FR3023222A1 - Facade accessoire de moteur thermique de vehicule automobile munie d'un systeme de synchronisation - Google Patents

Facade accessoire de moteur thermique de vehicule automobile munie d'un systeme de synchronisation Download PDF

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Abstract

L'invention porte principalement sur une façade accessoire (1) de moteur thermique de véhicule automobile comportant au moins un accessoire (2), un alterno-démarreur (3), une poulie (10) dite poulie accessoire munie d'un dispositif d'accouplement (13), ladite poulie accessoire (10) étant montée sur un arbre de vilebrequin (11) appartenant à un moteur thermique, ainsi qu'une courroie de transmission (5) reliant ledit alterno-démarreur (3), ledit accessoire (2), et ledit vilebrequin via ladite poulie accessoire (10), caractérisée en ce qu'une unité de contrôle (24) est configurée pour piloter ledit alterno-démarreur (3) en mode moteur, de manière à synchroniser les vitesses de rotation de ladite poulie accessoire (10) et dudit arbre de vilebrequin (11) avant de commander un verrouillage dudit dispositif d'accouplement (13) pour assurer un accouplement entre ladite poulie accessoire (10) et ledit arbre de vilebrequin (11).

Description

FACADE ACCESSOIRE DE MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE MUNIE D'UN SYSTEME DE SYNCHRONISATION [0001] La présente invention porte sur une façade accessoire de moteur thermique de véhicule automobile munie d'un système de synchronisation. [0002] Afin de réduire les émissions de particules polluantes, une architecture possible d'hybridation électrique d'un moteur thermique consiste à monter, sur la façade accessoire, une machine électrique tournante réversible de type alterno-démarreur. [0003] Cet alterno-démarreur est adapté à fonctionner en mode générateur pour fournir de la puissance aux accessoires, ou pour produire de l'électricité afin de recharger la batterie lors des phases de décélérations du véhicule. L'alterno-démarreur fonctionne par ailleurs en mode moteur pour transmettre un couple au moteur thermique lors de son démarrage ou de son redémarrage suite à une demande d'arrêt du moteur sollicité par un système d'arrêt et de redémarrage (appelé aussi système "Stop and Start" en anglais). Le cas échant, l'alterno-démarreur peut également fonctionner en mode moteur pour générer un complément de puissance au moteur thermique. [0004] Pour permettre l'utilisation d'un compresseur de climatisation lors d'une phase d'arrêt du moteur thermique, le document FR2955806 décrit l'utilisation d'une poulie débrayable munie d'un dispositif de synchronisation entre les vitesses de rotation de la poulie et du vilebrequin avant d'assurer un accouplement entre ces deux éléments. Cet accouplement est prévu au moment du démarrage du moteur thermique. Un tel dispositif permet d'éviter une usure prématurée des pièces, les chocs, ainsi que les bruits et à terme un endommagement des éléments mécaniques de la poulie. [0005] Ce dispositif de synchronisation comporte des organes mécaniques, tels qu'un empilage de cônes d'embrayages ou des disques de friction. L'utilisation d'éléments en frottement implique une usure mécanique que l'on cherche à limiter en faisant appel à un système de lubrification. Un tel système a toutefois pour inconvénient de nécessiter de prévoir une étanchéité de l'ensemble du fait de la présence d'un liquide de lubrification, prenant généralement la forme d'huile. En outre, les éléments en contact doivent présenter un état de surface précis, ce qui implique des opérations de maintenance régulières de réglage ou de remplacement d'élément défectueux. [0006] Par ailleurs, le document FR2953773 enseigne la synchronisation de moyens de couplage entre des moyens de réduction et un moyeu faisant intervenir la commande d'une machine électrique tournante. Toutefois, un tel système peut difficilement être intégré à une façade accessoire de moteur thermique qui présente une configuration très différente de celle du moyeu de la roue du véhicule automobile. [0007] L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients des dispositifs existants en proposant une façade accessoire de moteur thermique de véhicule automobile comportant au moins un accessoire, un alterno-démarreur, une poulie dite poulie accessoire munie d'un dispositif d'accouplement, ladite poulie accessoire étant montée sur un arbre de vilebrequin appartenant à un moteur thermique, ainsi qu'une courroie de transmission reliant ledit alterno-démarreur, ledit accessoire, et ledit vilebrequin via ladite poulie accessoire, caractérisée en ce qu'une unité de contrôle est configurée pour piloter ledit alterno-démarreur en mode moteur, de manière à synchroniser les vitesses de rotation de ladite poulie accessoire et dudit arbre de vilebrequin avant de commander un verrouillage dudit dispositif d'accouplement pour assurer un accouplement entre ladite poulie accessoire et ledit arbre de vilebrequin. [0008] L'invention permet ainsi de faire l'économie d'un dispositif de synchronisation en 20 utilisant l'alterno-démarreur pour réaliser la synchronisation entre les éléments à accoupler entre eux. [0009] Selon une réalisation, ladite unité de contrôle est en outre configurée pour commander un déverrouillage dudit dispositif d'accouplement lorsqu'une puissance transmise dans la façade accessoire est sensiblement nulle. On minimise ainsi les pertes 25 mécaniques par frottement du moteur lorsque la puissance prélevée par les accessoires de la façade est sensiblement nulle. [0010] Selon une réalisation, ledit dispositif d'accouplement comporte un crabot commandé installé entre ledit arbre de vilebrequin et ladite poulie accessoire. [0011] Selon une réalisation, ledit accessoire consiste 30 en un compresseur de climatisation. [0012] Selon une réalisation, des capteurs déjà présents sur le véhicule sont aptes à mesurer les vitesses de rotation dudit alterno-démarreur et dudit arbre de vilebrequin. [0013] Selon une réalisation, ladite unité de contrôle est configurée pour commander un verrouillage dudit dispositif d'accouplement lors d'un démarrage du moteur thermique à froid avec un démarreur conventionnel. L'alterno-démarreur peut ainsi assister le démarreur conventionnel dans sa fonction de démarrage. [0014] Selon une réalisation, ladite unité de contrôle est configurée pour commander un verrouillage dudit dispositif d'accouplement avant un ordre d'arrêt dudit moteur thermique donné par un système d'arrêt et de redémarrage du moteur, en sorte que ledit dispositif d'accouplement reste verrouillé jusqu'au redémarrage du moteur thermique réalisé par ledit alterno-démarreur. [0015] Selon une réalisation, ladite unité de contrôle est configurée pour commander un déverrouillage dudit dispositif d'accouplement alors que le moteur thermique est à l'arrêt, en sorte que ledit compresseur de climatisation peut être entraîné par ledit alterno- démarreur, ledit moteur thermique étant alors redémarré par un démarreur conventionnel. En effet, dans ce cas, le redémarrage du moteur thermique par l'alterno-démarreur aurait été plus long dans la mesure où il aurait fallu arrêter la façade, verrouiller le crabot, puis démarrer le moteur thermique. [0016] L'invention a également pour objet un véhicule automobile équipé d'une façade accessoire telle que précédemment définie. [0017] 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. [0018] La figure 1 est une représentation schématique d'une façade accessoire de moteur thermique de véhicule automobile selon la présente invention; [0019] La figure 2 est une représentation schématique du dispositif d'accouplement à crabot associé à la poulie accessoire de la façade de la figure 1. [0020] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0021] La figure 1 montre une façade accessoire 1 d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comportant un accessoire 2 prenant en l'occurrence la forme d'un compresseur de climatisation et un alterno-démarreur 3. On rappelle ici qu'un alternodémarreur 3 consiste en une machine électrique tournante réversible pouvant fonctionner en mode générateur pour générer de la puissance électrique, ou en mode moteur pour assurer un démarrage ou un redémarrage du moteur. L'alterno-démarreur 3 peut également fonctionner en mode moteur pour fournir le cas échéant une puissance supplémentaire au moteur thermique. L'alterno-démarreur 3 est fixé sur le carter moteur en lieu et place d'un alternateur classique. [0022] Une courroie de transmission 5 est installée autour d'une poulie d'entraînement 8 associée à l'alterno-démarreur 3, d'une poulie d'entraînement 9 associée au compresseur 2, et d'une poulie 10 munie d'un dispositif d'accouplement 13. Cette poulie 10, appelée poulie accessoire, est montée sur un arbre de vilebrequin 11. L'élément référencé 14 correspond au volant moteur monté sur l'arbre 11. Par ailleurs, un tendeur (non représenté) pourra assurer une mise sous tension adaptée de la courroie 5. [0023] Le dispositif d'accouplement 13 est apte à passer d'un état verrouillé dans lequel il assure un accouplement entre l'arbre de vilebrequin 11 et la poulie accessoire 10 (les deux éléments 10 et 11 sont alors liés en rotation l'un avec l'autre) à un état déverrouillé dans lequel ledit arbre de vilebrequin 11 est désaccouplé de la poulie accessoire 10 (la poulie 10 est alors libre en rotation par rapport à l'arbre de vilebrequin 11), et inversement. [0024] A cet effet, comme cela est montré sur la figure 2, le dispositif d'accouplement 13 comporte un crabot 17 installé entre l'arbre de vilebrequin 11 et la poulie accessoire 10. Plus précisément, le crabot 17 comporte un baladeur 20 lié en rotation avec l'arbre de vilebrequin 11 muni de dents à sa périphérie externe, ainsi qu'une couronne 21 liée en rotation avec la poulie 10 munie de dents à sa périphérie interne. [0025] Un actionneur commandé 22, par exemple de type électromagnétique, est apte à déplacer en translation le baladeur 20 le long de l'arbre 11 entre une position dans laquelle les dents du baladeur 20 sont en prise avec celles de la couronne 21 (le crabot 17 est alors dans l'état verrouillé) et une position dans laquelle le baladeur 20 est éloigné de la couronne 21 en sorte que les dents du baladeur 20 sont dégagées de celles de la couronne 21 (le crabot 17 est alors dans l'état déverrouillé). A noter que l'actionneur peut également être choisi de type pneumatique, hydraulique, ou être piloté par un moteur électrique entraînant un mécanisme permettant un déplacement. [0026] Par ailleurs, une unité de contrôle 24 est apte à piloter l'alterno-démarreur 3, ainsi que le passage d'un état à un autre du dispositif d'accouplement 13 en fonction notamment de la puissance transmise dans la façade accessoire 1. [0027] Plus précisément, lors d'un fonctionnement du moteur thermique, l'unité de contrôle 24 commande un déverrouillage du dispositif d'accouplement 13 lorsqu'une puissance transmise dans la façade accessoire 1 est sensiblement nulle. [0028] Lorsque la puissance transmise dans la façade accessoire 1 n'est plus sensiblement nulle, notamment en cas de mise en fonctionnement du compresseur 2 et/ou de chargement d'une batterie du véhicule par l'alterno-démarreur 3, l'unité de contrôle 24 commande un verrouillage du dispositif d'accouplement 13. [0029] A cet effet, l'unité de contrôle 24 compare dans un premier temps, via le module 241, la vitesse de rotation de la poulie accessoire 10 et la vitesse de rotation du vilebrequin. Pour cela, l'unité de contrôle 24 exploite l'information retournée par le capteur de vitesse 26 du vilebrequin déjà utilisée par ailleurs par le calculateur moteur. L'unité de contrôle 24 utilise également l'information retournée par un capteur interne 27 de vitesse de l'alterno-démarreur 3, généralement un capteur de type à effet Hall, utilisé pour assurer son fonctionnement. Une correction, correspondant au rapport de démultiplication, pourra être apportée par le module 242 sur la mesure de la vitesse de rotation de l'alterno- démarreur 3. On note ainsi qu'il n'y a donc pas à prévoir d'instrumentation supplémentaire de mesure. [0030] Dans le cas où les vitesses sont différentes, le module 243 élabore pour l'alternodémarreur 3 une consigne de vitesse correspondant à la vitesse de l'arbre de vilebrequin 11. Cette consigne est envoyée à l'alterno-démarreur 3 par le module 244 qui en assure alors le pilotage. Lorsque les vitesses de l'arbre 11 et de la poulie accessoire 10 sont sensiblement identiques, alors la commande du crabot 17 peut être activée pour le faire passer dans un état verrouillé. [0031] Par ailleurs, l'unité de contrôle 24 est configurée pour commander un verrouillage du crabot 17 lors d'un démarrage du moteur à froid avec un démarreur conventionnel. L'alterno-démarreur 3 peut ainsi assister le démarreur conventionnel dans sa fonction. [0032] Lors d'un arrêt du moteur thermique commandé par un système de commande de l'arrêt et du redémarrage du moteur (système "stop and start" en anglais), deux stratégies de pilotage du dispositif d'accouplement 13 sont sont possibles. [0033] Suivant une première stratégie, l'unité de contrôle 24 commande un verrouillage du crabot 17 avant un ordre d'arrêt du moteur thermique, en sorte que le crabot 17 reste verrouillé jusqu'au redémarrage du moteur thermique réalisé par l'alterno-démarreur 3. [0034] Suivant une deuxième stratégie, l'unité de contrôle 24 commande un déverrouillage du crabot 17, en sorte que le compresseur 2 peut être entraîné par l'alternodémarreur 3, le moteur thermique étant alors redémarré par le démarreur conventionnel.
En effet, dans ce cas, le redémarrage du moteur par l'alterno-démarreur 3 aurait été trop long, dans la mesure où il aurait fallu arrêter la façade accessoire 1, verrouiller le crabot 17, puis démarrer le moteur thermique. [0035] En variante, l'accessoire 2 est un élément autre qu'un compresseur de climatisation et prend par exemple la forme d'un module de pompe à vide. En variante, la façade accessoire 1 comporte un compresseur de climatisation et un module de pompe à vide entraînés par la courroie de transmission 5. [0036] En variante, le dispositif d'accouplement 13 pourra prendre la forme d'un embrayage ou de tout autre dispositif adapté à l'accouplement entre l'arbre de vilebrequin 11 et la poulie accessoire 10. [0037] L'unité de contrôle 24 pourra être séparée ou intégrée au calculateur moteur du véhicule automobile. [0038] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution par tous autres équivalents.25

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Façade accessoire (1) de moteur thermique de véhicule automobile comportant au moins un accessoire (2), un alterno-démarreur (3), une poulie (10) dite poulie accessoire munie d'un dispositif d'accouplement (13), ladite poulie accessoire (10) étant montée sur un arbre de vilebrequin (11) appartenant à un moteur thermique, ainsi qu'une courroie de transmission (5) reliant ledit alterno-démarreur (3), ledit accessoire (2), et ledit vilebrequin via ladite poulie accessoire (10), caractérisée en ce qu'une unité de contrôle (24) est configurée pour piloter ledit alterno-démarreur (3) en mode moteur, de manière à synchroniser les vitesses de rotation de ladite poulie accessoire (10) et dudit arbre de vilebrequin (11) avant de commander un verrouillage dudit dispositif d'accouplement (13) pour assurer un accouplement entre ladite poulie accessoire (10) et ledit arbre de vilebrequin (11).
  2. 2. Façade accessoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite unité de contrôle (24) est en outre configurée pour commander un déverrouillage dudit dispositif d'accouplement (13) lorsqu'une puissance transmise dans la façade accessoire est sensiblement nulle.
  3. 3. Façade accessoire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif d'accouplement (13) comporte un crabot (17) commandé installé entre ledit arbre de vilebrequin (11) et ladite poulie accessoire (10).
  4. 4. Façade accessoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit accessoire (2) consiste en un compresseur de climatisation.
  5. 5. Façade accessoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que des capteurs (26, 27) déjà présents sur le véhicule sont aptes à mesurer les vitesses de rotation dudit alterno-démarreur (3) et dudit arbre de vilebrequin (11).
  6. 6. Façade accessoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite unité de contrôle (24) est configurée pour commander un verrouillage dudit dispositif d'accouplement (13) lors d'un démarrage du moteur thermique à froid avec un démarreur conventionnel.
  7. 7. Façade accessoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite unité de contrôle (24) est configurée pour commander un verrouillagedudit dispositif d'accouplement (13) avant un ordre d'arrêt dudit moteur thermique donné par un système d'arrêt et de redémarrage du moteur, en sorte que ledit dispositif d'accouplement (13) reste verrouillé jusqu'au redémarrage du moteur thermique réalisé par ledit alterno-démarreur (3).
  8. 8. Façade accessoire selon la revendication 4 et, le cas échéant, l'une quelconque des autres revendications 2 ou 3 ou 5 ou 6, caractérisée en ce que ladite unité de contrôle (24) est configurée pour commander un déverrouillage dudit dispositif d'accouplement (13) alors que le moteur thermique est à l'arrêt, en sorte que ledit compresseur de climatisation (2) peut être entraîné par ledit alterno-démarreur (3), ledit moteur thermique étant alors redémarré par un démarreur conventionnel.
  9. 9. Véhicule automobile équipé d'une façade accessoire (1) définie selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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