Brevet FR2907850A1 — publié le 20080502

Dispositif de découplage d'un alternateur La présente invention concerne un dispositif de découplage de l'arbre de rotation d'un alternateur avec le vilebrequin d'un moteur thermique 5 d'un véhicule. De façon classique, l'arbre de rotation d'un alternateur (arbre de rotation qui fait partie du rotor de l'alternateur) de véhicule automobile est muni à son extrémité d'une poulie, laquelle est mise en rotation à l'aide d'une courroie d'entraînement, elle-même reliée à une poulie solidaire du 10 vilebrequin du moteur. Dès la mise en marche du moteur, la courroie entraîne l'alternateur, lequel génère un courant électrique utilisé pour recharger la batterie du véhicule et pour alimenter différents équipements consommateurs d'énergie électrique. Certains véhicules sont actuellement équipés d'un alternateur 15 réversible qui peut fonctionner en moteur électrique. Le rotor est alimenté en courant électrique à l'aide de la batterie, ce qui met en rotation le rotor et donc la poulie fixée à l'arbre du rotor, laquelle entraîne la courroie et le vilebrequin. L'énergie mécanique fournie par l'alternateur peut être utilisée pour démarrer le moteur thermique, par exemple dans un système d'arrêt et 20 de redémarrage automatique du moteur (système Stop & Start ) ou pour fournir un couple supplémentaire au moteur thermique. Lorsque la batterie est suffisamment chargée, l'alternateur peut être coupé, c'est-à-dire qu'il ne génère plus de courant électrique. L'inconvénient principal des systèmes existants vient du fait que 25 l'alternateur est relié en permanence au vilebrequin du moteur, même lorsque l'alternateur ne débite pas de courant, ce qui engendre des pertes mécaniques et une usure inutile de l'alternateur. Des dispositifs de découplage de l'arbre de rotation d'un alternateur avec le vilebrequin d'un moteur ont déjà été proposés. Par exemple, le 30 brevet EP 0 980 479 B1 décrit un tel dispositif composé d'un système à ressort et à embrayage unidirectionnel interposé entre l'arbre et la poulie de l'alternateur. Le ressort et l'embrayage sont reliés en série. Le ressort 2907850 2 transmet le mouvement de rotation de la poulie à l'arbre de l'alternateur, la poulie et l'arbre tournant dans le même sens, en permettant de petits mouvements de rotation de l'arbre en sens inverse du mouvement de la poulie. L'embrayage permet à l'arbre de l'alternateur de tourner à une vitesse de rotation supérieure à celle de la poulie lorsque la vitesse de rotation du vilebrequin diminue. Le but de ce système est d'éviter que les brusques variations de régime du moteur se répercutent sur l'alternateur, ce qui provoquerait un glissement de la courroie sur la poulie de l'alternateur et donc l'usure ou même la casse de la courroie. La demande de brevet FR 2 727 902 décrit un dispositif pour la climatisation d'un véhicule. Lorsque le moteur thermique du véhicule est à l'arrêt, l'alternateur (réversible) est découplé du vilebrequin du moteur et le compresseur de climatisation est actionné par l'alternateur réversible fonctionnant en moteur électrique. Le découplage de l'alternateur est réalisé à l'aide d'une roue libre interposée entre le vilebrequin et la poulie du vilebrequin. La demande de brevet EP 0 441 212 A2 concerne un dispositif de charge d'une batterie connectée à un alternateur entraîné par le vilebrequin d'un moteur, à l'aide d'un système à deux poulies reliées par une courroie. Selon un mode de réalisation, l'une des deux poulies est du type électromagnétique, ce qui permet d'optimiser la charge de la batterie en découplant l'alternateur du vilebrequin lorsque la batterie est chargée. Bien que les documents cités précédemment permettent un découplage de l'alternateur avec le vilebrequin du moteur, ils ne concernent pas le problème de la diminution de consommation en carburant du moteur. La présente invention propose un dispositif permettant de réduire la consommation du moteur d'un véhicule en découplant l'arbre de rotation d'un alternateur avec le vilebrequin d'un moteur thermique lors de certaines phases de fonctionnement. Par dispositif de découplage, on désigne un dispositif permettant de découpler mais également de coupler deux éléments entre eux (tel qu'un embrayage par exemple). Il s'agit donc d'un dispositif de couplage/découplage, qui sera désigné par la suite dispositif de découplage 2907850 3 afin d'alléger l'exposé. Le dispositif doit de préférence être de petites dimensions, donc de faible encombrement de façon à être logé sous le capot du véhicule sans occuper trop d'espace. La solution retenue pour résoudre le problème de découplage doit donc tenir compte de l'encombrement du 5 dispositif de découplage. De façon plus précise, le dispositif de découplage comporte : - un premier moyen de découplage permettant au moteur d'entraîner l'arbre de rotation de l'alternateur lorsque la vitesse de rotation du moteur est supérieure à une valeur prédéterminée, et 10 - un deuxième moyen de découplage permettant à l'alternateur d'entraîner le moteur notamment lorsque la vitesse de rotation du moteur est inférieure à ladite valeur prédéterminée, les deux moyens pouvant être éventuellement tous les deux actifs sur certaines plages de régime moteur. La valeur prédéterminée correspond de préférence à une vitesse de 15 rotation du moteur inférieure à la vitesse de rotation du moteur tournant au ralenti. Le dispositif peut comporter au moins l'un des éléments suivants ou l'une des caractéristiques suivantes : - un organe de pilotage du premier moyen de découplage commandant le 20 découplage de l'arbre de l'alternateur, y compris lorsque la vitesse de rotation du moteur est supérieure à ladite valeur prédéterminée ; - l'un des premier et deuxième moyens de découplage est constitué par un mécanisme à roue libre ; - le premier moyen de découplage est constitué par un embrayage à friction 25 comportant au moins un disque et le deuxième moyen de découplage est constitué par un mécanisme à roue libre ; - le mécanisme à roue libre est en position bloquée lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur est supérieure à la vitesse de rotation du moteur ; - le premier moyen de découplage est constitué par un embrayage à friction 30 comportant au moins un disque et le deuxième moyen de découplage est constitué par un embrayage centrifuge ; 2907850 4 - le dispositif comporte une première poulie reliée au vilebrequin et une deuxième poulie reliée à l'arbre de l'alternateur, au moins l'un des premier et deuxième moyens de découplage est placé dans l'une des poulies. - le mécanisme à roue libre est placé dans la première ou la deuxième 5 poulie ; D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins 10 annexés et sur lesquels : - la figure 1 montre schématiquement une roue libre à billes ou à rouleaux placée dans une poulie ; - la figure 2 est une vue simplifiée, en coupe, d'un dispositif de découplage avec deux embrayages placés dans une poulie ; 15 - la figure 3 illustre en coupe un système d'embrayage centrifuge ; -les figures 4 et 6 représentent les volumes occupés par différents types de systèmes de couplage ; - la figure 5 illustre le fonctionnement d'un dispositif de découplage comprenant deux embrayages ou composé d'un embrayage et d'une roue 20 libre ; - la figure 7 illustre l'architecture d'un dispositif de découplage avec un embrayage et une roue libre ; et la figure 8 montre en coupe un exemple de réalisation d'un dispositif de découplage comportant un embrayage et une roue libre implantés dans 25 une poulie. Afin de découpler l'alternateur du vilebrequin au cours des différentes phases de fonctionnement d'un moteur thermique, ce qui permet de diminuer la consommation en carburant du moteur, il est nécessaire de disposer d'un dispositif de découplage performant, offrant une grande souplesse 2907850 5 d'utilisation et peu encombrant. Selon l'invention, le dispositif de découplage comporte deux moyens de découplage distincts, un premier moyen permettant au moteur d'entraîner l'alternateur lorsque la vitesse de rotation du rotor de l'alternateur est supérieure à une valeur déterminée et un 5 deuxième moyen permettant à l'alternateur d'entraîner le moteur lorsque la vitesse de rotation du rotor de l'alternateur est inférieure à la valeur prédéterminée. En d'autres termes, le deuxième moyen est utilisé pour découpler (ou coupler) l'alternateur au moteur jusqu'à une valeur prédéterminée de vitesse de rotation du rotor (ou du moteur) et le premier 10 moyen est utilisé pour le découplage (ou couplage) au-delà de cette valeur prédéterminée. Cette dernière est choisie de façon à correspondre de préférence à une vitesse de rotation du moteur inférieure à la vitesse de rotation du moteur tournant au ralenti. Les figures 2 à 5 concernent un deuxième mode de réalisation avec 15 deux embrayages et les figures 1 et 6 à 8 concernent un troisième mode de réalisation avec un embrayage et une roue libre (la figure 5 concerne les deux modes de réalisation). Chacun des embrayages et chacune des roues libres forme un moyen de découplage de l'axe de rotation de l'alternateur avec le vilebrequin. 20 Pour fixer les idées, le tableau ci-après schématise les deux modes avec les moyens de découplage correspondants et les régimes moteurs pour lesquels ces moyens sont actifs. Moyen de découplage 1 Moyen de découplage 1 Mode 1 Type Embrayage centrifuge Embrayage friction Actif 0-N1 tr/mn N2-7000 tr/mn N1>N2 N2 REVENDICATIONS 1. Dispositif de découplage de l'arbre de rotation (12) d'un alternateur avec le vilebrequin d'un moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un premier moyen de découplage (14) permettant au moteur d'entraîner l'arbre de rotation de l'alternateur lorsque la vitesse de rotation du moteur est supérieure à une valeur prédéterminée, et - un deuxième moyen de découplage (16) permettant à l'alternateur d'entraîner le moteur notamment lorsque la vitesse de rotation du moteur est inférieure à ladite valeur prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un organe de pilotage (40) du premier moyen de découplage commandant le découplage de l'arbre de l'alternateur, y compris lorsque la vitesse de rotation du moteur est supérieure à ladite valeur prédéterminée. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième moyens de découplage est constitué par un mécanisme à roue libre (22, 94). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le mécanisme à roue libre est piloté à l'aide de moyens (40) choisis parmi des moyens mécaniques, électriques, magnétiques, piézoélectriques, hydrauliques et pneumatiques. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le premier moyen de découplage est constitué par un embrayage à friction (92) comportant au moins un disque (98) et en ce que le deuxième moyen de découplage est constitué par un mécanisme à roue libre (94). 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le mécanisme à roue libre (94) est en position bloquée lorsque la vitesse de rotation de l'alternateur est supérieure à la vitesse de rotation du moteur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le premier moyen de découplage est constitué par un embrayage à friction (64) comportant au moins un disque (68) et en ce que le deuxième moyen de découplage est constitué par un embrayage centrifuge (66). 2907850 13 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que ledit embrayage à friction (64) comporte des moyens d'actionnement (70) de l'un des types suivants : électromagnétique, hydraulique et pneumatique. 5 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'embrayage centrifuge est par défaut en position fermée et le reste en dessous d'un certain régime. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes comportant une première poulie reliée au vilebrequin, une deuxième poulie (26, 44, 72, 10 96) reliée à l'arbre de l'alternateur et une courroie reliant les poulies entre elles, caractérisé en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième moyens de découplage est placé dans l'une des poulies. 11. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6 et selon la revendication 10 caractérisé en ce que le mécanisme à roue libre (22, 94) est placé 15 dans la deuxième poulie (26, 96) et autour de l'arbre (24, 100) de l'alternateur. 12. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6 et selon la revendication 10 caractérisé en ce que le mécanisme à roue libre est placé dans la première poulie. 20 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite valeur prédéterminée correspond à une vitesse de rotation du moteur inférieure à la vitesse de rotation du moteur tournant au ralenti. 25