Brevet FR3091568A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : POULIE DE VILEBREQUIN DEBRAYABLE A SYSTÈME DE COMMANDE PASSIF [0001] La présente invention porte sur une poulie de vilebrequin débrayable à système de commande passif [0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les groupes motopropulseurs hybrides dotés d'un compresseur de climatisation mécanique fonctionnant dans les deux sens de rotation et d'une machine électrique montée en façade accessoires capable de fonctionner en mode moteur et en mode alternateur. [0003] Pendant les phases d'arrêt moteur, la prestation thermique habitacle doit être assurée. Pour cc faire, il est possible d'utiliser un compresseur électrique qui présente l'inconvénient d'être beaucoup plus cher qu'un compresseur mécanique. [0004] 11 est également connu d'utiliser la machine électrique montée en façade accessoires pour entraîner le compresseur mécanique, tandis que le moteur thermique est à l'arrêt. Ces systèmes nécessitent de disposer d'un organe compatible avec la fonction d'une poulie conventionnelle à laquelle une fonction de débrayage est ajoutée pour autoriser la rotation de la façade pendant que le moteur thermique est à l'arrêt. [0005] Généralement, les systèmes connus mettent en oeuvre un actionnement actif externe de type embrayage et/ou un basculement entre plusieurs modes de fonctionnement, tel que cela est décrit dans les documents DE102014218114. DE102014214306, W02015014361, ou W02017032373. [0006] D'autres systèmes comportent des roues libres ou des embrayages unidirectionnels munis d'un ressort de torsion qui se dilate ou se contracte suivant le sens de torsion, cc qui crée ou non une friction sur le diamètre externe. Les roues libres sont connues pour avoir un comportement sensible à la force centrifuge utilisée pour la définition de roues libres en cames dites engageantes (la capacité en couple augmente à haute vitesse) ou dégageantes (la roue libre débraye à haute vitesse). [0007] Toutefois, les dispositifs connus utilisant des embrayages sont encombrants, géné- ralement limités en couple transmissible, en particulier à basse vitesse, et consomment une puissance électrique importante. En outre, ces dispositifs nécessitent des actionnements externes et le développement d'un système de pilotage, ce qui les rend coûteux. [0008] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une poulie débrayable destinée à être montée sur un vilebrequin de moteur thermique et comportant: - un corps de poulie pouvant être sélectivement menant et/ou mené par une courroie 2 d'une façade accessoires, - une roue libre permanente configurée pour autoriser en permanence la courroie de la façade accessoires à tourner moins vite ou dans un sens de rotation opposé à un sens de rotation du moteur thermique et pour permettre un entraînement du moteur thermique par la courroie de la façade accessoires dès que ladite façade accessoires est motrice, et - une roue libre débrayable apte à prendre un état inactif dans lequel la roue libre débrayable est désacouplée du vilebrequin et un état actif dans lequel la roue libre débrayable est liée en rotation avec le vilebrequin, de façon à autoriser la façade accessoires à tourner plus vite que le moteur thermique et à transmettre un couple à la façade accessoires lorsque la façade tourne moins vite que le moteur thermique ou dans un sens opposé au moteur thermique, - ladite roue libre débrayable étant configurée pour qu'un passage de l'état inactif à l'état actif se produise lorsqu'une vitesse de rotation du vilebrequin dépasse un seuil de vitesse. [0009] L'invention permet ainsi, grâce à l'utilisation de la poulie débrayable, d'assurer l'entraînement du compresseur électrique par la machine électrique tournante alors que le moteur thermique est à l'arrêt, tout en proposant une solution purement mécanique, compacte, et facile à installer. En outre, l'invention ne nécessite pas d'avoir recours à un pilotage externe du fait de son caractère passif. [0010] Selon une réalisation, la roue libre permanente et la roue libre débrayable sont montées dans des sens de rotation opposés l'un par rapport à l'autre. [0011] Selon une réalisation, la roue libre débrayable comporte un clabot centrifuge lié en rotation au vilebrequin, ledit clabot centrifuge étant apte à s'enclencher pour faire passer la roue libre débrayable à l'état actif lorsque ledit vilebrequin tourne à une vitesse supérieure au seuil de vitesse. [0012] Selon une réalisation, la roue libre débrayable comporte: - une came interne et une came externe montées rotatives autour d'un bras, - un ressort de rappel apte à maintenir la came interne et la came externe éloignées respectivement d'une piste interne et d'une piste externe, et - une masse excentrique apte à s'opposer au ressort de rappel pour faire coopérer la carne interne et la came externe respectivement avec la piste interne et la piste externe de façon à faire passer la roue libre débrayable à l'état actif lorsque la vitesse du vilebrequin dépasse le seuil de vitesse. [0013] Selon une réalisation, ladite poulie comprend un anneau inertiel et un ruban élastomère configurés pour limiter des vibrations de torsion du vilebrequin. [0014] Selon une réalisation, ladite poulie comporte une interface de fixation avec le vi- lebrequin. [0015] Selon une réalisation, ladite poulie comporte au moins un palier, tel qu'un roulement 3 à billes, et des butées d'arrêt en translation pour assurer une liaison pivot et un guidage entre le corps de poulie et le vilebrequin. [0016] Selon une réalisation, le seuil de vitesse provoquant le changement d'état de la poulie débrayable est de l'ordre de 100 tr/min. [0017] L'invention a également pour objet un moteur thermique pour véhicule automobile comportant un vilebrequin et une poulie débrayable telle que précédemment définie montée à une extrémité du vilebrequin. [0018] 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'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0019] [fig.1] La figure 1 montre une vue en perspective d'une façade accessoires intégrant une poulie de vilebrequin débrayable selon la présente invention; [0020] [fig.2] La figure 2 est une représentation schématique fonctionnelle de la façade accessoires de la figure 1; [0021] [fig.3a] La figure 3a est une représentation schématique d'une poulie de vilebrequin dé- brayable selon l'invention à l'état inactif; [0022] [fig.3b] La figure 3b est une représentation schématique d'une poulie de vilebrequin dé- brayable selon l'invention à l'état actif; [0023] [fig.4] La figure 4 est une représentation en coupe détaillée de la poulie de vilebrequin dé- brayable selon l'invention; [0024] [fig.5a] Les figures 5a. 5b, Sc, 5d sont des représentations schématiques illustrant un fonc- tionnement d'une roue libre débrayable à cames intégrée dans la poulie de vilebrequin selon l'invention; [0025] [fig.5b] Les figures 5a. 5b, Sc, 5d sont des représentations schématiques illustrant un fonc- tionnement d'une roue libre débrayable à cames intégrée dans la poulie de vilebrequin selon l'invention; [0026] [fig.5c] Les figures 5a. 5b, Sc, 5d sont des représentations schématiques illustrant un fonc- tionnement d'une roue libre débrayable à cames intégrée dans la poulie de vilebrequin selon l'invention; [0027] [fig.5d] Les figures 5a, 5h, 5c, 5d sont des représentations schématiques illustrant un fonctionnement d'une roue libre débrayable à carnes intégrée dans la poulie de vilebrequin selon l'invention; [0028] [fig.6] La figure 6 est une représentation schématique illustrant une variante de réalisation de la roue libre débrayable à cames intégrée dans la poulie de vilebrequin selon l'invention. [0029] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0030] Les figures 1 et 2 montrent une façade accessoires 10 d'un moteur thermique 14 de véhicule automobile comportant une courroie 11, dite courroie accessoires, coopérant avec une poulie débrayable 12 selon l'invention montée sur un vilebrequin 13 de moteur thermique 14 associé à un amortisseur 15, ainsi qu'avec une poulie 16 d'une machine électrique tournante 17 apte à fonctionner en mode moteur et en mode générateur, et une poulie 18 d'un compresseur de climatisation 19. [0031] Le compresseur de climatisation 19 est avantageusement un compresseur mécanique à pistons axiaux. Le couplage du compresseur 19 est compatible avec une rotation dans les deux sens de rotation de la courroie accessoires 11. [0032] La poulie débrayable 12 comporte une roue libre permanente 21 et une roue libre dé- brayable 22. [0033] Plus précisément, comme on peut le voir sur les figures 3a, 3b et 4, la poulie dé- brayable 12 d'axe X montée sur le vilebrequin 13 du moteur thermique 14 comporte un corps de poulie 24 pouvant être sélectivement menant et/ou mené par la courroie accessoires 11. La courroie 11 pourra par exemple être une courroie de type crantée. On pourra également prévoir une zone d'entraînement 27 d'une pompe à eau. [0034] Un anneau inertiel 25 et un ruban élastomère 26 sont configurés pour limiter des vi- brations de torsion du vilebrequin 13. [0035] Un palier 28, constitué par un ou plusieurs roulement à billes, et des butées d'arrêt 29 en translation permettent d'assurer une liaison pivot et le guidage entre le corps de poulie 24 et le vilebrequin 13. [0036] Une interface de fixation 31 avec le vilebrequin 13 est constituée par exemple par des trous de passage d'organes de fixation, tels que des vis. [0037] La roue libre permanente 21 permet à la façade accessoires 10 d'entraîner le vi- lebrequin 13, notamment pour les démarrages et les redémarrages du moteur thermique 14. A cet effet, la roue libre permanente 21 est configurée pour autoriser en permanence la façade accessoires 10 à tourner moins vite ou dans le sens de rotation opposé au sens de rotation du moteur thermique 14 et pour permettre un entrainement du moteur thermique 14 par la façade accessoires 10 dès que ladite façade accessoires 10 est motrice, c'est-à-dire lorsque le régime de la façade accessoires 10 devient supérieur à celui du moteur thermique 14 et donc du vilebrequin 13. La roue libre permanente 21 est par exemple constituée d'une roue libre classique à rouleaux. [0038] La roue libre débrayable 22 permet de transmettre du couple vers la façade ac- cessoires 10 notamment lors d'une phase de régénération au cours de laquelle la machine électrique 17 fonctionnant en mode alternateur fournit du courant lors des phases de freinage. La roue libre débrayable 22 est orientée dans le sens opposé au sens normal de rotation du moteur thermique 14. Une vis 30 assure le maintien des différents éléments de la poulie 12, tel que montré en figure 4. [0039] La roue libre débrayable 22 est apte à prendre un état inactif dans lequel la roue libre débrayable 22 est désacouplée du vilebrequin 13, tel que montré sur la figure 3a, et un état actif dans lequel la roue libre débrayable 22 est liée en rotation avec le vilebrequin 13 de façon à autoriser la façade accessoires 10 à tourner plus vite que le moteur thermique 14 et à transmettre un couple à la façade accessoires 10 lorsque la façade tourne moins vite que le moteur thermique 14 ou dans un sens opposé au moteur, tel que montré sur la figure 3h. [0040] La roue libre débrayable 22 est configurée pour qu'un passage de l'état débrayé à l'état actif se produise lorsqu'une vitesse de rotation du vilebrequin 13 dépasse un seuil de vitesse. Le seuil de vitesse provoquant le changement d'état de la poulie débrayable 12 est de l'ordre de 100 tr/min. Par "de l'ordre de", on entend une variation de plus ou moins 10% autour de cette valeur. [0041] Autrement dit, le changement d'état de la roue libre 22 dépend d'une force centrifuge liée à la rotation du vilebrequin 13. Lorsque le vilebrequin 13 ne tourne pas, cette roue libre doit être débrayée en permanence, quel que soit le sens de rotation de la façade. Dès que le vilebrequin 13 dépasse le seuil de vitesse, la roue libre 22 passe à l'état actif. [0042] Avantageusement, la roue libre permanente 21 et la roue libre débrayable 22 sont montées dans des sens de rotation opposés l'un par rapport à l'autre. [0043] Dans le mode de réalisation des figures 3a et 3b, la roue libre débrayable 22 comporte un clabot centrifuge 33 lié en rotation au vilebrequin 13. Le clabot 33 est apte à s'enclencher pour faire passer la roue libre débrayable 22 à l'état actif lorsque ledit vilebrequin 13 tourne à une vitesse supérieure au seuil de vitesse, du fait de son déplacement suivant la flèche FI sous l'effet de la force centrifuge (cf figure 3b). [0044] Dans le mode de réalisation de la figure 5a, la roue libre débrayable 22 comporte une carne interne 35 et une came externe 36 montées rotatives autour d'un bras 37 lié en rotation avec le vilebrequin 13. La carne interne 35 et la came externe 36 sont aptes à coopérer respectivement avec une piste interne 38 ménagée dans le vilebrequin 13 et une piste externe 39 ménagée dans le corps de poulie 24. 6 [0045] Un ressort de rappel 40 maintient les cames interne 35 et externe 36 éloignées res- pectivement des pistes interne 38 et externe 39. Une masse excentrique 41 associée aux cames 35, 36 est apte à s'opposer au ressort de rappel 40 pour faire passer la roue libre 22 à l'état actif lorsque la vitesse de rotation du vilebrequin 13 dépasse le seuil de vitesse. [0046] Comme on peut le voir sur la figure 5h, lorsque le vilebrequin 13 ne tourne pas ou présente une vitesse inférieure au seuil de vitesse, le ressort de rappel 40 maintient la roue libre à l'état inactif. La poulie 12 peut alors tourner librement dans les deux sens de rotation (cf. flèches F2). [0047] Comme on peut le voir sur la figure 5c, lorsque le vilebrequin 13 commence à tourner, la force générée par la masse excentrique 41 parvient à contrecarrer la force du ressort de rappel 40, de sorte que la roue libre 22 passe à l'état actif par mise en coopération de la came interne 35 et de la came externe 36 respectivement avec la piste interne 38 et la piste externe 39. Le vilebrequin 13 peut alors transmettre du couple suivant la flèche F3. En effet, du fait de la rotation du vilebrequin 13, la roue libre 22 bloque le mouvement dans une direction, tel que cela est montré sur la figure 3d. [0048] En variante, le montage peut être inversé, c'est-à-dire que le bras 37 peut être lié en rotation avec le corps de la poulie, tel que cela est illustré par la figure 6. La position de la masse excentrique 41 et du ressort de rappel 40 est alors adaptée en conséquence. [0049] Avantageusement, la roue libre débrayable 22 ne se trouve jamais en situation de glissement important, sauf lorsqu'elle est débrayée ou que le clabot 33 est en position dégagée. [0050] On décrit ci-après les différentes phases de fonctionnement de la façade accessoires intégrant la poulie débrayable 12 selon l'invention. [0051] Lorsque le moteur thermique 14 est démarré, la roue libre débrayable 22 est dans l'état actif. Les deux roues libres 21, 22 assurent la synchronisation du moteur thermique 14 et de la courroie 11 de la façade accessoires 10 quel que soit le sens du couple. [0052] Lorsque le moteur thermique 14 passe à l'arrêt, la roue libre débrayable 22 passe à l'état inactif car la force centrifuge ne maintient plus le clabot 33 ou les cames 35, 36 engagées dans les pistes 38, 39. Les vibrations à l'arrêt participent au décoincement du système. On peut alors faire tourner la courroie 11 de la façade accessoires 10 à l'envers et entraîner ainsi le compresseur 19 par la machine électrique 17. [0053] Lorsqu'il est nécessaire de redémarrer le moteur thermique 14, il suffit alors de faire tourner la machine électrique 17 dans le sens du moteur thermique 14 ou de commencer par la freiner si la courroie 11 de la façade accessoires 10 entraînait le compresseur 19 pour la climatisation et tournait donc à l'envers. [0054] Lorsque la courroie 11 de la façade accessoires 10 se met à tourner plus vite que le 7 moteur thermique 14 (et que le sens de rotation s'inverse), la roue libre permanente 21 s'active et commence à entraîner le moteur thermique 14. [0055] Dès que le régime du vilebrequin 13 atteint le seuil de vitesse, alors la roue libre dé- brayable 22 s'active et la courroie 11 de la façade accessoires 10 est synchronisée au moteur thermique 14 via les deux roues libres 21, 22. Avantageusement, l'activation est effectuée dans la phase où le vilebrequin 13 entrainé par la façade est synchronisé à celle-ci. Les chocs éventuels liés au différentiel de vitesse sont donc plus faibles. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4]