Brevet FR2986589A1 — publié le 20130809

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 un organe moteur, un organe fixe et des corps roulants disposés entre lesdits organes fixe et tournant pour permettre leur rotation relative. 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 embrayage comprenant une cloche solidaire en rotation de l'organe tournant et un plateau solidaire en rotation de l'arbre, ladite cloche et ledit plateau comprenant des éléments de friction qui sont agencés pour permettre l'entraînement en rotation dudit arbre par ledit organe tournant, ledit embrayage comprenant un électroaimant 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 de l'électroaimant, s'avèrent complexes à intégrer dans un mécanisme d'entraînement pour pompe à eau de véhicule automobile. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant un mécanisme présentant un encombrement réduit en permettant le débrayage et l'embrayage de l'entraînement en rotation de l'arbre de façon simple et fiable. 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 roulement porteur présentant une bague extérieure fixe destinée à être associée à un carter, une bague intérieure destinée à être entraînée en rotation par ledit organe moteur et des corps roulants disposés entre lesdites bagues pour permettre leur rotation relative ; - un deuxième roulement présentant une bague extérieure montée dans la bague intérieure du roulement porteur, une bague intérieure solidaire en rotation de l'arbre et des corps roulants disposés entre lesdites bagues pour permettre leur rotation relative ; - un embrayage comprenant une cloche solidaire en rotation de la bague intérieure du roulement porteur et un plateau solidaire en rotation de l'arbre, ladite cloche et ledit plateau comprenant des moyens d'accouplement réciproque qui sont agencés pour permettre l'entraînement en rotation dudit arbre par ladite bague intérieure, ledit embrayage comprenant un système de débrayage qui est apte à disposer réversiblement les moyens d'accouplement réciproque dans un état débrayé dans lequel ils ne sont pas accouplés en rotation et dans un état embrayé dans lequel ils sont accouplés en rotation. 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 de l'embrayage 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 partielle en perspective d'un mécanisme d'entraînement selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un mécanisme d'entraînement selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un mécanisme d'entraînement selon une variante de la figure 2 ; - la figure 4 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un mécanisme d'entraînement selon un mode de réalisation de l'invention. 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 roulement porteur 2 présentant une bague extérieure fixe 3 destinée à être associé à un carter. En particulier, la bague extérieure 3 comprend des pattes 4 pourvues de moyens d'association du mécanisme à un carter du 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. Dans les modes de réalisation représentés, la bague extérieure 3 comprend trois pattes radiales 4 qui sont équiréparties angulairement, chacune desdites pattes étant pourvue d'un orifice 5 d'association par vissage. Le roulement porteur 2 présente également une bague intérieure 6 destinée à être entraînée en rotation par l'organe moteur et des corps roulants 7 disposés entre les bagues 3, 6 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 roulement porteur 2. 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. Le mécanisme d'entraînement présente également un deuxième roulement 8 présentant une bague extérieure 9 montée dans la bague intérieure 6 du roulement porteur 2 et une bague intérieure 10 solidaire en rotation de l'arbre 1 pour assurer son guidage en rotation dans le mécanisme. Pour ce faire, le mécanisme comprend un moyeu 11 d'association de la bague intérieure 10 autour de l'arbre 1, ledit moyeu présentant une portée extérieure sur laquelle la bague intérieure 10 est emmanchée et un alésage dans lequel ledit arbre est fretté. En variante, la bague intérieure 10 du deuxième roulement 8 peut être intégrée au moyeu 11, notamment en formant les pistes de roulement directement sur la surface extérieure dudit moyeu. Le deuxième roulement 8 comprend des corps roulants 12 disposés entre les bagues 9, 10 pour permettre leur rotation relative. Dans les modes de réalisations représentés, deux rangées de billes 7, 12 sont disposées entre les bagues 9, 10 du deuxième roulement 8 ainsi qu'entre les bagues 3, 6 du roulement porteur 2. La disposition des roulements 2, 8 dans le mécanisme permet de limiter son encombrement, notamment en ce que la bague intérieure 6 du roulement porteur 2 sert de support à la bague extérieure 9 du deuxième roulement 8. Selon les réalisations représentées, la bague intérieure 6 comprend une partie 6a sur la surface extérieure de laquelle les pistes de roulement du roulement porteur 2 sont formées et une extension axiale 6b sur la surface intérieure de laquelle la bague extérieure 9 du deuxième roulement 8 est montée. Sur les figures, la bague extérieure 9 du deuxième roulement 8 est distincte de la bague intérieure 6 du roulement porteur 2 en étant associée dans l'extension 6b. En variante, la bague extérieure 9 du deuxième roulement 8 peut être intégrée à la bague intérieure 6 du roulement porteur 2, notamment en formant les pistes de roulement du deuxième roulement 8 directement sur la surface intérieure de l'extension 6b. En particulier, le deuxième roulement 8 est décalé axialement par rapport au roulement porteur 2 de sorte que la bague intérieure 6 dudit roulement porteur délimite un logement intérieur 13, notamment formé à l'intérieur de la partie 6a autour de laquelle la bague extérieure 3 est disposée. En outre, la bague intérieure 6 du roulement porteur 2 présente une portée extérieure 6c qui est agencée pour recevoir l'organe moteur afin d'être entraînée en rotation par lui, ladite portée étant notamment formée sur l'extension 6b afin d'être disposée autour du deuxième roulement 8. Le mécanisme d'entraînement comprend également un embrayage comprenant une cloche 14 solidaire en rotation de la bague intérieure 6 du roulement porteur 2 et un plateau 15 solidaire en rotation de l'arbre 1. En particulier, la cloche 14 est sertie dans une gorge 16 formée sur la surface intérieure de l'extension 6b de la bague intérieure 6 du roulement porteur 2. En relation avec les figures 3 et 4, la cloche 14 peut être également en appui axial sur la bague extérieure 9 du deuxième roulement 8. La cloche 14 et le plateau 15 comprennent des moyens d'accouplement réciproque qui sont agencés pour permettre l'entraînement en rotation de l'arbre 1 par la bague intérieure 6. En particulier, les moyens d'accouplement réciproque comprennent un élément de friction 17 disposé à l'intérieur de la cloche 14 et un élément de friction 18 disposé sur le plateau 15, lesdits éléments étant agencés pour être mis en appui l'un sur l'autre en étant accouplés en rotation. De façon avantageuse, les éléments de friction 17, 18 présentent une surface d'appui réciproque dont la géométrie est tronconique. Les éléments de friction 17, 18 peuvent être à base d'un matériau présentant un coefficient de friction élevé, par exemple un matériau du type de ceux 2 9865 89 6 utilisés pour réaliser les garnitures d'embrayage, et/ou présenter un état de surface qui favorise la transmission du couple, par exemple en prévoyant le dépôt d'un matériau de friction, en optimisant leur rugosité et/ou leur dureté. 5 L'embrayage comprend un système de débrayage qui est apte à disposer réversiblement les moyens d'accouplement réciproque dans un état débrayé dans lequel ils ne sont pas accouplés en rotation et dans un état embrayé dans lequel ils sont accouplés en rotation. Ainsi, en équipant la pompe à eau d'un dispositif d'actionnement de l'embrayage, on ne peut utiliser ladite pompe que 10 lorsque la circulation du fluide de refroidissement est nécessaire. Dans les modes de réalisation représentés, le système de débrayage comprend des coulisseaux 19 solidaires du plateau 15 qui s'étendent à l'opposé de la cloche 14 au travers du moyeu 11. Un dispositif de déplacement axial des 15 coulisseaux 19 est prévu pour disposer le plateau 15 en position débrayée dans laquelle les éléments de friction 17, 18 sont disposés axialement à distance pour ne pas être accouplés. Le retour du plateau 15 en position embrayée est réalisé par l'intermédiaire d'un 20 moyen de rappel élastique formé d'un ressort 20 disposé entre le plateau 15 et le moyeu 11, ledit ressort assurant l'effort de mise en appui des éléments de friction 17, 18 en positon embrayée. Ainsi, le mécanisme à l'état stable est en état embrayé afin d'éviter tout dommage important en cas de dysfonctionnement de l'embrayage. 25 De façon avantageuse, la compacité du mécanisme d'entraînement est améliorée en prévoyant qu'une partie de l'embrayage, notamment au moins le dispositif de déplacement, soit disposée dans le logement intérieur 13. En particulier, le diamètre extérieur du logement 13 est sensiblement égal à celui 30 de l'ensemble deuxième roulement 8 - moyeu 11, ce qui permet de disposer dans ledit logement un dispositif de déplacement présentant quasiment ce diamètre. Dans les modes de réalisation représentés, le dispositif de déplacement présente un alésage dans lequel l'arbre 1 est disposé en rotation. En outre, l'embrayage comprend une bride 21 disposée en regard des pattes 4 pour coopérer avec les moyens d'association 5 afin d'assurer le montage du mécanisme d'entraînement sur le carter. En particulier, le dispositif de déplacement comprend la bride 21 qui s'étend radialement en étant pourvue d'orifices 22 disposés en regard de ceux des pattes 4 afin, par vissage, de brider le dispositif de déplacement entre lesdites pattes et le carter. En relation avec les figures 2 et 3, le dispositif de déplacement comprend un électroaimant 23 agissant sur une platine magnétique 24 sur laquelle les coulisseaux 19 sont montés. Ainsi, par attraction magnétique de l'électroaimant 23 sur la platine 24, celui-ci tire sur les coulisseaux 19 pour déplacer le plateau 15 en position débrayée par rapport à la cloche 14, ledit déplacement comprimant le ressort 20 afin d'assurer le retour dudit plateau en position embrayée après désactivation de l'électroaimant 23. Pour s'affranchir des contraintes liées à la maîtrise de l'entrefer magnétique entre la platine 24 et l'électroaimant 23, la figure 4 propose un dispositif de déplacement comprenant un solénoïde 25 dans lequel est disposé un manchon magnétique 26 sur lequel les coulisseaux 19 sont montés. En particulier, le manchon 26 présente une partie entourant axialement l'arbre 1 en étant disposée dans le solénoïde 25, et une portée radiale 27 sur laquelle les coulisseaux 19 sont associés. Dans cette réalisation, le manchon 26 est déplacé par le champ magnétique induit par la circulation d'un courant électrique dans le solénoïde 25. REVENDICATIONS1. Mécanisme d'entraînement en rotation d'un arbre tournant (1) au moyen d'un organe moteur, ledit mécanisme comprenant : - un roulement porteur (2) présentant une bague extérieure fixe (3) destinée à être associée à un carter, une bague intérieure (6) destinée à être entraînée en rotation par ledit organe moteur et des corps roulants (7) disposés entre lesdites bagues pour permettre leur rotation relative ; - un deuxième roulement (8) présentant une bague extérieure (9) montée dans la bague intérieure (6) du roulement porteur (2), une bague intérieure (10) solidaire en rotation de l'arbre (1) et des corps roulants (12) disposés entre lesdites bagues pour permettre leur rotation relative ; - un embrayage comprenant une cloche (14) solidaire en rotation de la bague intérieure (6) du roulement porteur (2) et un plateau (15) solidaire en rotation de l'arbre (1), ladite cloche et ledit plateau comprenant des moyens d'accouplement réciproque (17, 18) qui sont agencés pour permettre l'entraînement en rotation dudit arbre par ladite bague intérieure, ledit embrayage comprenant un système de débrayage qui est apte à disposer réversiblement les moyens d'accouplement réciproque (17, 18) dans un état débrayé dans lequel ils ne sont pas accouplés en rotation et dans un état embrayé dans lequel ils sont accouplés en rotation. 2. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième roulement (8) est décalé axialement par rapport au roulement porteur (2) de sorte que la bague intérieure (6) dudit roulement porteur délimite un logement intérieur (13) dans lequel une partie de l'embrayage est disposée. 3. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de débrayage comprend des coulisseaux (19) solidaires du plateau (15), un dispositif de déplacement axial desdits coulisseaux pour disposer ledit plateau en position débrayée et un moyen (20) de rappel élastique dudit plateau en position embrayée. 4. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement comprend un électroaimant (23) agissant sur une platine magnétique (24) sur laquelle les coulisseaux (19) sont montés. 5. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement comprend un solénoïde (25) dans lequel est disposé un manchon magnétique (26) sur lequel les coulisseaux (19) sont montés. 6. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la bague intérieure (10) du deuxième roulement (8) est associée à l'arbre (1) par l'intermédiaire d'un moyeu (11) au travers duquel les coulisseaux (19) sont disposés. 15 7. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement réciproque comprennent des éléments de friction (17, 18) solidaires respectivement de la cloche (14) et du plateau (15). 20 8. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cloche (14) est sertie dans la bague intérieure (6) du roulement porteur (2). 25 9. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la bague extérieure (9) du deuxième roulement (8) est intégrée à la bague intérieure (6) du roulement porteur (2). 10. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 30 8, caractérisé en ce que la bague extérieure (9) du deuxième roulement (8) est associée dans la bague intérieure (6) du roulement porteur (2). 10 11. Mécanisme d'entraînement selon les revendications 8 et 10, caractérisé en ce que la cloche (14) est en appui axial sur la bague extérieure (9) du deuxième roulement (8). 12. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la bague extérieure (3) du roulement porteur (2) comprend des pattes (4) pourvues de moyens d'association (5) dudit mécanisme à un carter. 13. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'embrayage comprend une bride (21) disposée en regard des pattes (4) pour coopérer avec les moyens d'association (5). 14. Mécanisme d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la bague intérieure (6) du roulement porteur (2) présente une portée extérieure (6c) qui est agencée pour recevoir l'organe moteur afin d'être entraînée en rotation par lui. 15. 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 14 pour entraîner en rotation ledit arbre au moyen dudit organe moteur, ladite pompe à eau comprenant en outre un dispositif d'actionnement de l'embrayage pour pouvoir débrayer ledit entraînement en rotation.25