Brevet FR2987409A1 — publié le 20130830

L'invention concerne un mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre tournant au moyen d'un organe moteur ainsi qu'une pompe à eau de véhicule automobile intégrant un tel mécanisme pour entraîner en rotation un arbre équipé d'une aube au moyen d'un organe moteur. On connaît des mécanismes d'entraînement pour pompe à eau de véhicule automobile comprenant un palier à roulement présentant un organe tournant destiné à être entraîné en rotation par une un organe moteur, un organe fixe et des corps roulants disposés entre lesdits organes tournant et fixe pour permettre leur rotation relative. L'organe fixe présente un alésage dans lequel l'arbre est guidé en rotation, ledit arbre étant entraîné en rotation par l'intermédiaire de l'organe tournant. Pour ce faire, le mécanisme comprend un système de couplage en rotation de l'arbre avec l'organe tournant, par exemple comprenant un élément de friction solidaire de l'organe tournant et un élément de friction solidaire de l'arbre, lesdits éléments étant mis en appui l'un sur l'autre pour être accouplés en rotation afin de transmettre un couple de rotation entre ledit organe tournant et ledit arbre. Pour des raisons d'optimisation de l'énergie du moteur du véhicule automobile qui entraîne l'organe moteur, il est souhaitable de ne pouvoir utiliser la pompe à eau que lorsque la circulation du fluide de refroidissement est nécessaire, en particulier lorsque la température du moteur a atteint un certain seuil. A cette fin, on connaît l'utilisation d'un mécanisme d'entraînement qui est débrayable au moyen d'un système électromagnétique, ledit système permettant de décoller - respectivement de mettre en appui - les éléments de friction lorsque l'entraînement en rotation de l'arbre n'est pas souhaité - respectivement est souhaité -. Toutefois, les solutions proposées, notamment du fait de l'encombrement du système électromagnétique, s'avèrent complexes à intégrer dans un mécanisme d'entraînement pour pompe à eau de véhicule automobile. En outre, elles comportent des parties mobiles en frottement, sujettes à usure et défaillance. Par ailleurs, ces solutions ne permettent pas de régler la vitesse de rotation de l'arbre afin de pouvoir adapter la quantité de fluide mise en circulation par l'aube en fonction notamment des besoins de refroidissement du moteur du véhicule automobile. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un mécanisme d'entraînement limitant les parties mobiles en frottement et dans lequel la vitesse de rotation de l'arbre peut être réglée de façon simple et fiable en pouvant être intégré dans un encombrement réduit, notamment en permettant le débrayage de l'entraînement en rotation de l'arbre. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre tournant au moyen d'un organe moteur, ledit mécanisme comprenant un palier à roulement présentant un organe tournant destiné à être entraîné en rotation par ledit organe moteur, un organe fixe et des corps roulants disposés entre lesdits organes tournant et fixe pour permettre leur rotation relative, ledit organe fixe présentant un alésage dans lequel l'arbre est guidé en rotation, ledit mécanisme comprenant un système de couplage en rotation dudit arbre avec ledit organe tournant, ledit système de couplage comprenant une bobine conductrice solidaire de l'organe tournant - ou de l'arbre - et un moyen d'induction magnétique solidaire de l'arbre - ou de l'organe tournant - qui est agencé pour induire un courant électrique dans la bobine lors de leur rotation relative afin d'assurer leur couplage électromagnétique, ledit mécanisme comprenant en outre un dispositif de commande apte à piloter le courant électrique induit qui circule dans la bobine afin de faire varier le couplage électromagnétique. Selon un deuxième aspect, l'invention propose une pompe à eau de véhicule automobile comprenant un organe moteur et un arbre équipé d'une aube, ladite pompe intégrant un tel mécanisme pour entraîner en rotation ledit arbre au moyen dudit organe moteur, ladite pompe à eau comprenant en outre un dispositif d'actionnement du dispositif de commande pour pouvoir faire varier la vitesse de rotation de l'arbre. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un mécanisme d'entraînement selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une représentation partielle en perspective éclatée du mécanisme de la figure 1. En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre 1 tournant au moyen d'un organe moteur. En particulier, ce mécanisme est destiné à être intégré dans une pompe à eau de véhicule automobile qui comprend un organe moteur et un arbre 1 équipé d'une aube (non représentée), ledit arbre étant entraîné en rotation au moyen dudit organe moteur afin que l'aube mette en circulation un fluide de refroidissement du moteur dudit véhicule. L'organe moteur peut par exemple comprendre une courroie, une chaîne ou une poulie entraînée en rotation par le moteur du véhicule automobile. Le mécanisme d'entraînement comprend un palier à roulement présentant un organe tournant 2 destiné à être entraîné en rotation par l'organe moteur, un organe fixe 3 et des corps roulants 4 disposés entre lesdits organes tournant et fixe pour permettre leur rotation relative. Dans cette description, les termes de positionnement dans l'espace sont pris en référence à l'axe de rotation du palier. En particulier, le terme « intérieur » est relatif à une disposition proche de cet axe, le terme « extérieur » est relatif à une disposition à distance de cet axe, le terme « axial » est relatif à une disposition suivant cet axe et le terme « radial » est relatif à une disposition perpendiculaire à cet axe. Dans le mode de réalisation représenté, l'organe fixe comprend un carter 3 autour duquel est monté un roulement comprenant une bague intérieure fixe 5 emmanchée sur ledit carter et une bague extérieure tournante 2, deux rangées de billes 4 étant disposées entre lesdites bagues pour permettre la rotation de la bague tournante 2 autour de la bague fixe 5. En outre, la bague tournante 2 présente une portée extérieure cylindrique 2a autour de laquelle l'organe moteur est reçu afin d'être entraînée en rotation par lui. En particulier, le carter 3 est équipé d'un flasque 6 de montage de la pompe à eau sur le circuit de circulation du fluide, l'aube étant montée sur l'arbre 1 pour pouvoir être disposée dans ledit circuit afin que sa rotation induise la circulation dudit fluide. En outre, le carter 3 présente un alésage dans lequel l'arbre 1 est guidé en rotation par l'intermédiaire de deux roulements 7, 8 espacés axialement. Pour assurer l'entraînement en rotation de l'arbre 1 par l'organe tournant 2, le mécanisme comprend un système de couplage comprenant une bobine conductrice 9 et un moyen d'induction magnétique qui est agencé pour induire un courant électrique dans la bobine 9 lors de leur rotation relative. On obtient ainsi un couplage de type électromagnétique qui n'induit pas de friction. Dans le mode de réalisation représenté, la bobine 9 est solidaire en rotation de l'organe tournant 2 et le moyen d'induction est solidaire de l'arbre 1. On peut toutefois prévoir le montage inverse, à savoir la bobine 9 solidaire de l'arbre 1 et le moyen d'induction solidaire de l'organe tournant 2 puisque c'est la rotation relative entre ces deux éléments qui induit le courant électrique assurant le couplage électromagnétique. En particulier, le moyen d'induction magnétique comprend un aimant permanent multipolaire 10 qui, par rotation de la bobine 9, induit une force électromotrice créant des courants de Foucault dans ladite bobine, lesdits courants provoquant un couple d'entraînement en rotation dudit aimant par ladite bobine. En variante, le moyen d'induction magnétique peut comprendre une bobine d'induction. L'aimant 10, par exemple réalisé à base de terre rare ou de ferrite, présente une géométrie annulaire formant une succession alternée de pôles Nord et Sud sur sa périphérie, ladite géométrie étant d'axe concentrique à la bobine 9. En particulier, l'aimant 10 est formé autour de la périphérie de l'arbre 1 en étant disposé à l'intérieur de la bobine 9 en formant un jeu annulaire radial entre eux. La bobine 9 représentée comprend plusieurs bobinages 9a qui sont répartis angulairement à l'intérieur d'une armature 11, un courant induit pouvant circuler dans chacun desdits bobinages pour assurer le couplage électromagnétique. L'armature 11 est montée dans l'alésage d'un flasque 12 qui présente une couronne radiale 13 sertie dans la bague extérieure 2 pour assurer la solidarisation en rotation entre ladite bague et la bobine 9. En outre, un côté de l'arbre 1 est monté dans le flasque 12 par l'intermédiaire d'un roulement 8, l'autre côté étant monté dans le carter 3 par l'intermédiaire de l'autre roulement 7 espacé axialement. Le système de couplage est particulièrement simple et fiable à mettre en oeuvre, et s'étend axialement entre les roulements 7, 8 pour pouvoir être intégré dans un encombrement réduit. Le mécanisme d'entraînement comprend en outre un dispositif de commande 14 qui est apte à piloter le courant électrique induit qui circule dans la bobine 9 afin de faire varier le couplage électromagnétique. Ainsi, en prévoyant une pompe à eau comprenant un dispositif d'actionnement du dispositif de commande 14, on peut faire varier la vitesse de rotation de l'arbre 1, et donc le débit de la pompe, en fonction des besoins. La variation de débit est obtenue avec un système de couplage ne nécessitant pas d'alimentation électrique extérieure puisque le courant est créé par induction magnétique, seul le dispositif de commande 14 ayant besoin d'énergie électrique extérieure pour fonctionner. En particulier, le couplage électromagnétique obtenu n'est pas de rapport 1 mais présente un glissement qui, à vitesse, aimantation et type de bobines donnés, peut être modulé en fonction du courant induit. Pour ce faire, le dispositif de commande 14 peut être apte à faire varier la résistance électrique de la bobine 9 et/ou le nombre de bobinages 9a dans lesquels le courant électrique induit peut circuler. Le dispositif de commande 14 peut comprendre un interrupteur apte à permettre - respectivement empêcher - la circulation du courant électrique induit dans la bobine 9 afin d'accoupler - respectivement découpler l'entraînement en rotation de l'arbre 1 par l'organe tournant 2. Ainsi, le mécanisme d'entraînement permet une modulation de la vitesse de rotation de l'arbre 1 et/ou un débrayage dudit entraînement en fonction des besoins. En particulier, le dispositif de commande 14 peut être apte à faire varier la résistance électrique de la bobine 9 en modifiant la résistance de son interrupteur. Ainsi, l'interrupteur est apte à passer d'un état ouvert de découplage à un état fermé de couplage maximal en passant par une pluralité d'états de couplage avec un rapport de glissement donné entre l'arbre 1 et l'organe tournant 2. De façon avantageuse, le dispositif de commande 14 est sans contact avec la bobine 9 afin d'éviter les frottements, par exemple en étant un dispositif électronique d'optocouplage, de couplage électromécanique ou de couplage magnétique. Le dispositif de commande 14 représenté est sous la forme d'un anneau qui est monté dans le carter 3 en regard axialement de la bobine 9 pour pouvoir la commander. REVENDICATIONS1. Mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre tournant (1) au moyen d'un organe moteur, ledit mécanisme comprenant un palier à roulement présentant un organe tournant (2) destiné à être entraîné en rotation par ledit organe moteur, un organe fixe (3) et des corps roulants (4) disposés entre lesdits organes tournant et fixe pour permettre leur rotation relative, ledit organe fixe présentant un alésage dans lequel l'arbre (1) est guidé en rotation, ledit mécanisme comprenant un système de couplage en rotation dudit arbre avec ledit organe tournant, ledit mécanisme étant caractérisé en ce que ledit système de couplage comprend une bobine conductrice (9) solidaire de l'organe tournant (2) - ou de l'arbre (1) - et un moyen d'induction magnétique (10) solidaire de l'arbre (1) - ou de l'organe tournant (2) - qui est agencé pour induire un courant électrique dans la bobine (9) lors de leur rotation relative afin d'assurer leur couplage électromagnétique, ledit mécanisme comprenant en outre un dispositif de commande (14) apte à piloter le courant électrique induit qui circule dans la bobine (9) afin de faire varier le couplage électromagnétique. 2. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande (14) comprend un interrupteur apte à permettre - respectivement empêcher - la circulation du courant électrique induit dans la bobine (9) afin d'accoupler - respectivement découpler - l'entraînement en rotation de l'arbre (1) par l'organe tournant (2). 3. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen d'induction magnétique comprend un aimant permanent multipolaire (10). 4. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'aimant (10) présente une géométrie annulaire d'axe concentrique à la bobine (9). 5. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'aimant (10) est formé autour de la périphérie de l'arbre (1) en étant disposé à l'intérieur de la bobine (9). 6. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bobine (9) comprend plusieurs bobinages (9a). 7. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de commande (14) est apte à faire varier le nombre de bobinages (9a) dans lesquels le courant électrique induit peut circuler. 8. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de commande (14) est apte à faire varier la résistance électrique de la bobine (9). 9. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de commande (14) est sans contact avec la bobine (9). 10. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe fixe comprend un carter (3) autour duquel est monté un roulement comprenant une bague fixe (5) solidaire dudit carter et une bague tournante (2), ladite bague tournante présentant une portée extérieure (2a) qui est agencée pour recevoir l'organe moteur. 11. Pompe à eau de véhicule automobile comprenant un organe moteur et un arbre (1) équipé d'une aube, ladite pompe intégrant un mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour entraîner en rotation ledit arbre au moyen dudit organe moteur, ladite pompe à eau comprenant en outre un dispositif d'actionnement du dispositif de commande (14) pour pouvoir faire varier la vitesse de rotation de l'arbre (1).