Brevet FR2959701A1 — publié le 20111111

MOTORISATION DE VEHICULE COMPRENANT UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ACCOUPLE A UN MOTEUR ELECTRIQUE [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion interne accouplés à un moteur électrique, et en particulier les systèmes d'accouplement entre l'arbre de sortie du vilebrequin et l'arbre d'entraînement d'un moteur électrique tel qu'un alternodémarreur. [0002] Le souci croissant de respect de l'environnement ainsi que des normes d'émissions de gaz polluants sans cesse plus contraignantes ont conduit au développement de moteurs à combustion interne associés à des alternodémarreurs. Des alternodémarreurs sont ainsi accouplés à la fois à des moteurs à allumage commandé et à des moteurs à allumage par compression. De nombreux moteurs thermiques sont dorénavant équipés d'alternodémarreurs. [0003] Un alternodémarreur est une machine électrique fonctionnant en moteur pour entraîner le moteur à combustion interne durant son démarrage, en utilisant une source électrique telle qu'une batterie. En dehors de cette période de démarrage, quand le véhicule est entraîné par le moteur thermique, l'alterno-démarreur peut fonctionner dans un mode générateur de courant pour recharger une batterie du véhicule ou alimenter le réseau de bord. L'arbre de vilebrequin et l'arbre de l'alternodémarreur sont ainsi accouplés. [0004] Ces alterno-démarreurs peuvent être notamment utilisés dans les véhicules équipés d'une fonction dite STOP & START, pour lesquels le moteur thermique s'arrête dès que le véhicule est à l'arrêt et redémarre par exemple dès que le conducteur accélère de nouveau. Les moteurs à combustion interne associés à un alternodémarreur présentent une consommation de carburant réduite, en particulier en cycle urbain où le nombre d'arrêts et de redémarrages est important. [0005] Le démarrage du moteur à combustion interne peut prendre la forme d'un démarrage initial ou d'un démarrage assisté. Un démarrage initial désignera par la suite un démarrage du moteur durant duquel la rotation du vilebrequin est initiée par un démarreur spécifique. Durant cette phase, l'arbre du vilebrequin entraîne l'arbre de l'alternodémarreur. [0006] Un démarrage assisté désignera par la suite un démarrage du moteur durant lequel la rotation de l'arbre de sortie du vilebrequin est entraînée par la rotation de l'arbre de l'alternodémarreur fonctionnant en moteur, et ce jusqu'à initier la combustion dans les cylindres de sorte que le moteur à combustion interne atteigne son régime de ralenti. [0007] Des moteurs connus munis d'alternodémarreurs comportent un arbre de sortie du vilebrequin, un arbre d'entraînement d'un alternodémarreur, et un arbre d'entraînement d'un compresseur. Ces trois arbres ont des axes de rotation parallèles et présentent des poulies à leur extrémité. Une courroie asynchrone, typiquement une courroie trapézoïdale, forme une boucle et est enroulée sur ces poulies. [0008] Afin de garantir une tension minimale de la courroie, un tendeur (ou plusieurs tendeurs) est (sont) fixé (s) sur le bloc moteur (ou tout autre composant fixé sur le moteur). Le (ou les) tendeurs permettent) d'éviter un glissement lors de l'application d'un couple moteur sur l'une des poulies. Un tendeur connu comprend un support rigide présentant deux branches reliées pour former un T. Le support est monté pivotant par rapport au bloc moteur au niveau de l'extrémité d'une des branches. Le tendeur est disposé de manière à ce que l'axe de rotation du support soit situé à l'intérieur du triangle défini par les axes des poulies. Des galets tendeurs sont montés aux extrémités de la barre horizontale du T, cette branche étant libre en rotation à l'extrémité de la branche verticale du T. Les galets sont disposés entre l'axe de rotation du support et l'axe de rotation de l'arbre de sortie de l'alternodémarreur. Les galets sont en appui contre deux brins de la courroie. La position neutre désigne la position occupée par la courroie lorsqu'aucun couple n'est exercé par l'intermédiaire des trois arbres. L'absence de ressort ne permet pas de rattraper la perte de tension courroie qui se fera au fur et a mesure du viellissement du système. [0009] En pratique, un tel système de tendeur ne donne pas entièrement satisfaction. Les variations de tension et d'angles d'enroulement de la courroie sur les poulies sont importantes durant le fonctionnement et conduisent à son usure accélérée. Du fait que les poulies de l'alternodémarreur et du vilebrequin sont alternativement menantes et menées, la courroie subit de très grandes variations de tension en fonction du mode de fonctionnement du véhicule. La durée de vie de la courroie est ainsi inférieure à la durée de vie du véhicule, ce qui nécessite un remplacement à intervalles réguliers. Le remplacement ou le montage d'une telle courroie sont des opérations fastidieuses et longues. Le montage de la courroie en usine ou en atelier nécessite notamment un outillage important. Par ailleurs, un redémarrage par l'alternodémarreur s'avère parfois problématique, notamment lorsque la courroie est humide. [0010] Certains moteurs hybrides comprennent également un moteur à combustion interne, un moteur électrique et un compresseur dont les arbres de rotation sont accouplés par l'intermédiaire d'une courroie asynchrone. Le moteur électrique fonctionne alternativement en moteur ou en génératrice, tandis que le moteur à combustion interne est alternativement démarré ou éteint. [0011] La tension de la courroie pose alors des problèmes similaires à ceux rencontrés dans un moteur muni d'un alternodémarreur. [0012] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. [0013] L'invention porte ainsi sur une motorisation de véhicule, comprenant : [0014] -un moteur à combustion interne présentant une première poulie et un arbre de sortie de vilebrequin sur lequel la première poulie est fixée ; [0015] -un moteur électrique présentant une deuxième poulie et un arbre d'entraînement sur lequel la deuxième poulie est fixée ; [0016] -un consommateur d'énergie muni d'un arbre d'entraînement sur lequel une troisième poulie est fixée, [0017] -une courroie asynchrone enroulée sur les première, deuxième et troisième poulies pour les accoupler en rotation ; [0018] -un tendeur de la courroie, comprenant ; [0019] -une première biellette montée pivotante par une première extrémité par rapport au moteur à combustion interne ; [0020] -une deuxième biellette présentant une première extrémité par l'intermédiaire de laquelle elle est montée pivotante sur une deuxième extrémité de la première biellette ; [0021] -une troisième biellette rigide dont la partie médiane est montée pivotante sur une deuxième extrémité de la deuxième biellette ; [0022] -des premier et deuxième galets montés pivotants respectivement sur des première et deuxième extrémités de la troisième biellette et venant en appui contre des brins respectifs de la courroie ; [0023] -un organe de rappel rappelant la première biellette vers une position de repos. [0024] Selon une variante, l'organe de rappel comprend une barre de torsion dont une première extrémité est fixée à la première extrémité de la première biellette et dont une deuxième extrémité est fixée au moteur à combustion interne. [0025] Selon encore une variante, les première et deuxième biellettes sont disposées à l'intérieur du contour de la courroie. [0026] Selon une autre variante, les galets sont en appui contre deux brins de la courroie s'enroulant sur la deuxième poulie. [0027] Selon encore une autre variante, les variations de couple moteur respectivement sur les première et deuxième poulies induisent un déplacement de la troisième biellette de sorte que les axes de rotation des galets et l'axe de rotation de la deuxième poulie forment sensiblement un triangle isocèle. [0028] Selon une variante, un intervalle est ménagé entre les premier et deuxième galets, les deux brins de la courroie enroulés sur la deuxième poulie passant dans cet intervalle, la largeur de cet intervalle étant inférieure à 1,3*D2, D2 étant le diamètre de la deuxième poulie. [0029] Selon une autre variante, les première et deuxième biellettes forment un angle aigu dans la position de repos. [0030] Selon encore une variante, les axes de rotation des première et deuxième poulies, et lesdits axes de pivotement des galets et des première à troisième biellettes sont colinéaires. [0031] Selon une autre variante, le moteur électrique est commandé pour former un alternodémarreur du moteur à combustion interne. [0032] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : • la figure 1 est représentation schématique de dessus d'un véhicule muni d'un bloc-moteur ; • la figure 2 est une représentation schématique de face d'un bloc moteur muni d'un tendeur de courroie dans une position au repos ; • la figure 3 est une représentation schématique de face d'un bloc moteur muni d'un tendeur de courroie lorsque l'arbre de vilebrequin est moteur ; • la figure 4 est une représentation schématique de face d'un bloc-moteur muni d'un tendeur de courroie lorsque l'arbre d'alternodémarreur est moteur ; • la figure 5 est une vue en coupe de côté d'un mode de réalisation d'un ressort de rappel du tendeur. [0033] Par la suite, l'angle d'enroulement de la courroie autour d'une poulie désigne la portion angulaire de la poulie en contact avec la courroie. Par la suite, un brin de la courroie désigne une portion de la courroie s'étendant entre deux poulies. [0034] La figure 1 est une représentation schématique de dessus d'un véhicule 1. Le véhicule 1 comprend un compartiment moteur 3, ménagé par exemple entre les roues avant du véhicule. Un moteur à combustion interne 2 et un alternodémarreur 7 sont logés à l'intérieur du compartiment moteur 3. [0035] Les figures 2 à 4 sont des vues de face du moteur 2 pour différentes configurations d'une courroie d'accouplement. Une poulie 21 est fixée sur un arbre de sortie du vilebrequin du moteur 2 à combustion interne. Une poulie 22 est fixée sur un arbre d'entraînement d'un alternodémarreur 7. Une poulie 23 est fixée sur un arbre d'entraînement d'un périphérique mené consommateur d'énergie mécanique, tel qu'une pompe ou un compresseur. [0036] Une courroie asynchrone 24 est enroulée sur les poulies 21 à 23 pour les accoupler en rotation. La courroie asynchrone 24 peut par exemple être une courroie plate ou une courroie trapézoïdale. La courroie asynchrone 24 comprend un premier brin s'étendant entre les poulies 21 et 22, un deuxième brin 242 s'étendant entre les poulies 21 et 23, et un troisième brin 243 s'étendant entre les poulies 22 et 23. [0037] De façon connue en soi, l'alternodémarreur 7 comprend un moteur électrique pouvant être commandé en mode moteur pour entraîner le moteur à combustion interne 2 et procéder à son démarrage, ou être commandé en mode alternateur pour être entraîné par le moteur à combustion interne 2 afin de générer de l'électricité par exemple pour recharger une batterie. De façon connue en soi, un démarreur électrique (non illustré) peut être associé au moteur à combustion interne 2 pour réaliser son démarrage initial. [0038] Dans la position illustrée à la figure 2, les poulies 21 à 23 sont immobiles, et les brins 241 à 243 sont soumis à une même tension statique. [0039] La position illustrée à la figure 3 correspond à un démarrage initial du moteur à combustion 2 par l'intermédiaire du démarreur ou à une phase de combustion du moteur à combustion interne 2. Durant ces deux phases, un couple moteur est appliqué par la poulie 21 sur la courroie 24. Un couple résistant est appliqué par les poulies 22 et 23 sur la courroie 24. Cette configuration tend à accroître la tension dans le brin 241 et à abaisser la tension dans le brin 242. [0040] La position illustrée à la figure 4 correspond à un redémarrage du moteur à combustion interne 2 par l'intermédiaire de l'alternodémarreur 7. Durant cette phase, un couple moteur est appliqué par la poulie 22 sur la courroie 24. Un couple résistant est appliqué par les poulies 21 et 23 sur la courroie 24. Cette configuration tend à accroître la tension dans le brin 243 et à abaisser la tension dans le brin 241. [0041] Un tendeur 4 comprend une première biellette 41 rigide. La première biellette 41 présente des première et deuxième extrémités. La première biellette 41 est montée pivotante par rapport au moteur à combustion interne 2 autour d'un axe 51 situé au niveau de sa première extrémité. Le tendeur 4 comprend une deuxième biellette 42 rigide. La deuxième biellette 42 présente des première et deuxième extrémités. La première extrémité de la deuxième biellette 42 est montée pivotante par rapport à la première biellette 41 autour d'un axe 52 situé au niveau de la deuxième extrémité de cette biellette 41. Le tendeur 4 comprend une troisième biellette 43. La troisième biellette 43 est rigide et présente des première et deuxième extrémités. La partie médiane de la troisième biellette 43 est montée pivotante sur la deuxième extrémité de la deuxième biellette 42. [0042] Le tendeur 4 comprend des premier et deuxième galets 54 et 55. Le premiers galet 54 est monté pivotant au niveau de la première extrémité de la troisième biellette 43, et le galet 55 est monté pivotant au niveau de la deuxième extrémité de la biellette 43. Le galet 54 est en appui contre le brin 241. Le galet 55 est en appui contre le brin 243. Un intervalle est ménagé entre les galets 54 et 55. Les brins 241 et 243 sont en contact avec les galets 54 et 55, à l'intérieur de cet intervalle. [0043] Les biellettes 41 et 42 sont disposées à l'intérieur du contour de la courroie 24. Une telle configuration permet avantageusement de limiter l'encombrement du tendeur 4. Le tendeur 4 comprend un organe de rappel 6, dont un mode de réalisation est illustré à la figure 5. L'organe de rappel 6 rappelle la première biellette 41 vers la position de repos illustrée à la figure 2. L'axe de pivotement de la biellette 41, l'axe de pivotement de la biellette 42, l'axe de pivotement de la biellette 43, les axes de pivotement des galets 54 et 55, ainsi que les axes de rotation des poulies 21 à 23 sont sensiblement colinéaires. [0044] Le tendeur 4 est destiné à garantir une tension appropriée de la courroie 24 dans différentes configurations de fonctionnement. Le tendeur 4 permet d'appliquer une tension au repos dans la courroie 24. La position de repos du tendeur 4 et de la courroie 24 illustrée à la figure 2 est une position intermédiaire entre les positions illustrées aux figures 3 et 4. [0045] De plus, le tendeur 4 permet d'appliquer aux brins 241 et 242 une tension suffisante pour éviter un patinage de la poulie 21 par rapport à la courroie 24 durant le démarrage initial ou durant le fonctionnement du moteur à combustion interne 2. Durant ces phases, la tension appliquée par le tendeur 4 aux brins 241 à 243 permet d'éviter un patinage des poulies 22 et 23 par rapport à la courroie 24. Durant ces phases, la tension de la courroie 24 permet alors de garantir un angle d'enroulement de la courroie 24 suffisamment élevé sur les poulies 21 à 23. Le tendeur 4 permet également d'éviter des battements intempestifs de la courroie 24 durant ces phases. [0046] Par ailleurs, le tendeur 4 permet d'appliquer aux brins 241 et 243 une tension suffisante pour éviter un patinage de la poulie 22 par rapport à la courroie 24 lorsque l'alternodémarreur 7 fonctionne en moteur pour procéder au redémarrage du moteur à combustion 2. Durant cette phase, la tension appliquée par le tendeur 4 aux brins 241 à 243 permet d'éviter un patinage des poulies 21 et 23 par rapport à la courroie 24. Durant cette phase, la tension de la courroie 24 permet alors de garantir un angle d'enroulement de la courroie 24 suffisamment élevé sur les poulies 21 à 23. Le tendeur 4 permet également d'éviter des battements intempestifs de la courroie 24 durant cette phase. [0047] La cinématique des biellettes 41 à 43 permet d'assurer une grande progressivité de la variation de tension dans la courroie 24, même en présence de fortes variations de couple. Cette progressivité permet de réduire sensiblement l'usure de la courroie 24 et donc de prolonger sa durée de vie. Cette progressivité est avantageusement optimisée en configurant les biellettes 41 et 42 de façon à ce qu'elles forment un angle aigu dans la position de repos. La cinématique permet également un éloignement entre la biellette 43 et la poulie 22 au fur et à mesure de l'usure de la courroie 24. [0048] Du fait de l'utilisation d'une biellette 43 rigide, l'entraxe entre les galets 54 et 55 est constant. De plus, la cinématique des biellettes 41 à 43 permet de former un triangle sensiblement isocèle entre l'axe de rotation de la poulie 22 et les axes de rotation des galets 54 et 55. Ainsi, le déplacement de la biellette 43 n'induit pas de surtensions de la courroie 24 dans les différentes configurations de fonctionnement, ce qui réduit également son usure. [0049] L'intervalle entre les galets 54 et 55 est également avantageusement inférieur à 1,3*D2, D2 étant le diamètre de la poulie 22. On obtient ainsi un angle d'enroulement optimal sur la poulie 22. [0050] Le tendeur 4 est avantageusement configuré pour venir en appui contre les brins 241 et 243 qui s'enroulent sur la poulie 22. En effet, l'alternodémarreur 7 présente usuellement une poulie 22 présentant un diamètre relativement réduit. La transmission de puissance entre la poulie 22 et la courroie 24 est donc particulièrement sujette au patinage, ce qui justifie d'optimiser l'angle d'enroulement sur cette poulie 22. [0051] La figure 5 est une vue en coupe d'un exemple d'organes rappel 6. L'organe rappel 6 est avantageusement un ressort de torsion. Dans l'exemple illustré, l'organe rappel 6 est fixé sur un carter du moteur à combustion interne 2. De l'espace étant généralement disponible dans la profondeur à l'intérieur du contour de la courroie 24, l'organe de rappel 6 proposé comprend une barre de torsion 64. La barre de torsion 64 présente une première extrémité sur laquelle la biellette 41 est encastrée. La biellette 41 peut être montée encastrée par tout moyen approprié, par exemple au moyen d'une clavette, et d'un écrou 65 vissé sur la barre 64. La barre 64 présente une deuxième extrémité fixée sur une embase 61. L'embase 61 est montée encastrée par l'intermédiaire de vis 62 et 63 dans le carter moteur. Le rappel du tendeur 4 vers sa position de repos repose ainsi sur la torsion de l'arbre 64, et sur l'effort élastique généré lorsque la biellette 41 est écartée de sa position de repos autour de l'axe 51. Une telle barre de torsion 64 permet ainsi de garantir de façon simple un couple de rappel selon les deux sens de rotation de la biellette 41. La torsion de l'arbre 64 permet également le pivotement de la biellette 41 autour de l'axe 51. [0052] Afin de faciliter le montage ou le remplacement de la courroie 24, une goupille non illustrée permet avantageusement d'immobiliser le tendeur 4 dans sa position au repos. Une telle goupille peut notamment traverser la biellette 43 pour venir en prise dans un logement d'un carter du moteur à combustion interne 2. [0053] Bien que les exemples décrits précédemment portent sur un moteur à combustion interne accouplé à un alternodémarreur, invention s'applique également à un moteur à combustion interne associé à un moteur électrique d'entraînement du véhicule, pour un véhicule hybride. [0054] Par ailleurs, bien que l'invention ait été illustrée dans un exemple dans lequel la courroie est enroulée sur trois poulies, l'invention s'applique également à une motorisation dans lequel la courroie est enroulée seulement sur la poulie du moteur à combustion interne et sur la poulie du moteur électrique. REVENDICATIONS1. Motorisation de véhicule, comprenant : - un moteur à combustion interne (2) présentant une première poulie (21) et un arbre de sortie de vilebrequin sur lequel la première poulie est fixée ; - un moteur électrique (7) présentant une deuxième poulie (22) et un arbre d'entraînement sur lequel la deuxième poulie est fixée ; - un consommateur d'énergie présentant une troisième poulie et un arbre d'entraînement sur lequel la troisième poulie est fixée ; -une courroie asynchrone (24) enroulée sur les première, deuxième et troisième poulies (21,22, 23) pour les accoupler en rotation ; - un tendeur (4) de la courroie ; caractérisée en ce que le tendeur comprend : - une première biellette (41) montée pivotante (51) par une première extrémité par rapport au moteur à combustion interne ; - une deuxième biellette (42) présentant une première extrémité par l'intermédiaire de laquelle elle est montée pivotante (52) sur une deuxième extrémité de la première biellette (41) ; - une troisième biellette (43) rigide dont la partie médiane est montée pivotante (53) sur une deuxième extrémité de la deuxième biellette (42) ; - des premier et deuxième galets (54,55) montés pivotants respectivement sur des première et deuxième extrémités de la troisième biellette (43) et venant en appui contre des brins respectifs (241,243) de la courroie ; - un organe de rappel (6) rappelant la première biellette (41) vers une position de repos. 2. Motorisation de véhicule selon la revendication 1, dans laquelle l'organe de rappel (6) comprend une barre de torsion dont une première extrémité est fixée à la première extrémité de la première biellette (41) et dont une deuxième extrémité est fixée au moteur à combustion interne (2). 3. Motorisation de véhicule selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les première et deuxième biellettes (41,42) sont disposées à l'intérieur du contour de la courroie (24). 4. Motorisation de véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les galets (54,55) sont en appui contre deux brins de la courroie (24) s'enroulant sur la deuxième poulie (22). 40 5. Motorisation de véhicule selon la revendication 4, dans laquelle les variations de couple moteur respectivement sur les première et deuxième poulies (21,22) induisent un déplacement de la troisième biellette (43) de sorte que35les axes de rotation des galets et l'axe de rotation de la deuxième poulie forment sensiblement un triangle isocèle. 6. Motorisation de véhicule selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle un intervalle est ménagé entre les premier et deuxième galets (54,55), les deux brins de la courroie (24) enroulés sur la deuxième poulie (22) passant dans cet intervalle, la largeur de cet intervalle étant inférieure à 1,3*D2, D2 étant le diamètre de la deuxième poulie. 7. Motorisation de véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les première et deuxième biellettes (41, 42) forment un angle aigu dans la position de repos. 8. Motorisation de véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les axes de rotation des première et deuxième poulies, et lesdits axes de pivotement des galets et des première à troisième biellettes sont colinéaires. 9. Motorisation de véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moteur électrique (7) est commandé pour former un alternodémarreur du moteur à combustion interne.