Brevet FR2983932A1 — 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 agencés pour être accouplés en rotation par mise en pression de contact l'un sur l'autre 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 pression de contact - 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. En outre, 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 un mécanisme d'entraînement en rotation de l'arbre dans lequel la vitesse de rotation dudit arbre peut être réglée. En outre, le réglage peut être réalisé de façon simple et fiable en pouvant être intégré dans un encombrement réduit, notamment en permettant le débrayage de l'entrainement 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'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 monté 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 être accouplés en rotation par mise en pression de contact l'un sur l'autre afin d'assurer l'entraînement en rotation dudit arbre par ledit organe tournant, ledit mécanisme comprenant en outre un système de réglage de la pression de contact entre les éléments de friction, ledit système comprenant un piston monté coulissant dans l'alésage, au moins une piste magnétique solidaire dudit piston et au moins une piste magnétique solidaire de l'arbre, lesdites pistes magnétiques étant disposées axialement en regard avec une aimantation axiale de sens opposé pour induire une attraction magnétique axiale qui est suffisante pour exercer une pression de contact entre les éléments de friction, le coulissement du piston permettant la variation de l'entrefer entre les pistes magnétiques afin de faire varier ladite pression de contact. 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 réglage 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 en perspective coupée d'un mécanisme d'entraînement selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue éclatée de la figure 1 ; - la figure 3 est une représentation en coupe longitudinale partielle du mécanisme d'entraînement selon la figure 1 dans laquelle l'arbre est en position embrayée, la figure 3a étant une vue agrandie de la zone A de la figure 3 ; - la figure 4 est une représentation en coupe longitudinale partielle du mécanisme d'entraînement selon la figure 1 dans laquelle l'arbre est en position débrayée, la figure 4a étant une vue agrandie de la zone A de la figure 4. 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 le mode de réalisation représenté, 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. Pour assurer l'entraînement en rotation de l'arbre 1 par l'organe tournant 3, le mécanisme comprend un élément de friction 8 solidaire dudit organe tournant et un élément de friction 9 solidaire de l'arbre 1, lesdits éléments étant agencés pour être accouplés en rotation par mise en pression de contact l'un sur l'autre afin d'assurer l'entraînement en rotation dudit arbre par ledit organe tournant. En particulier, les éléments de friction 8, 9 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 réglage de la pression de contact entre les éléments de friction 8, 9 afin de faire varier la vitesse de rotation de l'arbre 1. Le système de réglage comprend un piston 10 monté coulissant dans un alésage du carter 4. Dans le mode de réalisation représenté, le piston 10 est annulaire et l'arbre 1 est monté en rotation dans ledit piston. En particulier, le montage de l'arbre 1 permet son coulissement dans le piston 10 et l'aube 2 présente un jeu suffisant avec le flasque 7 de montage pour ne pas interférer sur ledit coulissement. Le système de réglage comprend également au moins une piste magnétique 11 solidaire du piston 10 et au moins une piste magnétique 12 solidaire de l'arbre 1, lesdites pistes magnétiques étant disposées axialement en regard avec une aimantation axiale de sens opposé pour induire une attraction magnétique axiale qui est suffisante pour exercer une pression de contact entre les éléments de friction 8, 9. Ainsi, par coulissement du piston 10, on fait varier l'entrefer E entre les pistes magnétiques 11, 12 et donc la pression de contact entre les éléments de friction 8, 9 afin de régler la vitesse de rotation de l'arbre 1. En particulier, la diminution de l'attraction magnétique induit un désaccouplement partiel par glissement relatif des éléments de friction 8, 9. L'utilisation d'un piston 10 pour régler l'attraction magnétique d'accouplement des éléments de friction 8, 9 est particulièrement simple et fiable à mettre en oeuvre, et ce en pouvant être intégrée dans un encombrement réduit. Selon la réalisation représentée, le piston 10 est déplaçable entre une position déployée (figure 3) vers la piste magnétique 12 de l'arbre 1 dans laquelle le mécanisme est en position embrayée avec une pression de contact maximale et une position rétractée (figure 4) dans laquelle le mécanisme est en position débrayée avec les éléments de friction 8, 9 qui ne sont plus accouplés en rotation. Le système de réglage comprend un moyen ressort 13 de contrainte du déplacement du piston 10 en position déployée d'embrayage. En particulier, le ressort 13 est monté autour de l'arbre 1 pour être comprimé entre le piston 10 et le carter 4. Le piston 10 est déplacé par application d'une pression de fluide sur lui, la pompe à eau comprenant alors un dispositif d'actionnement du dispositif de réglage qui comprend des moyens de mise en pression dudit fluide, ledit déplacement comprimant élastiquement le ressort 13 de sorte à assurer un retour en position d'embrayage après actionnement. En particulier, le piston 10 comprend une extrémité proximale qui est en communication avec un port 14 d'alimentation en fluide sous pression qui est formé dans le carter 4 et une extrémité distale portant la piste magnétique 11. Par ailleurs, l'extrémité distale du piston 10 est équipée d'une butée 15 pourvue d'un joint d'étanchéité 16 sur l'alésage du carter 4, ladite butée coopérant avec un anneau 17 d'anti-rotation formé sur la périphérie extérieure du piston 10, l'extrémité proximale dudit piston étant également équipée d'un joint d'étanchéité 18 sur ledit alésage. En variante non représentée, le dispositif de réglage 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, déplacer le piston 10. Selon la réalisation représentée, les pistes magnétiques 11, 12 sont annulaires et sont centrées l'une par rapport à l'autre afin d'assurer le guidage en rotation de l'arbre 1 dans l'alésage. Ainsi, le mécanisme ne nécessite pas d'organe mécanique de guidage en rotation de l'arbre 1, ce qui est particulièrement avantageux relativement aux déplacements axiaux dudit arbre lors des phases de réglage de son entraînement en rotation. Cette réalisation présente également l'avantage de pouvoir bénéficier d'une force magnétique axiale importante sans induire de composante magnétique susceptible d'entraîner en rotation l'arbre 1 en position débrayée. Le dispositif de réglage représenté comprend deux pistes magnétiques annulaires 11a, 11b solidaires du piston 10 et deux pistes magnétiques annulaires 12a, 12b solidaires de l'arbre 1, lesdites pistes magnétiques étant disposées axialement en regard deux à deux avec une aimantation axiale de sens opposé, les pistes magnétiques 11a, 11b, 12a, 12b solidaires du piston 10 - respectivement de l'arbre 1 - étant concentriques et à polarité inversée. En particulier, un bouclage magnétique entre les pistes magnétiques 11, 12 peut être utilisé. Pour ce faire, les pistes magnétiques 11a, 11b, 12a, 12b solidaires du piston 10 - respectivement de l'arbre 1 - sont reliées par une jonction magnétique 19 qui est disposée à l'opposé des pistes magnétiques 12a, 12b, 11a, 11 b, solidaires de l'arbre 1 - respectivement du piston 10-. Chaque jonction magnétique est formée par un anneau radial 19, par exemple réalisé en acier doux, qui est en contact de part et d'autre avec une polarité inversée de chacune des pistes magnétiques 11a, 11b, 12a, 12b. Par ailleurs, le bouclage des pistes magnétiques 11a, 11b, 12a, 12b est amélioré en prévoyant de les former dans une cage 20 réalisée en matériau amagnétique, lesdites pistes étant séparées par une couronne 21 également réalisée en matériau amagnétique. Au moins une piste magnétique 11, 12 peut être formée par un aimant permanent 22, par exemple réalisé à base de terre rare ou de ferrite. Dans le mode de réalisation représenté, quatre aimants 22 annulaires à aimantation axiale sont utilisés pour réaliser respectivement une piste magnétique 11a, 12b, 12a, 12b. Dans le mode de réalisation représenté, l'arbre 1 présente un flasque 23 comprenant une cavité dans laquelle la cage 20 est montée, l'extrémité distale du piston 10 présentant une portée sur laquelle l'autre cage 20 est montée en mettant les pistes magnétiques 11a, 11b, 12a, 12b en regard axial avec un entrefer E variable. La bague tournante 3 présente une extension 3b sur une portée radiale de laquelle l'élément de friction 8 est disposé, l'autre élément de friction 9 étant disposé sur une portée radiale du flasque 15 qui est disposée en regard axial. En particulier, les pistes magnétiques 11, 12 sont décalées axialement par rapport aux éléments de friction 8, 9 pour ne pas être en contact frottant. Les éléments de friction 8, 9 sont formés sur les portées radiales, 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. 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 monté en rotation, ledit mécanisme comprenant un élément de friction (8) solidaire de l'organe tournant (3) et un élément de friction (9) solidaire de l'arbre (1), lesdits éléments étant agencés pour être accouplés en rotation par mise en pression de contact l'un sur l'autre afin d'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 réglage de la pression de contact entre les éléments de friction (8, 9), ledit système comprenant un piston (10) monté coulissant dans l'alésage, au moins une piste magnétique (11) solidaire dudit piston et au moins une piste magnétique (12) solidaire de l'arbre (1), lesdites pistes magnétiques étant disposées axialement en regard avec une aimantation axiale de sens opposé pour induire une attraction magnétique axiale qui est suffisante pour exercer une pression de contact entre les éléments de friction (8, 9), le coulissement du piston (10) permettant la variation de l'entrefer (E) entre les pistes magnétiques (11, 12) afin de faire varier ladite pression de contact. 2. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pistes magnétiques (11, 12) sont annulaires et sont centrées l'une par rapport à l'autre afin d'assurer le guidage en rotation de l'arbre (1) dans l'alésage. 3. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de réglage comprend deux pistes magnétiques annulaires (11a, 11b) solidaires du piston (10) et deux pistes magnétiques annulaires (12a, 12b) solidaires de l'arbre (1), lesdites pistes magnétiques étant disposées axialement en regard deux à deux avec une aimantation axiale de sens opposé, lesditespistes magnétiques solidaires du piston (10) - respectivement de l'arbre (1) étant concentriques et à polarité inversée. 4. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pistes magnétiques (11a, 11b, 12a, 12b) solidaires du piston (10) - respectivement de l'arbre (1) - sont reliées par une jonction magnétique (19) qui est disposée à l'opposé des pistes magnétiques (12a, 12b, 11a, 11b) solidaires de l'arbre (1) - respectivement du piston (10)-. 5. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une piste magnétique (11, 12) est formée par un aimant permanent (22). 6. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les pistes magnétiques (11, 12) sont décalées axialement par rapport aux éléments de friction (8, 9) pour ne pas être en contact frottant. 7. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le piston (10) est déplaçable entre une position déployée vers la piste magnétique (12) de l'arbre (1) et une position rétractée. 8. Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système de réglage comprend un moyen ressort (13) de contrainte du déplacement du piston (10) en position déployée. 9. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que, en position rétractée, les éléments de friction (8, 9) ne sont pas accouplés en rotation afin de débrayer l'entraînement en rotation de l'arbre (1). 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 unebague tournante (3), ladite bague tournante présentant une portée extérieure (3a) qui est agencée pour recevoir la courroie. 11. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'arbre (1) est monté en rotation dans le piston (10). 12. 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 11 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 réglage pour pouvoir faire varier la vitesse de rotation de l'arbre (1).