FR3080420A1 - Roue dentee ou crantee de transmission - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur une roue (10) de transmission, notamment une roue dentée ou crantée de vilebrequin (38) de moteur à combustion interne (50), caractérisée en ce qu'elle comprend une portion (20), notamment une portion (20) dentée ou crantée, déplaçable radialement, et un actionneur (30), notamment un actionneur (30) de type vérin, de sorte à permettre le déplacement de la portion (20) radialement.

Description

Roue dentée ou crantée de transmission
L’invention concerne une roue de transmission. L’invention porte aussi sur un système de transmission comprenant une telle roue de transmission. L’invention porte encore sur un moteur comprenant une telle roue de transmission et/ou un tel système de transmission. L’invention porte également sur un véhicule comprenant une telle roue de transmission et/ou un tel système de transmission et/ou un tel moteur. L’invention porte encore sur un procédé de fonctionnement d’un tel système de transmission ou d’un tel moteur ou d’un tel véhicule. L’invention porte encore sur un produit programme d’ordinateur mettant en œuvre un tel procédé. L’invention porte enfin sur un support d’enregistrement sur lequel est enregistré un tel produit programme d’ordinateur.
Un moteur, en particulier un moteur à combustion interne, génère au cours de son fonctionnement des vibrations. Ces vibrations sont dues notamment à des variations de vitesse de rotation du vilebrequin sur un même cycle moteur. De telles vibrations du vilebrequin sont transmises à différents organes par des systèmes de transmission. Les organes tels que par exemple l’arbre à cames sont alors également soumis aux vibrations. II s’ensuit une usure prématurée due à un phénomène de fatigue pouvant aller jusqu’à la casse. Ceci est encore amplifié par le fait que certains organes entraînés, comme par exemple une pompe haute pression, génèrent eux aussi des vibrations.
Le but de l’invention est de remédier aux inconvénients énoncés cidessus et d’améliorer une roue de transmission connue de l’état de la technique. En particulier l’invention propose une roue de transmission simple, compacte et limitant les vibrations.
Pour atteindre cet objectif, l’invention porte sur une roue de transmission, notamment une roue dentée ou crantée de vilebrequin de moteur à combustion interne, la roue comprenant une portion, notamment une portion dentée ou crantée, déplaçable radialement, et un actionneur, notamment un actionneur de type vérin, de sorte à permettre le déplacement de la portion radialement.
L’actionneur peut comprendre un piston et une chambre, notamment une chambre destinée à recevoir de l’huile sous pression.
La roue peut comprendre un clapet, notamment un clapet anti-retour, au niveau d’une alimentation en huile de la chambre.
La roue peut comprendre un ressort de compression de sorte à exercer une force radiale sur la portion, notamment une force radiale dirigée vers l’extérieur.
La roue peut comprendre deux portions déplaçables, notamment deux portions diamétralement ou sensiblement diamétralement opposées.
L’invention porte encore sur un système de transmission pour entraîner un organe par un moteur, notamment par un moteur à combustion interne, le système de transmission comprenant une roue telle que définie précédemment coopérant avec un lien souple de transmission, notamment un lien souple de type chaîne ou courroie crantée.
Le système de transmission peut comprendre un dispositif de pilotage de l’actionneur, notamment un dispositif d’alimentation en huile sous pression.
L’invention porte encore sur un moteur, notamment un moteur à combustion interne, comprenant un système de transmission tel que défini précédemment et/ou une roue telle que définie précédemment.
L’invention porte encore sur un véhicule, notamment un véhicule automobile, comprenant un moteur tel que défini précédemment, et/ou un système de transmission tel que défini précédemment et/ou une roue telle que définie précédemment.
L’invention porte encore sur un procédé de fonctionnement d’une roue telle que définie précédemment, ou d’un système de transmission tel que défini précédemment, ou d’un moteur tel que défini précédemment, ou d’un véhicule tel que défini précédemment, le procédé comprenant un premier mode de fonctionnement dans lequel la portion de la roue est dans une première position radiale et un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la portion de la roue est dans une deuxième position radiale.
Le passage du premier mode de fonctionnement au deuxième mode de fonctionnement, et vice versa, peut se faire en fonction du régime de rotation du moteur et/ou de la charge du moteur, notamment en injectant ou en évacuant de l’huile au sein de la chambre.
L’invention porte encore sur un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par un ordinateur pour mettre en oeuvre les étapes du procédé tel que défini précédemment lorsque ledit produit programme fonctionne sur un ordinateur ou produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur et/ou exécutable par un ordinateur, le produit programme comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.
L’invention porte encore sur un support d’enregistrement de données, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment ou un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.
Les figures annexées représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’une roue dentée ou crantée selon un mode de réalisation de l’invention et un mode d’exécution d’un procédé de fonctionnement.
La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 est une vue de face d’une roue selon un mode de réalisation de l’invention, deux portions étant en deuxième position radiale.
La figure 3 est une vue en coupe de la roue selon le mode de réalisation de l’invention, selon un plan passant par l’axe de la roue, les deux portions étant en deuxième position radiale.
La figure 4 est une vue de face de la roue selon le mode de réalisation de l’invention, les deux portions étant en première position radiale.
La figure 5 est une vue en coupe de la roue selon le mode de réalisation de l’invention, selon un plan passant par l’axe de la roue, les deux portions étant en première position radiale.
La figure 6 est un graphique illustrant les accélérations en fonction du régime moteur, d’un vilebrequin équipé d’une roue selon le mode de réalisation de l’invention, les deux portions étant en première position radiale dans un cas et en deuxième position radiale dans l’autre cas.
La figure 7 est un graphique illustrant les plages d’utilisation des deux portions en première position radiale et en deuxième position radiale d’une roue selon le mode de réalisation de l’invention.
La figure 8 est un ordinogramme illustrant le procédé de fonctionnement d’une roue selon le mode de réalisation de l’invention.
Un mode de réalisation d’un véhicule 1 est décrit ci-après en référence à la figure 1. Le véhicule 1 est par exemple un véhicule automobile.
Le véhicule 1 comprend un moteur 50. De préférence, le moteur est du type à combustion interne, par exemple un moteur essence ou Diesel. Le moteur comprend un vilebrequin 38. Le moteur comprend en outre un système de transmission 40 et un organe 37 entraîné par le système de transmission 40. Le vilebrequin 38 entraîne le système de transmission 40.
L’organe 37 peut être un arbre à cames ou un arbre d’équilibrage. L’organe 37 peut être une pompe, par exemple une pompe haute pression, notamment une pompe haute pression à carburant.
Le système de transmission 40 comprend une roue 10 et un lien souple 41 de transmission, notamment un lien souple 41 de type chaîne ou courroie crantée. La roue 10 coopère avec le lien souple 41 de transmission pour entraîner l’organe 37.
En cas de lien souple 41 de type chaîne, la roue 10 est une roue dentée adaptée à un entraînement par chaîne. Dans ce cas, la roue 10 est de type pignon ou couronne.
En cas de lien souple 41 de type courroie crantée, la roue 10 est une roue crantée adaptée à un entraînement par courroie. Dans ce cas, la roue 10 est de type pignon, couronne ou encore poulie crantée.
Le système de transmission 40 comprend un dispositif de pilotage 35 d’un actionneur 30 qui est décrit plus bas.
De préférence, le dispositif de pilotage 35 est un dispositif d’alimentation en huile sous pression. Alternativement, le dispositif de pilotage 35 peut être à air sous pression ou encore électromagnétique.
Un mode de réalisation d’une roue 10 de transmission est décrit ci-après en référence aux figures 2 à 5.
La roue 10 est par exemple une roue dentée ou crantée de vilebrequin 38 de moteur à combustion interne 50, c’est-à-dire une roue dentée ou crantée montée sur le vilebrequin ou solidaire en rotation du vilebrequin ou en liaison encastrement sur le vilebrequin.
La roue 10 comprend au moins une portion 20 dentée ou crantée, déplaçable radialement.
La roue 10 comprend l’actionneur 30, notamment un actionneur 30 de type vérin, de sorte à permettre le déplacement de la portion 20 radialement.
Ainsi, de préférence, l’actionneur 30 comprend un piston 31 et une chambre 32, par exemple une chambre 32 destinée à recevoir de l’huile sous pression.
De préférence, la roue 10 comprend un clapet 12, notamment un clapet 12 anti-retour, au niveau d’une alimentation 11 en huile sous pression de la chambre 32.
Comme illustré sur la figure 4, la roue 10 peut comprendre un ressort de compression 25 de sorte à exercer une force radiale sur la portion 20, notamment une force radiale dirigée vers l’extérieur. Le ressort de compression 25 s’étend par exemple entre un fond 33 de la chambre 32 et une surface arrière 34 du piston 31.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 5, la roue 10 comprend deux portions 20, 20’ dentées ou crantées déplaçables, notamment deux portions 20, 20’ dentées ou crantées diamétralement ou sensiblement diamétralement opposées.
Alternativement, en cas de roue 10 munie des deux portions 20, 20’ diamétralement opposées, le ressort de compression peut s’étendre entre la surface arrière 34 du piston 31 et une surface arrière d’un deuxième piston (cas non représenté).
La roue a été décrite avec deux portions mobiles radialement. Toutefois, elle peut comprendre tout autre nombre de portions mobiles, notamment une ou deux ou trois ou quatre ou cinq ou six portions mobiles.
Un mode d’exécution d’un procédé de fonctionnement d’une roue 10 ou d’un système de transmission 40 ou d’un moteur 50 ou d’un véhicule 1 est décrit ci-après en référence aux figures 6 à 8.
Pour simplifier, il va être décrit le fonctionnement de la portion 20. Evidemment, le fonctionnement de la portion 20’ d’un deuxième piston dans une deuxième chambre est similaire voire identique.
Dans une première étape 100, on surveille le fonctionnement du moteur 50, en particulier son régime et sa charge, par exemple par le biais d’un capteur de rotation du moteur et d’un capteur de charge du moteur.
Dans une deuxième étape 110, on détermine si le régime du moteur est inférieur à un premier seuil. Si le résultat du test est positif on passe à une troisième étape 120, sinon on passe à une quatrième étape 130. Dans la troisième étape 120, on détermine si la charge du moteur est inférieure à un deuxième seuil. Si le résultat du test est positif on passe à la quatrième étape 130, sinon on passe à une cinquième étape 140.
Dans la cinquième étape 140, on positionne la portion 20 dans une première position radiale. Ainsi, le procédé comprend un premier mode de fonctionnement dans lequel la portion 20 de la roue 10 est dans une première position radiale. Comme illustrée sur les figures 4 et 5, cette première position radiale correspond à la portion 20 « sortie >> radialement, c’est-à-dire active. Autrement dit, dans cette première position radiale de la portion 20, le rayon extérieur de la portion 20 est supérieur au rayon extérieur du reste d’une partie dentée ou crantée 22. Ainsi, dans la première position radiale de la portion 20, la partie 22 de la roue 10 n’est pas circulaire. La portion 20 est excentrée, elle s’écarte du rayon extérieur du reste de la partie 22.
Dans la quatrième étape 130, on positionne la portion 20 dans une deuxième position radiale. Ainsi, le procédé comprend un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la portion 20 de la roue 10 est dans une deuxième position radiale. Comme illustrée sur les figures 2 et 3, cette deuxième position radiale correspond à la portion 20 « rentrée >>
radialement, c’est-à-dire au repos. Autrement dit, dans cette deuxième position radiale de la portion 20, le rayon extérieur de la portion 20 est égal ou sensiblement égal au rayon de la partie 22 de la roue 10. Ainsi, dans la deuxième position radiale de la portion 20, la roue 10 a un rayon extérieur constant ou sensiblement constant. Dans cette deuxième position radiale de la portion 20, la roue 10 est donc circulaire ou sensiblement circulaire.
A l’issue de la quatrième étape 130 ou de la cinquième étape 140, on reboucle sur la première étape 100 de surveillance de fonctionnement du moteur.
Ainsi, le passage du premier mode de fonctionnement au deuxième mode de fonctionnement, et vice versa, se fait par exemple en fonction du régime de rotation du moteur 50. Ainsi, une fois un premier seuil de régime de rotation du moteur 50 atteint, par exemple 2000 tours/minute, on passe du premier mode de fonctionnement au deuxième mode de fonctionnement.
Le passage du premier mode de fonctionnement au deuxième mode de fonctionnement, et vice versa peut se faire en fonction de la charge du moteur 50. Ainsi, une fois un deuxième seuil atteint de la charge du moteur 50, par exemple de 120 Nm ou 10 bars de Pression Moyenne Effective, on passe du deuxième mode de fonctionnement au premier mode de fonctionnement. La valeur du deuxième seuil peut dépendre du régime moteur.
De préférence, le passage du deuxième mode de fonctionnement au premier mode de fonctionnement, c’est-à-dire de la deuxième position radiale de la portion 20, « rentrée », vers la première position radiale de la portion 20, « sortie », s’effectue en injectant de l’huile au sein de la chambre 32. De préférence, cette injection d’huile se fait à travers le clapet 12, par exemple de type anti-retour. En conséquence, on passe de la première position radiale à la deuxième position radiale, c’est-à-dire de la position « sortie >> à la position « rentrée >> en évacuant de l’huile de la chambre 32. L’évacuation peut être réalisée par fuite autour du piston.
Plus précisément, au repos, c’est-à-dire en deuxième mode de fonctionnement, la pression de l’huile dans la chambre 32 peut être nulle ou sensiblement nulle. Sous l’effet de la tension due au lien souple 41 engrenant sur la roue 10, le piston 31 est plaqué dans le fond de son logement. Par exemple, la surface arrière 34 du piston 31 vient au contact, voire en butée contre le fond 33 de la chambre 32. Le lien souple 41 engrène alors sur des dentures cylindriques. Le rayon d’entraînement est constant. Aucune correction d’acyclisme n’est appliquée.
Dès que les conditions de fonctionnement du moteur le nécessitent, de l’huile sous pression est envoyée sous le piston 31 dans la chambre 32. Le piston s’écarte de sa position de repos entraînant la portion 20 dans le premier mode de fonctionnement. De préférence, comme dans le cas illustré sur les figures 2 à 5, la présence de portions 20, 20’ dans la roue 10 engendre une périphérie ovale ou sensiblement ovale sur laquelle engrène le lien souple 41. La roue 10 génère un acyclisme qui se soustrait aux excitations ou accélérations du moteur. Les acyclismes du moteur sont ainsi atténués par une variation temporaire du rapport de transmission du système de transmission 40 incluant la roue 10.
En termes d’exemple, la roue 10 peut avoir un diamètre de 60 mm avec une excentricité de 1 mm, autrement dit une course de chaque portion 20, 20’ entre la première position radiale et la deuxième position radiale de 1 mm. Une telle correction permet par exemple de réduire le niveau d’acyclisme du vilebrequin de 0,33 degré rms.
Comme illustré notamment sur les figures 3 et 5, la roue 10 comprend avantageusement un moyeu 14. Ce moyeu 14 est de préférence solidaire du vilebrequin 38, il s’agit par exemple d’une pièce rapportée ou encore d’un usinage fait dans le nez du vilebrequin 38. La roue 10 comprend en outre au moins un piston 31 doté d’une portion 20 dentée ou crantée. La roue 10 comprend encore une double denture 15 circulaire, ou sensiblement circulaire. Le périmètre extérieur de cette double denture 15 coïncide, ou coïncide sensiblement, à la denture de la roue 10 en première position, c’est-à-dire avec la ou les portions 20, 20’ rentrées. Enfin, la roue 10 comprend de préférence une rondelle de fixation 13. Il peut s’agir d’un empilement de nez de vilebrequin comprenant une jante de la poulie AVT (pour Amortisseur de Vibration de Torsion), une rondelle et une vis de fixation par exemple.
Comme illustré sur la figure 6, un moteur de l’état de la technique produit par exemple un acyclisme, c’est-à-dire des accélérations, avec un maximum local de l’ordre de 3400 rad/s2.
Sur cette même figure 6, le moteur 50 équipé de la roue 10 ayant une portion 20 constamment en première position radiale, c’est-à-dire « sortie >> ou « active >>, on constate que l’accélération est réduite et présente un maximum local inférieur à 2400 rad/s2 sur la plage 1000 à 3000 tr/min. L’accélération est amplifiée au-delà de 3000 tr/min.
C’est pourquoi la portion 20 est de préférence pilotée par le dispositif de pilotage 35 de manière à être positionnée en première position radiale à bas régime et fort couple moteur, et à être positionnée en deuxième position radiale en dehors de ces conditions.
Comme évoqué précédemment, le dispositif de pilotage 35 pilote la course du piston 31 par le biais d’une alimentation en huile. Cette alimentation en huile peut être faite par exemple par une extrémité du vilebrequin via une alimentation en huile rapportée, par exemple une alimentation axiale d’un système de distribution à calage variable appelé communément VVT.
Alternativement, l’huile peut être acheminée depuis le vilebrequin par un palier supplémentaire d’un carter cylindre.
De préférence, l’évacuation, ou refoulement, de l’huile est assurée par un ou des jeux autour du ou des pistons.
En termes de dimensionnement du piston 31 une section de l’ordre de 450 mm2 (30 mm x 15 mm par exemple) peut être adaptée à une pression d’huile de l’ordre de 4,5 bars et à un effort du lien souple 41 de l’ordre de 200 N. Pour des tensions du lien souple 41 de l’ordre de 1000 N, le ressort 25, travaillant par exemple en compression, peut augmenter l’effort fourni par le piston 31 poussé par l’huile sous pression. En outre, le clapet anti-retour 12 au niveau de l’alimentation 11 du circuit d’huile peut permettre de fermer la chambre 32.
Pour le pilotage, avantageusement, un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un calculateur et/ou exécutable par un calculateur est prévu. Il comprend des instructions de code de programme informatique de mise en œuvre du procédé décrit précédemment, lorsque le programme est exécuté par un calculateur, et/ou comprend des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé décrit précédemment.
Avantageusement encore, un support 36 d’enregistrement de données, lisible par un calculateur, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en œuvre du procédé décrit précédemment ou un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé décrit précédemment est prévu.
En résumé, l’invention propose une solution mécanique de réduction des acyclismes d’un moteur. Elle utilise une roue 10 dont une ou davantage de portions de la circonférence crantée ou dentée est ou sont modulables ou déplaçables radialement. L’excentricité de la roue 10 est en effet variable grâce à un mécanisme comprenant au moins un piston 31. Le fonctionnement, décrit précédemment, comporte deux positions et est de préférence basé sur une cartographie, illustrée sur la figure 7, reprenant la vitesse N de rotation du moteur (nombre de tours/minute) et sa charge, par exemple sa pression moyenne effective PME (ou indifféremment son couple).
Il a précédemment été décrit que les positions de la ou des portions de la roue sont dépendantes du régime moteur et de la charge du moteur. Alternativement, les positions de la ou des portions de la roue peuvent être dépendantes du seul régime moteur ou de la seule charge du moteur.
Cette solution, variable en fonction de la charge moteur et/ou du régime de rotation du moteur, est adaptée à un environnement restreint. En effet, la roue 10 de transmission est peu volumineuse.
L’invention est particulièrement adaptée pour limiter les vibrations en absorbant l’acyclisme d’un moteur 50 et présente les avantages suivants :
- La roue 10 est compacte.
Le pilotage du ou des pistons de la roue 10 permet d’activer l’excentricité uniquement sur les phases de fonctionnement du moteur au cours desquelles une telle excentricité est bénéfique.

Claims (13)

1. Roue (10) de transmission, notamment roue dentée ou crantée de vilebrequin (38) de moteur à combustion interne (50), caractérisée en ce qu elle comprend une portion (20), notamment une portion (20) dentée ou crantée, déplaçable radialement, et un actionneur (30), notamment un actionneur (30) de type vérin, de sorte à permettre le déplacement de la portion (20) radialement.
2. Roue (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’actionneur (30) comprend un piston (31) et une chambre (32), notamment une chambre (32) destinée à recevoir de l’huile sous pression.
3. Roue (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce quelle comprend un clapet (12), notamment un clapet (12) antiretour, au niveau d’une alimentation (11) en huile de la chambre (32).
4. Roue (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu elle comprend un ressort de compression (25) de sorte à exercer une force radiale sur la portion (20), notamment une force radiale dirigée vers l’extérieur.
5. Roue (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend deux portions (20, 20’) déplaçables, notamment deux portions (20, 20’) diamétralement ou sensiblement diamétralement opposées.
6. Système de transmission (40) pour entraîner un organe (37) par un moteur (50), notamment par un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu’il comprend une roue (10) selon l’une des revendications précédentes coopérant avec un lien souple (41) de transmission, notamment un lien souple (41) de type chaîne ou courroie crantée.
7. Système de transmission (40) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de pilotage (35) de I actionneur (30), notamment un dispositif d’alimentation en huile sous pression.
8. Moteur (50), notamment moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu il comprend un système de transmission (40) selon l’une des revendications 6 ou 7 et/ou une roue (10) selon l’une des revendications 1 à 5.
9. Véhicule (1 ), notamment véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un moteur (50) selon la revendication précédente, et/ou un système de transmission (40) selon l’une des revendications 6 ou 7 et/ou une roue (10) selon l’une des revendications 1 à 5.
10. Procédé de fonctionnement d’une roue (10) selon l’une des revendications 1 à 5, ou d’un système de transmission (40) selon I une des revendications 6 ou 7, ou d’un moteur (50) selon la revendication 8, ou d’un véhicule (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend un premier mode de fonctionnement dans lequel la portion (20) de la roue (10) est dans une première position radiale, notamment correspondant à la portion (20) sortie radialement, et un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la portion (20) de la roue (10) est dans une deuxième position radiale, notamment correspondant à la portion (20) rentrée radialement, le procédé comprenant un passage du premier mode de fonctionnement au deuxième mode de fonctionnement, et vice versa.
11. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le passage du premier mode de fonctionnement au deuxième mode de fonctionnement, et vice versa, se fait en fonction du régime de rotation du moteur (50) et/ou de la charge du moteur (50), notamment en injectant ou en évacuant de l’huile au sein de la chambre (32).
12. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support (36) lisible par un ordinateur (39) pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 10 et 11 lorsque ledit produit programme fonctionne sur un ordinateur (39).
13. Support (36) d’enregistrement de données, lisible par un ordinateur (39), sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 10 et
11.
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