Brevet FR3006402A1 — publié le 20141205

DOUBLE ROUE LIBRE DEBRAYABLE, POULIE DE FACADE ACCESSOIRES DE VEHICULE, ET VEHICULE HYBRIDE CORRESPONDANTS [0001] L'invention porte sur une double roue libre débrayable ainsi que sur la poulie de façade accessoires de véhicule et le véhicule hybride correspondants. [0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les véhicules de type "mild-hybride", c'est-à-dire les véhicules hybrides dont l'énergie de traction est à prédominance thermique. [0003] Une architecture de type "mild-hybride" est obtenue de façon connue en soi en remplaçant l'alternateur ou l'alterno-démarreur d'un véhicule classique par une machine suffisamment puissante pour récupérer tout ou partie de l'énergie cinétique du véhicule lors de phases de décélération ou de freinage. [0004] Le dimensionnement du système d'entraînement des accessoires (dont la machine électrique fait partie) permet d'assurer d'autres situations de vie comme la recharge d'une batterie par le moteur thermique, le mode dit "boost" dans lequel le moteur thermique est assisté par la machine électrique pour la traction du véhicule, et également le roulage en mode électrique dans lequel la machine électrique entraîne le moteur thermique et transmet la puissance aux roues via le système de transmission habituel. [0005] Les couples et puissances à transmettre par la courroie accessoire impose des tensions de pose importantes pour assurer le fonctionnement hybride du véhicule. Ces fortes tensions induisent des frottements qui réduisent l'efficacité du moteur thermique sur toute sa plage de fonctionnement, et ce quelle que soit la situation de vie du véhicule. [0006] Les performances des machines électriques actuelles permettent toutefois de récupérer beaucoup d'énergie pendant les phases de décélération et de récupération, en sorte que l'utilisation de la machine en mode alternateur devient très peu fréquente. En conséquence, afin de réduire les pertes par frottement du moteur, il a été proposé d'arrêter l'entraînement de la façade accessoires lorsque les réserves électriques sont suffisantes pour assurer la consommation du véhicule. [0007] A cet effet, il a été envisagé d'utiliser un embrayage électromagnétique entre l'arbre du vilebrequin et sa poulie. Toutefois, les niveaux de couple à transmettre étant élevés, un tel dispositif nécessite une alimentation importante, ce qui entraîne une surconsommation électrique pouvant remettre en question l'économie énergétique provenant du débrayage de la poulie. De plus, les systèmes de type électromagnétique sont très volumineux et donc difficilement implantables dans un milieu contraint comme le sous-capot d'un véhicule hybride. [0008] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant d'utiliser un système d'accouplement prenant la forme d'une double roue libre comportant une piste interne et une piste externe, une des pistes étant en relation avec une entrée de la roue libre et l'autre piste étant en relation avec une sortie de la roue libre, au moins un élément rotatif étant intercalé radialement entre la piste interne et la piste externe, caractérisée en ce que l'élément rotatif étant positionné entre deux pentes en vis-à-vis ayant des inclinaisons opposées l'une par rapport à l'autre, un dispositif de pilotage est apte à faire passer la roue libre d'un état accouplé en laissant libre l'élément rotatif pouvant alors rouler sur une des pentes pour se coincer entre les pistes interne et externe en sorte que l'entrée et la sortie sont liées en rotation entre elles dans un sens de rotation ou dans l'autre, à un état désaccouplé en maintenant l'élément rotatif au centre des deux pentes pour empêcher que ledit élément rotatif roule sur une des pentes en sorte que l'entrée et la sortie sont libres en rotation l'une par rapport à l'autre, et inversement. [0009] Ainsi, l'invention étant basée sur une solution mécanique ne faisant pas intervenir de système à friction, elle permet d'obtenir un meilleur rendement qu'un système à embrayage électromagnétique pour un coût moindre. L'invention permet en outre de ne pas augmenter de manière trop importante les dimensions actuelles de la poulie de vilebrequin, ce qui la rend facilement implantable sur la façade accessoires du véhicule. [0010] Selon une réalisation, le dispositif de pilotage comporte une cage en deux parties, dites demi-cages, positionnées de part et d'autre de l'élément rotatif et déplaçables axialement pour faire passer la roue libre d'un état à l'autre. [0011] Selon une réalisation, chaque demi-cage comporte au moins un logement apte à recevoir une partie de l'élément rotatif pour empêcher ledit élément rotatif de rouler sur une des pentes lorsque la roue libre se trouve dans un état désaccouplé. [0012] Selon une réalisation, chaque demi-cage est montée sur un charriot mobile axialement de manière que les sens de déplacement des demi-cages sont opposés axialement l'un par rapport à l'autre. [0013] Selon une réalisation, les charriots sont montés sur une vis sans fin à double sens dont la rotation est commandée par un actionneur. [0014] Selon une réalisation, l'actionneur est un moteur électrique. [0015] Selon une réalisation, les deux pentes sont ménagées dans la piste interne. [0016] Selon une réalisation, l'élément rotatif prend la forme d'un rouleau de forme allongé. [0017] L'invention a également pour objet une poulie en façade accessoires de véhicule automobile équipée d'une double roue libre selon l'invention. [0018] En outre, l'invention a pour objet un véhicule de type hybride comportant une façade accessoires munie d'une poulie de vilebrequin selon l'invention coopérant par l'intermédiaire une courroie avec au moins une poulie de machine électrique et une poulie de compresseur de climatisation. [0019] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0020] La figure 1 représente de manière schématique une vue de face d'une façade accessoires d'un véhicule automobile de type "mild-hybride" munie d'une poulie de vilebrequin selon l'invention; [0021] La figure 2 montre une vue en coupe partielle de la double roue libre selon l'invention intégrée sur la poulie de vilebrequin de la façade accessoires de la figure 1; [0022] Les figures 3a et 3b sont des vues en perspective d'une poulie faisant apparaître par transparence la double roue libre selon l'invention qui lui est intégrée respectivement dans un état accouplé et dans un état désaccouplé; [0023] Les figures 4a à 4c sont des représentations schématiques de la forme des pistes internes et externes de la double roue libre selon l'invention respectivement dans un état désaccouplé et dans des états accouplés dans les deux sens de rotation; [0024] La figure 5 montre une vue détaillée de la double roue libre selon l'invention lorsque le rouleau permettant l'accouplement roule sur une pente de la piste interne de la roue libre; [0025] Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0026] La figure 1 montre une façade accessoires 1 d'un véhicule hybride de type "mildhybride" comportant une courroie 2 installée autour d'une poulie de vilebrequin 3, d'une poulie 5 de machine électrique (ou d'un alterno-démarreur), et d'une poulie 7 de compresseur de climatisation. [0027] On utilise également un système de mise en tension de la courroie 2 constitué en l'occurrence par deux tendeurs 8. En variante, le système de mise en tension pourra présenter d'autres formes. L'entraînement d'une pompe à eau 9 pourra également être assuré au moyen d'une courroie secondaire 11 située dans un autre plan et liée en rotation avec de la poulie de vilebrequin 3. [0028] La poulie de vilebrequin 3 est accouplée mécaniquement avec l'arbre de vilebrequin 12 par l'intermédiaire d'une double roue libre 13. [0029] Comme on peut le voir sur les figures 2, 3a, et 3b, cette double roue libre 13 comporte une piste interne 14 en relation avec une entrée de la roue libre constituée ici par l'arbre du vilebrequin 12. A cet effet, une poulie intérieure 16 est liée en rotation d'une part avec l'arbre du vilebrequin 12 et d'autre part avec un moyeu 19 portant la piste interne 14 au moyen de tiges 22 d'orientation axiale. [0030] Par ailleurs, une piste externe 17 est en relation avec une sortie de la roue libre constituée ici par une poulie extérieure 18 correspondant par exemple à la poulie de vilebrequin 3. La poulie extérieure 18 est montée autour de la poulie intérieure 16 par l'intermédiaire d'un roulement 20 visible à la figure 2. [0031] Une série d'éléments rotatifs 21 prenant ici la forme de rouleaux allongés de forme sensiblement cylindrique sont intercalés radialement entre les pistes internes 14 et externe 17 de la roue libre. Comme cela est visible sur les figures 3a, 3b, et 4a à 4c, chaque rouleau 21 est positionné entre deux pentes Pi, P2 en vis-à-vis ayant des inclinaisons opposées l'une par rapport à l'autre. Dans l'exemple de réalisation, les deux pentes Pi, P2 sont ménagées dans la piste interne 14, la piste externe 17 présentant une surface cylindrique régulière. [0032] En outre, comme cela est bien visible sur les figures 2, 3a et 3b, un dispositif de pilotage 22 permet de faire passer la roue libre 13 d'un état accouplé à un état désaccouplé, et inversement. A cet effet, le dispositif de pilotage 22 comporte une cage 24 réalisée en deux parties 241, 242 positionnées axialement de part et d'autre des rouleaux 21 et donc du moyeu 19. Les parties 241, 242 sont issues d'une découpe de la cage 24 suivant une direction radiale. Chaque partie 241, 242 de la cage, ou demi-cage, présente des logements 25 visibles sur les figures 3a, 3b et 5 adaptés à recevoir chacun une extrémité d'un rouleau 21 lorsque la roue libre 13 est dans un état désaccouplé. Ces logements 25 sont ménagés à la périphérie de rebords annulaires d'orientation axiale des parties de la cage 24 dirigés l'un vers l'autre. Ces logements 25 pourront par exemple présenter globalement une forme de V ayant un fond arrondi complémentaire de la forme des extrémités axiales également arrondies des rouleaux 21. [0033] Lorsque les demi-cages 241, 242 sont écartées axialement l'une de l'autre de manière à être situées à distance des rouleaux 21 (cf. figure 3a), lesdits rouleaux 21 laissés libres peuvent rouler sur une des pentes Pi, P2 pour se coincer entre les pistes interne 14 et externe 17. L'entrée et la sortie de la roue libre 13 sont alors liées en rotation entre elles dans un sens de rotation ou dans l'autre. Le sens de rotation dépend de la pente Pi, P2 avec laquelle coopère le rouleau 21 correspondant. La roue libre 13 se trouve alors dans l'état accouplé. Ainsi, comme cela est visible sur la figure 4b, lorsque les rouleaux 21 roulent du côté des pentes P2, l'entrée et la sortie sont liées en rotation entre elles suivant le sens de rotation A; tandis que lorsque les rouleaux 21 roulent du côté des pentes P1 opposées aux pentes P1 (cf. figure 4c), l'entrée et la sortie sont liées en rotation entre elles suivant le sens de rotation B opposé au sens de rotation A. [0034] En revanche, lorsque les demi-cages 241, 242 sont rapprochées l'une de l'autre comme cela est illustré à la figure 3b, elles recentrent chaque rouleau 21 dont les extrémités axiales sont alors insérées à l'intérieur des logements 25. Les demi-cages 241, 242 maintiennent ainsi les rouleaux 21 au centre des deux pentes Pi, P2 en les empêchant de rouler sur les pentes Pi, P2 (cf. figure 4a), en sorte que l'entrée et la sortie sont libres en rotation l'une par rapport à l'autre. La roue libre 13 est alors dans l'état désaccouplé. Il suffit alors de relâcher les rouleaux 21 en éloignant les demi-cages 241, 242 pour repasser à l'état accouplé. [0035] Afin de permettre le déplacement axial des demi-cages 241, 242 lors du passage d'un état d'accouplement à l'autre, les demi-cages 241, 242 sont montées chacune sur un charriot 31, 32 montré sur la figure 2 qui n'est pas lié en rotation avec lesdites cages 241, 242. Les déplacements des chariots 31, 32 sont commandés par une vis sans fin 34 à double sens de manière que les sens de déplacements des charriots 31, 32 soient opposés l'un par rapport à l'autre. Cette vis sans fin 34 pourra être commandée par un actionneur prenant par exemple la forme d'un moteur électrique 35 de faible puissance implanté ici sur le carter moteur. La vis sans fin 34 n'est pas liée en rotation avec l'arbre de vilebrequin 12. [0036] Il est à noter que les demi-cages 241, 242 sont liées en rotation avec le moyeu 19 de la poulie de telle sorte que les demi-cages 241, 242 se situent toujours en face des deux pentes P1, P2. [0037] Ainsi, sur les véhicules de type hybride ou de type Stop and Start (STT), il sera possible de débrayer la poulie de vilebrequin 3 de la façade accessoires 1 afin d'entraîner 15 la poulie 7 du compresseur de climatisation par la machine électrique constituée le cas échéant par l'alternateur. [0038] Pour les véhicules hybrides, il sera également possible dans certaines situations de vie de débrayer la poulie de vilebrequin 3 pour couper la recharge de la batterie lorsque cette dernière est pleine ou bien quand elle est rechargée par le système hybride. 20 [0039] Bien entendu, l'homme du métier pourra apporter des modifications à la double roue libre 13 précédemment décrite sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, alternativement les pentes P1, P2 pourront être ménagées dans la piste externe 17 au lieu d'être ménagées dans la piste interne 14. Il sera également possible de ménager une des pentes P1, P2 dans une des pistes et l'autre pente P1, P2 dans l'autre piste. En variante 25 également, les rouleaux 21 pourront être remplacés par des billes. En variante, les rouleaux 21 pourront être liés entre eux par une cage. En variante, le moteur électrique est remplacé par un système à vérin ou tout autre type d'actionneur adapté au déplacement des charriots 31, 32 dans des directions opposées. [0040] II est à noter que l'invention pourrait également être utilisée sur un véhicule 30 conventionnel non hybride afin de récupérer les pertes de la façade accessoires 1. Toutefois, les gains énergétiques seraient plus limités car les situations de vie favorables au débrayage de la poulie de vilebrequin 3 seraient moins fréquentes. [0041] Dans toutes les applications, une stratégie d'embrayage/débrayage est de préférence mise en oeuvre afin de ne pas endommager la poulie. Ainsi, par exemple, le débrayage pourra être réalisé seulement à l'arrêt moteur tandis que l'embrayage pourra être autorisé seulement en dessous d'une certaine vitesse, etc...5 REVENDICATIONS: 1. Double roue libre (13) comportant une piste interne (14) et une piste externe (17), une des pistes (14, 17) étant en relation avec une entrée de la roue libre et l'autre piste (14, 17) étant en relation avec une sortie de la roue libre, au moins un élément rotatif (21) étant intercalé radialement entre la piste interne (14) et la piste externe (17), caractérisée en ce que l'élément rotatif (21) étant positionné entre deux pentes (P1, P2) en vis-à-vis ayant des inclinaisons opposées l'une par rapport à l'autre, un dispositif de pilotage (22) est apte à faire passer la roue libre d'un état accouplé en laissant libre l'élément rotatif (21) pouvant alors rouler sur une des pentes (P1, P2) pour se coincer entre les pistes interne (14) et externe (17) en sorte que l'entrée et la sortie sont liées en rotation entre elles dans un sens de rotation ou dans l'autre, à un état désaccouplé en maintenant l'élément rotatif (21) au centre des deux pentes (P1, P2) pour empêcher que ledit élément rotatif (21) roule sur une des pentes (P1, P2) en sorte que l'entrée et la sortie sont libres en rotation l'une par rapport à l'autre, et inversement. 2. Double roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de pilotage (22) comporte une cage (24) en deux parties (241, 242), dites demi-cages, positionnées de part et d'autre de l'élément rotatif (21) et déplaçables axialement pour faire passer la roue libre d'un état à l'autre. 3. Double roue libre selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque demi- cage (241, 242) comporte au moins un logement (25) apte à recevoir une partie de l'élément rotatif (21) pour empêcher ledit élément rotatif (21) de rouler sur une des pentes (P1, P2) lorsque la roue libre se trouve dans un état désaccouplé. 4. Double roue libre selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque demi-cage (241, 242) est montée sur un charriot (31, 32) mobile axialement de manière que les sens de déplacement des demi-cages (241, 242) sont opposés axialement l'un par rapport à l'autre. 5. Double roue libre selon la revendication 4, caractérisée en ce que les charriots (31, 32) sont montés sur une vis sans fin (34) à double sens dont la rotation est commandée par un actionneur (35). 6. Double roue libre selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'actionneur est un moteur électrique (35). 7. Double roue libre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les deux pentes (P1, P2) sont ménagées dans la piste interne (14). 8. Double roue libre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément rotatif (21) prend la forme d'un rouleau de forme allongé. 9. Poulie (3) en façade accessoires de véhicule automobile équipée d'une double roue libre (13) selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule de type hybride comportant une façade accessoires (1) munie d'une poulie de vilebrequin (3) conforme à la revendication précédente coopérant par l'intermédiaire une courroie (2) avec au moins une poulie (5) de machine électrique et une poulie (7) de compresseur de climatisation.