FR3050505A1

FR3050505A1 - Procede pour determiner l'usure de la courroie d'un entrainement par courroie

Info

Publication number: FR3050505A1
Application number: FR1753428A
Authority: FR
Inventors: Benjamin Klein; Tobias Trzebiatowski
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2037-04-20
Also published as: CN107305158B; FR3050505B1; US20170307060A1; US10295043B2; DE102016206849A1; CN107305158A

Abstract

Procédé pour déterminer l'usure de la courroie d'un entraînement par courroie, notamment d'un démarreur-générateur (3) entraîné par courroie dans un moteur à combustion interne (1), ayant une poulie (4) et au moins un bras tendeur (8, 9) monté pivotant sur la poulie (4). Le bras est relié à un galet tendeur (6, 7), et une courroie passe autour de la poulie (4) et du galet-tendeur (6, 7). La courroie (5) est sollicitée par un couple défini. On détermine l'angle de rotation de la poulie (4) ou une grandeur en corrélation avec cet angle comme mesure de l'usure de la courroie.

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un procédé pour déterminer l’usure de la courroie d’un entraînement par courroie, par exemple d’un démarreur-générateur entraîné par courroie d’un moteur à combustion interne. L’invention se rapporte également à un tel entraînement à courroie.

Etat de la technique

Le document DE 100 45 143 Al décrit un démarreur-générateur entraîné par courroie qui sert à la fois au démarrage d’un moteur à combustion interne et aussi comme générateur lorsque le moteur tourne. Le démarreur-générateur a une poulie entraînée par le moteur. Cette poulie est entourée par une courroie trapézoïdale qui passe en outre autour de l’arbre de vilebrequin du moteur à combustion interne. Le démarreur-générateur est équipé d’un système de tendeur pour garantir que la courroie trapézoïdale présente une précontrainte suffisante dans les deux sens de mouvement. Le système de tendeur comporte deux galets tendeurs appliqués contre la courroie trapézoïdale en étant fixés de manière pivotante à un moyeu par des bras de levier. L’ensemble du système de tendeur peut pivoter autour d’un axe de rotation centré dans le moyeu.

Selon le document DE 101 12 568 Al, il est connu de déterminer le glissement dans l’entraînement des systèmes de démarreur-générateur et de limiter le couple moteur transmis pour que le glissement reste dans des valeurs acceptables. Cela a pour but de limiter l’usure de la courroie.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et a ainsi pour objet un procédé pour déterminer l’usure de la courroie d’un entraînement par courroie, notamment d’un démarreur-générateur entraîné par courroie dans un moteur à combustion interne, ayant une poulie et au moins un bras tendeur monté pivotant sur la poulie, ce bras étant relié à un galet tendeur, une courroie passant autour de la poulie et du galet-tendeur, étant sollicitée par un couple défini, selon le procédé on détermine l’angle de rotation de la poulie ou une grandeur en corrélation avec cet angle comme mesure de l’usure de la courroie.

Le procédé selon l’invention permet de déterminer l’usure actuelle de la courroie d’un entraînement par courroie. L’entraînement par courroie est, par exemple, un démarreur-générateur entraîné par courroie dans un moteur à combustion interne et qui permet de démarrer le moteur tout en pouvant également s’utiliser comme générateur lorsque le moteur à combustion interne tourne. L’entraînement par courroie comporte une poulie et au moins un bras tendeur monté pivotant sur la poulie, ce bras portant à rotation un galet tendeur et la courroie de l’entraînement passe autour de la poulie et du galet tendeur. Le galet tendeur maintient une tension suffisante dans la courroie.

La poulie est avantageusement couplée à un moteur, notamment un moteur électrique qui génère un couple pour déterminer l’usure de la courroie. Dans le cas d’un moteur d’entraînement électrique celui-ci peut également fonctionner comme générateur.

Selon le procédé de l’invention, pour détecter l’usure de la courroie on charge la courroie avec un couple défini et on détermine l’angle de rotation de la poulie qui s’établit en réaction au couple.

En plus ou en variante de cet angle de rotation de la poulie on peut également déterminer une grandeur en corrélation avec cet angle. L’angle de rotation de la poulie (ou la grandeur en corrélation avec cet angle) sert de mesure à l’usure de la courroie qui existe à ce moment dans la courroie. L’usure croissante rallonge la courroie de sorte que l’angle de rotation de la poulie ou la grandeur en corrélation avec celui-ci augmente comme réaction au couple appliqué.

Le couple qui génère l’usure de la courroie est appliqué de préférence sous la forme d’une impulsion de couple prédéfini, de durée donnée, de course fixée pour l’impulsion de couple et l’amplitude fixée pour cette impulsion. La forme de l’impulsion de couple est, par exemple, au moins pratiquement rectangulaire.

La connaissance de l’usure actuelle de la courroie permet en mode de fonctionnement régulier, d’adapter le couple maximum d’entraînement de la courroie, notamment pour le limiter et réduire au minimum la poursuite de l’usure et le glissement (patinage) de l’entraînement par courroie. On peut, par exemple, fixer une limite de couple dépendant de l’usure et qui ne doit pas être dépassée pendant le fonctionnement de l’entraînement par courroie.

Le couple appliqué pour déterminer l’usure de la courroie est limité à la fois en amplitude et en durée. Le couple est, par exemple, appliqué au maximum pendant une seconde ou au maximum pendant 0,5 seconde et l’amplitude du couple se situe, par exemple, à un maximum de 10 Nm ou un maximum de 5 Nm.

Le couple est, notamment, généré par le moteur électrique auquel est associé la poulie.

Selon un mode de réalisation avantageux qui se rapporte à un entraînement par courroie ayant deux bras tendeurs montés à rotation autour de la poulie du moteur électrique et ayant chacun un galet tendeur, on sollicite la courroie successivement dans le temps avec chaque fois un couple dans des directions opposées. En variante, les bras tendeurs peuvent également être montés pivotants autour d’un axe qui n’est pas coaxial à l’axe d’entraînement du moteur électrique.

Les couples sont générés notamment directement de façon successive, par exemple, dans un intervalle d’un maximum de 2 secondes ou d’un maximum de 0,5 secondes dans des directions opposées.

Comme réaction au couple appliqué, on détermine l’angle de rotation total de la poulie ou une grandeur en corrélation avec cet angle de rotation constituant une mesure de l’usure de la courroie. Comme on génère deux couples dans des directions opposées, on arrive globalement à un angle de rotation plus grand ou à une grandeur en corrélation plus élevée et qui peuvent être saisis par des capteurs pour arriver à une plus grande précision de la mesure. De façon avantageuse, le couple, dans les deux directions opposées, est de même amplitude à la fois quant à l’amplitude proprement dite du couple et la durée d’application du couple.

Selon une variante de réalisation, les couples appliqués dans les directions opposées sont différents et ces différences concernent à la fois l’amplitude et/ou la durée. De manière avantageuse, avant la séquence d’essai, on précontraint la poulie dans une direction de façon à arriver déjà en position de fin de course pour diminuer les influences perturbatrices, par exemple, le frottement et obtenir une mesure plus précise. A la place de l’angle de rotation de la poulie ou en plus de celle-ci on peut déterminer comme mesure de l’usure de la courroie, par exemple la durée nécessaire à la poulie pour arriver à une position de fin de course correspondant au couple. L’angle de rotation du système tendeur en mode de courroie et qui comporte au moins un bras tendeur avec un galet tendeur est en corrélation avec l’angle de rotation de la poulie et peut ainsi servir à déterminer l’usure de la courroie. Selon un autre développement avantageux, l’invention a pour objet un entraînement par courroie comme démarreur-générateur de moteur à combustion interne dont le couple appliqué est limité à une valeur maximale inférieure au couple de décrochage du vilebrequin du moteur à combustion interne. Cela garantit que l’application du couple pour déterminer l’usure de la courroie reste sans influence sur la position du vilebrequin.

Selon un autre développement avantageux qui s’applique également à un entraînement par courroie avec un démarreur-générateur de moteur à combustion interne, on applique le couple seulement à des états de fonctionnement définis du moteur à combustion interne, notamment à l’arrêt du moteur. Mais il peut également être avantageux de déterminer l’usure de la courroie en appliquant un couple pendant que le moteur tourne, notamment pour les états de fonctionnement stationnaires du moteur à combustion, par exemple au ralenti.

Selon un autre développement avantageux, pour déterminer l’usure de la courroie, on applique plusieurs fois un couple défini et on détermine l’angle de rotation de la poulie ou une grandeur en corrélation avec cet angle. En générant, de manière répétée, le couple et en mesurant l’angle de rotation ou la grandeur en corrélation avec celui-ci, on peut ainsi minimiser la dispersion statistique et améliorer la précision de la détermination de l’usure. De façon avantageuse, les mesures sont faites dans des conditions aux limites identiques, notamment avec la même amplitude et la même durée d’application du couple ainsi que pour le même état de fonctionnement du moteur à combustion interne, notamment lorsque le moteur à combustion interne est coupé.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée, à l’aide de modes de réalisation avantageux, représentés dans les dessins dans lesquels : la figure 1 est le schéma d’un démarreur-générateur entraîné par courroie, couplé par une courroie ou vilebrequin d’un moteur à combustion interne, ce dispositif étant représenté pour un premier débattement d’un système de tendeur coaxial au démarreur-générateur pour la transmission d’un couple dans une première direction, la figure 2 est une représentation correspondant à la figure 1 avec toutefois un couple transmis dans la direction opposée, le système tendeur agissant dans la direction opposée à celle de la figure 1, la figure 3 montre un démarreur-générateur dans deux positions après l’application chaque fois d’un couple dans des directions différentes ainsi que la représentation combinée de deux états pour déterminer l’angle de rotation de la poulie à courroie comme mesure de l’usure de la courroie.

Dans les figures on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments.

Description de modes de réalisation

Les figures 1 et 2 montrent un moteur à combustion interne 1 démarré par un démarreur-générateur 3 entraîné par courroie ; le démarreur-générateur 3 est réciproquement entraîné, le cas échéant, en mode générateur. La figure 1 montre le mode moteur pour démarrer et pour assister le moteur à combustion interne par le mode moteur ; la figure 2 montre le mode générateur selon lequel le démarreur-générateur 3 est entraîné par le moteur à combustion interne 1 et génère du courant. Ainsi, un couple Mrsg est transmis au démarreur-générateur 3 dans deux directions par rapport à la poulie 4.

Le moteur à combustion interne 1 et le démarreur-générateur 3 entraînés par courroie sont couplés par la courroie 5 du démarreur-générateur passant autour de la poulie 2 du vilebrequin du moteur à combustion interne. Le démarreur-générateur 3 comporte en outre la poulie 4 qui est notamment solidaire en rotation du moteur électrique ou par l’intermédiaire d’une transmission. Dans le mode moteur, selon la figure 1, le moteur électrique fonctionne comme moteur d’entraînement et en mode générateur, selon la figure 2 le moteur électrique fonctionne comme générateur.

La courroie 5 passe autour de la poulie 4 montée à rotation. Le démarreur-générateur 3 comporte deux bras tendeurs 8 et 9 montés pivotants de manière coaxiale à la poulie 4 ; l’axe de pivotement des bras tendeurs 8, 9 est coaxial avec l’axe de rotation de la poulie 4. Le pivotement des bras tendeurs 8, 9 autour de leur axe est indépendant de la rotation de la poulie 4.

Les bras tendeurs 8 et 9 comportent à leur extrémité opposée à celle de la poulie 4, chacun un galet-tendeur 6, 7 pour tendre la courroie 5 chaque fois à partir de l’extérieur avec une force tournée vers l’intérieur, pour tendre la courroie 5. Les efforts de tension exercés par les galets tendeurs 6, 7 sur la courroie 5 sont opposés. Les bras tendeurs 8, 9, avec les galets tendeurs 6, 7 constituent un système de tendeurs ou tendeurs de courroie qui induit dans la courroie 5 une tension dans son extension longitudinale. Pour générer la tension, les galets tendeurs 6 et 7 ou les bras de tendeurs 8, 9 correspondant ont une précontrainte dimensionnée notamment de façon que, même au repos, de la courroie 5, celle-ci est sollicitée par la force développée par les galets tendeurs 6 et 7.

Les deux bras tendeurs 8 et 9 de cet exemple de réalisation pivotent indépendamment l’un de l’autre sur la poulie 4 et sont couplés de force par un élément de ressort 10 par exemple en forme de ressort de traction.

La courroie 5 peut passer, en outre, autour d’un ou plusieurs accessoires 11 et les entraîner. Les accessoires 11 sont, par exemple, l’équipement de direction assistée, la pompe de circulation d’eau ou l’installation de climatisation du véhicule.

En mode d’entraînement selon la figure 1, le segment de courroie compris entre la poulie de vilebrequin 2 et la poulie 4 constitue le brin en charge ; le segment de courroie entre la poulie 4 et l’accessoire 11 constituent le brin à vide. En mode générateur, selon la figure 2, le segment de courroie entre la poulie de vilebrequin 2 et la poulie 4, est le brin à vide ; le segment de courroie entre la poulie 4 et l’accessoire 11 est le brin en charge.

La figure 3 montre trois schémas distincts, le schéma à gauche montrant le mode moteur après l’application d’un couple défini ; le schéma du milieu représente le mode générateur après l’application du couple mais dans la direction opposée. Le schéma à droite est la superposition de l’image gauche et de l’image médiane avec la poulie 4 et les deux galets tendeurs 6 et 7 formant le tendeur de courroie.

Le couple est appliqué pour déterminer l’usure de la courroie. L’amplitude du couple est inférieure au couple de décrochage du moteur à combustion interne. Le couple à la fois en mode moteur et en mode générateur est appliqué, de préférence lorsque le moteur à combustion interne est à l’arrêt. Le couple peut être identique à la fois du point de vue de la durée d’application et de l’amplitude pour le mode moteur et pour le mode générateur, mais dans des sens opposés. Le couple est généré par l’actionnement du moteur électrique relié à la poulie 4. La durée d’application du couple se situe de préférence à un maximum d’une seconde, par exemple, d’une demi-seconde. L’amplitude du couple est, de préférence un maximum de 10 Nm, par exemple 5 Nm.

Pour déterminer l’usure de la courroie, il est avantageux, d’appliquer un couple, à des intervalles de temps régulier, de préférence directement et successivement dans les deux modes moteur et générateur, dans des directions opposées et de déterminer l’angle de rotation de la poulie 4. A partir de la variation de l’angle de rotation on peut conclure à l’état d’usure actuelle de la courroie. Dans la mesure où on dispose de valeurs de référence, il est également possible de conclure à l’usure actuelle de la courroie à partir des amplitudes (valeur en absolu) de l’angle de rotation de la poulie.

Après avoir déterminé l’usure de la courroie, on peut, le cas échéant, limiter le couple appliqué au maximum à l’entraînement par courroie, pour éviter la défaillance de l’entraînement par courroie. L’image droite de la figure 3 montre le mode moteur et le mode générateur lorsqu’on applique le couple pour déterminer l’usure de la courroie ; en traits interrompus on a représenté le mode moteur et en traits continus le mode générateur. L’angle de rotation φ de la poulie, entre le mode moteur et le mode générateur après application d’un couple positif ou négatif peut se déterminer par capteur et sert de mesure à l’usure de la courroie. En plus ou en variante, on peut également utiliser une autre grandeur en corrélation avec l’angle de rotation φ, par exemple le temps (durée) nécessaire à la poulie à courroie 4 pour atteindre son débattement respectif.

La figure 3 montre en outre l’angle a décrit par le galet tendeur 6 du tendeur de courroie lorsqu’on passe du mode moteur au mode générateur. Le cas échéant, on peut utiliser cet angle a pour déterminer l’usure de la courroie.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Moteur à combustion interne 2 Poulie de vilebrequin 3 Démarreur-générateur 4 Poulie de courroie 5 Courroie 8, 9 Bras tendeurs 10 Elément de ressort 11 Accessoire

Claims

REVENDICATIONS 1°) Procédé pour déterminer l’usure de la courroie d’un entraînement par courroie, notamment d’un démarreur-générateur (3) entraîné par courroie dans un moteur à combustion interne, ayant une poulie (4) et au moins un bras tendeur (8, 9) monté pivotant sur la poulie (4), ce bras étant relié à un galet-tendeur (6, 7), une courroie (5) passant autour de la poulie (4) et du galet-tendeur (6, 7), procédé caractérisé en ce que pour détecter l’usure de la courroie (5) on charge cette courroie avec un couple défini et on détermine l’angle de rotation (φ) de la poulie (4) ou une grandeur en corrélation avec cet angle qui s’établit en réaction au couple comme mesure de l’usure de la courroie.
2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’entraînement par courroie comporte deux bras tendeurs (8, 9) montés pivotants sur la poulie (4), ces bras étant reliés chacun à un galet tendeur (6, 7), la courroie (5) passant autour de la poulie (4) et des galets tendeurs (6, 7) et la courroie (5) étant sollicitée par un couple défini dans des directions opposées, on détermine l’angle de rotation (φ) total de la poulie (4) ou une grandeur en corrélation avec celui-ci comme mesure de l’usure de la courroie.
3°) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’amplitude des couples dans les deux directions est identique ou est dans un rapport défini.
4°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’ en plus ou à la place de l’angle de rotation (φ) de la poulie (4), on détermine comme mesure de l’usure de la courroie, la durée nécessaire à la poulie (4) pour arriver à un débattement correspondant au couple.
5°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’entraînement par courroie est réalisé sous la forme d’un démarreur-générateur (3) entraîné par courroie d’un moteur à combustion interne (1), l’amplitude du couple appliqué étant inférieure au couple de décrochage du vilebrequin du moteur à combustion interne (1).
6°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’entraînement par courroie est réalisé sous la forme d’un démarreur-générateur (3) entraîné par courroie d’un moteur à combustion interne (1), et on applique le couple seulement dans des états de fonctionnement définis du moteur à combustion interne (1).
7°) Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu’ on applique le couple seulement à l’arrêt du moteur à combustion interne (1).
8°) Procédé selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu’ en fonction de l’usure déterminée de la courroie, on limite l’amplitude du couple de démarrage maximum autorisé dans le démarreur-générateur (3).
9°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’ on sollicite la courroie (5) plusieurs fois avec des couples définis, et on détermine l’usure de la courroie à partir de plusieurs mesures de l’angle de rotation (φ) de la poulie (4) ou d’une grandeur en corrélation avec celui-ci.
10°) Entraînement à courroie, notamment démarreur-générateur (3) entraîné par courroie pour mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 9, comportant une poulie (4) et au moins un bras tendeur (8, 9) monté pivotant sous précontrainte, ce bras étant relié à un galet tendeur (6, 7), la courroie (5) passant autour de la poulie (4) et des galets tendeurs (6, 7).
11°) Entraînement à courroie selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comporte : deux bras tendeurs (8, 9) montés pivotants, reliés chacun à un galet-tendeur (6, 7), la courroie (5) passant autour de la poulie (4) et des galets tendeurs (6, 7).
12°) Entraînement à courroie selon la revendication 11, caractérisé en ce que les deux bras tendeurs (8, 9) montés pivotants sont reliés l’un à l’autre par un élément de ressort (10).
13°) Entraînement à courroie selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que les deux galets-tendeurs (6, 7) sollicitent par une force la courroie (5) dans des directions opposées.