FR2984444A1 - Poulie destinee a etre montee autour d'un arbre et a entrainer une courroie - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une poulie destinée à être montée autour d'un arbre, et qui comporte : - une première partie de poulie A présentant une forme sensiblement annulaire dont le pourtour externe se prolonge par une première jupe annulaire, et - une deuxième partie de poulie B présentant une forme sensiblement annulaire dont le pourtour externe se prolonge par une deuxième jupe annulaire qui est munie d'une surface extérieure d'entraînement d'une courroie, les deux parties de poulie étant assemblées l'une à l'autre de façon à ce que la jupe annulaire de la deuxième partie de poulie B vienne coiffer tout ou partie de la jupe annulaire de la première partie de poulie A, les deux parties de poulies étant liées l'une à l'autre par au moins un moyen de liaison disposé dans la cavité définie par les deux jupes annulaires de façon à exercer une force de compression de sens opposé sur chacune des parties de poulie selon un axe compris dans un plan sensiblement perpendiculaire à, ou orienté obliquement par rapport à, l'axe X de ladite poulie.

Description

POULIE DESTINEE A ETRE MONTEE AUTOUR D'UN ARBRE ET A ENTRAINER UNE COURROIE La présente invention concerne une poulie destinée à être montée autour d'un arbre et à entraîner une courroie, notamment sous l'effet de la mise en 5 rotation de l'arbre en question. Ce type de poulie trouve notamment application dans le domaine des groupes motopropulseurs de véhicules, notamment de véhicules automobiles. En effet, l'extrémité du vilebrequin d'un moteur thermique d'un véhicule comporte généralement ce type de poulie, reliée par une courroie - 10 usuellement désignée sous le terme de courroie accessoire - à des poulies de divers éléments tels qu'un alternateur, une pompe à eau ou des moyens de climatisation. Ce type de poulie est usuellement en métal. Un modèle de poulie dite poulie « damper » usuellement utilisé est en acier et constitué de deux demi-poulies 15 assemblées par l'intermédiaire d'un élément annulaire de jonction compressible, en polymère du type caoutchouc. Ce type de poulie est robuste, mais n'est pas dénué d'inconvénients. En effet, sa fabrication nécessite un usinage relativement complexe. En outre son poids est un handicap, puisqu'elle peut peser jusqu'à 2 kg et plus, au vu de la tendance 20 actuelle visant à alléger les groupes moto propulseurs des véhicules. Enfin, il est apparu que sa sécurité de fonctionnement est susceptible d'amélioration : l'élément annulaire de jonction entre les deux demi poulies peut se coincer entre les éléments tournants, s'user prématurément, notamment après des accélérations et des à-coups répétés du moteur, ainsi qu'avec de fortes 25 variabilités de température. Et cette usure prématurée peut provoquer le décentrage relatif des deux demi poulies, induisant la rupture de la courroie d'entraînement. Il est par ailleurs connu des poulies de conception différente, dont un exemple est décrit dans la demande de brevet US 2010/0255943, qui intègrent des moyens compressibles du type élastomères, disposés parallèlement à l'axe de la poulie, et qui sont destinés à absorber au mieux les à-coups et accélérations provoqués par le moteur, de façon à ce que les poulies aient une meilleure fiabilité / une plus grande durée de vie.

Cependant, l'efficacité de ces moyens compressibles peut encore être améliorée, et la conception de la poulie reste complexe, avec un nombre élevé de pièces. L'invention a alors pour but de remédier à ces inconvénients, en proposant notamment un nouveau type de poulie de conception améliorée. Elle a notamment pour but de concevoir une telle poulie qui puisse être de conception plus simple et/ou qui puisse être plus légère, sans que ces résultats s'obtiennent au détriment de sa sureté de fonctionnement ou de sa durée de vie. L'invention a tout d'abord pour objet une poulie destinée à être montée 15 autour d'un arbre selon un axe donné et à entraîner une courroie, et qui comporte : - une première partie de poulie présentant une forme sensiblement annulaire dont le pourtour externe se prolonge par une première jupe annulaire, et - une deuxième partie de poulie présentant une forme sensiblement 20 annulaire dont le pourtour externe se prolonge par une deuxième jupe annulaire qui est munie d'une surface extérieure d'entraînement d'une courroie, les deux parties de poulie étant assemblées l'une à l'autre co-axialement de façon à ce que la jupe annulaire de la deuxième partie de poulie vienne 25 coiffer tout ou partie de la jupe annulaire de la première partie de poulie, et les deux parties de poulies étant liées l'une à l'autre par au moins un moyen de liaison disposé dans la cavité définie par les deux jupes annulaires de façon à exercer une force de compression de sens opposé sur chacune des parties de poulie selon un axe compris dans un plan sensiblement perpendiculaire à, ou orienté obliquement par rapport à, l'axe de ladite poulie passant par le centre des ouvertures axiales desdites parties. Une telle conception de poulie est intéressante, dans la mesure où les moyens de liaison sont en compression entre les deux parties de poulie, et 5 sont capables d'absorber les accélérations et les à-coups du moteur qui entraîne l'arbre sur lequel elle est montée, et ceci de façon ajustable. Ainsi, comme cela sera détaillé ultérieurement, ces moyens de liaison compressibles peuvent être des ressorts que l'on peut tarer précisément en fonction de la puissance et du couple moteur. Ces moyens de liaison, 10 disposés à l'intérieur d'une cavité définie par les parois des deux parties de poulie sont protégés, moins susceptibles de se détériorer, de se déplacer accidentellement. En outre, ils peuvent devenir des pièces d'usure, de durée de vie prédictible et faciles à changer par démontage des deux parties de poulie. 15 Cette nouvelle conception de poulie présente ainsi l'avantage, par rapport aux poulies métalliques avec joint en caoutchouc, de supprimer justement ce joint reliant les deux parties tournantes de la poulie et particulièrement susceptible de s'user prématurément et d'entraîner la casse de la courroie. Et cette nouvelle poulie reste cependant de conception relativement simple, 20 avec un nombre de pièces raisonnable. En outre, et de façon très avantageuse, cette nouvelle conception de poulie autorise une poulie substantiellement entièrement faite à base de matériau(x) polymère(s). Ainsi, de préférence, au moins une des parties de poulie, notamment les deux, est (sont) à base de matériau(x) polymère(s). 25 Il peut s'agir, par exemple, d'un polymère, ou d'un mélange de polymères, thermodurcissable(s) ou thermoplastique(s), notamment choisi(s) parmi les polyoléfines comme le polypropylène ou le polyéthylène. Ce type de matériau polymère inclut aussi les matériaux polymères renforcés, par exemple par des fibres de verre ou de carbone.

On obtient ainsi une poulie très allégée par rapport aux poulies métalliques usuelles, qui est donc plus facile à transporter, plus facile à monter sur son arbre. En outre, une fois montée, par exemple sur un arbre de vilebrequin d'un moteur, son faible poids comparé à celui d'une poulie métallique (le poids est au moins divisé par deux, voire jusqu'à cinq fois) la rend beaucoup moins consommatrice en énergie. De préférence, la poulie selon l'invention comprend au moins deux, notamment au moins trois, moyens de liaison répartis autour de l'axe de la poulie.

II peut s'agir de ressorts, ou de rondelles Belleville. On peut utiliser un ressort unitaire, ou un montage de plusieurs ressorts en série, et il en est de même pour les rondelles Belleville. Ces moyens de liaison sont de préférence de nature métallique, par exemple en acier.

Selon un mode de réalisation non limitatif, la poulie selon l'invention est telle que l'extrémité du/de chaque moyen de liaison est maintenue par un moyen d'appui faisant partie de ou solidaire de la première partie de poulie, et en ce que l'autre extrémité est maintenue par un moyen d'appui faisant partie de ou solidaire de la deuxième partie de poulie.

Ces moyens d'appui peuvent se présenter sous forme de butées saillantes des surfaces en vis-à-vis de la forme annulaire des ou d'une des parties de poulie, ou sous forme de logements saillants ou en creux de ladite ou desdites formes annulaires. On peut aussi prévoir des perçages, avec des moyens du type bride pour fixer à ce perçage ou à cette butée ou logement au moins une des extrémités du ressort, quand il s'agit d'un ressort. L'autre extrémité reste libre afin de pouvoir prendre appui sur l'autre partie de poulie lors de son assemblage.

La solidarisation des parties de poulie par montage de celles-ci autour d'un arbre se fait de préférence par des moyens de fixation amovibles, notamment des moyens mécaniques du type vis-écrou. L'invention a également pour objet un procédé de montage d'une poulie 5 selon l'une des revendications précédentes autour d'un arbre, qui prévoit qu'on vient monter une partie de poulie équipée des moyens de liaison puis l'autre partie de poulie à l'extrémité d'un arbre, puis qu'on vient solidariser l'ensemble de façon à ce que la jupe annulaire de la deuxième partie de poulie vienne coiffer tout ou partie de la jupe annulaire de la première partie 10 de poulie et de façon à ce que les moyens de liaison soient mis en compression entre lesdites parties de poulie, et qu'on vient solidariser l'ensemble à l'extrémité de l'arbre par des moyens de fixation mécanique amovibles, notamment par un système de vis-écrou. L'invention a également pour objet un procédé de montage, où l'on vient pré 15 assembler la partie de poulie équipée des moyens de liaison à l'autre partie de poulie de façon à ce que la jupe annulaire de la deuxième partie de poulie vienne coiffer tout ou partie de la jupe annulaire de la première partie de poulie et de façon à ce que les moyens de liaison soient mis en compression entre lesdites parties de poulie à l'aide de moyens de maintien provisoire du 20 type clipsage d'ergot(s), puis on vient solidariser les parties de poulie pré assemblées à l'extrémité de l'arbre par des moyens de fixation mécaniques amovibles, notamment par un système de vis-écrou. La poulie selon l'invention peut être notamment une poulie d'entraînement de courroie d'alternateur, de pompe de direction assistée, ou encore de moyens 25 de climatisation d'un groupe motopropulseur d'un véhicule. L'invention a également pour objet un arbre de vilebrequin de moteur à combustion interne d'un véhicule, notamment du type véhicule automobile, qui est muni à l'une de ses extrémités d'une poulie telle que décrite précédemment.

L'invention a également pour objet un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, comprenant au moins une poulie telle que décrite précédemment et/ou un arbre de vilebrequin tel que décrit précédemment. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de 5 la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention, non limitatif, en référence aux dessins annexés et sur lesquels : - les figures 1A,1B montrent respectivement en vue cavalière et en vue de face la première partie de poulie selon l'invention ; - la figure 2 montre en vue cavalière la deuxième partie de poulie selon 10 l'invention ; - la figure 3 représente une vue éclatée de la poulie constituée de la première partie et de la deuxième partie des figures 1 et 2 ; - la figure 4 représente une autre vue éclatée de la poulie constituée de la première partie et de la deuxième partie des figures 1 et 2; 15 - la figure 5 est une vue cavalière de la poulie des figures 3 et 4 uns fois montée sur un arbre de vilebrequin ; - la figure 6 est une autre vue cavalière de la poulie des figures 3 et 4 une fois montée sur un arbre de vilebrequin. Toutes ces figures sont extrêmement schématiques et pas nécessairement à 20 l'échelle. Toutes les pièces gardent la même référence d'une figure à l'autre. Les figures 1A,1B représentent donc ce que, par convention, on appelle la première partie A de la poulie P. Elle est à base de polypropylène moulé, et comprend une partie en forme de disque annulaire dont la surface externe (non visible à la figure) est substantiellement lisse, et dont la surface interne 25 1 est délimitée par une jupe annulaire 2. (« interne » et « externe » se rapportent à la configuration de la pièce une fois la poulie constituée, « interne » se rapportant à la face qui sera tournée vers la deuxième partie de poulie, et « externe » se rapportant à la face tournée vers l'extérieur de la poulie). Cette jupe annulaire se situe sur le pourtour extérieur du disque et vient le prolonger dans un plan sensiblement perpendiculaire au disque et, de fait, parallèle à l'axe X de cette pièce A. La face interne 1 et la jupe annulaire 2 délimitent une cavité qui est munie de quatre épaulements saillants 3 définissant une surface d'appui chacun pour une extrémité radiale d'un ressort 4 et constituant chacun la paroi de fond d'un logement L, mieux visible à la figure 1B. Chaque logement La ici une longueur approximativement égale à celle des ressorts 4, et une hauteur telle qu'elle contient au moins la moitié de la circonférence des spires des ressorts. Chaque logement L définit ici substantiellement une cavité bordée qu'à une seule de ses extrémités longitudinales par une paroi de fond faisant surface d'appui 3 pour une extrémité du ressort 4, et par une paroi arrière, la cavité ayant ainsi, par exemple, approximativement la forme d'un demi-cylindre ouvert bordé à l'une de ses extrémités longitudinales. Des variantes de forme et de dimensionnement sont possibles pour les logements : Ainsi, leur longueur peut être telle que l'extrémité du ressort opposée à celle s'appuyant sur leur paroi de fond se trouve en dehors des logements. Ils peuvent être plus ou moins enveloppant vis-à-vis des ressorts, voire ne conserver que la paroi de fond 3 ... A la figure 1A, les quatre ressorts sont à l'extérieur car représentés dans l'espace devant leurs surfaces d'appui. On peut prévoir de bloquer l'extrémité du ressort contre la surface d'appui, par exemple par une bride venant fixer l'extrémité du ressort à l'épaulement. Le disque est percé en son centre O, afin de permettre le montage de la pièce sur un arbre de vilebrequin ici. La zone entourant l'ouverture de forme circulaire présente un manchon annulaire 5, également orienté selon l'axe X de la pièce A, et, de fait, selon l'axe de la poulie une fois constituée. Les ressorts 4, en acier et tarés de façon appropriée, sont, en position de montage, fixés à l'une de leurs extrémités par les épaulements 3, l'autre extrémité restant libre (ce sont des ressorts usuels, présentant un certain nombre de spires toutes disposées selon un axe longitudinal donné y.

On peut également prévoir une rondelle d'appui en polymère absorbante fixée sur le ressort ou sur la surface d'appui de la partie de poulie A, afin d'améliorer la fonction appui/élasticité à l'interface ressort/partie de poulie A. Un exemple de rondelle r est représenté à la figure 1B : elles sont ici fixées à l'extrémité libre des ressorts. Ces axes y, pour chacun des quatre ressorts 3 une fois montés sur la pièce A, sont tous dans un plan perpendiculaire à l'axe X. Ces axes y sont orientés obliquement par rapport à l'axe X, et les ressorts 4 sont distribués de façon uniforme, symétrique tout autour de l'axe X. Avec une configuration de quatre ressorts, comme montrés sur la figure 2, les ressorts sont répartis en deux paires de ressorts opposés par rapport à l'axe X et d'axes y parallèles. (Avec une configuration de seulement trois ressorts, ceux-ci seraient disposés selon des axes y obliques les uns par rapport aux autres, à 1201 La figure 2 représente la deuxième partie B de la poulie. Elle présente également une forme de disque annulaire avec une face externe lisse et une face interne 1' qui, avec une jupe annulaire 2' définit une cavité dans laquelle sont logés des épaulements 3'. De façon similaire aux épaulements 3 de la pièce A, les épaulements 3' offrent une surface d'appui à l'autre extrémité des ressorts 4. La pièce B est dépourvue de manchon autour de son ouverture circulaire centrale centrée sur le centre O'. Optionnellement, on peut, pour des raisons de renforcement, réaliser également un manchon de consolidation coté intérieur sur la pièce B. La jupe annulaire 2' de la partie B est munie sur sa face tournée vers l'extérieur d'une surface d'entraînement 6 sur au moins les deux tiers de sa largeur, cette surface présentant des crans destinés à engrainer sur une courroie elle-même crantée, afin d'éviter le glissement relatif entre poulie et courroie. Les figures 3 et 4 sont des éclatés selon deux perspectives différentes des parties de poulie A et B à assembler à l'extrémité d'un arbre de vilebrequin 30 7 : une fois les ressorts 4 montés sur la partie A, on monte celle-ci autour de l'arbre 7 de façon à tourner sa cavité et le manchon 5 vers le côté opposé à l'arbre 7. On prévoit aussi un système de rainure et clavette (non représenté) pour bloquer en position et en rotation la partie de poulie A au niveau de son manchon 5 par rapport à l'arbre 7 (ou tout autre moyen mécanique approprié équivalent) Ensuite, on vient monter la partie B autour de l'arbre, de façon à ce que la cavité de la partie B soit en regard de la cavité de la partie A. On vient ensuite assembler les deux parties A et B, le dimensionnement des jupes annulaires 2 et 2' étant adapté de façon à ce que la jupe 2' de la partie B vienne coiffer entièrement la jupe 2 de la partie A, les ressorts étant mis en compression entre les butées 3,3' en regard des parties de poulie A et B, par rotation relative des parties A et B autour de l'axe X, les faces externe de la jupe 2 et interne de la jupe 2' se trouvant en contact l'une avec l'autre. La largeur respective des deux jupes permet d'ajuster la zone de chevauchement entre elles, ici elles sont de largeurs similaires. On achève l'assemblage en venant serrer les deux parties de poulie A,B par un système de vis (pas de vis à l'extrémité de l'arbre 4 non visible aux figures), de rondelle 8 et d'écrou 9. Les deux parties de poulie A, B peuvent être pré-assemblées et maintenus par un système d'ergot(s) pour faciliter le montage sur le moteur et le transport. Dans ce mode d'assemblage, on prévoit au moins un ergot sur la partie de poulie B (de matière avec la partie de poulie, ou rapportée sur celle-ci) associée à une surface d'appui 3 prévue sur la partie de poulie A : quand on pré assemble les parties A et B, on vient tourner une des parties par rapport à l'autre selon l'axe X jusqu'à ce que cet ergot vienne « tomber » au-delà du logement L associé. De préférence, on prévoit au moins un ergot, notamment deux, et au mieux autant d'ergots que de ressorts et de logements. Ce pré assemblage permet de clipser de façon provisoire les parties de poulie A et B avec maintien des ressorts 4 en compression, sans interdire un certain degré de liberté dans un déplacement relatif entre A et B.

Tout autre moyen mécanique permettant un tel pré assemblage peut aussi être envisagé. Ensuite, le montage définitif à l'extrémité de l'arbre par vissage se fait comme indiqué plus haut. Les figures 5 et 6 représentent la poulie P une fois montée selon deux 5 perspectives différentes : la poulie présente la forme extérieure d'une enveloppe annulaire lisse munie sur son pourtour extérieur de la surface d'entraînement 6 crantée. De nombreuses variantes de cet exemple de poulie sont possibles. Ainsi, la surface d'entraînement 6 de la poulie peut être lisse et non crantée, pour 10 entraîner des courroies différentes. On peut aussi choisir de pré-monter les ressorts 4 plutôt dans la partie B de la poulie que dans la partie A. On peut prévoir moins de ressorts, deux ou trois, ou plus de ressorts, au-delà de quatre : Ceux-ci sont adaptés pour supporter les à-coups et les accélérations dans la rotation de l'arbre 7, le nombre et la raideur des ressorts étant 15 ajustés en fonction des besoins. On peut les remplacer par des rondelles Belleville ou tout autre moyen compressible, comme par exemple des matériaux polymère de type mousse, apte à se compresser réversiblement sous effort selon un axe donné. On peut aussi choisir d'inverser l'ordre de montage des parties de poulie A et 20 B. On peut aussi monter la poulie sur l'arbre avec d'autres moyens mécaniques qu'un système vis-écrou, pourvu que les moyens de fixation soient aisément amovibles, de façon à permettre un démontage aisé de la poulie, et, notamment, un remplacement rapide des ressorts. On peut également ajuster la jupe 2 de la partie A de poulie à une largeur nettement 25 inférieure à la largeur de la jupe 2' de la partie B, voire la supprimer, il faut alors prévoir des moyens pour ajuster le positionnement de la jupe 2' par rapport au pourtour extérieur de la partie A, afin qu'une fois montée la poulie définisse toujours une cavité appropriée pour loger les moyens de liaison 4.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Poulie (P) destinée à être montée autour d'un arbre (7) selon un axe donné (X) et à entraîner une courroie, caractérisée en ce que ladite poulie comporte : - une première partie de poulie (A) présentant une forme sensiblement annulaire dont le pourtour externe se prolonge par une première jupe annulaire (2), et - une deuxième partie de poulie (B) présentant une forme sensiblement annulaire dont le pourtour externe se prolonge par une deuxième jupe annulaire (2') qui est munie d'une surface extérieure d'entraînement (6) d'une courroie, les deux parties de poulie étant assemblées l'une à l'autre co-axialement de façon à ce que la jupe annulaire (2') de la deuxième partie de poulie (B) vienne coiffer tout ou partie de la jupe annulaire (2) de la première partie de poulie (A), et les deux parties de poulies étant liées l'une à l'autre par au moins un moyen de liaison (4) disposé dans la cavité définie par les deux jupes annulaires de façon à exercer une force de compression de sens opposé sur chacune des parties de poulie selon un axe (y) compris dans un plan sensiblement perpendiculaire à, ou orienté obliquement par rapport à, l'axe (X) de ladite poulie passant par le centre (0,0') des ouvertures axiales desdites parties.
2. 2. Poulie (P) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'au moins une des parties de poulie (A,B), notamment les deux, est(sont) à base de matériau(x) polymère(s).
3. 3. Poulie (P) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux, notamment au moins trois, moyens de liaison (4) répartis autour de l'axe (X) de la poulie.
4. 4. Poulie (P) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de liaison sont des ressorts (4) ou des rondelles Belleville.
5. 5. Poulie (P) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une extrémité du/de chaque moyen de liaison est maintenue par un moyen d'appui (3) faisant partie de ou solidaire de la première partie de poulie (A), et en ce que l'autre extrémité est maintenue par un moyen d'appui (3') faisant partie de ou solidaire de la deuxième partie de poulie (B).
6. 6. Poulie (P) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens d'appui (3 ;3') sont sous forme de butées saillantes des surfaces en vis-à-vis de la forme annulaire des ou d'une des parties de poulie, et/ou sous forme de logements saillants ou en creux de ladite ou desdites formes annulaires.
7. 7. Poulie (P) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la solidarisation des parties (A,B) de poulie par montage de celles-ci autour d'un arbre (7) et par des moyens de fixation amovibles, notamment des moyens mécaniques du type vis-écrou (9).
8. 8. Procédé de montage d'une poulie (P) selon l'une des revendications précédentes autour d'un arbre, caractérisé en ce qu'on vient monter une partie de poulie (A) équipée des moyens de liaison puis l'autre partie de poulie (B) à l'extrémité d'un arbre (7) , puis en ce qu'on vient solidariser l'ensemble de façon à ce que la jupe annulaire (2') de la deuxième partie de poulie (B) vienne coiffer tout ou partie de la jupe annulaire (2') de la première partie de poulie (A) et de façon à ce que les moyens de liaison (4) soient mis en compression entre lesdites parties de poulie, et en ce qu'on vient solidariser l'ensemble à l'extrémité de l'arbre (7) par des moyens de fixation mécaniques amovibles, notamment par un système de vis-écrou (9).
9. 9. Procédé de montage d'une poulie (P) selon l'une des revendications 1 à 7 autour d'un arbre, caractérisé en ce qu'on vient pré assembler la partie de poulie (A) équipée des moyens de liaison à l'autre partie de poulie (B) de façon à ce que la jupe annulaire (2') de la deuxième partie de poulie (B) vienne coiffer tout ou partie de la jupe annulaire (2') de la première partiede poulie (A) et de façon à ce que les moyens de liaison (4) soient mis en compression entre lesdites parties de poulie à l'aide de moyens de maintien provisoire notamment du type clipsage d'ergot(s), puis en ce qu'on vient solidariser les parties de poulie pré assemblées à l'extrémité de l'arbre (7) par des moyens de fixation mécaniques amovibles, notamment par un système de vis-écrou (9).
10. 10. Arbre (7) de vilebrequin de moteur à combustion interne d'un véhicule, notamment du type véhicule automobile, caractérisé en ce que 10 ledit arbre est muni à l'une de ses extrémités d'une poulie (P) selon l'une des revendications 1 à 7. 15