Brevet FR2802356A1 — publié le 20010615

Générateur-démarreur pour vilebrequin. L'invention concerne un générateur-démarreur pour vilebrequin pour un moteur à combustion interne, en particulier d'un véhicule automobile, le générateur-démarreur étant couplé en entraînement à un vilebrequin du moteur à combustion interne et servant aussi bien de démarreur que de génératrice, un stator du générateur-démarreur étant cuuplé de façon solidaire à un bloc-moteur du moteur à combustion interne, un rotor du générateur-démarreur étant couplé en entraînement au vilebrequin du moteur à combustion interne, un support étant disposé de façon coaxiale par rapport au vilebrequin, et étant couplé en entraînement à ce dernier, le rotor étant couplé en entraînement au support. Sur un tel générateur-démarreur pour vilebrequin, connu par la publication DE 199 41 705 Ai publiée ultérieurement, un stator du générateur-démarreur est couplé de façon solidaire à un bloc-moteur du moteur à combustion interne et un rotor du générateur-démarreur est couplé en entraînement au vilebrequin du moteur à combustion interne. Une poulie, disposée de façon coaxiale par rapport au vilebrequin, forme par ailleurs un support qui est couplé en entraînement au 2 2802356 vilebrequin et au rotor. Le générateur-démarreur est alors monté de façon excentré par rapport au vilebrequin, c'est-à- dire latéralement sur le bloc-moteur. Un encombrement supplémentaire conséquent est requis pour un tel agencement. La publication DE 196 31 384 C1 indique une machine électrique avec un stator et avec un rotor disposé dans la ligne d'entraînement d'un groupe moteur. Ce rotor peut par exemple reposer sur un vilebrequin d'un moteur à combustion interne. Une isolation contre les vibrations, incorporée à la ligne d'entraînement, est intégrée au rotor de la machine électrique. La machine électrique peut par exemple présenter la fonction d'un générateur-démarreur. Un autre générateur-démarreur, dont le rotor est assemblé de façon solidaire avec le vilebrequin et avec une poulie coaxiale, est connu par la publication US 1 770 468. Le stator de ce générateur-démarreur est assemblé avec la carrosserie du véhicule. Un générateur-démarreur pour vilebrequin, également connu par le prospectus " Der Sachs Dynastart - " Die neue Energie furs Auto", est couplé en entrainement à un vilebrequin du moteur à combustion interne et sert aussi bien de démarreur que de génératrice. Un stator du générateurdémarreur est alors monté par l'intermédiaire d'un support sur un blocmoteur du moteur à combustion interne et est ainsi couplé de façon solidaire au bloc-moteur. Un rotor du générateur-démarreur est fixé sur un volant du moteur à combustion interne, ce30 volant étant assemblé de façon solidaire avec le vilebrequin du moteur à combustion interne, si bien que le rotor est également couplé de façon solidaire au vilebrequin. Le volant d'un moteur à combustion interne est normalement disposé 3 2802356 entre le bloc-moteur et le côté entrée d'un accouplement, couplé côté sortie à une transmission. Mais des contraintes thermiques très élevées des composants montés en cet endroit se produisent dans cette zone, de sorte qu'un refroidissement intensif s'impose pour le générateurdémarreur placé en cet endroit pour éviter des détériorations sur ce dernier. Un autre inconvénient du générateur-démarreur connu réside en ce que l'intégration du générateur à la ligne d'entraînement du moteur à combustion interne implique de modifier la io construction de cette ligne. Les cotes de montage du moteur à combustion interne sont par ailleurs modifiées par l'intégration du générateur-démarreur à la ligne d'entraînement, si bien que, là encore, des mesures de construction doivent être réalisées sur le véhicule. Il est de surcroît nécessaire de monter, en fonction du type de véhicule et/ou de l'équipement du véhicule, des générateurs-démarreurs d'une puissance différente qui se différencient toutefois par leurs cotes de montage, de sorte que des adaptations de construction sont là encore indispensables. La présente invention se préoccupe du problème d'indiquer une forme de construction particulièrement compacte pour un générateur-démarreur du type cité en introduction. Ce problème est résolu, conformément à l'invention, par un générateurdémarreur caractérisé en ce que le rotor et le support sont disposés de façon coaxiale l'un par rapport à l'autre, en ce que le support et le rotor sont couplés entre eux de façon solidaire, et en ce que le stator est disposé à l'intérieur et le rotor à l'extérieur. Une forme de construction particulièrement compacte, qui permet par 4 2802356 l'intermédiaire du support une transmission directe des forces et/ou des couples entre le vilebrequin et le rotor, est obtenue pour le générateurdémarreur par les mesures conformes à l'invention. L'agencement conforme à l'invention repose sur l'idée générale de disposer le générateur-démarreur sur le côté frontal du moteur à combustion interne opposé à la sortie du vilebrequin, et d'y assembler le rotor avec le vilebrequin par l'intermédiaire du support. Pour des moteurs à combustion interne actuellement courants, il est donc proposé de disposer le générateur-démarreur sur l'extrémité du bloc- moteur associée à un entraînement par courroie du moteur à combustion interne. Par ces mesures, le générateur-démarreur se situe d'une part en un endroit o un dégagement de chaleur nettement réduit se produit par rapport à une position entre la transmission et le bloc-moteur. D'autre part, cet endroit peut être alimenté de façon relativement simple en un flux d'air de refroidissement. Un autre avantage essentiel du générateurdémarreur conforme à l'invention réside toutefois en ce qu'aucune adaptation de construction ne doit être assurée sur le bloc-moteur pour pouvoir monter le générateur- démarreur. Il est de ce fait notamment possible de monter des générateursdémarreurs différemment dimensionnés en fonction de la puissance requise, une grande multiplicité de types étant ainsi réalisable sans que des adaptations de construction coûteuses des moteurs à combustion interne individuels ne s'imposent à cet effet. Dans une forme de construction judicieuse, le support peut supporter une poulie d'un entraînement par courroie du moteur à combustion interne ou être réalisé sous forme de poulie, le type de construction compact étant de ce fait amélioré. 2802356 Le support et/ou la poulie et le rotor forment de préférence une unité intégrale, c'est-à-dire que le support ou la poulie sont réalisés sur le rotor et/ou le rotor est réalisé sur le support ou sur la poulie. Cette mesure facilite la réalisation d'une forme de construction compacte pour le générateur-démarreur. Dans une forme de construction préférentielle, le rotor peut présenter, sur un côté opposé au vilebrequin, un collet annulaire en saillie essentiellement axiale, sur lequel est réalisé le support et/ou la poulie. Des diamètres différents pour le rotor et le support et/ou la poulie peuvent être réalisés de façon particulièrement simple par cette mesure. Il est utile que le rotor soit monté indépendamment du support, le rotor étant alors couplé de façon solidaire au support par l'intermédiaire d'au moins un entraîneur. Dans une forme de construction avantageuse, le rotor est couplé en entraînement au support par l'intermédiaire d'un amortisseur de vibrations torsionnelles, le support étant alors assemblé de façon solidaire avec le vilebrequin. Il est judicieux que l'entraîneur, au moins, s'engage dans un creux réalisé dans l'amortisseur de vibrations torsionnelles. Cet entraîneur s'engage alors dans le creux avec un jeu axial et/ou radial. Dans une autre forme de construction judicieuse de l'invention, le support supporte la poulie par l'intermédiaire de l'amortisseur de vibrations torsionnelles. 6 2802356 Une mesure rationnelle consiste à fixer le stator sur un couvercle du carter de distribution, fixé sur le bloc-moteur du moteur à combustion interne. Une autre mesure rationnelle consiste à fixer le stator sur une cuve à huile, fixée sur le bloc-moteur du moteur à combustion interne. Il est utile qu'un collet annulaire soit réalisé sur le bloc- moteur ou sur le couvercle du carter de distribution et/ou sur la cuve à huile, ce collet étant disposé de façon coaxiale par rapport au stator et recouvrant le rotor au moins en partie dans le sens axial, à distance radiale de ce dernier. Il est par ailleurs judicieux que le rotor forme au moins dans le sens radial une gaine externe du générateur-démarreur exposée à l'ambiance du moteur à combustion interne. Dans une forme de construction avantageuse, le rotor est monté avec un palier radial sur le bloc-moteur ou sur un composant fixé sur le blocmoteur. Le palier radial est alors disposé dans le sens radial à l'intérieur du rotor ou à l'intérieur du stator. Il est enfin utile que le palier radial soit disposé dans le sens axial entre le rotor et le bloc-moteur ou entre le rotor et le composant. Il va de soi que les caractéristiques précédemment citées et les caractéristiques restant à expliquer ci-dessous sont utilisables non seulement dans la combinaison respectivement indiquée, mais aussi dans d'autres combinaisons ou isolément, sans sortir du cadre de la présente invention. 7 2802356 Des exemples de construction préférentiels de l'invention sont représentés dans les dessins et seront explicités dans la description ci-dessous. Les dessins, respectivement schématiques, correspondent à: Figure 1: une coupe longitudinale d'un générateur-démarreur pour vilebrequin conforme à l'invention, monté sur un moteur à combustion interne, dans une première forme de construction, et Figure 2: une coupe longitudinale partielle comme sur la figure 1, mais dans une seconde forme de construction. Suivant la figure 1, un générateur-démarreur pour vilebrequin 1 conforme à l'invention, qui sera également appelé brièvement générateur-démarreur 1 ci-dessous, présente un stator intérieur 2 ainsi qu'un rotor extérieur 3. Le stator 2 est fixé aussi bien sur un couvercle du carter de distribution 4 que sur une cuve à huile 5, le couvercle du carter de distribution 4 et la cuve à huile 5 étant fixés sur un bloc-moteur 6, uniquement symbolisé, d'un moteur à combustion interne. Le couvercle du carter de distribution 4 recouvre alors une chaîne de distribution 7, qui couple en entraînement un arbre à cames, non représenté, à un vilebrequin 8 du moteur à combustion interne. Une chaîne d'entraînement 8, qui s'étend à l'intérieur de la cuve à huile 5, couple en entraînement le vilebrequin 8 à une pompe à huile non représentée. Le stator 2 est disposé de façon coaxiale par rapport à un axe longitudinal ou axe de rotation 10 du vilebrequin 8, le 8 2802356 vilebrequin 8 pénétrant au travers du couvercle du carter de distribution 4 dans une ouverture correspondante 11 de façon concentrique par rapport au stator 2. Des joints adéquats 12 assurent une étanchéité du vilebrequin 8 par rapport au couvercle du carter de distribution 4. Un support 14 en forme de pot est assemblé de façon solidaire avec le vilebrequin 8 au moyen d'une vis de fixation 13. Sur une extrémité opposée au vilebrequin 8, le support 14 présente un anneau porteur 15 périphérique, sur lequel est fixé, dans le sens radial externe, un amortisseur d'oscillations de torsion ou amortisseur de vibrations torsionnelles 16. Dans le sens radial externe, cet amortisseur de vibrations torsionnelles 16 est fixé sur un collet annulaire 17 du rotor 3 qui dépasse du rotor 3, essentiellement dans le sens axial, sur un côté opposé au vilebrequin 8. La fixation de l'amortisseur de vibrations torsionnelles 16 sur l'anneau porteur 15 et/ou sur le collet annulaire 17 est assurée de préférence par prévulcanisation. Dans le sens radial externe, le collet annulaire 17 supporte des nervures de poulie 18, si bien que le collet annulaire 17 forme une poulie 19 qui entraîne une courroie 20 d'un entraînement par courroie, au demeurant non représenté, du moteur à combustion interne. La poulie 19 forme ainsi un composant du rotor 3, la poulie 19 étant alors entrainée par le vilebrequin 8 par l'intermédiaire du rotor 3. Des groupes auxiliaires conventionnels, tels que par exemple une pompe à réfrigérant ou une pompe d'assistance directionnelle, sont entrainés par l'entraînement par courroie. Par la réalisation de la poulie 19 sur le collet annulaire 17 en saillie axiale du rotor 3, le collet annulaire 17, et ainsi la poulie 19, peuvent présenter un autre diamètre, en 9 2802356 particulier plus faible, que celui du rotor 3. Si la poulie 19 doit également présenter un diamètre au moins égal à celui du rotor 3, le collet annulaire 17 en saillie axiale peut être supprimé et les nervures de poulie 18 peuvent être placées directement sur le rotor 3 dans le sens radial externe, une réduction d'encombrement étant de ce fait obtenue dans l'ensemble. Une forme de construction se passant de poulie 19 est également possible sur des moteurs à combustion interne modernes. Il ressort de la figure 1 que le rotor 3 forme au moins dans le sens radial une gaine externe du générateur-démarreur 1, exposée à une ambiance 21 du moteur à combustion interne. Dans le sens axial, le rotor 3 et le support 14 délimitent le générateurdémarreur 1 par rapport à l'ambiance 21. Le générateur-démarreur 1 présente ainsi un type de construction ouvert, qui se passe d'un carter supplémentaire et économise ainsi de la place, la dissipation de chaleur du générateur- démarreur étant simultanément améliorée. Un collet annulaire 22, réalisé sur le couvercle du carter de distribution 4 et sur la cuve à huile 5 de façon coaxiale par rapport à l'axe de rotation 10, dépasse dans le sens axial du couvercle du carter de distribution 4 et de la cuve à huile 5. Ce collet annulaire 22 présente une distance radiale par rapport au rotor 3, une fente annulaire 23 étant de ce fait formée. Par ailleurs, le collet annulaire 22 recouvre le rotor 3 dans le sens axial, au moins dans une section extrême du rotor 3 tournée vers le vilebrequin 8. Dans cet exemple de construction, la longueur du recouvrement axial correspond à peu près à la distance radiale entre le rotor 3 et le collet annulaire 22. A l'aide de ce collet annulaire 22, il est d'une part garanti que du liquide, qui s'accumule sur le 2802356 couvercle du carter de distribution 4, ne puisse pas parvenir directement dans le générateur-démarreur 1, mais s'écoule en contournant ce dernier le long du couvercle du carter de distribution 4 et/ou de la cuve à huile 5. Par le recouvrement axial, il se forme en outre un effet d'étanchéité à la manière d'un joint-labyrinthe, l'intérieur du générateur-démarreur 1 étent de ce fait protégé des impuretés, au moins dans une certaine mesure. Conformément à la figure 2, le rotor 3 est logé dans une forme de construction particulière sur un palier radial 24, monté ici sur le couvercle du carter de distribution 4. Le palier radial 24 s'appuie dans le sens radial interne sur un manchon 25, qui dépasse vers l'extérieur du couvercle du carter de distribution 4 de façon coaxiale par rapport à l'axe de rotation 10. Dans le sens radial externe, le palier radial 24 s'appuie sur le rotor 3 par l'intermédiaire d'un anneau porteur 26, réalisé sur le rotor 3 dans le sens radial interne. Le rotor 3 est ainsi monté indépendamment de la poulie 19. Au moins un entraîneur 27, fixé sur le rotor 3, est ici réalisé sous forme de tourillon dépassant du rotor 3 parallèlement à l'axe de rotation 10. Bien qu'un tel entraîneur 27 soit uniquement représenté ici, plusieurs entraîneurs 27 peuvent être prévus sur le pourtour. Chaque entraîneur 27 pénètre dans un creux 28 réalisé dans l'amortisseur de vibrations torsionnelles 16, le rotor 3 étant de ce fait couplé de façon solidaire au support 14, et donc également à la poulie 19, par l'intermédiaire du ou des entraîneurs 27. Etant donné que cet accouplement est assuré par l'intermédiaire de l'amortisseur de vibrations torsionnelles 16, des vibrations du suppo2t 14 et de la l 2802356 poulie 19 ne sont pas transmises, ou ne le sont qu'en étant amorties, au rotor 3, ce dernier présentant de ce fait un fonctionnement relativement silencieux. Par ce montage du rotor 3 sur le couvercle du carter de distribution 4, des largeurs de fentes radiales particulièrement étroites entre le rotor 3 et le stator 2 peuvent être garanties en cours de service du générateur-démarreur 1. Une forme de construction se passant de poulie 19 est là encore concevable, une forme de construction plus compacte, dans laquelle les entraîneurs 27, par exemple, s'engagent encore à l'intérieur du rotor 3 dans le sens radial dans des creux correspondants 28 de l'amortisseur de vibrations torsionnelles 16, étant alors préférable. Un avantage essentiel du générateur-démarreur 1 conforme à l'invention réside dans la position de montage choisie, d'une part exposée à un dégagement de chaleur relativement faible, et qui peut être d'autre part refroidie avec des dépenses o0 relativement minimes, en particulier par un flux d'air de refroidissement. un autre avantage réside dans la possibilité de montage de différents types du générateur-démarreur 1, sans devoir procéder à cet effet à des adaptations coûteuses sur le moteur à combustion interne. Les générateurs-démarreurs 1 peuvent par exemple différer les uns des autres quant à leur puissance, une modification de la puissance s'accompagnant régulièrement d'une modification des dimensions du générateur-démarreur 1. L'extension axiale du générateur- démarreur 1 peut en particulier varier. Il est également fondamentalement possible de modifier le diamètre du générateur-démarreur 1 pour obtenir un autre profil de 12 2802356 puissance. Par la structure conforme à l'invention du générateurdémarreur 1, une géométrie modifiée, par exemple une longueur axiale modifiée, n'a pour conséquence aucune modification de construction sur le bloc-moteur 6. Il en va de même pour une modification diamétrale, dans la mesure o une place suffisante est disponible dans le sens radial. En conséquence, différentes versions de moteurs peuvent être assemblées avec différents générateurs-démarreurs 1 adaptés à ces versions, à la manière d'un conception modulaire. 13 2802356 Revendications. 1. Générateur-démarreur pour vilebrequin pour un moteur à combustion interne, en particulier d'un véhicule automobile, le générateur-démarreur (1) étant couplé en entraînement à un vilebrequin (8) du moteur à combustion interne et servant aussi bien de démarreur que de génératrice, un stator (2) du générateur-démarreur (1) étant couplé de façon solidaire à un bloc-moteur (6) du moteur à combustion interne, un rotor (3) du générateur- démarreur (1) étant couplé en entraînement au vilebrequin (8) du moteur à combustion interne, un support (14) étant disposé de façon coaxiale par rapport au vilebrequin (8), et étant couplé en entraînement à ce dernier, le rotor (3) étant couplé en entraînement au support (14), caractérisé en ce que le rotor (3) et le support (14) sont disposés de façon coaxiale l'un par rapport à l'autre, en ce que le support (14) et le rotor (3) sont couplés entre eux de façon solidaire, et en ce que le stator (2) est disposé à l'intérieur et le rotor (3) à l'extérieur. 2. Générateur-démarreur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support (14) supporte une poulie (19) ou est réalisé sous forme de poulie (19). 3. Générateur-démarreur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le support (14) et le rotor (3) forment une unité intégrale. 4. Générateur-démarreur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le rotor (3) présente sur un côté opposé au vilebrequin (8) un collet annulaire (17) en 14 2802356 saillie essentiellement axiale, sur lequel est réalisé le support (14). 5. Générateur-démarreur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (3) est monté indépendamment du support (14), le rotor (3) étant couplé de façon solidaire au support (14) par l'intermédiaire d'au moins un entraîneur (27). 6. Générateur-démarreur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (3) est couplé en entraînement au support (14) par l'intermédiaire d'un amortisseur de vibrations torsionnelles (16), le support (14) étant assemblé de façon solidaire avec le vilebrequin (8). 7. Générateur-démarreur suivant les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'entraîneur (27), au moins, s'engage dans un creux (28) réalisé dans l'amortisseur de vibrations torsionnelles (16). 8. Générateur-démarreur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'entraîneur (27), au moins, s'engage dans le creux (28) avec un jeu axial et/ou radial. 9. Générateur-démarreur suivant les revendications 2 et 6, au moins, caractérisé en ce que le support (14) supporte la poulie (19) par l'intermédiaire de l'amortisseur de vibrations torsionnelles. 10. Générateur-démarreur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le stator (2) est fixé 2802356 sur un couvercle du carter de distribution (4), fixé sur le bloc-moteur (6) du moteur à combustion interne. 11. Générateur-démarreur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le stator (2) est fixé sur une cuve à huile (5), fixée sur le bloc-moteur (6) du moteur à combustion interne. 12. Générateur-démarreur suivant la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce qu'un collet annulaire (22) est réalisé sur le blocmoteur (6) ou sur le couvercle du carter de distribution (4) et/ou sur la cuve à huile (5), ce collet étant disposé de façon coaxiale par rapport au stator (2) et recouvrant au moins en partie dans le sens axial le rotor (3), à distance radiale de ce dernier. 13. Générateur-démarreur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (3) forme au moins dans le sens axial une gaine externe du générateur- démarreur (1), exposée à l'ambiance (21) du moteur à combustion interne. 14. Générateur-démarreur suivant la revendication 4, au moins, caractérisé en ce que le rotor (3) est monté avec un palier radial (24) sur le bloc-moteur (6) ou sur un composant (4) fixé sur le bloc-moteur. 15. Générateur-démarreur suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le palier radial (24) est disposé dans le sens radial à l'intérieur du rotor (3) ou à l'intérieur du stator (2). 16. Générateur-démarreur suivant l'une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que le palier radial (24) est 16 2802356 disposé dans le sens axial entre le rotor (3) et le bloc- moteur (6) ou entre le rotor (3) et le composant (4).