Brevet FR2971296A1 — publié le 20120810

SYSTEME DE POMPE A EAU, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE. La présente invention concerne un système de pompe à eau, destiné en particulier mais non exclusivement à un véhicule automobile de type hybride, c'est-à-dire un véhicule automobile qui est doté d'un moteur thermique et d'un moteur électrique. Sur un véhicule automobile, la pompe à eau sert à faire circuler le liquide de refroidissement dans le système de refroidissement pour éviter que le moteur thermique chauffe trop. De manière classique, la pompe à eau, située sur le bloc-cylindres du moteur thermique, est entraînée par la courroie de distribution du moteur thermique, laquelle courroie assure la synchronisation des organes mécaniques : soupapes, pistons, arbres à cames. La pompe à eau ne fait pas circuler le liquide de refroidissement lorsque le moteur thermique est arrêté. On a déjà cherché à modifier la structure d'entraînement d'un ensemble mécanique sur un véhicule automobile, en vue d'en optimiser le fonctionnement. A titre d'exemple, le document EP 1 424 512 B1 décrit une transmission à roue à friction pour un accessoire, entraînée par une courroie d'accessoire de moteur à combustion interne. Cette transmission comporte une roue à friction, qui coopère par friction dans la zone d'enveloppement d'une roue ou d'un accessoire, avec le côté extérieur de la courroie, ainsi qu'une roue d'entraînement de l'accessoire entraînée separément. Cette roue d'entraînement est entraînée par friction par la roue à friction. Cette transmission à roue à friction a une première roue à friction entraînée en permanence par friction par le côté extérieur de la courroie, ainsi qu'une seconde roue à friction, coaxiale à la première, qui coopère par friction, dans le sens de l'entraînement et en permanence, avec la roue d'entraînement de l'accessoire. Enfin, cette transmission, entraînée en permanence, est équipée d'un embrayage pour relier ou « couper » l'accessoire, cet embrayage étant installé entre les deux roues à friction écartées axialement. Toutefois, cette transmission ne s'applique pas à l'entraînement d'une pompe à eau de véhicule automobile. Le but de la présente invention est de fournir un système de pompe à eau de véhicule automobile, dans lequel la pompe à eau est entraînée et, par conséquent, fasse circuler le liquide de refroidissement, même pendant les phases d'arrêt du moteur à combustion interne du véhicule. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel système de pompe à eau, qui permette de supprimer la pompe à eau additionnelle des solutions connues de l'art antérieur, et subséquemment de supprimer les tubes et tuyaux, les joints et les vis associés à la présence de cette pompe additionnelle. Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir une telle pompe à eau, qui soit de conception, de réalisation et de montage simple, et, par conséquent, présente un risque moins élevé de fuite et soit plus économique. Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un système de pompe à eau, destiné en particulier mais non exclusivement à un véhicule automobile de type hybride, qui comprend un ensemble de pompe à eau, un moyen d'entraînement dudit ensemble de pompe à eau par le moteur thermique du véhicule, un ensemble de moteur électrique, un moyen d'entraînement dudit ensemble de pompe à eau par l'ensemble de moteur électrique, un moyen de débrayage étant prévu pour désolidariser l'ensemble pompe à eau de son moyen d'entraînement par l'ensemble de moteur thermique et permettre au moyen d'entraînement dudit ensemble de pompe à eau par l'ensemble de moteur électrique de prendre le relais lors des phases d'arrêt du moteur thermique. De préférence, le moyen d'entraînement de l'ensemble de pompe à eau par le moteur thermique peut être la courroie de distribution du moteur thermique, et le moyen de débrayage vient alors désaccoupler la courroie de distribution et l'ensemble de pompe à eau lors des phases d'arrêt de la courroie de distribution afin de permettre au moyen d'entraînement de l'ensemble de pompe à eau par l'ensemble de moteur électrique de prendre le relais. L'ensemble de moteur électrique peut avantageusement être constitué d'un moteur électrique dont la sortie est montée solidaire en rotation de l'axe de la pompe à eau. A titre d'exemple non limitatif de l'objet et de la portée de la présente invention, le moyen de débrayage peut avantageusement être un système d'embrayage par inertie, de type connu en soi. Le moyen de débrayage peut être constitué des pièces 15 suivantes . - une poulie d'entraînement, montée libre sur l'axe de la pompe à eau, entraînée en rotation par la courroie de distribution du moteur thermique, - une cloche d'embrayage, montée solidaire en rotation 20 de l'axe de la pompe à eau, - une pluralité d'éléments de friction montés sur la poulie d'entraînement, qui solidarisent en rotation, par l'effet de la force centrifuge, la poulie d'entraînement avec la cloche d'embrayage lorsque la poulie d'entraînement 25 est entraînée en rotation par la courroie de distribution du moteur thermique, et qui désolidarisent en rotation la poulie d'entraînement et la cloche d'embrayage lorsque la poulie d'entraînement n'est plus entraînée en rotation par la courroie de distribution. 30 L'ensemble de pompe à eau peut être monté sur le bloc-cylindres du véhicule par l'intermédiaire d'une ouverture dudit bloc-cylindres fermée par une plaque de fermeture, l'axe de la pompe à eau traversant ladite ouverture et un alésage central de ladite plaque de fermeture, et la sortie 35 du moteur électrique étant montée directement, solidaire en rotation, sur ledit axe de la pompe à eau. L'ensemble de moteur électrique peut être fixé sur le bloc-cylindres par l'intermédiaire de brides de support. La présente invention a aussi pour objet un véhicule, en particulier un véhicule automobile, dans lequel la propulsion est assurée au moins par une source d'énergie de type moteur thermique, qui comporte un circuit de refroidissement du moteur thermique comprenant un système de pompe à eau pour faire circuler le liquide de refroidissement. Dans ce véhicule, le système de pompe à eau est conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes, de telle sorte que le liquide de refroidissement peut circuler même lors des phases d'arrêt du moteur thermique sans qu'il soit nécessaire de recourir à l'adjonction d'une pompe à eau additionnelle. De manière préférentielle, le véhicule peut être un véhicule hybride, dans lequel la propulsion est assurée par une source d'énergie de type moteur thermique et par une source d'énergie de type moteur électrique. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est un schéma illustrant le principe 25 général de la présente invention, - la figure 2 est une vue éclatée des différentes pièces constitutives d'un exemple de système de pompe à eau selon la présente invention, et - la figure 3 est une vue en perspective du système de 30 pompe à eau de la figure 2, à l'état monté sur le bloc-cylindres d'un véhicule. En référence au dessin de la figure 1, on a représenté de manière schématique, le principe général de la présente invention, qui consiste à intégrer un ensemble de moteur 35 électrique, de référence générale 40, au système de pompe à eau, classique, de référence générale 10, qui se trouve, de manière connue en soi, sur le bloc-cylindres d'un véhicule automobile et qui est entraînée principalement par un moyen d'entraînement, de référence générale 20, lié au moteur thermique. Selon la présente invention, un moyen de débrayage, de référence générale 30, est intégré entre l'ensemble de pompe à eau 10 et l'ensemble de moteur électrique 40. Grâce à ce moyen de débrayage 30, l'ensemble pompe à eau 10 est désolidarisé de son moyen d'entraînement 20 du moteur thermique pour permettre à l'ensemble de moteur électrique 40 de prendre le relais de cet entraînement de l'ensemble de pompe à eau 10 lors des phases d'arrêt du moteur thermique. Cette structure et ce fonctionnement permettent, en particulier sur les véhicules hybrides, de continuer à faire circuler le fluide de refroidissement dans le moteur thermique même pendant les phases d'arrêt du moteur thermique, par exemple pendant les temps d'arrêt aux feux rouges, pendant les embouteillages, etc., afin de continuer à refroidir les éléments mécaniques, tel que, par exemple, le turbocompresseur sur un moteur suralimenté. Le moyen de débrayage 30 est intégré de telle façon que l'ensemble de moteur électrique 40 entraîne, lors des phases d'arrêt du moteur thermique, l'ensemble de pompe à eau 10 seulement et non la distribution complète du moteur thermique. Le moyen d'entraînement de l'ensemble de pompe à eau 10 par le moteur thermique est, de manière connue en soi, la courroie de distribution 25 (voir figure 3) du moteur thermique. Lorsque le moteur thermique fonctionne, la courroie de 30 distribution 25 du moteur thermique entraîne, de façon classique, l'ensemble de pompe à eau. En phase d'arrêt du moteur thermique, le moyen de débrayage désolidarise l'ensemble de pompe à eau de la courroie de distribution, et c'est alors l'ensemble de 35 moteur électrique qui prend le relais pour assurer la circulation du fluide de refroidissement. En phase de fonctionnement du moteur thermique comme en phase d'arrêt de ce dernier, la circulation du fluide de refroidissement est assurée avec une pompe à eau unique, par conséquent sans qu'il soit nécessaire de recourir à une pompe à eau additionnelle. Le moyen de débrayage de l'invention peut être choisi parmi les différents moyens de débrayage connus de l'art antérieur. A titre d'exemple non limitatif de l'objet et de la portée de la présente invention, et en référence aux dessins des figures 2 et 3, un mode particulier de réalisation de système de pompe à eau selon l'invention est décrit ci-après, lequel système comporte un moyen de débrayage de type à inertie, connu en soi. Le moyen de débrayage est constitué des pièces suivantes . - une poulie d'entraînement 21, montée libre, par son alésage central 21A, sur l'axe 15 de la pompe à eau représentée également par sa roue 12, et entraînée en rotation par la courroie de distribution 25 du moteur thermique (voir figure 3), - une cloche d'embrayage 35, montée, par son alésage central 35A, solidaire en rotation de l'axe 15 de la pompe à eau, et - une pluralité d'éléments de friction, référencés collectivement 32, montés sur la poulie d'entraînement 21, qui solidarisent en rotation, par l'effet de la force centrifuge, la poulie d'entraînement 21 avec la cloche d'embrayage 35 lorsque la poulie d'entraînement 21 est entraînée en rotation par la courroie de distribution 25 du moteur thermique, et qui désolidarisent en rotation la poulie d'entraînement 21 et la cloche d'embrayage 35 lorsque la poulie d'entraînement 21 n'est plus entraînée en rotation par la courroie de distribution 25. Les éléments de friction 32 sont montés « basculants » sur des clavettes 31 partie insérées dans des trous 23 de face de la poulie d'entraînement 21 tournée vers la cloche 35. Un ressort 33 est prévu pour ramener les éléments de friction 32 en position initiale, comme expliqué plus loin dans le présent texte. L'ensemble de pompe à eau, représenté sur la figure 2 par la roue 12 et l'axe 15, est monté sur le bloc-cylindres 1 du véhicule dans une ouverture circulaire 1A dudit bloc-cylindres 1. Sur l'axe 15 sont également montés, coaxiaux d'axe « x », comme mieux représenté à l'état d'assemblage final sur le dessin de la figure 3, une plaque de fermeture 16 avec un alésage central 16A pour le passage de l'axe 15, la poulie d'entraînement 21 mentionnée précédemment avec son alésage central 21A pour le passage de l'axe 15 et la cloche 35 avec son alésage 35A de liaison sur l'axe 15. La sortie du moteur électrique 42 (figure 3) est montée directement, solidaire en rotation, sur l'axe 15. Le moteur électrique 42 est fixé sur le bloc-cylindres 1 par l'intermédiaire de brides de support 41. Ce mode de réalisation de l'invention, donné seulement à titre d'exemple, fonctionne comme suit. Le moteur thermique en fonctionnement entraîne la poulie d'entraînement 21 par l'intermédiaire de la courroie de distribution 25. La rotation de la poulie d'entraînement 21 fait basculer les éléments de friction 32, qui viennent, sous l'effet de la force centrifuge, s'écarter du centre de la poulie 21 et se placent alors en contact avec la face périphérique interne de la cloche 35 solidaire de l'axe 15 de la pompe à eau. De cette façon, le moteur thermique entraîne la pompe à eau. Lors de l'arrêt du moteur thermique, la courroie de distribution 25 s'immobilise et la poulie d'entraînement ne tourne plus. Les éléments de friction 32 reviennent à leur position initiale, aidés en cela par le ressort de rappel 33. Les éléments de friction 32 ne sont alors plus en contact avec la face périphérique interne de la cloche 35 solidaire de l'axe 15. La cloche 35 n'est plus entraînée en rotation et n'entraîne plus, par conséquent, l'axe 15 de la pompe. C'est le moteur électrique 42 qui prend le relais pour continuer la rotation de la cloche 35 et, par conséquent, la rotation de l'axe 15 de la pompe à eau. On notera que, lors des phases d'arrêt du moteur thermique, le moteur électrique 42 entraîne la pompe à eau seulement et non la distribution complète du moteur thermique. Le système de pompe à eau décrit ci-dessus dans son principe et dans un exemple de réalisation présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : - il apporte un gain en termes de fonctionnement moteur grâce à la circulation « non stop » du fluide de refroidissement dans le moteur, - il simplifie le système de refroidissement moteur, du fait de la diminution du nombre de pièces mécaniques, la pompe à eau additionnelle, les tubes et tuyaux, les joints d'étanchéité et les vis associés étant supprimés dans la solution de l'invention. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté ci-dessus à titre d'exemple ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS1. Système de pompe à eau, destiné en particulier mais non exclusivement à un véhicule automobile de type hybride, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de pompe à eau (10), un moyen d'entraînement (20) dudit ensemble de pompe à eau (10) par le moteur thermique du véhicule, un ensemble de moteur électrique (40), un moyen d'entraînement dudit ensemble de pompe à eau par l'ensemble de moteur électrique (40), un moyen de débrayage (30) étant prévu pour désolidariser l'ensemble da pompe à eau (10) de son moyen d'entraînement (20) par le moteur thermique et permettre au moyen d'entraînement dudit ensemble de pompe à eau (10) par l'ensemble de moteur électrique (40) de prendre le relais lors des phases d'arrêt du moteur thermique. 2. Système de pompe à eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement de l'ensemble de pompe à eau (10) par le moteur thermique est la courroie de distribution (25) du moteur thermique, et en ce que ledit moyen de débrayage (30) vient désaccoupler la courroie de distribution (25) et l'ensemble de pompe à eau (10) lors des phases d'arrêt de la courroie de distribution (25) afin de permettre au moyen d'entraînement dudit ensemble de pompe à eau (10) par l'ensemble de moteur électrique (40) de prendre le relais. 3. Système de pompe à eau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble de moteur électrique (40) comprend un moteur électrique (42) dont la sortie est montée solidaire en rotation de l'axe (15) de la pompe à eau (10). 4. Système de pompe à eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de débrayage (30) est un système d'embrayage par inertie. 5. Système de pompe à eau selon l'une quelconque des 35 revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit moyen de débrayage est constitué des pièces suivantes :- une poulie d'entraînement (21), montée libre sur l'axe (15) de la pompe à eau, entraînée en rotation par la courroie de distribution (25) du moteur thermique, - une cloche d'embrayage (35), montée solidaire en 5 rotation de l'axe (15) de la pompe à eau, - une pluralité d'éléments de friction (32) montés sur la poulie d'entraînement (21), qui solidarisent en rotation, par l'effet de la force centrifuge, la poulie d'entraînement (21) avec la cloche d'embrayage (35) lorsque la poulie 10 d'entraînement (21) est entraînée en rotation par la courroie de distribution (25) du moteur thermique, et qui désolidarisent en rotation la poulie d'entraînement (21) et la cloche d'embrayage (35) lorsque la poulie d'entraînement (21) n'est plus entraînée en rotation par la courroie de 15 distribution (25). 6. Système de pompe à eau selon la revendication 3 ou selon la revendication 5 prise dans sa dépendance à la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble de pompe à eau est monté sur le bloc-cylindres (1) du véhicule par 20 l'intermédiaire d'une ouverture (1A) dudit bloc-cylindres (1) fermée par une plaque de fermeture (16), l'axe (15) de l'ensemble de pompe à eau traversant ladite ouverture (lA) et un alésage central (16A) de ladite plaque de fermeture (16), et la sortie du moteur électrique (42) étant montée 25 directement, solidaire en rotation, sur ledit axe (15) de la pompe à eau. 7. Système de pompe à eau selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur électrique (42) est fixé sur le bloc-cylindres (1) par l'intermédiaire de brides de 30 support (41). 8. Véhicule, en particulier véhicule automobile, dans lequel la propulsion est assurée au moins par une source d'énergie de type moteur thermique, qui comporte un circuit de refroidissement du moteur thermique comprenant un système 35 de pompe à eau pour faire circuler le liquide de refroidissement, caractérisé en ce que ledit système depompe à eau est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, de telle sorte que le liquide de refroidissement peut circuler même lors des phases d'arrêt du moteur thermique sans recourir à une pompe à eau additionnelle. 9. Véhicule selon la revendication 8, dans lequel la propulsion est assurée par une source d'énergie de type moteur thermique et par une source d'énergie de type électrique.10