Brevet FR2899685A1 — publié le 20071012

Dispositif de contrôle du fonctionnement d'une courroie La présente invention concerne un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une courroie d'entraînement, plus particulièrement du contrôle de la tension et du glissement éventuel de la courroie, laquelle peut par exemple être une courroie de distribution ou d'entraînement de l'alternateur du moteur d'un véhicule automobile. Pour fonctionner correctement, une courroie doit être tendue. La tension de doit pas être trop forte, ce qui provoquerait une fatigue et une usure importante des axes et des roulements à billes des poulies soutenant la courroie, ni trop faible ce qui pourrait amener le saut de la courroie hors de la gorge d'une poulie ou un glissement de la courroie dans la gorge de la poulie d'entraînement (la poulie mettant en mouvement la courroie). La tension de la courroie peut se dérégler par exemple à cause d'une déficience du mécanisme mettant la courroie en tension ou à cause d'une température trop élevée ou trop basse. A remarquer que le glissement d'une courroie peut avoir une origine autre qu'une tension trop faible, comme par exemple la présence d'huile dans la gorge de la poulie d'entraînement ou de l'huile s'écoulant sur la courroie, due par exemple à une fuite d'huile du moteur. Le glissement de la courroie provoque son usure, puis éventuellement sa rupture. Quand la courroie concernée est la courroie de distribution, un tel incident provoque la désynchronisation des soupapes et des pistons, ce qui peut conduire à la casse du moteur. Lorsque la courroie commence à glisser, le phénomène va en s'amplifiant car le glissement provoque le lustrage de la courroie qui glisse alors de plus en plus. Il est donc primordial de déceler rapidement le glissement de la courroie. Quand il s'agit de la courroie de l'alternateur, ce dernier fonctionne au ralenti ou plus du tout, provoquant la décharge de la batterie et l'arrêt du moteur. Il est donc important de disposer de moyens permettant de contrôler le bon fonctionnement de la ou des courroies, et donc de contrôler la tension et le glissement éventuel, et d'émettre un signal d'alarme en cas de fonctionnement défectueux. 2 Les dispositifs de l'art antérieur apportent des solutions au problème, soit de la tension, soit du glissement d'une courroie. Ils fournissent donc des solutions incomplètes puisqu'ils ne contrôlent pas les deux phénomènes, mais un seul. Ainsi, le brevet FR 2 605 110 décrit un dispositif de détection du glissement d'une courroie d'entraînement d'un alternateur, la courroie étant entraînée par un moteur à combustion interne. Le dispositif comporte des moyens de détection et de mesure des vitesses de rotation du moteur et de l'axe de l'alternateur. La détection de la vitesse du moteur est réalisée par un capteur connecté au circuit de rupture d'allumage du moteur. Cette façon de procéder n'est plus possible sur les moteurs actuels, n'utilisant plus de rupteur d'allumage. La demande de brevet JP2000131055 a également pour objet un dispositif de mesure du glissement d'une courroie, comportant deux lasers émettant des faisceaux lumineux en direction de la courroie et de la poulie de transmission. La mesure des vitesses est effectuée par effet Doppler. Ce type de mesure par effet Doppler a pour inconvénient de provoquer un élargissement des raies spectrales avec pour conséquence une perte de directivité des faisceaux laser. Les dispositifs décrits dans ces deux documents ne fournissent aucune indication sur la tension de la courroie. La demande de brevet EP 0 985 918 Al et le brevet FR 2 617 282 ont pour objet chacun un dispositif de mesure de la tension d'une courroie, mais ne mesure pas le glissement de la courroie. La présente invention propose une solution complète permettant la mesure de la tension et la détection du glissement éventuel d'une courroie, plus particulièrement pour la ou les courroies d'un moteur de véhicule automobile. De façon plus précise, l'invention a pour objet un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une courroie entraînant au moins une poulie et entraînée par une poulie d'entraînement mise en rotation par un moteur, le dispositif comportant des moyens de mise sous tension de la courroie comprenant : 3 - un bras pivotant autour d'un axe fixe, - un galet tendeur fixé sur le bras en liaison pivot, la jante du galet tendeur appuyant sur la courroie entre les deux poulies, et û des moyens élastiques en contact avec l'extrémité du bras opposée au galet tendeur, pressant la jante du galet contre la courroie. Selon l'invention, le dispositif comporte : - des moyens de mesure de la tension de la courroie interposés entre les moyens élastiques et l'extrémité du bras opposée au galet tendeur, les moyens de mesure délivrant un signal de mesure de la tension de la courroie, - des moyens de mesure de la vitesse de la poulie d'entraînement et des moyens de mesure de la vitesse de la courroie, chacun desdits moyens comportant : * une source lumineuse émettant un faisceau de lumière, * un détecteur associé à la source lumineuse, et * une cible solidaire de la courroie ou de la poulie d'entraînement réfléchissant le faisceau de lumière vers le détecteur à chaque tour de la courroie ou de la poulie d'entraînement, le détecteur délivrant un signal de passage à chaque réflexion du faisceau par la cible, et, - un calculateur relié d'une part aux moyens de mesure de la tension de la courroie et d'autre part aux détecteurs, le calculateur déterminant : * l'intervalle de temps séparant deux signaux de passage successifs pour chacune des deux cibles, * les vitesses de la poulie d'entraînement et de la courroie à partir des intervalles de temps déterminés, et * le glissement de la courroie par la comparaison des vitesses de la poulie d'entraînement et de la courroie. Le calculateur délivre un signal d'alarme quand la valeur du glissement dépasse une valeur de glissement prédéterminée et/ou lorsque la valeur de la tension de la courroie est inférieure ou supérieure à une 4 valeur de tension prédéterminée respectivement minimale ou maximale. Selon un mode de réalisation, les moyens élastiques comportent un ressort comprimé entre une partie fixe et l'extrémité du bras pivotant opposée au galet tendeur et avantageusement un système vis-écrou intercalé entre la partie fixe et le ressort, permettant de régler la tension de la courroie. Les moyens de mesure de la tension de la courroie comportent de 10 préférence un capteur d'effort placé entre l'extrémité du bras pivotant opposée au galet tendeur et le ressort. La source lumineuse est avantageusement une diode laser. De préférence, le dispositif de contrôle du fonctionnement de la courroie comporte un dispositif d'alarme recevant le signal d'alarme délivré 15 par le calculateur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin de la figure 1 annexée, 20 qui illustre de façon générale le dispositif objet de l'invention. Le mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 1 concerne un dispositif 10 de contrôle de la tension et du glissement éventuel de la courroie 12 de distribution du moteur (non représenté) d'un véhicule 25 automobile. La courroie est entraînée par une poulie d'entraînement 14 munie d'une gorge dans laquelle se loge la courroie 12. L'axe de rotation de la poulie d'entraînement 14 est solidaire du vilebrequin du moteur. La courroie s'enroule également autour d'une poulie 16 libre en rotation autour de son axe et utilisée pour la tension de la courroie, d'une poulie 18 dont 30 l'axe de rotation est solidaire de l'arbre à cames du moteur et d'une poulie 20 dont l'axe de rotation est solidaire de l'arbre de l'alternateur du moteur. La rotation de la courroie, provoqué par la rotation de la poulie d'entraînement 14, elle-même résultant de la mise en marche du moteur, entraîne la rotation de la poulie 16, de la poulie 18 mettant l'arbre à cames en rotation, et de la poulie 20 mettant l'axe de l'alternateur en rotation. Le dispositif 10 comporte des moyens 22 de contrôle et de réglage de 5 la tension de la courroie 12. Ils sont constitués d'un bras 24 (de préférence un bras de levier) monté en rotation autour d'un axe fixe 26, d'un galet presseur 28 libre en rotation autour de son axe 30 fixé au bras de levier 24, et d'un ressort 32 solidaire d'une partie fixe 34 et en appui sur le capteur d'effort 44 opposée au galet presseur 28. Le ressort 32, logé dans un guide 38, exerce une force motrice sur l'extrémité 36 du bras de levier ce qui pousse la jante du galet tendeur 28 contre la courroie 12. La jante est munie d'une gorge dans laquelle passe la courroie. Un système de vis 40 et d'écrou/contre-écrou 42, monté sur la partie fixe 34, permet d'agir sur la compression du ressort 32 et ainsi de régler la force d'application de la jante du galet tendeur 28 contre la courroie et donc de régler la tension de la courroie. Un capteur de force 44, tel qu'une jauge de contrainte, est intercalée entre l'extrémité 36 du bras de levier et le ressort. Ce capteur délivre un signal correspondant à la force exercée par le ressort 32 sur l'extrémité 36 du bras de levier. Ce signal est donc représentatif de la tension de la courroie. Il est envoyé sur l'entrée 46 d'un calculateur 48. Le dispositif 10 comporte également des moyens pour mesurer les vitesses de la courroie et de la poulie d'entraînement. A cette fin, une cible 50 est fixée sur la courroie et une cible 52 est fixée sur la jante de la poulie d'entraînement 14. Par vitesse , on désigne le rapport de la longueur du chemin parcouru par la cible pendant un tour de courroie ou de poulie au temps employé pour le parcourir. La longueur du chemin parcouru sur un tour est égale, pour la courroie, à la longueur de la courroie ou, pour la poulie, à la distance entre la cible de la poulie et son axe de rotation multiplié par 2rr. Pour alléger l'exposé, on parlera de vitesse de la courroie et de vitesse de la poulie d'entraînement, bien qu'il s'agisse en fait des vitesses des cibles. 6 Une source lumineuse 54 ou 56 émet un faisceau lumineux respectivement 58 ou 60, réfléchi à chaque tour par la cible 50 ou 52. Les sources lumineuses sont avantageusement des diodes laser émettant un faisceau lumineux directionnel. Un détecteur 62 ou 64, associé à la source lumineuse respectivement 54 ou 56, reçoit à chaque tour la lumière réfléchie par la cible respectivement 50 ou 52 et émet un signal de passage en recevant la lumière réfléchie. Les cibles 50 et 52 peuvent être par exemple des petits miroirs plans orientés de sorte que la cible 50 réfléchit le faisceau lumineux 58 vers le détecteur 62, mais pas vers le détecteur 64 et, inversement, la cible 52 réfléchit le faisceau lumineux 60 vers le détecteur 64, mais pas vers le détecteur 62. Une autre solution consiste à choisir les deux sources lumineuses 54 et 56 de sorte qu'elles émettent un faisceau lumineux à des longueurs d'onde différentes et à munir la face avant des détecteurs 62 et 64 de filtres optiques, le détecteur 62 étant passant pour les longueurs d'onde de la lumière émise par la source lumineuse 54 et opaque pour les longueurs d'onde de la lumière émise par la source lumineuse 56 et, inversement, le filtre associé au détecteur 64 étant passant pour les longueurs d'onde de la lumière émise par source lumineuse 56 et opaque pour les longueurs d'onde de la lumière émise par la source 54 . Le calculateur 48 reçoit les signaux de passage émis par le détecteur 62 ou 64 sur ses entrées respectivement 66 ou 68. Le calculateur détermine les vitesses de la poulie d'entraînement vp et de la courroie vc en chronométrant, pour chaque tour, l'intervalle de temps At séparant deux signaux de passage consécutifs émis d'une part par le détecteur 64 et par le détecteur 62 et en divisant la longueur du chemin parcouru par At. Une différence des vitesses vp et vc , aux erreurs de mesure près, indique que la courroie glisse dans la gorge de la poulie d'entraînement 14. Le calculateur compare périodiquement la différence des vitesses vp et vc et si cette différence est supérieure à une valeur de seuil de glissement prédéterminée, le calculateur envoie un signal d'alarme à un dispositif 7 d'alarme 70, lequel peut être par exemple un avertisseur lumineux qui s'allume au tableau de bord du véhicule ou un avertisseur sonore signalant au conducteur le fonctionnement défectueux de la courroie. De plus, le calculateur compare le signal reçu sur son entrée 46, signal représentatif de la tension de la courroie, à une valeur de tension maximale prédéterminée et à une valeur de tension minimale prédéterminée. Si la valeur mesurée de la tension de la courroie est supérieure à la valeur maximale ou inférieure à la valeur minimale, le calculateur émet un signal d'alarme vers le dispositif d'alarme 70. L'alarme est ainsi actionnée en cas de glissement de la courroie et/ou en cas de tension défectueuse de la courroie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle du fonctionnement d'une courroie (12) entraînant au moins une poulie (16) et entraînée par une poulie d'entraînement (14) mise en rotation par un moteur, le dispositif comportant des moyens (22) de mise sous tension de la courroie comprenant : - un bras (24) pivotant autour d'un axe fixe (26), - un galet tendeur (28) fixé mobile en rotation sur le bras, la jante du galet tendeur appuyant sur la courroie entre les deux poulies (14, 16), et û des moyens élastiques (32) en contact avec l'extrémité (36) du bras opposée au galet tendeur, pressant la jante du galet contre la courroie, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens de mesure de la tension de la courroie (44) interposés entre les moyens élastiques (32) et l'extrémité (36) du bras opposée au galet tendeur, les moyens de mesure délivrant un signal de mesure de la tension de la courroie, - des moyens de mesure de la vitesse de la poulie d'entraînement (14) et des moyens de mesure de la vitesse de la courroie (12), chacun desdits moyens comportant : * une source lumineuse (54 ou 56) émettant un faisceau de lumière (58 ou 60), * un détecteur (62 ou 64) associé à la source lumineuse (54 ou 56), et * une cible (50 ou 52) solidaire de la courroie ou de la poulie d'entraînement réfléchissant le faisceau de lumière vers le détecteur à chaque tour de la courroie ou de la poulie d'entraînement, le détecteur délivrant un signal de passage à chaque réflexion du faisceau par la cible, et, 9 - un calculateur (48) relié d'une part aux moyens de mesure de la tension de la courroie et d'autre part aux détecteurs, le calculateur déterminant : * l'intervalle de temps séparant deux signaux de passage successifs pour chacune des deux cibles, * les vitesses de la poulie d'entraînement et de la courroie à partir des intervalles de temps déterminés, et * le glissement de la courroie par la comparaison des vitesses de la poulie d'entraînement et de la courroie, le calculateur délivrant un signal d'alarme quand la valeur du glissement dépasse une valeur de glissement prédéterminée et/ou lorsque la valeur de la tension de la courroie est inférieure ou supérieure à une valeur de tension prédéterminée respectivement minimale ou maximale. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens élastiques comportent un ressort (32) comprimé entre une partie fixe (34) et l'extrémité (36) du bras pivotant opposée au galet tendeur. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens élastiques comportent en outre un système vis-écrou (40, 42) intercalé entre la partie fixe et le ressort, permettant de régler la tension de la courroie. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de mesure de la tension de la courroie comportent un capteur d'effort (44) placé entre l'extrémité du bras pivotant opposée au galet tendeur et le ressort. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la source lumineuse est une diode laser. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alarme (70) recevant le signal d'alarme délivré par le calculateur.