( 4) est constitué d'une couronne de rotor ( 23), d'une douille de palier ( 26) servant simultanément de roue solaire ( 13) de l'engrenage planétaire ( 5) et d'un disque de rotor situé approximativement au centre de la couronne de rotor ( 23) et assemblant cette dernière et la douille de palier ( 26), et la douille de palier ( 26) est montée à rotation sur la douille d'écartement ( 9) du volant d'inertie ( 6). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le se- cond accouplement ( 28), qui est réalisé sous forme de mécanisme à roue libre régulé par la force centrifuge et qui, dans le mode de marche, verrouille réciproquement le volant d'inertie ( 6) et le rotor ( 4), est in- corporé entre la couronne de rotor ( 23) et la couronne de volant d'inertie ( 10). 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier accouplement ( 16) est formé par une fourche articulée ( 17) réalisée à pivotement et par la roue à denture intérieure ( 12) à trans- lation axiale, et la roue à denture intérieure est, dans le mode de dé- marrage, embrayée dans les pignons satellites ( 14) au moyen d'un mo- teur d'engagement agissant sur la fourche articulée ( 17), et, dans le mode de marche, débrayée par un ressort ( 18). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la roue à denture intérieure ( 12) est montée à translation longitudinale sur une bague de guidage ( 15) solidaire du boîtier et présente des axes de montage ( 19, 20) diamétralement disposés et dépassant radiale- ment vers l'extérieur, sur lesquels sont montées les extrémités libres ( 21, 22) de la fourche articulée ( 17) entourant environ pour moitié la roue à denture intérieure ( 12).