FR2699466A1

FR2699466A1 - Drive system for auxiliary devices on IC engines

Info

Publication number: FR2699466A1
Application number: FR9215306A
Authority: FR
Inventors: Moretti Antonio; Vaumoron Pascal
Original assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-06-24
Anticipated expiration: 2012-12-18
Also published as: FR2699466B1

Abstract

The drive system for auxiliary equipment on IC engines, such as alternators or water pumps, takes its drive from the output of the crankshaft (2) or the camshaft (4). This output conventionally drives the camshaft (4) by means of a belt drive (3).The output from the crankshaft or the camshaft is used to drive a variable cylinder hydraulic pump (5), which provides an approximately constant flow of pressurised fluid. This output from the hydraulic pump then drives a hydraulic motor (8), at a roughly constant speed and this motor is then used to drive the auxiliary devices (10, 11, 12, 13 and 14).

Description

SYSTEME D'ENTRAINEMENT DES APPAREILS
AUXILIAIRES D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention se rapporte à un système d'entraînement des appareils auxiliaires d'un moteur à combustion interne équipant notamment les véhicules automobiles. L'invention concerne plus précisément un système d'entraînement hydraulique des appareils auxiliaires d'un moteur à combustion interne.DEVICE DRIVE SYSTEM
AUXILIARIES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
The present invention relates to a drive system for auxiliary devices of an internal combustion engine fitted in particular to motor vehicles. The invention relates more specifically to a hydraulic drive system for auxiliary devices of an internal combustion engine.

Les appareils auxiliaires d'un moteur à combustion interne, tels que la pompe à eau du circuit de refroidissement, l'alternateur, la pompe à huile du circuit de lubrification, mais aussi certains appareillages du véhicule automobile tels que la pompe d'assistance de direction ou encore le compresseur de conditionnement d'air, sont traditionnellement entraînés à partir de l'arbre de sortie du moteur à combustion interne, directement ou par des descentes d'engrenages ou de poulies plus ou moins complexes. Auxiliary devices of an internal combustion engine, such as the water pump of the cooling circuit, the alternator, the oil pump of the lubrication circuit, but also certain equipment of the motor vehicle such as the assistance pump of steering or the air conditioning compressor, are traditionally driven from the output shaft of the internal combustion engine, directly or by descents of more or less complex gears or pulleys.

Un tel entraînement direct des appareils auxiliaires présente de nombreux inconvénients. Ces périphériques suivent l'évolution de vitesse du moteur--t donc subissent les accélérations et les décélérations de ce dernier, ce qui compte tenu de leur inertie propre, augmente 11 inertie du moteur et donc affecte sa puissance et sa souplesse. Such direct drive of auxiliary devices has many drawbacks. These peripherals follow the evolution of engine speed - t therefore undergo the accelerations and decelerations of the latter, which taking into account their own inertia, increases the inertia of the engine and therefore affects its power and its flexibility.

De plus les appareils auxiliaires travaillent dans toute la plage de vitesse du moteur quelque soit le rapport de réduction ou de surmultiplication existant entre l'arbre moteur et ces appareils. I1 est difficile d'optimiser le rendement de ces appareils sur une telle plage de fonctionnement. Par ailleurs les périphériques sont dimensionnés de manière à obtenir un certain niveau de performances dès les bas régimes, ceux-ci sont donc surdimensionnés dans les hauts régimes ce qui dégrade le rendement global du moteur. In addition, the auxiliary devices work throughout the speed range of the motor, whatever the reduction or overdrive ratio existing between the motor shaft and these devices. It is difficult to optimize the performance of these devices over such an operating range. Furthermore, the peripherals are dimensioned so as to obtain a certain level of performance from low revs, these are therefore oversized in high revs which degrades the overall efficiency of the engine.

Pour pallier à ces inconvénients, différents dispositifs mécaniques ont été développés pour entraîner les appareils auxiliaires à des vitesses prédéterminées indépendantes du régimes moteur. on peut citer la demande de brevet
EP-A-204.205 qui a trait à un système d'entraînement d'accessoires à deux vitesses utilisant un tambour rotatif équipé de freins actionnés par la force centrifuge ou encore le variateur décrit dans la demande de brevet FR-A2.484.927.To overcome these drawbacks, various mechanical devices have been developed to drive the auxiliary devices at predetermined speeds independent of the engine speed. we can cite the patent application
EP-A-204.205 which relates to a two-speed accessory drive system using a rotary drum equipped with brakes actuated by centrifugal force or the variator described in patent application FR-A2.484.927.

Ces différents dispositifs ont pour inconvénients d'être relativement compliqués et de nécessiter une transmission mécanique par courroie qui impose la proximité de ces appareils auxiliaires au voisinage immédiat du moteur, ce qui constitue une gêne pour réaliser l'architecture du moteur-- et en réduire les dimensions dans la perspective des véhicules à capot plongeant. These various devices have the drawbacks of being relatively complicated and of requiring a mechanical transmission by belt which imposes the proximity of these auxiliary devices in the immediate vicinity of the engine, which constitutes a hindrance for achieving the architecture of the engine - and reducing it dimensions from the perspective of vehicles with a plunging hood.

De plus, le fait que ces différents appareils auxiliaires soient reliés mécaniquement avec le moteur constitue un frein au lancement de ce dernier et impose donc un surdimensionnement du démarreur. In addition, the fact that these various auxiliary devices are mechanically connected with the engine constitutes a brake on the launching of the latter and therefore imposes an oversizing of the starter.

L'objet de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un système d'entraînement des appareils auxiliaires de réalisation simple, apte à entraîner ces derniers à vitesse constante et à déconnecter ceux-ci du bloc moteur. The object of the invention is to remedy these drawbacks by proposing a drive system for auxiliary devices of simple construction, capable of driving the latter at constant speed and of disconnecting them from the engine block.

Le système d'entraînement selon l'invention concerne au moins un appareil auxiliaire, tel qu'un alternateur ou une pompe à eau, d'un moteur à combustion interne équipant notamment un véhicule automobile. Selon l'invention le système d'entraînement est caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble moteur spécifique tournant à vitesse sensiblement constante entraînant l'appareil auxiliaire. The drive system according to the invention relates to at least one auxiliary device, such as an alternator or a water pump, of an internal combustion engine fitted in particular to a motor vehicle. According to the invention the drive system is characterized in that it comprises a specific motor assembly rotating at substantially constant speed driving the auxiliary device.

Selon une autre caractéristique du système d'entraînement selon l'invention, le moteur d'entraînement de l'appareil auxiliaire est un moteur actionné par un fluide sous pression. According to another characteristic of the drive system according to the invention, the drive motor of the auxiliary device is a motor actuated by a pressurized fluid.

Selon une autre caractéristique du système d'entraînement selon l'invention l'alimentation en fluide sous pression du moteur d'entraînement est assuréeoeà partir d'une pompe actionnée à partir de l'arbre de sortie du moteur à combustion interne. According to another characteristic of the drive system according to the invention, the supply of pressurized fluid to the drive motor is ensured from a pump actuated from the output shaft of the internal combustion engine.

Selon une autre caractéristique du système d'entraînement selon l'invention la pompe est une pompe à cylindrée variable assurant un débit sensiblement constant à destination du moteur d'entraînement, quelque soit le régime de fonctionnement du moteur à combustion interne. According to another characteristic of the drive system according to the invention, the pump is a variable displacement pump ensuring a substantially constant flow intended for the drive motor, whatever the operating regime of the internal combustion engine.

Selon une autre caractéristique du système d'entraînement selon l'invention le moteur d'entraînement est un moteur hydraulique. According to another characteristic of the drive system according to the invention, the drive motor is a hydraulic motor.

Selon une autre caractéristique du système d'entraînement selon l'invention le moteur d'entraînement est un moteur pneumatique. According to another characteristic of the drive system according to the invention, the drive motor is a pneumatic motor.

Selon une autre caractéristique du système d'entraînement selon l'invention le moteur d'entraînement pneumatique est alimenté en air depuis un réservoir sous pression alimenté par un compresseur entraîné directement par l'arbre de sortie du moteur à combustion interne. According to another characteristic of the drive system according to the invention, the pneumatic drive motor is supplied with air from a pressure tank supplied by a compressor directly driven by the output shaft of the internal combustion engine.

Selon une autre caractéristique du système d'entraînement selon l'invention la pompe est entraînée directement à partir d'un arbre à cames du moteur à combustion interne. According to another characteristic of the drive system according to the invention, the pump is driven directly from a camshaft of the internal combustion engine.

Selon une autre caractéristique du système d'entraînement selon l'invention la pompe alimente en fluide sous pression le moteur d'entraînement lorsque le régime de fonctionnement du moteur à combustion interne a dépassé une valeur de seuil prédéterminée. According to another characteristic of the drive system according to the invention, the pump supplies the drive motor with pressurized fluid when the operating regime of the internal combustion engine has exceeded a predetermined threshold value.

On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, appliqué à un moteur à combustion interne du type multicylindrique, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel
la figure 1 est une vue schématique du système d'entraînement des appareils auxiliaires du moteur selon l'invention.The aims, aspects and advantages of the present invention will be better understood from the description given below of an embodiment of the invention, applied to an internal combustion engine of the multi-cylinder type, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawing, in which
Figure 1 is a schematic view of the drive system of the engine auxiliary devices according to the invention.

Conformément au dessin, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été figurés. In accordance with the drawing, only the elements necessary for understanding the invention have been shown.

Le moteur à combustion interne référencé 1, plus particulièrement destiné à la propulsion d'un véhicule automobile, comporte un arbre de sortie ou vilebrequin 2 qui fournit le couple utile après conversion de la force due au mélange carburé générée pendant la combustion par l'équipage mobile bielle-manivelle non figuré. The internal combustion engine referenced 1, more particularly intended for the propulsion of a motor vehicle, comprises an output shaft or crankshaft 2 which provides the useful torque after conversion of the force due to the fuel mixture generated during combustion by the crew mobile connecting rod-crank not shown.

Une partie du couple disponible à l'arbre de sortie 2 est utilisée pour entraîner certains systèmes nécessaires au bon fonctionnement du moteur ou du véhicule, il s'agit notamment de l'arbre à cames 4 commandant la distribution entraîné à la vitesse moitié du vilebrequin 2 à partir d'une courroie 3, il s'agit encore des système de refroidissement ou de lubrification et leurs pompes correspondantes. Part of the torque available at the output shaft 2 is used to drive certain systems necessary for the proper functioning of the engine or the vehicle, it is in particular the camshaft 4 controlling the distribution driven at half the speed of the crankshaft 2 from a belt 3, these are also the cooling or lubrication systems and their corresponding pumps.

Conformément à l'invention, les appareils auxiliaires non directement liés à la vitesse de rotation du moteur ne sont plus entraînés directement à partir de l'arbre de sortie du moteur 2 mais à partir d'un moteur spécifique hydraulique ou pneumatique qui lui est actionné à partir de l'arbre de sortie du moteur 2. According to the invention, the auxiliary devices not directly linked to the speed of rotation of the motor are no longer driven directly from the output shaft of the motor 2 but from a specific hydraulic or pneumatic motor which is actuated thereto from the motor output shaft 2.

Pour ce faire, l'arbre de sortie 2 ou comme dans l'exemple représenté l'arbre à cames 4 entraîne une pompe hydraulique 5 à cylindrée variable, cette pompe hydraulique 5 alimente par la liaison hydraulique un moteur hydraulique 8 à cylindrée fixe qui entraîne différents appareils auxiliaires. Le réservoir 7, disposé sur la liaison hydraulique, constitue une capacité de filtrage de la pression de façon à amortir les fluctuations de débit. To do this, the output shaft 2 or as in the example shown the camshaft 4 drives a hydraulic pump 5 with variable displacement, this hydraulic pump 5 feeds by the hydraulic connection a hydraulic motor 8 with fixed displacement different auxiliary devices. The reservoir 7, disposed on the hydraulic link, constitutes a pressure filtering capacity so as to dampen the flow fluctuations.

La cylindrée de la pompe 5 est pilotée en fonction de la vitesse de rotation du moteur 1 par un asservissement mécanique du type centrifuge ou encore électronique par lecture de la vitesse de rotation. Çet agencement assure un débit sensiblement constant de la pompe 5 dans la plage de régimes considérés du moteur 1. Suivant les plages de fonctionnement de la pompe hydraulique, le mouvement peut être pris sur l'arbre de sortie 2, sur l'arbre à cames 2 ou sur toute autre pièce tournante du moteur pouvant supporter le couple résistant. The displacement of the pump 5 is controlled as a function of the speed of rotation of the motor 1 by a mechanical control of the centrifugal type or even electronic by reading the speed of rotation. This arrangement ensures a substantially constant flow rate of the pump 5 in the considered speed range of the engine 1. Depending on the operating ranges of the hydraulic pump, the movement can be taken on the output shaft 2, on the camshaft 2 or any other rotating part of the motor capable of supporting the resistive torque.

Le moteur hydraulique 8 alimenté par un débit sensiblement constant à partir de la pompe 5 à cylindrée variable, à son arbre de sortie 9 qui
1 tourne également à une vitesse donnée également sensiblement constante.The hydraulic motor 8 supplied with a substantially constant flow from the variable displacement pump 5 to its output shaft 9 which
1 also rotates at a given speed which is also substantially constant.

Les différents appareils auxiliaires du moteur 1 sont alors entraînés par la rotation de l'arbre 9 soit directement, soit par des descentes de mouvement associées. Ces appareils sont composés dans l'exemple représenté, de la pompe à eau 10 du circuit de refroidissement, d'un compresseur de climatiseur 11, de la pompe à huile 12 du circuit de lubrification, d'un alternateur 13 et d'une pompe de direction assistée 14. The various auxiliary devices of the engine 1 are then driven by the rotation of the shaft 9 either directly, or by associated movement descents. These devices are composed in the example shown, of the water pump 10 of the cooling circuit, an air conditioner compressor 11, the oil pump 12 of the lubrication circuit, an alternator 13 and a pump power steering 14.

Ainsi grâce à l'invention, les appareils auxiliaires tournent à vitesse constante avec une vitesse identique ou non à celle de l'arbre. Il en résulte la suppression des problèmes d'inertie de ces appareils rencontrés lors des changements de régimes du moteur 1. Thus thanks to the invention, the auxiliary devices rotate at constant speed with a speed identical or not to that of the shaft. This results in the elimination of the inertia problems of these devices encountered during engine speed changes 1.

Par ailleurs l'invention permet à chaque appareil d'être optimisé pour une vitesse donnée de fonctionnement de cet appareil, ce qui permet d'en améliorer le rendement et les dimensions. De plus, du fait que les appareils auxiliaires tournent à une vitesse donnée quelque soit le régime du moteur, il n'est plus nécessaire de surdimensionner ces appareils pour obtenir de bonnes performances pour les fonctionnements à bas régimes du moteur. Furthermore, the invention allows each device to be optimized for a given speed of operation of this device, which makes it possible to improve its efficiency and its dimensions. In addition, since the auxiliary devices rotate at a given speed regardless of the engine speed, it is no longer necessary to oversize these devices to obtain good performance for low engine speed operations.

Par ailleurs la pompe hydraulique à cylindrée variable 5 est adaptée pour entrer en action à partir d'un régime seuil de fonctionnement du moteur. Le fait de maintenir la cylindrée de la pompe à zéro et donc de ne pas entraîner les appareils auxiliaires lors du démarrage, permet de diminuer la puissance nécessaire au lancement du moteur, ce qui permet de diminuer la puissance du démarreur et de sa source d'énergie. Furthermore, the variable displacement hydraulic pump 5 is adapted to enter into action from a threshold engine operating speed. Maintaining the displacement of the pump at zero and therefore not driving the auxiliary devices during starting, reduces the power required to start the engine, which reduces the power of the starter and its source of energy.

Par ailleurs, grâce à la liaison hydraulique entre la pompe 5 et le moteur 8, il est possible d'implanter assez librement les appareils auxiliaires, ce qui facilite les combinaisons d'architecture du véhicule. Furthermore, thanks to the hydraulic connection between the pump 5 and the motor 8, it is possible to set up the auxiliary devices fairly freely, which facilitates combinations of vehicle architecture.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have been given only by way of examples.

Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.

Ainsi, il est possible d'utiliser comme moteur 8 d'entraînement des appareils auxiliaires, un moteur pneumatique. La pompe 5 est alors une pompe à air, le circuit étant alors couplé avec une réserve d'air sous pression. Thus, it is possible to use as motor 8 for driving auxiliary equipment, a pneumatic motor. The pump 5 is then an air pump, the circuit then being coupled with a reserve of pressurized air.

Claims

CLAIMS tl] Drive system of at least one auxiliary device, such as an alternator (13) or a water pump (10), of an internal combustion engine (1) equipping in particular a motor vehicle, characterized in that it comprises a specific motor (8) rotating at a substantially constant speed to drive said auxiliary device (10,11,12,13,14).

2 drive system according to claim 1, characterized in that the drive motor (8) of the auxiliary device (10,11,12) is a motor actuated by a pressurized fluid.

[33 Drive system according to claim 2, characterized in that the supply of pressurized fluid to the drive motor (8) is ensured from a pump (5) actuated from the output shaft (2) of the internal combustion engine (1).

[4] Drive system according to claim 3, characterized in that said pump is a variable displacement pump (5) ensuring a substantially constant flow to the drive motor (8), whatever the operating regime of the internal combustion engine (1).

5 Drive system according to any one of claims 2 to 4, characterized in that said drive motor is a hydraulic motor (8).

[6] Drive system according to any one of claims 2 to 4, characterized in that said drive motor (8) is a pneumatic motor.

[7] Drive system according to claim 6, characterized in that said pneumatic drive motor (8) is supplied with air from a pressure tank supplied by a compressor (5) driven directly by the output shaft of the internal combustion engine (1).

8 Drive system according to any one of claims 3 to 7, characterized in that said pump (5) is driven directly from a camshaft (4) of the internal combustion engine (1).

[9] Drive system according to any one of claims 3 to 8, characterized in that said pump (5) supplies pressurized fluid to said drive motor (8) when the operating regime of the internal combustion engine (1) has exceeded a predetermined threshold value.