FR2778875A1 - Dispositif d'entrainement pour equipements accessoires d'un moteur a combustion interne a piston alternatif - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne les accessoires des moteurs.Ce dispositif d'entraînement comprend un engrenage épicycloïdal débrayable qui est disposé concentriquement au vilebrequin et entraîné par ce dernier. Pour isoler les vibrations de l'extrémité libre du vilebrequin, génératrices de bruit et d'usure, de l'engrenage épicycloïdal, on prévoit un découpleur de vibrations (8) interposé entre le vilebrequin (2) et l'engrenage épicycloïdal (1) et qui se comporte comme un accouplement â fentes en croix.Principales applications : Entraînement des équipements accessoires des véhicules automobiles.
Description
Dispositif d'entraînement pour équipements auxiliaires d'un moteur à
combustion interne à pistons alternatifs L'invention concerne un dispositif d'entraînement pour des équipements auxiliaires d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs, qui comprend un engrenage épicycloidal débrayable, lequel est disposé concentriquement au vilebrequin et comprend un porte-satellites solidaire du vilebrequin et muni de pignons satellites, une couronne qui peut être immobilisée sur un flasque palier au moyen d'un dispositif de freinage, et une roue planétaire montée rotative dans le flasque palier et solidaire d'une poulie à courroie et qui peut être reliée au porte-satellites au moyen
d'une roue libre.
Dans le document FR-OS 2 644 866, on décrit un
dispositif de ce type.
Des engrenages épicycloidaux débrayables de ce genre ont pour fonction de garantir, à la vitesse du ralenti du moteur, des performances suffisantes aux équipements auxiliaires tels que le compresseur de climatisation et la dynamo sans les mettre en danger par survitesse aux grandes vitesses de rotation du moteur. De cette façon, on parvient, en dépit d'une diminution possible de la dimension des équipements auxiliaires, à garantir le fonctionnement du réseau électrique de bord, même si, en supplément de l'équipement actuel, on a besoin d'un pare-brise chauffé électriquement et d'un catalyseur (ou précatalyseur) chauffé électriquement. Ce dernier est une condition importante pour
réduire les émissions de polluants au démarrage à froid.
L'engrenage épicycloidal débrayable du FR-OS 2 644 866 a malheureusement un grand volume d'encombrement et un mauvais rendement parce que sa lubrification est problématique. Du fait de sa liaison rigide avec l'extrémité libre du vilebrequin, cet engrenage épicycloidal subit la sollicitation de vibration de ce dernier, de sorte qu'il
devient sujet aux défaillances générateur de bruit.
On connaît, par Ile DE-A 1 526 560, un engrenage épicycloidal débrayable dans l'entraînement duquel est prévu un amortissement des vibrations de torsion issues du vilebrequin. Ce résultat est atteint par une combinaison de ressorts de compression et de tampons en caoutchouc qui sont agencés dans le porte-satellites. Toutefois, cette disposition n'agit pas sur les vibrations radiales et axiales de l'extrémité du vilebrequin mais seulement sur ses vibrations tangentielles qui, elles aussi, peuvent être combattues, contrairement aux vibrations radiales et axiales, par des amortisseurs de vibrations de torsion et des
suppresseurs de vibrations.
L'invention a pour but de créer un engrenage épicycloidal du genre en question qui soit fiable, compact et silencieux, et qui, en même temps, possède un haut rendement
et une longue durée de vie.
Ce problème est résolu par un dispositif dans lequel le porte-satellites est relié au vilebrequin par l'intermédiaire
d'un découpleur de vibrations.
Le principe de la suppression de la transmission des vibrations de l'extrémité du vilebrequin à l'engrenage épicycloïdal repose sur l'interposition d'un découpleur de vibrations. Celui-ci est relié à l'extrémité du vilebrequin et au porte-satellites mais, grâce à son élasticité ou à sa géométrie, il ne laisse pas passer les vibrations de
l'extrémité du vilebrequin.
Grâce au découplage des vibrations de l'extrémité du vilebrequin, l'engrenage épicycloïdal peut être réalisé sous une forme beaucoup plus légère, et donc beaucoup plus compacte. Par ailleurs, sa susceptibilité de défaillance et sa production de bruit, en particulier celle de la poulie à
courroie, sont réduites.
En principe, on peut envisager que le vilebrequin et le porte-satellites soient assemblés au découpleur de vibrations par boulonnage, rivetage, collage etc. Toutefois, son montage est particulièrement simple lorsque les deux éléments présentent des crabots axiaux qui ont simplement à être emboîtés dans des fentes correspondantes du découpleur de vibrations. Le même nombre des crabots conduit à une sollicitation symétrique, et donc réduite, et au centrage du découpleur de vibrations qui n'est pas monté sur paliers. Le nombre des crabots n'est pas fixé. Habituellement ils sont au
nombre de 2 ou 3 par élément.
Lorsque le découpleur de vibrations est de configuration élastique (par exemple il est fait de polyuréthane), il est en mesure de filtrer, en supplément des vibrations radiales, aussi les vibrations tangentielles et
axiales.
Les vibrations tangentielles de l'extrémité du vilebrequin peuvent être combattues sur cet extrémité par des amortisseurs de vibrations de torsion ou des suppresseurs de vibrations. On dispose donc aussi de la possibilité d'utiliser des découpleurs de vibrations faits d'une matière non élastique. Du fait de leur rigidité de torsion, ces découpleurs sont certes incapables de filtrer les vibrations de torsion mais, grâce au jeu radial et axial, les crabots peuvent se déplacer dans les directions radiale et axiale et
ainsi atténuer les vibrations radiales et axiales.
De même, il est aussi possible de réaliser un découpleur de vibrations de configuration carrée ou hexagonale dans lequel les crabots sont tangents à sa région périphérique. Un découpleur de vibrations connu sous la désignation d'accouplement en fentes en croix se distingue par sa particulière simplicité puisqu'il présente simplement quatre fentes radiales uniformément réparties sur sa
circonférence pour recevoir deux crabots sur chaque côté.
Une forme préférée de réalisation de l'invention consiste à monter la couronne sur les pignons satellites avec possibilité de translation axiale et d'intégrer le disque de frein sur la couronne. Grâce à la réalisation en une seule pièce de la couronne et du disque de frein, au montage flottant de la couronne sur les pignons satellites et à la mobilité en translation des patins de frein correspondants dans une bague de retenue avec butée axiale intégrée, on obtient un frein d'une construction simple. Un piston annulaire actionné par une pression d'huile garantit une sollicitation de pression uniforme des patins de frein contre le disque de frein et, par ce moyen, un fonctionnement à faible usure de ce dernier. Par ailleurs, le montage du piston annulaire entre une bague de guidage extérieure et une bague de guidage intérieure garantit un fonctionnement à faible usure et il offre de la liberté dans le choix des matériaux du flasque palier. Grâce à un contact linéaire entre un bourrelet annulaire arrondi du piston annulaire et le patin de frein dirigé vers ce piston, on
évite les gauchissements et, de cette façon, l'usure.
Une commande électronique évite une pression de débrayage ou la variation du nombre de tours du moteur lors
de l'embrayage et du débrayage de l'engrenage épicycloidal.
Grâce à sa disposition dans le carter de distribution, l'engrenage épicycloidal est fiablement lubrifié par l'huile du moteur et il présente de cette façon un haut rendement et une faible usure. Ceci résout le problème qui n'avait jamais été maîtrisé dans l'engrenage épicycloïdal monté sur l'extrémité libre du vilebrequin en dehors du moteur. Par ailleurs, avec cette disposition de l'engrenage épicycloidal, il suffit d'une seule bague de joint d'huile dynamique, comme dans un moteur standard. Cette bague n'a pas à isoler une pression différentielle d'huile mais elle a simplement à
résister à la dépression du carter du vilebrequin.
Un exemple de réalisation, de l'invention est décrit
ci-après en regard du dessin, dans la description qui va
suivre. Sur le dessin: la figure 1 montre une coupe transversale d'un engrenage épicycloïdal débrayable muni d'un frein d'immobilisation pour une couronne, la figure 2 montre un élément d'actionnement pour le
frein d'immobilisation.
La figure 1 montre un engrenage épicycloidal 1 qui est disposé coaxialement par rapport à un vilebrequin 2 et qui est entraîné par celui-ci. L'entraînement se produit par l'intermédiaire d'une combinaison de roues à chaîne 3 qui est vissée au moyen d'une vis à tige allégée 4 à six pans creux contre l'extrémité libre 2a du vilebrequin 2. La combinaison de roues à chaîne 3 sert aussi à la commande de la distribution du moteur et, pour cette raison, elle est montée à un angle précis par rapport au vilebrequin 2 au moyen d'une
rainure de clavette 5 et d'une clavette 6.
Un flasque 7 de la combinaison de roues à chaîne 3 qui se trouve à l'extrémité libre 2a du vilebrequin porte, perpendiculairement au plan 2 du dessin des crabots opposés 11 qui sont engagés chacun dans une fente ajustée 10 prévue sur la circonférence d'un découpleur de vibrations annulaire 8 avec un faible jeu tangentiel et un grand jeu radial. Le flasque 7 peut éventuellement porter en supplément un suppresseur de vibrations 9 qui sert à l'amortissement d'une
résonance de vibration de torsion du vilebrequin 2.
Le découpleur de vibrations 8 présente, sur sa surface périphérique, deux autres fentes 10 qui sont opposées dans le plan du dessin et dans lesquelles deux crabots correspondants 7 d'un porte-satellites 12 s'ajustent aussi avec un petit jeu tangentiel et un grand jeu radial. Le porte-satellites 12 porte sur son côté qui est éloigné du vilebrequin 2 au moins trois axes 13 uniformément répartis sur lesquels des pignons satellites 15 sont tourillonnés dans des coussinets 14. Les pignons satellites 15 engrènent avec une roue planétaire 16 en position intérieure et avec une couronne 17 en position extérieure. La roue planétaire 16 est une partie intégrante d'un manchon 17a sur l'extrémité éloignée du vilebrequin duquel est agencé un roulement à billes 18 qui est monté dans un flasque palier 19. Le flasque palier 19 ferme une ouverture correspondante d'un carter de distribution 36 qui entoure l'engrenage épicycloidal 1 et dont l'extrémité inférieure est fermée au moyen d'une cuvette d'huile 37. En avant du roulement à billes 18, est prévue, sur la périphérie du manchon 17a, une denture fine 20 servant à assurer la fixation capable de transmission du couple d'une poulie à courroie 21. Les équipements auxiliaires non représentés sont entraînés par cette poulie. Dans la région du manchon 17a qui est proche du vilebrequin est prévue une roue libre 22 par laquelle le porte- satellites 12 peut être accouplé au manchon
17a.
Entre le flasque palier 19 et la poulie à courroie 21 est prévue une bague d'étanchéité d'arbre radiale 26. Pour décharger cette bague de toute pression d'huile, des perçages d'huile 38 sont prévues dans le flasque palier 19 dans la
région de la périphérie de cette bague.
La couronne 17 est montée flottante, et de ce fait autocentrée, sur les pignons satellites 15. La couronne 17 présente sur sa surface circonférentielle extérieure, un disque de frein intégré 23 ayant la forme d'une ailette radiale. Sur le flasque palier 19 se trouve une monture 25 portant des patins de frein 24 disposés sur les deux côtés du disque de frein 23, une butée axiale 35 étant associée à l'un des patins de frein 24. Le manchon 17a est fermé par un
couvercle en matière plastique 27 sur le côté frontal.
Selon la figure 2 est représentée un exemple d'un actionnement de frein hydraulique 28 muni d'un évent 29, d'une chambre à huile sous pression 33 et d'un piston annulaire 30. Ce piston annulaire 30 est monté mobile en translation axiale dans le flasque palier 19, entre une bague de guidage extérieure et une bague de guidage intérieure 31,
31a, et il est rendu étanche par des bagues d'étanchéité 32.
Les bagues de guidage 31, 31a sont composées d'une matière résistante à l'usure. Ceci donne une liberté de choix pour la
matière du flasque palier.
Le piston annulaire 30 présente un bourrelet annulaire arrondi 34 qui coopère avec l'un des patins de frein 24. Sous l'effet de la force de pression exercée par le piston annulaire 30 sur le patin de frein 24, le disque de frein 23 est serré entre les patins de frein 24 sous l'effet d'un déplacement axial puisque la butée axiale 35 empêche le deuxième patin de frein 24 de céder. Le contact linéaire entre le bourrelet annulaire 34 et le patin de frein 24 en forme de disque se produit de préférence le long de sa ligne de gravité, ce qui garantit à ce patin une sollicitation
uniforme, exempte de contraintes.
Le dispositif selon l'invention fonctionne de la façon suivante: le vilebrequin 2 entraîne le porte-satellites 12 par l'intermédiaire de la combinaison de roues à chaîne et du découpleur de vibration 8. Ce dernier joue le rôle d'un accouplement à fentes en croix en combinaison avec ses quatre fentes 10, opposées par paires et décalées de 90o, et par l'intermédiaire des crabots 11 de la combinaison de roues à chaîne 3 et du porte-satellites 12, qui sont ajustés avec peu de jeu tangentiel et un grand jeu radial. Cet accouplement ne laisse pas les vibrations radiales ni axiales de l'extrémité libre 2a du vilebrequin se transmettre au porte-satellites
12. De cette façon, le trajet de transmission du porte-
satellites 12 au manchon 17a passant par la roue libre 22 est lui aussi exempt des vibrations radiales et axiales du vilebrequin 2, ce qui a une influence positive sur le niveau de bruit et sur la durée de vie de tous les éléments de
l'engrenage épicycloidal 1.
A un petit nombre de tours du moteur, les patins de frein 24 sont pressés contre le disque de frein 23 de la couronne flottante 17 et contre une butée axiale de la monture 25 sous l'effet de la sollicitation du piston annulaire 30 au moyen de l'huile sous pression contenue dans la chambre à huile sous pression 33. Ceci immobilise la couronne 17 contre le flasque palier 19 par l'intermédiaire de la monture 25 de sorte que les pignons satellites 25 peuvent prendre appui et rouler contre la couronne 17. Dans ce roulement, les pignons satellites 15 tournent autour de leurs axes 13 et entraînent la roue planétaire 16 dans le sens de la rotation du porte-satellites 12. Ici, il se produit une surmultiplication pour donner un plus grand nombre de tours, plus précisément dans le rapport entre le nombre de dents de la couronne 17 et celui de la roue
planétaire 16.
A partir d'un certain nombre de tours du moteur dans le sens croissant, le disque de frein 23 et les patins de frein 24 se séparent. Par suite du manque d'appui sur la couronne 17 dans le sens du couple, le portesatellite 12 accompagne la roue libre 22, de sorte que le manchon 17a, ou, respectivement, la poulie à courroie 21, est accouplé au vilebrequin 2 par l'intermédiaire du découpleur de vibrations 8. Dans cette action, l'engrenage épicycloïdal 1, avec la couronne 17, le porte-satellites 12, les pignons satellites et la roue planétaire 16 tournent comme un seul bloc sans décrire de mouvements relatifs qui diminueraient le rendement. L'entraînement direct de la poulie à courroie 21 évite l'entrée en survitesse des équipements auxiliaires puisque le nombre de tours de la poulie à courroie 21 correspond au nombre de tours du vilebrequin 2. Etant donné que l'accouplement de la poulie à courroie 21 passe par le découpleur de vibrations 8, le couple du vilebrequin 2 est certes transmis au manchon 17a muni de la poulie à courroie 21 tandis que ses vibrations radiales et axiales ne le sont pas. Dans les deux modes de travail, le dispositif d'entraînement pour les équipements accessoires est donc exempt des vibrations du vilebrequin qui engendreraient une usure et du bruit. Grâce à sa position dans le carter de distribution, l'engrenage épicycloidal 1 est toujours bien lubrifié, ce qui a une influence positive sur son rendement
et sur sa durée de vie.
Claims (12)
1. Dispositif d'entraînement pour des équipements auxiliaires d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs, qui comprend un engrenage épicycloidal débrayable (1), lequel est disposé concentriquement au vilebrequin (2) et comprend un porte-satellites (12) solidaire du vilebrequin (2) et muni de pignons satellites (15), une couronne (17) qui peut être immobilisée sur un flasque palier (19) au moyen d'un dispositif de freinage, et une roue planétaire (16) montée rotative dans le flasque palier et solidaire d'une poulie à courroie (21) et qui peut être reliée au porte-satellites (12) au moyen d'une roue libre (22), caractérisé en ce que le porte- satellites (12) est relié au vilebrequin (2) par l'intermédiaire d'un découpleur de
vibrations (8).
2. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-satellites (12) et un flasque (7) relié solidairement en rotation au vilebrequin (2) présentent le même nombre de crabots axiaux (11) qui s'engagent dans des fentes radiales (10) correspondantes du
découpleur de vibrations (8) et centrent ce dernier.
3. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le découpleur de vibrations (8)
est de construction élastique.
4. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le découpleur de vibrations (8) est de construction non élastique et que les crabots (11) présentent un petit jeu tangentiel et un grand jeu radial dans les fentes (10)
5. Dispositif d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que quatre fentes (10) sont uniformément réparties sur la périphérie du découpleur de vibrations (8), les paires de crabots du flasque (7) et du porte-satellites (12) s'engageant dans ces fentes par les
côtés opposés et dans des positions décalées de 90 .
6. Dispositif d'entraînement selon une des
revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, sur la couronne
(17), est agencée un disque de frein (23) et que la couronne
(17) est montée flottante sur les pignons satellites (15).
7. Dispositif d'entraînement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le disque de frein (23) est réalisé sous la forme d'une ailette radiale sur la circonférence de la couronne (17), de préférence au milieu de
sa longueur axiale en une seule pièce avec elle.
8. Dispositif d'entraînement selon une des
revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que, sur les deux
côtés du disque de frein (23) sont prévus des patins de frein (24) en forme de disque, qui sont montés dans une bague de retenue (25), solidaire du flasque palier (19) et qui entoure les patins de frein (24), et qui peuvent coulisser, avec le disque de frein (23) vers une butée axiale (35) de la bague
de retenue (25).
9. Dispositif d'entraînement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est prévu un piston annulaire (30) actionné par une pression d'huile pour assurer la sollicitation de pression axiale des patins de frein (24) et du disque de frein (23), piston qui est guidé à joint étanche dans le flasque-palier (19) dans des bagues de guidage
extérieure et intérieure (31, 31a).
10. Dispositif d'entraînement selon la revendication 9, caractérisé en ce que le piston annulaire (30) présente un bourrelet annulaire arrondi (34) par lequel les patins de frein (24) et les disques de freins (23) peuvent être
sollicités par une pression.
11. Dispositif d'entraînement selon une des
revendications 1 à 10,
caractérisé en ce qu'il est prévu une commande électronique qui assure un embrayage et un débrayage progressifs de l'engrenage épicycloidal (1) et/ou un réglage, optimal pour la commande, des couples des équipements accessoires et/ou du couple du moteur.
12. Dispositif d'entraînement selon une des
revendications 1 à 10,
caractérisé en ce que l'engrenage épicycloidal (1) est disposé dans un carter de distribution (36), de préférence tourillonné dans un couvercle de carter de distribution et
lubrifié par l'huile du moteur.
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