Brevet FR2824791A1 — publié le 20021122

L'invention concerne un dispositif de freinage et d'arrêt d'un moteur à combustion interne de propuision d'un véhicule automobile qui peut être uti lisé en particulier pour arrêter le moteur dans une position facilitant un redé marrage. Les moteurs à combustion interne des véhicules automobiles compor tent au moins un piston mobile de manière alternative dans un cylindre et, généralement, plusieurs pistons montés mobiles chacun dans un cylindre, le piston ou chacun des pistons étant relié à un vilebrequin par une bielle en tranant le vilebrequin en rotation autour d'un axe. Le vilebrequin, généralement solidaire d'un volant à l'une de ses ex trémités, constitue une partie tournante du moteur assurant i'entranement des roues du véhicule, par l'intermédiaire de la transmission. Le démarrage du moteur à combustion interne est assuré par un moteur électrique ou un alternateur réversible assurant la mise en rotation de la par tie tournante du moteur et le déplacement des pistons dans les cylindres, par exemple, par l'intermédiaire d'une couronne d'entranement solidaire du vilebrequin et d'un pignon ou d'une courroie. De manière à limiter la puissance nécessaire du moteur électrique du démarreur ou de l'alternateur réversible et donc son encombrement ainsi que la consommation électrique nécessaire au démarrage du moteur, il est souhaitable de réaliser le démarrage du moteur à combustion interne dans des conditions telles que la puissance de démarrage soit minimale. Dans le cas de véhicules automobiles équipés d'un système appelé "stop and start", utilisé pour arrêter et redémarrer le moteur lorsque le véhi cu le est arrêté momentanément, par exemple dans u ne file de véhicules, il est souhaitable, du fait de l'utilisation fréquente du démarreur, de limiter au maximum la puissance nécessaire au démarrage du moteur à combustion interne. On a constaté, qu'après un arrêt d'un moteur thermique, la puissance nécessaire au démarrage du moteur est essentiellement variable entre une puissance minimale de démarrage et une puissance maximale qui est d'en viron 30 % su périeure à la puissance min imale. Afin d'opti miser le fonction nement des moteurs au démarrage et à solliciter le moins possible le démar reur et la batterie alimentant le démarreur, il est souhaitable de régler les conditions de fonctionnement du moteur, de manière à pouvoir le démarrer dans tous les cas à une puissance voisine de la puissance minimale. La puissance de démarrage dépend en particulier de la position des organes mobiles du moteur à l'arrêt avant le démarrage et tout particulière ment de la position angulaire de la partie tournante du moteur comportant le vilebrequin. On a proposé, dans une demande de brevet français 00 03609, de régler la position angulaire du vilebrequin d'un moteur à combustion interne au moment de l'arrêt du moteur, à l'aide d'une machine tournante électrique reliée en rotation au vilebrequin. On peut soit moduler le freinage du moteur à combustion interne pendant la phase d'arrêt du moteur ou recaler la partie tournante dans une position favorable au redémarrage, en utilisant la ma chine tournante électrique. Un tel dispositif nécessite l'utilisation d'une machine tournante électri que telle qu'un moteur ou un alternateur réversible et un module de com mande de la machine tournante électrique. Dans le cas de véhicules comportant une bo'^te de vitesses pilotée ou automatique, il est nécessaire de disposer d'un frein de parking et de syn chroniser la vitesse de rotation de l'arbre de la bote de vitesses au passage des rapports de vitesse, par freinage de l'arbre de la bote de vitesses. Un dispositif de freinage de la partie tournante du moteur de propul sion d'un véhicule automobile peut donc s'avérer utile ou indispensable pour régler le fonctionnement du véhicule automobile. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de freinage et d'ar rêt d'un moteur à combustion interne de propuision d'un véhicule automo bile, le moteur comportant une partie tournante comprenant notamment un vilebrequin et un arbre de transmission entrané en rotation par le vilebre quin, ce dispositif de freinage et d'arrêt de forme simple et peu coûteuse permettant d'assurer l'arrêt ou le freinage de la partie tournante du moteur pour rendre optimal le fonctionnement du véhicule automobile. Dans ce but, le dispositif de freinage et d'arrêt suivant l'invention comporte au moins un premier élément de frein solidaire en rotation de la partie tournante du moteur et au moins un second élément de frein compor tant au moins un moyen de freinage du premier élément de frein et un moyen de commande de passage du moyen de freinage d'une position inac tive à une position de freinage, pour freiner la partie tournante du moteur. Selon des modes de réalisation plus particuliers de l'invention: - le premier élément de frein est un disque de frein calé sur l'un au moins du vilebrequin et de l'arbre de transmission et le second élément de frein est un étrier de freinage du disque comportant comme moyen de frei nage au moins un patin de freinage, par frottement sur une partie du disque 1 0 de frein; - I'arbre de transmission est un arbre d'entrse d'une borte de vitesses du véhicule automobile relié en rotation au vilebrequin de la partie tournante du moteur à combustion interne, par l'intermédiaire d'un embrayage, et le dispositif de freinage et d'arrêt comporte un disque calé sur l'arbre d'entrce 1 5 de la bote de vitesses; - le moyen de commande du moyen de freinage est une unité de commande électronique reliée à des capteurs de mesure de la position an gulaire et de la vitesse de rotation du vilebrequin; et - dans le cas d'un véhicule automobile comportant une bote de vites ses automatique ayant un frein de parking, le frein de parking du véhicule automobile comporte l'un au moins des premiers éléments de frein et l'un au moins des seconds éléments de frein L'invention est également relative à: - un procédé de freinage et d'arrêt d'un moteur à combustion interne de propuision d'un véhicule automobile, comportant une partie tournante comprenant notamment un vilebrequin, caractérisé par le fait qu'au moment de l'arrêt du moteur à combustion interne, on réalise un freinage modulé du vilebrequin, par l'intermédiaire d'un dispositif de freinage comportant un premier élément de frein calé sur le vilebrequin et un second élément de frein comportant au moins un moyen de freinage, en fonction d'informations concernant la position angulaire et la vitesse du vilebrequin, pour arrêter le vilebrequin dans une position angulaire déterminée facilitant un redémarrage du moteur à combustion interne; et - un procédé de freinage d'un arUre de transmission d'un moteur à combustion interne de propuision d'un véhicule automobile, constituant l'ar bre d'entrée d'une bote de vitesses pilotée ou automatique du véhicuie au tomobile, caractérisé par le fait que, lors du passage de rapport de vitesse de la bo^te de vitesses automatique, on freine l'arbre d'entrce de la bote de vitesses par mise en contact avec une partie d'un premier élément de frei nage calé sur l'arbre d'entrée de la bo^te de vitesses, de moyens de freinage d'un second élément de frein, pour assurer la synchronisation de rotation de l'arbre d'entrée de la bo^'te de vitesses, pendant le passage de rapports de 1 0 vitesse. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple, en se référant à la figure jointe en annexe, un dispositif de freinage et d'arrêt de la partie tournante d'un moteur à combustion interne, suivant i'invention. La figure unique est une vue schématique dun moteur de véhicule automobile comportant un dispositif de freinage et d'arrêt suivant l'invention et sa transmission. Sur la figure, on a représenté, de manière schématique, un moteur à combustion interne 1 de propuision d'un véhicule automobile comportant quatre cylindres en ligne et un vilebrequin 2 relié à un premier disque 3a d'un embrayage 3 comportant deux disques 3a et 3b qui peuvent être mis en position coopérante pour entraner en rotation, de manière synchrone avec la partie tournante du moteur comportant le vilebrequin 2, un arbre de transmission 4 constituant l'arbre d'entrée d'une bo^te de vitesses 5 du véhi cule automobile. La bote de vitesses 5 comporte un arbre de sortie 6 qui assure la transmission de la rotation aux roues du véhicule automobile, par l'intermé diaire d'une transmission 7 comportant, de manière habituelle, un pont com portant un différentiel. On a représenté sur la figure deux dispositifs de freinage et d'arrêt suivant l'invention désignés par les repères 8a et 8b. Le dispositif suivant l'invention peut comporter l'un ou l'autre des dis positifs de freinage et d'arrêt 8a et 8b ou encore les deux dispositifs 8a et 8b utilisés concurremment. Les deux dispositifs 8a et 8b sont identiques, quant à leur constitu tion, de sorte qu'on ne décrira que l'un des dispositifs, par exemple le dispo sitif 8a. Le dispositif 8a comporte, comme premier élément de freinage, un disque de frein 9a calé sur la partie d'extrémité du vilebrequin 2 (ou sur un arbre relié au vilebrequin), dans une disposition coaxiale au vilebrequin 2, de manière à pouvoir tourner en synchronisme avec la partie tournante du mo teur comportant le vileUrequin 2, ainsi qu'un étrier de freinage 11a consti tuant un second élément de frein comportant deux patins de frein 12a et 12'a situés de part et d'autre du disque 9a, en vis-à-vis d'une zone périphé rique de freinage du disque. L'étrier 11a comporte un dispositif de déplacement des patins de frei nage 12a et 12'a entre une position inactive, dans laquelle les patins ne sont pas en contact avec la partie périphérique du disque, et une position de frei nage, dans laquelle les patins viennent en contact avec la zone périphérique du disque 9a. Le dispositif de déplacement des patins de freinage 12a et 12'a de l'étrier 11 a est relié à une unité de commande électronique 10 qui permet de réaliser un freinage modulé et éventuellement un arrêt de la partie tournante du moteur dans une position déterminée facilitant le redémarrage du moteur. L'unité de commande 10 peut être reliée à différents capteurs et en particu lier à des capteurs mesurant la vitesse de rotation du vilebrequin 2 et de l'arbre de transmission 4 et de capteurs permettant de déterminer, de ma nière très précise, la position angulaire du vilebrequin 2. Le second dispositif de freinage et d'arrêt 8b est analogue au disposi tif 8a, I'étrier 11b du second dispositif de freinage et d'arrêt 8b pouvant être commandé par l'unité de commande 10. Le disque 9b du second dispositif de freinage et d'arrêt 8b est calé sur l'arbre d'entrée 4 de la bo^te de vitesses 5, dans une disposition coaxiale et tourne en synchronisme avec l'arbre d'entrée 4 de la bote de vitesses 5. Dans le cas o le dispositif selon l'invention est utilisé pour arrêter le moteur dans une position facilitant le démarrage, I'unité de commande 10 des d ispositifs de frein age et d'a rrêt 8a et 8b est activée, lo rsq ue l'autom ate de gestion du système stop and start donne l'ordre d'arrêt du moteur ou, éventuellement, lorsqu'on coupe le contact pour arrêter le moteur. La partie tournante du moteur comportant le vilebrequin 2 continue à tourner par inertie et la vitesse de rotation et la position angulaire du vilebre quin servent de données d'entrée pour l'unité de commande 10 qui permet de réaliser un freinage modulé de la partie tournante du moteur, par com mande du déplacement et du serrage des patins 12a et 12'a sur le disque 9a solidaire du vilebrequin. On peut ainsi régler de manière très précise la position angulaire d'ar rêt du vilebrequin. Après l'arrêt complet de la partie tournante du moteur, I'unité de commande 10 assure la remise en position inactive des patins de freinage 1 2a et 1 2'a. Le moteur est alors prêt pour redémarrer dans des conditions optima les. Dans le cas o le dispositif de freinage et d'arrêt suivant l'invention est utilisé sur un véhicule automobile comportant une bote de vitesses pilotée ou automatique, le frein de parking de la bote de vitesses automatique peut être utilisé comme moyen de freinage et d'arrêt de la partie tournante du moteur du véhicule automobile. Le frein de parking peut être réalisé en particulier sous la forme des dispositifs de freinage et d'arrêt 8a et 8b qui ont été décrits précédemment. Dans ce cas, après l'arrêt complet de la partie tournante du moteur, les patins de frein des étriers 1 1 a ou 11 b sont maintenus en position de ser rage contre la partie périphérique du disque 9a ou 9b. Egalement, dans le cas d'une boite de vitesses pilotée ou automati que, la synchronisation de la vitesse de l'arbre d'entrée 4 de la bo^rte de vi tesses, lors du passage des rapports de la bote de vitesses, peut être réali sse par freinage modulé à l'aide du dispositif 8b ou du dispositif 8a. Le frein constituant le dispositif suivant l'invention peut être réalisé sous une forme différente d'un frein comportant comme premier élément de frein un disque solidaire de la partie tournante du moteur et comme second élément de frein un ou plusieurs étriers comprenant des moyens de freinage sous la forme de patins commandés pour freiner le disque par frottement. Le frein utilisé pour la mise en _uvre de l'invention peut être un frein à tambour, un frein à disques du type "embrayage" tel qu'utilisé dans les bo^rtes de vitesse automatiques, un frein à bande ou tout autre frein mécani que ou électromagnétique. L'invention s'applique à tout type de véhicules automobiles et en par ticulier aux véhicules automobiles comportant un système d'arrêt et de re démarrage automatique du moteur ou encore aux véhicules automobiles comportant une bo^te de vitesses pilotée ou automatique. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de freinage et d'arrêt d'un moteur à combustion interne (1) de propuision d'un véhicule automobile, le moteur comportant une partie tournante comprenant notamment un vilebrequin (2) et un arbre de trans mission (4) entrané en rotation par le vilebrequin (2), caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un premier élément de frein (9a, 9b) solidaire en rotation de la partie tournante du moteur et au moins un second élément de frein comportant au moins un moyen de freinage (12a, 12'a) du premier élément de frein et un moyen de commande de passage du moyen de frei nage d'une position inactive à une position de freinage, pour freiner la partie tournante du moteur (1). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier élément de frein est un disque de frein (9a, 9b) calé sur l'un au moins du vilebrequin (2) et de l'arbre de transmission (4) et que le second élément de frein est un étrier de freinage (1 1 a, 1 1 b) du disque (9a, 9b) com portant, comme moyen de freinage, au moins un patin de freinage (12a, 12'a), par frottement sur une partie du disque de frein (9a, 9b). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'ar bre de transmission (4) est un arUre d'entrée d'une bote de vitesses (5) du véhicule automobile relié en rotation au vilebrequin (2) de la partie tournante du moteur à combustion interne (1), par l'intermédiaire d'un embrayage (3), et que le dispositif de freinage et d'arrêt (8b) comporte un disque (9b) calé sur l'arbre d'entrée (4) de la bote de vitesses (5). 4.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de commande (10) du moyen de freinage (12a, 12'a) est une unité de commande électronique reliée à des capteurs de mesure de la position angulaire et de la vitesse de rotation du vilebrequin (2). 5.- Dispositif suivant la revendication 1, dans le cas d'un véhicuie au tomobile comportant une bo^'te de vitesses automatique (5) ayant un frein de parking, caractérisé par le fait que le frein de parking du véhicule automobile comporte l'un au moins des premiers éléments de frein (9a, 9b) et l'un au moins des seconds éléments de frein (11 a, 11 b). 6.- Procédé de freinage et d'arrêt d'un moteur à combustion interne de propuision d'un véhicule automobile, comportant une partie tournante comprenant notamment un vilebrequin (2), caractérisé par le fait qu'au mo ment de l'arrêt du moteur à combustion interne (1), on réalise un freinage modulé du vilabrequin (2), par l'intermédiaire d'un dispositif de freinage comportant un premier élément de frein (9a) calé sur le vilebrequin (2) et un second élément de frein (11a) comportant au moins un moyen de freinage (12a, 12'a), en fonction d'informations concernant la position angulaire et la vitesse du vilebrequin (2), pour arrêter le vilebrequin (2) dans une position angulaire déterminée facilitant un redémarrage du moteur à combustion in terne (1). 7.- Procédé de freinage d'un arbre de transmission (4) d'un moteur à combustion interne (1) de propuision d'un véhicule automobile, constituant l'arUre d'entrée d'une bote de vitesses pilotée ou automatique (5) du véhi cule automobile, caractérisé par le fait que, lors du passage de rapports de vitesse de la bote de vitesses automatique (5), on freine l'arbre d'entrée (4) de la bo^te de vitesses par mise en contact avec une partie d'un premier élément de freinage (9b) calé sur l'arbre d'entrée (4) de la bo^'te de vitesses (5) de moyens de freinage d'un second élément de frein (11b), pour assurer la synchronisation de rotation de l'arbre d'entrée de la bote de vitesses,