Brevet FR2719261A1 — publié le 19951103

L'invention concerne un dispositif hydrodynamique servant de générateur de chauffage pour un véhicule automobile et disposé dans le circuit d'eau de refroidissement d'un moteur à combustion interne, dispositif qui comprend un carter, une roue à aubes rotorique et une roue à aubes statorique, est en liaison d'entraînement avec le moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique et peut être mis en marche et arrêté en fonction de la température d'un fluide à surveiller. Par la demande de brevet allemand DE 31 47 468 A1, on connaît un dispositif hydrodynamique de ce type générique et utilisé comme générateur de chauffage dans le circuit d'eau de refroidissement d'un moteur à combustion interne pour une automobile. Ce dispositif est réalisé sous la forme d'un frein hydrodynamique mû à partir du moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique. Ce frein hydrodynamique et l'embrayage électromagnétique sont réalisés comme des composants séparés et installés comme tels sur le moteur à combustion interne. Par le brevet allemand DE 32 41 835 C1, on connaît en outre un générateur de chauffage, réalisé également comme un frein hydrodynamique, qui est mû par le moteur à combustion interne par un embrayage électromagnétique réalisé séparément du générateur de chauffage. Ce frein hydrodynamique utilisable, soit pour échauffer l'eau de refroidissement, soit comme accouplement hydrodynamique pour la pompe à eau. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif hydrodynamique, du type générique indiqué, de manière simple et compacte pour qu'il puisse être fabriqué aussi économiquement que possible. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que l'embrayage électromagnétique est disposé en partie au moins dans l'espace à eau du carter du dispositif hydrodynamique, lequel carter peut être intégré dans une partie de carter d'une pompe à eau du circuit d'eau de refroidissement. Un avantage de la réalisation selon l'invention du dispositif hydrodynamique est que, grâce à l'intégration partielle ou complète de l'embrayage électromagnétique dans l'espace à eau du carter du frein hydrodynamique, ainsi que grâce à la simplification du support des parties tournantes et du système d'étanchéité, le dispositif hydrodynamique peut être produit aussi sous la forme d'un ensemble compact et moyennant des coûts de fabrication nettement inférieurs à ceux que l'on connaît par l'état précité de la technique. Un avantage supplémentaire de l'invention réside dans la combinaison du dispositif hydrodynamique avec le carter d'une pompe à eau du circuit d'eau de refroidissement du moteur à combustion interne. Ainsi, les deux roues à aubes (formant respectivement le rotor et le stator) du frein hydrodynamique peuvent être logées, ensemble avec tous les éléments de commande et de support nécessaires, ainsi que les canalisations d'eau, dans un carter commun à ce dispositif et à la pompe à eau. Ainsi sont supprimées d'autres pièces encore, surtout en comparaison avec la réalisation sous la forme d'un appareil séparé, comme par exemple les pièces pour la fixation de l'appareil au bloc moteur, des garnitures d'étanchéité à anneaux glissants, des organes de support en rotation, des parties de carter et des dispositifs d'étanchéité. Une simplification supplémentaire de la construction du dispositif hydrodynamique peut être obtenue, conformément à une autre caractéristique de l'invention, par l'intégration d'une armature discoide de l'embrayage électromagnétique dans la roue à aubes rotorique du dispositif hydrodynamique, surtout lorsque cette armature et cette roue sont réalisées d'un seul tenant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est la coupe axiale d'un dispositif hydrodynamique selon l'invention, comprenant un embrayage électromagnétique intégré, un carter, une roue à aubes rotorique et une roue à aubes statorique, le dispositif hydrodynamique étant combiné au carter d'une pompe à eau, et - la figure 2 est un détail à plus grande échelle de la figure 1 pour mieux montrer la liaison de transmission de forces entre la roue à aubes rotorique et l'embrayage électromagnétique. La figure 1 montre un dispositif hydrodynamique 1 selon l'invention rassemblé en un ensemble complet, comprenant un carter 2 dans lequel est monté rotatif un arbre d'entraînement 3 sur lequel sont calées une poulie à courroie 4 pour l'entraînement de cet arbre et la roue mobile d'une pompe à eau. Le dispositif hydrodynamique 1 est agencé, en tant que générateur de chauffage pour un véhicule automobile, dans le circuit d'eau de refroidissement non représenté d'un moteur à combustion interne. Le carter 2 du dispositif hydrodynamique 1, réalisé sous la forme d'un frein hydrodynamique, est intégré dans le carter - dont le dessin montre seulement une partie 6 de la pompe à eau prévue dans le circuit d'eau de refroidissement. La partie restante, non représentée, de ce carter de pompe, de même que l'entrée et le canal collecteur de la pompe à eau, sont moulés dans un côté d'extrémité non représenté du carter du moteur à combustion interne, de manière que l'ensemble complet représenté puisse être bridé de façon étanche à ce carter- moteur à l'aide de vis 7 de sorte que la roue mobile 5 est emboîtable dans la partie de carter de la pompe à eau prévue du côté du carter-moteur. Le dispositif hydrodynamique 1 comprend le carter 2, auquel est adjoint l'espace à eau la, une roue à aubes rotorique 8 et une roue à aubes statorique 9. Un embrayage électromagnétique 12, possédant un premier aimant 10 et un second aimant 11, est en liaison fonctionnelle avec deux demi-accouplements 13 et 14 d'un accouplement à cône 12a. L'embrayage électromagnétique 12 et les surfaces de contact de l'accouplement à cône 12a sont disposés dans l'espace à eau la du carter 2 du dispositif hydrodynamique 1. Le premier aimant 10 est fixé par des vis 19 (voir la figure 2) et sert à maintenir la roue à aubes rotorique 8 à une position non active, et le second aimant 11 est fixé par des vis 20 au carter 2 et sert, au cas o une puissance de chauffage supplémentaire est demandée, à accoupler la roue à aubes rotorique 8, à l'encontre de la force du premier aimant 10, à l'arbre d'entraînement 3 du dispositif hydrodynamique 1, en établissant une liaison de transmission de forces entre cette roue et l'arbre. Le demi-accouplement 13 comprend un manchon 15 solidarisé de l'arbre d'entraînement 3, ainsi qu'une couronne conique extérieure 16, tandis que le demi- accouplement 14 comprend un support 17 de la roue à aubes rotorique 8 qui, par une couronne conique intérieure 16a, forme l'élément antagoniste de la couronne conique extérieure 16. Le support 17 constitue en même temps une armature discoïde 17a de l'embrayage 12, armature qui est intégrée dans la roue rotorique 8. De préférence, l'armature discoide 17a et la roue à aubes rotorique 8 sont réalisées en une seule pièce. Le support 17 et la roue rotorique 8 sont disposés axialement coulissants par rapport à l'arbre d'entraînement 3, au manchon 15 et à la couronne conique extérieure 16. Un perçage d'arrivée d'eau 18 mène depuis le côté refoulement de la pompe à eau à travers la partie de carter 6 de cette pompe dans l'espace à eau la ainsi que dans un canal annulaire lb, à partir duquel un canal d'eau de refroidissement - non représenté - mène au circuit d'eau de refroidissement pour le retour de l'eau. A une première position d'application, dans laquelle une puissance de chauffage supplémentaire n'est pas nécessaire, le premier aimant 10, constitué de préférence par un aimant permanent, maintient la roue à aubes rotorique 8 à une position o il n'y a pas de transmission de forces entre les deux moitiés 13 et 14 de l'accouplement à cône 12a. Le manchon 15 et la couronne conique 16 tournent librement avec l'arbre d'entraînement 3 et la roue à aubes rotorique 8, disposée axialement coulissante sur cet arbre, est retenue par l'aimant 10 à sa première position d'application. La roue rotorique 8 n'est pas entraînée et il n'y a pas de pertes de puissance. Lorsqu'une puissance de chauffage supplémentaire est désirée, le second aimant 11, constitué par un électro-aimant et pourvu de conducteurs 21 pour l'alimentation électrique, est enclenché. Le champ magnétique de ce second aimant (qui est donc seulement produit en cas de besoin) est plus puissant que le champ du premier aimant 10 et sa polarité est telle que la roue rotorique 8 peut facilement être tirée de la première position d'application à une seconde position d'application. Ici, une liaison de transmission de forces est établie entre les moitiés 13 et 14 de l'accouplement à cône 12a, si bien que la roue rotorique 8 est solidarisée en rotation avec l'arbre 3 et entraînée par lui. La puissance de chauffage supplémentaire est créée par l'accélération de l'eau de refroidissement par la roue à aubes rotorique 8 puis la décélération de cette eau dans la roue à aubes statorique 9, laquelle est immobile, de sorte que l'énergie cinétique de la masse d'eau tournante est convertie avec un haut rendement mécanique en chaleur. La figure 2 montre à plus grande échelle un détail de l'accouplement à cône 12a dans le cas o une liaison de transmission de forces est établie entre ses demi- accouplements 13 et 14. Le second aimant 11 de l'embrayage 12 est alors activé et tire la roue rotorique métallique 8 et son support 17 à la seconde position d'application, ce qui provoque, par l'intermédiaire de l'accouplement à cône 12a, la solidarisation de la roue 8 et de l'arbre 3. Lorsque l'excitation du second aimant 11 est coupée, le champ du premier aimant 10 tire la roue rotorique 8 et son support 17 à la première position d'application, laquelle est indiquée par la ligne A en trait mixte. La liaison de transmission de forces entre l'arbre d'entraînement 3 et la roue rotorique est ainsi interrompue, de sorte que le manchon 15 et la couronne conique 16 tournent ensuite librement avec l'arbre 3. Le générateur de chauffage selon l'invention est appliqué en particulier à des automobiles dont les moteurs sont optimisés pour ce qui concerne la consommation de carburant, ce qui s'explique du fait que la plus faible perte de puissance de ces moteurs crée un déficit en puissance de chauffage, de sorte qu'une puissance de chauffage supplémentaire doit être mise à disposition pour des motifs de confort. REVENDICATIONS 1. Dispositif hydrodynamique servant de générateur de chauffage pour un véhicule automobile et disposé dans le circuit d'eau de refroidissement d'un moteur à combustion interne, dispositif qui comprend un carter, une roue à aubes rotorique et une roue à aubes statorique, est en liaison d'entraînement avec le moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique et peut être mis en marche et arrêté en fonction de la température d'un fluide à surveiller, caractérisé en ce que l'embrayage électromagnétique (12) est disposé en partie au moins dans l'espace à eau (la) du carter du dispositif hydrodynamique (1), lequel carter (2) peut être intégré dans une partie de carter (6) d'une pompe à eau du circuit d'eau de refroidissement. 2. Dispositif hydrodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une armature discoide (17a) de l'embrayage est intégrée dans la roue à aubes rotorique (8) du dispositif hydrodynamique (1). 3. Dispositif hydrodynamique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un premier aimant (10), de préférence un aimant permanent, peut maintenir la roue à aubes rotorique (8) à une position non active et qu'un second aimant (11), constitué par un électro-aimant, peut accoupler la roue à aubes rotorique (1), au cas o une puissance de chauffage supplémentaire est désirée, à l'encontre de la force du premier aimant (10), à un arbre d'entraînement (3) du dispositif hydrodynamique (1) pour établir une liaison de transmission de forces avec lui. 4. Dispositif hydrodynamique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la roue à aubes rotorique (8) est disposée axialement coulissante sur un arbre (3).