Brevet FR2983930A1 — publié le 20130614

L'invention concerne un mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre tournant au moyen d'une courroie 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'une courroie motrice. 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 courroie motrice, un organe fixe et des corps roulants disposés entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative. L'organe fixe présente un alésage dans lequel l'arbre est guidé en rotation, ledit arbre étant entrainé en rotation par l'intermédiaire de l'organe tournant. Pour ce faire, le mécanisme peut comprendre 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 la courroie, il est souhaitable de ne pouvoir utiliser la pompe à eau que lorsque la circulation du fluide de refroidissement est nécessaire. 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'entrainement pour pompe à eau de véhicule automobile. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant un mécanisme dans lequel le débrayage et l'embrayage de l'entrainement en rotation de l'arbre sont réalisés de façon simple et fiable en pouvant être intégrés dans un encombrement réduit. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre tournant au moyen d'une courroie, ledit mécanisme comprenant un palier à roulement présentant un organe tournant destiné à être entraîné en rotation par ladite courroie, un organe fixe et des corps roulants disposés entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, ledit organe fixe présentant un alésage dans lequel l'arbre est guidé en rotation, ledit mécanisme comprenant un élément de friction solidaire de l'organe tournant et un élément de friction solidaire de l'arbre, lesdits éléments étant agencés pour assurer l'entraînement en rotation dudit arbre par ledit organe tournant, ledit mécanisme comprenant en outre un système de débrayage dudit entraînement en rotation qui comprend un dispositif de déplacement axial de l'arbre par rapport au palier dans une position débrayée dans laquelle les éléments de friction ne sont pas accouplés en rotation et un dispositif de rappel de l'arbre en position embrayée dans laquelle les éléments de friction sont accouplés en rotation, ledit dispositif de rappel comprenant au moins un aimant permanent solidaire de l'arbre ou du palier pour induire une attraction magnétique axiale suffisante pour disposer l'arbre en position embrayée. Selon un deuxième aspect, l'invention propose une pompe à eau de véhicule automobile comprenant une courroie motrice et un arbre équipé d'une aube, ladite pompe intégrant un tel mécanisme pour entraîner en rotation ledit arbre au moyen de ladite courroie, ladite pompe à eau comprenant en outre un dispositif d'actionnement du dispositif de déplacement pour pouvoir débrayer ledit entraînement en rotation. 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 en perspective coupée d'un mécanisme d'entraînement selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une représentation en coupe longitudinale du mécanisme d'entraînement selon la figure 1, la figure 2a étant une vue agrandie de la zone A de la figure 2 ; - la figure 3 est une représentation en coupe longitudinale d'un mécanisme d'entraînement selon un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 3a étant une vue agrandie de la zone A de la figure 3. En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre 1 tournant au moyen d'une courroie. En particulier, ce mécanisme est destiné à être intégré dans une pompe à eau de véhicule automobile qui comprend une courroie motrice et un arbre 1 équipé d'une aube 2, ledit arbre étant entraîné en rotation au moyen de ladite courroie afin que l'aube 2 mette en circulation un fluide de refroidissement du moteur dudit véhicule. Le mécanisme d'entraînement comprend un palier à roulement présentant un organe tournant 3 destiné à être entraîné en rotation par la courroie, un organe fixe 4 et des corps roulants 5 disposés entre lesdits organes 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 les modes de réalisation représentés, l'organe fixe comprend un carter 4 autour duquel est monté un roulement comprenant une bague intérieure fixe 6 emmanchée sur ledit carter et une bague extérieure tournante 3, deux rangées de billes 5 étant disposées entre lesdites bagues pour permettre la rotation de la bague tournante 3 autour de la bague fixe 6. En outre, la bague tournante 3 présente une portée extérieure cylindrique 3a autour de laquelle la courroie est reçue afin d'être entraînée en rotation par elle. Par ailleurs, le carter 4 est équipé d'un flasque 7 de montage de la pompe à eau sur le circuit de circulation du fluide, l'aube 2 étant montée sur l'arbre 1 pour pouvoir être disposée dans ledit circuit afin que sa rotation induise la circulation dudit fluide. Le mécanisme comprend un palier lisse 8 de guidage en rotation de l'arbre 1 dans un alésage du carter 4, ledit palier étant monté autour dudit arbre et un fourreau 9 équipé d'un joint étant prévu entre ledit arbre et ledit alésage pour assurer l'étanchéité du montage vis-à-vis du fluide d'actionnement du piston 12. Pour assurer l'entraînement en rotation de l'arbre 1 par l'organe tournant 3, le mécanisme comprend un élément de friction 10 solidaire dudit organe tournant et un élément de friction 11 solidaire de l'arbre 1, lesdits éléments étant agencés pour, en position embrayée, être mis en appui l'un sur l'autre en étant accouplés en rotation. En particulier, les éléments de friction 10, 11 peuvent être à base d'un matériau présentant un coefficient de friction élevé, par exemple un matériau du type de ceux utilisés pour réaliser les garnitures d'embrayage, et/ou présenter un état de surface qui favorise la transmission du couple. Le mécanisme comprend en outre un système de débrayage de l'entraînement en rotation de l'arbre 1, ledit système comprenant un dispositif de déplacement axial de l'arbre 1 par rapport au palier dans une position débrayée dans laquelle les éléments de friction 10, 11 ne sont pas accouplés en rotation. En particulier, le palier lisse 8 permet le coulissement de l'arbre 1 dans l'alésage du carter 4 et l'aube 2 présente un jeu suffisant avec le flasque 7 de montage pour ne pas interférer sur ledit coulissement. Dans les modes de réalisation représentés, le dispositif de déplacement comprend un vérin dont le piston 12 est monté coulissant dans l'alésage du carter 4 pour pouvoir appuyer axialement sur l'arbre 1, ledit piston étant déplacé entre une position inactive à distance axiale de l'arbre 1 et une position d'appui sur ledit arbre en déplaçant ledit arbre sur une course suffisante pour débrayer son entraînement en rotation par l'organe tournant 3. Pour ce faire, le piston 12 peut être déplacé par application d'une pression de fluide sur lui, la pompe à eau comprenant alors un dispositif d'actionnement du dispositif de déplacement qui comprend des moyens de mise en pression dudit fluide. En variante non représentée, le dispositif de déplacement peut comprendre une structure, par exemple un empilement de couches à base d'un matériau piézoélectrique ou d'un matériau à mémoire de forme, qui est agencée pour, par actionnement électrique, passer d'une dimension axiale inactive à une dimension axiale d'appui sur l'arbre 1 pour le disposer en position débrayée. Selon une autre variante, le dispositif de déplacement peut comprendre des moyens de soufflage d'air sur l'arbre 1 afin de le disposer en position débrayée. Le piston 12 représenté est monté coulissant entre l'alésage du carter 4 et le fourreau 9. Il présente une géométrie annulaire entre une extrémité proximale qui est en communication avec un port d'alimentation 13 en fluide sous pression qui est formé dans le carter 4 et une extrémité distale d'appui sur une portée radiale 14 formée sur un flasque 15 de l'arbre 1. L'extrémité distale du piston 12 et la portée radiale 14 sont agencées pour résister aux frottements induits par la rotation du flasque 15 lorsque ladite extrémité distale prend appui sur ladite portée. En particulier, l'extrémité distale du piston 12 et/ou la portée radiale 14 peut être équipée d'un élément de friction. La réalisation représentée permet d'arrêter la rotation de l'arbre 1 lorsqu'il est en position débrayée. On peut également prévoir que la pression de l'extrémité distale du piston 12 sur la portée radiale 14 soit réglable afin de conférer un effort de freinage sur la rotation de l'arbre 1, ledit effort induisant un désaccouplement partiel par glissement relatif des éléments de friction 10, 11. Ainsi, la commande de l'effort de freinage permet au mécanisme d'entraîner l'arbre 1 avec une vitesse de rotation qui est variable. Le piston 12 est équipé d'un bouchon 16 disposé autour de son extrémité distale, ledit bouchon assurant l'étanchéité et formant butée de fin de course dudit piston. Le dispositif de déplacement est de type simple effet, c'est-à-dire qu'il ne permet pas à lui seul le retour de l'arbre 1 en position embrayée, le mécanisme comprenant un dispositif distinct de rappel de l'arbre 1 en position embrayée dans laquelle les éléments de friction 10, 11 sont accouplés en rotation. Le dispositif de rappel comprend au moins un aimant permanent 17, par exemple réalisé à base de terre rare ou de ferrite, qui est solidaire de l'arbre 1 ou du palier pour induire une attraction magnétique axiale suffisante pour disposer l'arbre 1 en position embrayée. Ainsi, la combinaison d'un dispositif de déplacement simple effet et d'un dispositif de rappel à aimant permanent 17 est particulièrement simple et fiable à mettre en oeuvre, et ce en pouvant être intégrée dans un encombrement réduit notamment en ce que le dispositif de rappel ne nécessite aucun moyen de commande. En particulier, le dispositif de rappel peut comprendre au moins un aimant 17 à aimantation radiale et au moins une plaque 18, par exemple réalisée en acier doux, de bouclage du champ magnétique radial dudit aimant qui est agencée pour induire l'attraction magnétique axiale. En particulier, le montage de l'aimant 17 peut être de type sandwich, c'est-à-dire un aimant 17 à aimantation radiale dont chacun des pôles est entouré par une plaque 18 de bouclage respectivement extérieure 18e et intérieure 18i. Cette réalisation présente l'avantage d'une force magnétique axiale importante sans induire de composante magnétique susceptible d'entraîner en rotation l'arbre 1 en position débrayée. En relation avec les figures 1 et 2, on décrit ci-dessous un premier mode de réalisation du dispositif de rappel qui comprend deux aimants 17a, 17b solidaires respectivement du palier et de l'arbre 1. Chacun des aimants 17a, 17b présente une géométrie annulaire sur laquelle est fixé de chaque côté un anneau de bouclage 18 respectivement extérieur 18e et intérieur 18i. Les aimants 17a, 17b sont montés tête bêche, c'est-à-dire avec le pôle Nord d'un aimant 17a, 17b en regard du pôle Sud de l'autre aimant 17b, 17a, afin d'obtenir un champ magnétique en boucle qui s'étend radialement dans les aimants 17a, 17b et axialement dans les anneaux de bouclage 18e, 18i. En particulier, l'aimant 17a est solidarisé à l'organe tournant 3 en prévoyant que l'anneau de bouclage extérieur 18e soit solidaire dudit organe tournant, ledit anneau extérieur présentant une extension radiale intérieure 19 qui est disposée entre le roulement et l'aimant 17a avec interposition d'une rondelle amagnétique 20 entre ladite extension et ledit aimant. Cette réalisation permet, lorsque le dispositif est en position embrayée, de ne pas appliquer d'effort axial sur le roulement. L'aimant 17b solidaire de l'arbre 1 est monté dans le flasque 15 pour être disposé en regard axial de l'aimant 17a monté sur l'organe tournant 3. En particulier, l'aimant 17b est disposé autour de la portée radiale 14 du flasque 15 sur laquelle le piston 12 est en appui pour déplacer l'arbre 1 en position débrayée. Chacun des anneaux de bouclage 18 présente une portée radiale libre 21, lesdites portées des anneaux extérieurs 18e - respectivement intérieures 18i étant disposées axialement en regard. Les éléments de friction 10, 11 sont formés sur les portées radiales 21, par exemple en prévoyant le dépôt d'un matériau de friction sur lesdites portées et/ou en optimisant leurs propriétés de surface, par exemple leur rugosité et/ou leur dureté, pour conférer l'embrayage attendu lors de leur mise en appui. Ainsi, on s'affranchit de l'intégration d'éléments de friction 10, 11 qui sont séparés du 2 983 930 8 dispositif de rappel, ce qui limite de façon notable l'encombrement radial du système de débrayage. En outre, cette réalisation permet d'optimiser l'attraction magnétique conférée 5 en ce que, en position d'embrayage, les portées radiales 21 des anneaux de bouclage 18 sont en contact afin de reboucler complètement le champ magnétique. Par ailleurs, pour éviter l'usure des aimants 17, ceux-ci sont décalés axialement par rapport aux portées radiales 21 pour ne pas être en contact frottant lorsque l'arbre 1 est en position embrayée. 10 Les figures 3 représentent un mode de réalisation à un seul aimant 17 qui, outre le gain d'un aimant 17, permet de limiter l'encombrement axial du mécanisme. Sur ces figures, le montage de l'aimant 17a sur l'organe tournant 3 est identique à celui du mode de réalisation précédent. 15 Le flasque 15 de l'arbre 1 présente une portée métallique 22 qui est disposée en regard axial de l'aimant 17a pour être magnétiquement attirée par lui. Pour assurer l'entraînement en rotation, la portée 22 est équipée de l'élément de friction 11 sur lequel les portées radiales 21 des anneaux de bouclage 18 20 viennent en appui lorsque l'arbre 1 est en position embrayée. REVENDICATIONS1. Mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre tournant (1) au moyen d'une courroie, ledit mécanisme comprenant un palier à roulement présentant un organe tournant (3) destiné à être entraîné en rotation par ladite courroie, un organe fixe (4) et des corps roulants (5) disposés entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, ledit organe fixe présentant un alésage dans lequel l'arbre (1) est guidé en rotation, ledit mécanisme comprenant un élément de friction (10) solidaire de l'organe tournant (3) et un élément de friction (11) solidaire de l'arbre (1), lesdits éléments étant agencés pour assurer l'entraînement en rotation dudit arbre par ledit organe tournant, ledit mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système de débrayage dudit entraînement en rotation qui comprend un dispositif de déplacement axial de l'arbre (1) par rapport au palier dans une position débrayée dans laquelle les éléments de friction (10, 11) ne sont pas accouplés en rotation et un dispositif de rappel de l'arbre (1) en position embrayée dans laquelle les éléments de friction (10, 11) sont accouplés en rotation, ledit dispositif de rappel comprenant au moins un aimant permanent (17) solidaire de l'arbre (1) ou du palier pour induire une attraction magnétique axiale suffisante pour disposer l'arbre (1) en position embrayée. 2. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de rappel comprend au moins un aimant (17) à aimantation radiale et au moins une plaque (18) de bouclage du champ magnétique radial dudit aimant qui est agencée pour induire l'attraction magnétique axiale. 3. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de rappel comprend un aimant (17a) qui est solidaire du palier, l'arbre (1) présentant une portée métallique (22) qui est disposée en regard axial dudit aimant pour être magnétiquement attirée pas lui. 4. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de rappel comprend deux aimants (17a, 17b) solidaires respectivement du palier et de l'arbre (1). 5. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un aimant (17a) est solidaire de l'organe tournant (3). 6. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 2 et 5, caractérisé en ce qu'un élément de friction (10, 11) est formé sur une portée (21) d'au moins une plaque (18) de bouclage. 7. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un aimant (17a, 17b) est décalé axialement par rapport à la portée (21) pour ne pas être en contact frottant lorsque l'arbre (1) est en position embrayée. 8. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement axial de l'arbre (1) comprend un piston (12) qui monté coulissant dans l'alésage de l'organe fixe (4) pour pouvoir appuyer sur l'arbre (1). 9. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un palier lisse (8) de guidage en rotation de l'arbre (1) dans l'alésage de l'organe fixe (4). 25 10. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe fixe comprend un carter (4) autour duquel est monté un roulement comprenant une bague fixe (6) solidaire dudit carter et une bague tournante (3), ladite bague tournante présentant une portée extérieure (3a) qui est agencée pour recevoir la courroie. 30 11. Pompe à eau de véhicule automobile comprenant une courroie motrice et un arbre (1) équipé d'une aube (2), ladite pompe intégrant un mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 pour entraîner en rotation ledit 20arbre au moyen de ladite courroie, ladite pompe à eau comprenant en outre un dispositif d'actionnement du dispositif de déplacement pour pouvoir débrayer ledit entraînement en rotation.