EP1616112A2 - Dispositif de volant moteur - Google Patents

Dispositif de volant moteur

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Publication number
EP1616112A2
EP1616112A2 EP04742569A EP04742569A EP1616112A2 EP 1616112 A2 EP1616112 A2 EP 1616112A2 EP 04742569 A EP04742569 A EP 04742569A EP 04742569 A EP04742569 A EP 04742569A EP 1616112 A2 EP1616112 A2 EP 1616112A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inertia
mass
clutch means
clutch
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04742569A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Bonnefous
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Defontaine SA
Original Assignee
Defontaine SA
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from FR0312057A external-priority patent/FR2861020B1/fr
Application filed by Defontaine SA filed Critical Defontaine SA
Publication of EP1616112A2 publication Critical patent/EP1616112A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60K6/48—Parallel type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/131—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses
    • F16F15/13164—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses characterised by the supporting arrangement of the damper unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
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    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/131—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon the rotating system comprising two or more gyratory masses
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a flywheel device comprising several masses of inertia linked together and acting in a particular way to improve the operation of the engine, as well as an engine (or a vehicle) thus equipped and the corresponding method which improves its operation .
  • Such flywheels mounted on vehicles equipped with thermal engines are known to limit the harmful effects of the vibrations which emanate from these engines, in particular at idle or in the start-up phase of the engines. vehicles.
  • High inertia is essential to ensure slow idling or regular starting, with appreciable vibration or without significant jolts.
  • flywheels in particular those of the aforementioned type, is to ensure this inertia effect by storing energy in the explosion phases of the motors and by restoring it in the compression phases.
  • flywheel devices there is known in particular that disclosed in FR-2 722 551 where the device comprises a first mass of inertia connected to a drive device and a second mass of inertia linked to the first mass d inertia via a connecting device to establish a friction connection between the first and second inertia masses.
  • the connecting device belongs to a damping system enclosing at least one damper through which it is possible to establish said friction link between the first and second mass of inertia, in order to promote an operation of the flywheel without risk of deterioration at the resonant rotation speed of the masses.
  • the considerations of the present invention are further.
  • flywheels e in particular for smoothing vibrations or jolts at idle or during start-up phase
  • a flywheel with constant inertia can store too much energy beyond of the idling speed or of the starting phase, penalizing the rise in engine speed and risking overconsumption of fuel.
  • the masses of inertia of the flywheel are masses restarting in rotation at each relevant operating phase of the engine. This can represent between 10 and 15% or even 20% of the fuel consumption used to move the vehicle.
  • Optimizing the operation of the tan flywheel during the idling or starting phases as when the vehicle is traveling at a stabilized speed, improving the performance, promoting a reduction in fuel consumption are goals targeted within the framework of the present invention.
  • An object of the invention is to improve the aforementioned flywheel device so that it can operate in situations other than those, limiting, of US-A-3,280,653 or FR 2,722,551, in particular.
  • first and second inertia masses are placed side by side around said axis of rotation, and / or the clutch means and the means for urging towards the engaged state act substantially parallel to the axis of rotation, and / or said predetermined operating conditions in which the biasing means act towards the disengaged state relate to at least one of:
  • Considerations of the invention are to ensure regular rotation during the start-up phase by increasing the mass of the steering wheel, and / or, in steady state for example at the last gear ratio. speed, power if you want to privilege comfort, silence and reduction of vibrations by staying engaged.
  • the performance of the engine can be refined by limiting the energy losses when the engine operating phase does not require the use of the maximum inertia effect, and in particular rapid rises in speed are favored. .
  • the clutch means whether it is a direct bond or indirect bond.
  • the flywheel device of the invention also comprises such a third mass d inertia linked to the first and / or second mass of inertia by means of at least one torsion damper and which is thus adapted to perform a limited rotation relative to said first and / or second mass (s ) of inertia.
  • the first flywheel mass of the flywheel include a cage in which are enclosed the second mass of inertia and the clutch means, or even the third mass of inertia.
  • a complementary aim which the invention seeks to optimize concerns the control of the inertia conditions.
  • an additional characteristic of the invention for this, an additional characteristic of
  • the clutch means comprise a lining system which is interposed between the first and second inertia masses and which is naturally biased towards its position "engaged", under the effect of a return system .
  • a solution using a rheological fluid can be provided.
  • the second mass of inertia is made of magnetizable material
  • the clutch means comprise an electromagnetic control acting on the second mass of inertia to break the connection with the first, in the disengaged position.
  • the second mass of inertia is mounted movable in translation relative to the first mass of inertia, to evolve between the engaged and disengaged positions, and that the device further comprises a stop limiting the amplitude of translation of the second mass of inertia relative to the first.
  • this includes elastic washers bearing on one side on a shoulder of the first mass of inertia and, on the other hand, on a bearing mounted on the second mass of inertia.
  • a solution once again reliable, efficient and adapted to the context requiring internal combustion engines for motor vehicles, consists in advising that the clutch means (declutching) are linked to an electrical supply comprising magnets fixed on the crankcase and coils mounted opposite the first mass of inertia.
  • Yet another problem relates to the possibility of using the multi-mass flywheel as not only a flywheel, but also a starter and a generator.
  • Such a group when operating as a starter, such a group receives an electric starting current which can be of the order of 800 to 1000 A, while the torque and the required power leads to the use of an electrical voltage of 36 to 42 volts.
  • Such groups have high manufacturing and operating costs.
  • a motor vehicle comprising a conventional heat engine equipped with a flywheel provided with a starter ring, a pinion starter, and an alternator driven by means of a belt and pulleys
  • a flywheel provided with a starter ring, a pinion starter, and an alternator driven by means of a belt and pulleys
  • an object of the present invention is to propose an improvement of this prior art which is economical, simple, reliable and allows good acceleration of the rotational speed of the heat engine while limiting the torsional and bending vibrations of the crankshaft, especially when the engine is idling.
  • the device (or assembly) forming a flywheel, starter and generator of the aforementioned type is then characterized in that:
  • the device also cooperates with first clutch means to drive the input shaft of the gearbox, the first mass of inertia is fixed on the output shaft of the heat engine, coaxially to it, and the device further comprises an electrical group comprising a rotor, essentially constituted by the second mass of inertia , and a stator and which is adapted to be actuated by control means to operate either as a motor or as a generator. It will thus be possible to start the heat engine by actuating the second clutch means and by using in particular the kinetic energy of the rotor previously put in rotation. This makes it possible to obtain both faster accelerations of the speed of rotation of the heat engine, and therefore of the speed of a vehicle driven by said engine, and a reduction in energy expenditure, and therefore in consumption. fuel.
  • the first and second clutch means will advantageously be actuated, the rotor-stator group will operate as a generator, and the rotor will rotate with the flywheel so that preferably the inertia of the rotating mass is maximum in order to reduce the bending vibrations of the crankshaft.
  • the generator can then recharge, if necessary, the vehicle battery while participating, by the mass of the rotating rotor, in stabilizing the rotational speed of the heat engine and in reducing vibrations.
  • Figure 1 is a schematic half view in axial section of a flywheel device according to a preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 is an enlarged, local view, taken in the direction of arrow II of Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic view in axial section, similar to Figure 1, of another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view along IV- IV in FIG. 3, - Figure 5 is an axial sectional view of another embodiment of the device according to the present invention;
  • Figure 6 is a schematic perspective view of the half assembly shown in Figure 1;
  • FIGS. 7 to 10 are logic diagrams respectively representing the algorithms of various operating modes of the assembly shown diagrammatically in FIGS. 5 and 6.
  • the flywheel device (or assembly) 1 illustrated in FIG. 1 comprises a primary disc, or first mass of inertia 3, connected in a separable manner, at 5, to a shaft such as the crankshaft 7 of a drive device not shown, for example an internal combustion engine.
  • the axis 9 represents the axis of rotation of an engine output shaft (typically crankshaft) around which the flywheel device 1 rotates, only a half-view of this device being represented perpendicular to the axis 9, the other half-view being able to be constructed by symmetry with respect to this axis.
  • an engine output shaft typically crankshaft
  • the starter is very roughly shown diagrammatically, or more precisely a starter ring gear suitably fixed on the flywheel 1, and more precisely in this case on the primary disc 3.
  • the toothed crown 11 can be fixed to the primary disc 3 by shrinking, screwing or welding, without leaving any degree of freedom to the crown.
  • the starting crown Alternatively, it can however be provided to give the starting crown a certain flexibility and possibility of deformation concerning in particular the zone of the crown carrying the teeth by relative to the zone of the crown fixed on the peripheral surface of the primary disc 3.
  • the starting ring 11 Fixed at the outer periphery of the primary disc 3, the starting ring 11 here ensures the launching in rotation of the device.
  • the flywheel device does not comprise a single “monobloc” mass of inertia: the first mass of inertia 3 is in fact separably linked to a second mass of inertia 13, by means of a device d clutch / disengage identified as a whole 15.
  • the second mass of inertia (or auxiliary disc) 13 is advantageously mounted unacceptable in rotation with respect to screw of the first inertia mass 3 therefore vis-à-vis the shaft, (at least in the disengaged position of the clutch device 15).
  • the second mass of inertia 13 is preferably connected radially, towards its outer periphery, to a third mass of inertia 19, by means of a system of damping 21 which acts as a torsional damper.
  • the third inertia mass 19 can perform a limited rotation with respect to the mass 13 in the plane of rotation of the latter, on either side of an equilibrium position, by being called back to this position, during the rotation of the second mass of inertia around the axis 9, by a return device which here comprises a double wound torsion spring.
  • the third inertia mass 19 advantageously has a section substantially "U" so as to reserve an internal channel 25 provided with a narrowed neck 27 at the location of its internal radial opening and through which the torsion spring 23 passes, so as to allow the aforementioned limited damping beat.
  • the third inertia mass 19 and the damping system 21 are arranged towards the outer radial periphery of the second inertia mass 13.
  • the primary disc 3 illustrated is presented as a cage which contains the second and third masses of inertia 13, 19, as well as the clutch / declutching device 15 and the free rolling means 17, in particular.
  • the free rotation means 17 consists of a bearing connection which may include roller bearings.
  • the first and second masses of inertia 3.13 are arranged side by side (and not radially) around the axis 9.
  • an electromagnetic clutch device comprising a clutch lining 125 interposed between two lateral surfaces of the first inertia mass 3 and of the second inertia mass 13 and an electromagnetic type control device identified as a whole 127.
  • This choice requires that at least locally the second mass of inertia 13 comprises a magnetizable material thus making it possible to engage or disengage by means of the lining 125, by displacement in translation of the mass 13 relative to the mass 3 , along axis 29 parallel to axis 9.
  • the electromagnetic control device 127 comprises, in the embodiment, a fixed core 131 which extends along the axis 29, between the zone of the lateral surface of the mass 13 opposite to that where the lining 125 is located and the lateral surface opposite the mass 3.
  • the core 131 is surrounded by a system of coils 133 arranged in a disk around it, in such a way that under the effect of an electric current, the coil 133 induces an attraction of the second mass 13 by the fixed core 131, spreading thus this mass of mass 3 and placing the system in its disengaged state.
  • the auxiliary disc 13 When it is not so stressed by the attraction of the core 131, the auxiliary disc 13 is preferably naturally stressed in its engaged position with the disc 3, under the effect of the return system 35 which is also enclosed in the inside the cage 3.
  • the clutch means and the biasing means towards the engaged state act here substantially parallel to the axis 9.
  • this return system comprises a series of elastic washers 39 mounted naturally inclined on one side bearing on a shoulder 37 of the cage 3 and bearing on the other against a bearing (in this case a bearing roller) 41 linked to the second inertia mass 13, next to the aforementioned bearing 17 mounted perpendicular to the bearing 41 concerned, taking into account the respectively radial and transverse effects provided by these bearings.
  • a bearing in this case a bearing roller
  • the function of the stop 43 is to avoid that in the disengaged position, the second mass of inertia 13 may have a tendency to cooperate with the core 131 which would otherwise risk 1 'inadvertently causing it to rotate.
  • a remote control 47 comprising a transmitter 49 placed in a suitable place in the vehicle and a receiver 51, in this case a radio antenna connected by an electric cable 54 to the electronic unit 45 housed in the cage 3.
  • the antenna 51 can protrude slightly from the outer radial wall of the cage 3.
  • An on-board computer (not shown) of the vehicle can determine the power on / off sequences of the electronic unit 45 and therefore of the core assembly / windings advantageously depending on the engine speed.
  • the electrical supply of the means 27 and 45, or even of the antenna 51, could be provided by a rotary manifold mounted on the crankshaft.
  • a solution of the reverse alternator type has been preferred here comprising a series of magnets arranged in inner periphery of the motor housing 53 (stator) and fixed to it.
  • N north
  • S south
  • the on-board computer commands to leave the core 131 / coils 133 assembly in the inactive state so that the core does not attract the second mass of inertia 13 towards it.
  • the elastic washers 39 which rotate with the primary disc 3 therefore bias along the axis 29 the mass 13 in the engaged position with the first mass of inertia 3.
  • the flywheel then has its maximum inertia.
  • the engaged operating speed can be established not only at idle and starting, but at other established engine speeds, to increase silence, driving comfort and reduce vibrations.
  • the remote control 47 then activates the core / coil assembly of the control means 27 so that the magnet 31 attracts towards it, along the axis 29, the second inertia mass 13, thus placing it in its disengaged state with respect to - screw of the mass 3.
  • the stop 43 prevents the core 131 from replacing the lining 125 to unexpectedly rotate this mass 13, without however of course preventing it from turning mad on the bearings 17.
  • the gearbox 136 is connected by its input shaft 137 to the clutch 67.
  • a sensor 138 or any means of providing data
  • the speed of the gearbox 136 in gear at a given moment of engine operation could be supplied to an on-board computer 139 controlling by an electric or electronic relay 140 (switch for example) the operation of the electromagnetic control device 127 to disengage the first and second inertia masses 3, 13.
  • an accelerometer 141 for example linked to the motor output shaft 9, could supply acceleration data to the computer 139 which could act in the same way as above (relay 140).
  • a calculation by the computer 139 of the derivative pa with respect to the time of the speed of rotation of the engine could provide the acceleration data.
  • a vibration sensor 142 could detect a vibration threshold on the crankshaft 9 or on the engine block (cylinder head for example) and supply this data to the computer 139, or even act directly on the relay 140, if it It is an intelligent sensor that only triggers the relay after a certain vibration threshold.
  • the flywheel device 101 comprises the first mass of inertia 3 and a second mass of inertia 113 which is secured by default, by means of the clutch 15, to the first mass 3.
  • the second mass 113 can be disengaged by means of the electromagnetic control device 127. It is mounted by means of the elements already described above for the mass of inertia 13.
  • the third mass of inertia 119 is mounted by means of a damping system 121 which plays the role torsional damper on two arms 120 fixed to the first inertia mass 3 and extending substantially radially outwards to support the springs 121 and the third inertia mass 119.
  • the command and control means of the second mass 113 and the operating modes of the second and third inertia masses 113 and 119 are identical to those described above with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a hydraulic control could be provided the release of the second mass 13, 113 in place of the electromagnetic device described, using for this purpose, in any known manner, the oil pressure supplied by the engine oil pump, or any other known mode clutch and disengage control.
  • Any other known means can also be used to supply the electrical energy necessary for actuation of the clutch and disengage device, and to control the clutch and disengage operations of the second mass 13, 113.
  • first and second inertia masses are mentioned respectively “flywheel” 212 and “rotor” 208, it being specified that this rotor is considered to comprise essentially the second inertia mass here concerned.
  • FIGS. 5 and 6 therefore show an assembly 201 capable of fulfilling the three respective functions of a flywheel, of a starter and of a generator, conventionally equipping a piston heat engine adapted to equip a mobile device (not shown), for example an automobile.
  • the assembly 201 is adapted to be mounted coaxially on the output shaft 202 of a piston engine, shown diagrammatically in 203, and to cooperate with first clutch means, shown diagrammatically in 204, to drive the input shaft 205 of a gearbox, shown diagrammatically at 206, which can be manual or automatic.
  • the assembly 201 comprises an electrical group 207 formed by a rotor 208 and a stator 209 and adapted to be actuated by control means, shown diagrammatically at 210, to operate either as an electric motor or as a generator, in particular as an alternator.
  • the rotor 208 is adapted to rotate freely around the output shaft 202 of the heat engine 203.
  • the assembly 201 also comprises second clutch means, shown diagrammatically at 211, arranged between the rotor 208 and said output shaft 202.
  • the second clutch means 211 are adapted, when they are actuated, to secure the rotor 208 and the output shaft 202 to each other in rotation, in particular for starting the heat engine 203 by using in particular the kinetic energy of rotor 208 previously rotated.
  • the assembly 201 further comprises a flywheel 212 fixed on the output shaft 202 of the heat engine 203, and the second clutch means 211 are arranged between the rotor 208 and the flywheel 212.
  • the first clutch means 204 are arranged between the flywheel 212 and the input shaft 205 of the gearbox 206, and can therefore be conventional clutch means known in themselves.
  • the rotor 208 is advantageously mounted between the heat engine 203 and the flywheel 212, other arrangements being possible.
  • the rotor 208 is slidably mounted in the axial direction, that is to say in the direction of the double arrow 213 parallel to the geometric axis 214 common to the output shaft 202 and to the input shaft 205, on the output shaft 202 of the heat engine 203.
  • the rotor 208 is mounted on the output shaft 202 by means of a cylindrical roller bearing 215 allowing such axial sliding of the rotor 208 relative to the output shaft 202.
  • the assembly 201 comprises spring means, shown diagrammatically at 216, arranged so as to permanently urge the rotor 208 in the axial direction 213 towards the flywheel 212, that is to say to the right at Figures 5 and 6.
  • the spring means are for example spring washers 217, which bear on a re-entrant shoulder 218 of the shaft 202 and on the free ring 219 of a ball bearing 220, the other ring 221 is fixed to the rotor 208.
  • Seals 222 and 223 are disposed between the rotor 208 and the shaft 202 at the two axial ends of the rotor 208.
  • the assembly 201 comprises fixed electromagnetic windings 224 adapted, when supplied, to bias and axially move the rotor 208 to move it away from the flywheel.
  • the rotor 208 advantageously carries, on its radial face 225 adjacent to the flywheel 212, a lining II
  • clutch shown diagrammatically at 226, adapted to engage with the radial face 227 of the flywheel 212 adjacent to the rotor 208.
  • the electromagnetic windings 224 can be easily attached to the casing 228 of the heat engine
  • the electromagnetic windings 224 are supplied with electric current only when it is desired to disengage the rotor 208 and separate it from the flywheel 212, hence a minimum energy consumption.
  • Such clutch means which exhibit practically no wear, on the other hand require consumption of electrical energy as long as the rotor 208 must be secured in rotation to the flywheel
  • the rotor 208 carries at its periphery 229 permanent magnets 230 adapted to cooperate with electromagnetic windings 231 disposed on the inner peripheral surface 232 of the stator 209.
  • control means 210 is thus adapted to operate efficiently and reliably under the action of the control means 210 to operate either as a motor or as a generator, in the present case as an alternator, as specified below.
  • 209 may have different windings adapted to deliver different respective voltages if necessary, for example 14 volts and 42 volts.
  • control means 210 comprise an alternator / starter rocker, shown diagrammatically at 233, connected on one side to a regulator-rectifier, shown diagrammatically at 234, and on the other side to a variator, shown diagrammatically in 235, adapted to transform, in one direction or the other, an alternating current 12 volts, three phases, into direct current 12 volts, the regulator-rectifier 234 and the variator 235 being connected to at least one battery, diagrammatically in 236, adapted to deliver a direct current of voltage 12 volts.
  • the operation of the electric group 207 is controlled by an electric motor, and the rotor 208 is rotated at a predetermined minimum speed, then the second clutch means 211 are actuated to drive the flywheel 212 in rotation, by using in particular the kinetic energy thus stored by the rotor 208.
  • the operation of the group 207 is maintained by an electric motor until the heat engine 203 has reached a predetermined minimum speed of rotation, stabilized, then the electric group 207 is operated as an alternator driven by the heat engine 203.
  • FIG. 7 shows the algorithm summarizing the test steps and successive actions to be implemented to ensure this function of starting the heat engine 203.
  • step E1 the control means 210 are on standby; in step E2, it is monitored whether the ignition key is turned. If so, we go to step E3; in step E3, it is monitored that all the authorizations necessary for starting the heat engine are obtained, then we go to action Al.
  • action Al the second clutch means 211 are deactivated to separate the rotor 208 of the steering wheel 212, then we go to action A2.
  • action A2 the flip-flop 233 is actuated to control the operation of the electric group 207 as a motor, then we proceed to action A3.
  • the electric group is launched to rotate the rotor 208 at a predetermined minimum speed V8, for example 100OT / Min.
  • step E4 it is checked that the rotor 208 rotates at the speed of lOOOT / Min. If so, we go to action A4, otherwise, we go back to action A3. in action A4, the spark plugs of the heat engine 3 are controlled, and the parameters for starting the heat engine 203 at the predetermined speed V3 of lOOOT / Min are controlled, then we go to
  • the second clutch means 211 are actuated to drive the flywheel 212, in particular by recovering the kinetic energy of the rotor 208, then we go to step E5.
  • step E5 it is checked that the speed V3 of the heat engine 203 is, for example, between 300 and 800 rpm. If yes, we go to action A6, otherwise we go back to action A3. in action A6, the electric group 207 is controlled to rotate the rotor 208 at the set speed V8 of 800T / Min, then go to step E6.
  • step E6 it is checked whether the speed V3 of the heat engine 203 is greater than or equal to 800T / Min. If yes, go to action A7. Otherwise we return to action A6. in action A7, the flip-flop 233 is actuated to operate the electrical group 207 as an alternator, then one proceeds to action A8. - In action A8, the parameters of the heat engine are controlled to make it rotate at 800 RPM, then one arrives at step E7. in step E7, the heat engine 203 is started and rotates at its preferred set speed of 800T / Min.
  • the second clutch means 211 are deactivated in order to separate the rotor 208 from the flywheel 212, so as to reduce the rotary mass integral with the output shaft 202 to reduce the inertia of the rotating mass driven by the output shaft 202, and the alternator function is thus temporarily eliminated; then, as soon as it is detected that the speed of rotation of the heat engine 203 is substantially stabilized, the second clutch means 211 are again actuated to increase the mass in rotation, to decrease the vibrations of the output shaft 202 and rotate the electric group 207 to an alternator to charge the battery 236 if necessary.
  • step E7 the heat engine 203 is started and rotates at the stabilized idle speed, of 800 RPM for example.
  • step E10 it is checked whether the pinion engaged in the gearbox 206 corresponds to the first, second or third speed, and it is checked whether the accelerator pedal is depressed by more than 40% for example its race.
  • step Eli it is checked whether the heat engine is in the acceleration phase, that is to say if the value of the acceleration is greater than a predetermined minimum value. If the answer to steps E10 and Eli is yes, we go to action A10, otherwise we return to step E7.
  • the second clutch means 211 are deactivated to separate the rotor 208 from the flywheel 212, then we go to actions Ail and A12 and in step E12.
  • action Ail the rocker 233 is actuated to operate the electric group 207 as a motor, and in action A12, the rotor 208 of the electric group 207 is rotated at a predetermined average speed V8 of docking of the rotor 208 on the steering wheel 212, for example at 2000 rpm.
  • step E12 it is checked whether the acceleration is very low and less than a predetermined lower limit. Otherwise, we maintain the previous situation. If so, go to action A13. in action A13, the second clutch means 211 are actuated to secure the rotor 208 with the flywheel 212, then we proceed to action A14.
  • the rocker 233 is actuated to operate the electrical group 207 as an alternator driven by the heat engine 203.
  • the second clutch means 211 are kept actuated and the electrical group 207 is operated as a generator (alternator) driven by the combustion engine 203.
  • This assembly or device is perfectly suited to stopping short-term combustion engines automatically controlled in the event of the vehicle stopping in front of a red parking light or in front of a traffic jam, depending on the operating mode commonly called "Idle Stop” or “Stop and Go ".
  • FIG. 9 represents the algorithm of the steps and of the actions to be implemented to fulfill this function.
  • the heat engine 203 is started and rotates at its stabilized speed at idle, for example 800 RPM.
  • step E20 it is checked whether there are more than a few minutes, for example 5 minutes, that the heat engine 203 is running, if the voltage at the terminals of the battery 236 indicates a charge greater than or equal to for example 80 %, and if the heat engine 203 is hot enough (coolant temperature equal to at least 70 ° C for example). If these three conditions are met, we go to step E21. in step E21, it is checked whether the "Idle Stop" function is requested. If yes, go to step E22. in step E22, it is checked that all the authorizations are obtained to stop the heat engine. If so, we go to action A20. in action A20, the parameters for stopping the heat engine are established, then one proceeds to action A21. in action A21, the second clutch means 211 are deactivated, then one proceeds to action A22.
  • the rotor 208 is launched at a speed V8 of 2,500 RPM, for example, then it proceeds to action A23.
  • the heat engine is stopped, then we go to step E23.
  • step E23 the "Idle Stop" function is performed and finished, and we go to step E24.
  • step E24 it is checked whether there is a restart request. If so, we move on to action A24.
  • action A24 the parameters for starting the heat engine 203 are established; then we go to action A25.
  • action A25 the second clutch means 211 are actuated, then one proceeds to action A26.
  • action A26 it is checked that the heat engine 203 is started, then we proceed to action A27.
  • action A27 the flip-flop 233 is controlled to operate the electrical group 207 as an alternator.
  • the diagram in FIG. 10 shows the algorithm controlling the function consisting in stopping the heat engine 203: in step E7, the heat engine 203 is started, and we go to step E30. in step E30, it is checked whether the ignition key is still in the "on" position. If not, we go to action A30. in action A30, the stopping parameters of the heat engine 203 are established, then one proceeds to action A31. - in action A31, the heat engine 203 is stopped, then we go to action A32. in action A32, the electric group 207 is stopped.
  • a simple and reliable device 201 has thus been described which allows in the best conditions of comfort, efficiency and fuel economy, by varying the inertia of the mass total rotationally linked with the output shaft 202 of the combustion engine 203, a reduction in vibrations in stabilized operation, and, during a request for acceleration, a rapid increase in the speed of rotation of the engine 203 by decreasing the inertia of the total rotating mass.
  • the flywheel 212 carries at least one additional mass, shown diagrammatically at 238, coaxial with the flywheel 212, adapted to have a rotational movement with respect to the flywheel 212 relative, and connected to the steering wheel 212 by a torsion damping device, shown diagrammatically at 239 in the figure, for example at least one spring, so as to attenuate the synchronism faults of the heat engine 203, such an additional mass 238 and such a device torsion damper 239 being known in themselves.
  • a torsion damping device shown diagrammatically at 239 in the figure, for example at least one spring
  • the electric group 207 can operate as an electric motor to drive the input shaft 205 of the gearbox 206, if necessary without driving the combustion engine 203 to a standstill.
  • the embodiment shown in Figures 5 and 6 can operate with a simple 12/14 battery volts.
  • the rotor 208 may for example comprise eight north poles and eight alternating south poles, the stator 209 comprising for example twelve coils wired to allow operation of the group 207 as an alternator / motor supplied with three-phase current of voltage 12/14 volts.
  • the clutch means concerned may include magneto or electro-rheological control means varying the viscosity of a magneto or electro-rheological fluid.
  • the fluid receives a magnetic field or an electrical energy and its viscosity varies as a function. Construction details are presented in
  • EP-A-0 980 991 (column 3, line 17 - column 5, line 2) and in US-A-5007303 (column 3, line 57 - column 4, line 49). It will be noted that a radial mounting of the inertia masses with respect to one another is considered to be unfavorable due in particular to the higher inertia which remains on the external mass when it is disengaged from the "axial, side by side” solution preferred in the invention. Although therefore having drawbacks, such "radial" mounting is not prohibited here, at least in a non-mechanical clutch (rheological, hydraulic, magnetic) in which the effect of centrifugal force is not (particularly) used.
  • the flywheel device 1, 201 which is arranged between the heat engine and the gearbox 136, 206, corresponding to the figures, could alternatively be arranged on the side of the heat engine opposite to this gearbox .

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Abstract

Le dispositif de liaison par friction (15) comprend des moyens d'embrayage (125,127) agissant pour établir, dans une position embrayée, ou supprimer, dans une position débrayée, la liaison entre les première et seconde masses d'inertie (3, 13), et la seconde masse d'inertie (13) est montée tournante avec le moyen d'entraînement (7), dans la position embrayée des moyens d'embrayage, et montée sensiblement libre de rotation vis-à-vis de ce moyen d'entraînement dans l'état débrayé, permettant ainsi d'évoluer entre un état. d'inertie élevée dans la position embrayée et un état d'inertie réduite dans la position débrayée.

Description

DISPOSITIF DE VOLANT MOTEUR.
L'invention concerne un dispositif de volant moteur comprenant plusieurs masses d'inertie liées entre elles et agissant de manière particulière pour améliorer le fonctionnement du moteur, ainsi qu'un moteur (ou un véhicule) ainsi équipé et le procédé correspondant qui améliore son fonctionnement.
De tels volant moteurs montés sur des véhicules équipés de moteur thermiques, en particulier des moteurs à combustion interne (à pistons), sont connus pour limiter les effets néfastes des vibrations qui émanent de ces moteurs, en particulier au ralenti ou en phase de démarrage des véhicules. Une inertie élevée est indispensable pour assurer un ralenti ou un démarrage régulier, sensiblement vibrations ou sans à-coups importants.
Les volant moteurs, notamment ceux du type précité, ont pour but d'assurer cet effet d'inertie en emmagasinant l'énergie dans les phases d'explosion des moteurs et en la restituant dans les phases de compression.
Parmi les dispositifs de volant moteurs connus, on connaît en particulier celui divulgué dans FR-2 722 551 où le dispositif comprend une première masse d'inertie reliée à un dispositif d'entraînement et une seconde masse d'inertie liée à la première masse d'inertie par l'intermédiaire d'un dispositif de liaison pour établir une liaison par friction entre les première et seconde masses d'inertie.
Dans ce document le dispositif de liaison appartient à un système d'amortissement refermant au moins un amortisseur par 1 ' intermédiaire duquel il est possible d'établir ladite liaison de friction entre les première et seconde masse d'inertie, dans le but d favoriser un fonctionnement du volant moteur sans risqu de détérioration à la vitesse de rotation de résonanc des masses. Les considérations de la présente invention son autres .
Ainsi, autant l'utilité des volants moteurs, e particulier pour lisser les vibrations ou les à-coups a ralenti ou en phase de démarrage, est considérée comm effective, autant un volant moteur à inertie constant peut emmagasiner trop d'énergie au-delà du régime d ralenti ou de la phase de démarrage, pénalisant le montée en régimes du moteur et risquant d'induire un surconsommation de carburant . A cet égard, on peut noter que sur une boîte d vitesse manuelle lorsque le premier rapport es enclenché, un kilogramme de masse à la périphérie d'u volant moteur courant actuel équivaut à environ 8 kilogramme de masse embarquée sur le véhicule. Or, le masses d'inertie du volant moteur sont des masses relancer en rotation à chaque phase de fonctionnemen concernée du moteur. Ceci peut représenter entre 10 e 15% voir 20%, de la consommation de carburant utilis pour déplacer le véhicule. Optimiser le fonctionnement du volant moteur tan lors des phases de ralenti ou de démarrage que lorsque l véhicule roule à vitesse stabilisée, améliorer l rendement, favoriser une diminution de la consommation d carburant sont des buts visés dans le cadre de l présente invention.
La revendication 1 jointe y répond. Dans ce contexte, on connaît toutefois US-A-3 280 653. Mais, la conception de ce dispositif à volant moteur fait qu' il est peu compatible avec les conditions réelles de fonctionnement. Ainsi, par exemple, les états embrayé et débrayé des masses du volant moteur dépendent essentiellement de la force centrifuge appliquée sur l'embrayage et de la raideur du ressort de rappel.
Un but de l'invention est d'améliorer le dispositif à volant moteur précité pour qu' il puisse fonctionner dans d'autres situations que celles, limitatives, de US-A-3 280 653 ou FR 2 722 551, notamment .
Une solution proposée consiste en ce que : - les première et seconde masses d'inertie soient disposées côte à côte autour dudit axe de rotation, et/ou les moyens d'embrayage et les moyens de sollicitation vers l'état embrayé agissent sensiblement parallèlement à l'axe de rotation, et/ou lesdites conditions prédéterminées de fonctionnement dans lesquelles agissent les moyens de sollicitation vers l'état débrayé sont relatives à l'une au moins parmi :
* des données de vitesse de rotation du moteur ou du véhicule fournies par un capteur, * la considération d'une accélération,
* la considération de la vitesse en prise d'une boîte de vitesses à plusieurs vitesses associée au dispositif ,
* des données de vibrations supérieures à un seuil prédéterminé.
Des considérations de l'invention sont d'assurer une rotation régulière en phase de démarrage par augmentation de la masse du volant, et/ou, en régime stabilisé par exemple au dernier rapport de boîte de vitesse, de pouvoir si on le souhaite privilégier le confort, le silence et la diminution des vibrations en restant embrayé.
Avec la solution exposée, on peut affiner la performance du moteur en limitant les pertes d'énergie lorsque la phase de fonctionnement du moteur ne nécessite pas d'utiliser l'effet d'inertie maximum et l'on favorise notamment les montées rapides en régime.
Dans un premier mode de réalisation illustré ci- après, il est prévu que la seconde masse d'inertie soit reliée à la première masse d'inertie exclusivement par l'intermédiaire des moyens d'embrayage, qu'il s'agisse d'une liaison directe ou d'une liaison indirecte. On pourrait toutefois considérer, dans le cadre de l'utilisation d'une troisième masse d'inertie telle que prévue ci-après, l'intérêt de relier la première masse d'inertie à la troisième masse d'inertie par l'intermédiaire d'un amortisseur de torsion, (liant ainsi indirectement les première et deuxième masse d'inertie, dans l'état embrayé du système) .
On peut d'ailleurs noter que pour favoriser l'absorption des à-coups et des vibrations, en particulier lors de la phase de ralenti, il est conseillé que le dispositif de volant moteur de l'invention comprenne en outre une telle troisième masse d'inertie liée à la première et/ou à la deuxième masse d'inertie par l'intermédiaire d'au moins un amortisseur de torsion et qui est ainsi adaptée pour effectuer une rotation limitée par rapport à ladite première et/ou seconde masse (s) d'inertie.
Pour une facilité de montage et pour un effet de protection des organes qui y sont contenus, il est par ailleurs conseillé que la première masse d'inertie du volant moteur comprennent une cage dans laquelle sont enfermés la seconde masse d'inertie et les moyens d'embrayage, voire la troisième masse d'inertie.
Un but complémentaire que 1 ' invention cherche à optimiser concerne la commande des conditions d'inertie. Pour cela, une caractéristique complémentaire de
1 ' invention prévoit avantageusement que les moyens d'embrayage comprennent un système de garniture qui est interposé entre les première et seconde masses d'inertie et qui soit naturellement sollicité vers sa position « embrayée », sous l'effet d'un système de rappel.
En alternative à une telle solution mécanique, on peut prévoir une solution utilisant un fluide rhéologique (magnéto- ou électro-rhéologique) .
Différents type d'embrayages ou de moyens de commande de la garniture d'embrayage sont envisageables.
On peut ainsi envisager un système hydraulique, ou encore une commande entièrement électronique.
Par souci d'efficacité, il est toutefois conseillé dans l'invention que la seconde masse d'inertie soit en matériau magnétisable, et que les moyens d ' embrayage comprennent une commande électromagnétique agissant sur la seconde masse d'inertie pour rompre la liaison avec la première, en position débrayée. Dans cette hypothèse, et en relation avec ce qui a été indiqué avant, on conseille alors par ailleurs qu'en position débrayée, la commande électromagnétique libère la seconde masse d'inertie de son attraction magnétique, cette seconde masse d'inertie étant alors sollicitée naturellement vers la position embrayée.
Par souci d'efficacité, de fiabilité et de simplicité, on prévoit en outre que la seconde masse d'inertie soit montée mobile en translation par rapport à la première masse d'inertie, pour évoluer entre les positions embrayée et débrayée, et que le dispositif comprenne en outre une butée limitant l'amplitude de translation de la seconde masse d'inertie par rapport à la première. A nouveau par soucis d'efficacité, de simplification de la solution technique et de fiabilité, il est en outre conseillé que si système de rappel il y a, celui-ci comprenne des rondelles élastiques en appui d'un côté sur un épaulement de la première masse d'inertie et, d'un autre côté, sur un palier monté sur la seconde masse d'inertie.
Un problème supplémentaire pris en compte concerne quant à lui la manière de passer aux moments appropriés de la position embrayée à la position débrayée, ou inversement.
Une solution une fois encore fiable, performante et adaptée au contexte exigeant des moteurs à combustion interne pour véhicules automobiles, consiste à conseiller que les moyens d ' embrayage (débrayage) soient liés à une alimentation électrique comprenant des aimants fixés sur le carter moteur et des bobines montées en regard sur la première masse d'inertie.
Encore un autre problème concerne la possibilité d'utiliser le volant d'inertie à masses multiples en tant non seulement volant, mais également démarreur et générateur .
Parmi les groupes électriques connus capables d'assurer ces trois fonctions, on note parmi leurs inconvénients : - leur moment d'inertie en général trop élevé pour les besoins du moteur thermique ;
- lorsqu'il fonctionne en démarreur, un tel groupe reçoit un courant électrique de démarrage qui peut être de l'ordre de 800 à 1 000 A, alors que le couple et la puissance requis entraînent l'utilisation d'une tension électrique de 36 à 42 volts. De tels groupes ont des coûts de fabrication et d'exploitation élevés.
Par ailleurs, dans un véhicule automobile comprenant un moteur thermique classique équipé d'un volant d'inertie muni d'une couronne de démarreur, d'un démarreur à pignon, et d'un alternateur entraîné par l'intermédiaire d'une courroie et de poulies, on estime que 20% environ de la dépense d'énergie nécessaire pour accélérer le véhicule est consommée pour accélérer en conséquence le volant d'inertie, l'alternateur et les autres accessoires entraînés par des courroies.
Il serait intéressant d'alléger la chaîne cinématique du moteur thermique lors des accélérations rapides, tout en disposant d'une masse rotative faisant fonction de volant d'inertie suffisant pour, notamment lorsque le moteur tourne au ralenti, lisser les acyclismes et diminuer les vibrations de torsion et de flexion du vilebrequin du moteur thermique. Les moyens de commande du groupe alternateur/démarreur décrits par l'article intitulé
"Diesel/Electric hybrid propulsion System V Golf
(système de propulsion hybride diesel/électrique VW
Golf), aux noms de R. MIERSH, S. SCHUSTE, et R. WIRTZ, publié dans le numéro de juin 1987 de la revue "INGENIEURS DE L'AUTOMOBILE", pages 112 à 118, permettent de faire fonctionner le groupe électrique, soit comme démarreur en actionnant les seconds moyens d'embrayage tout en laissant désactivés les premiers moyens d'embrayage, soit comme alternateur entraîné par le moteur thermique tant que les seconds moyens d'embrayage sont actionnés, quelle que soit la position des premiers moyens d'embrayage, soit comme moteur capable d'entraîner le véhicule lorsque les seconds moyens d'embrayage sont désactivés, les premiers moyens d'embrayage étant seuls actionnés.
Dans ce contexte, un but de la présente invention est de proposer un perfectionnement de cet art antérieur qui soit économique, simple, fiable et autorise de bonnes accélérations de la vitesse de rotation du moteur thermique tout en limitant les vibrations de torsion et de flexion du vilebrequin, tout particulièrement lorsque le moteur thermique tourne au ralenti . Suivant la présente invention, le dispositif (ou ensemble) formant volant d'inertie, démarreur et générateur du type précité est alors caractérisé en ce que :
- lesdits moyens d'embrayage agissant pour établir ou supprimer la liaison entre les première et seconde masses d'inertie définissent des seconds moyens d ' embrayage , le dispositif coopère par ailleurs avec des premiers moyens d'embrayage pour entraîner l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, la première masse d'inertie est fixée sur l'arbre de sortie du moteur thermique, coaxialement à lui , et le dispositif comprend en outre un groupe électrique comportant un rotor, constitué essentiellement par la seconde masse d'inertie, et un stator et qui est adapté à être actionné par des moyens de commande pour fonctionner, soit comme moteur, soit comme générateur. II sera ainsi possible de démarrer le moteur thermique en actionnant les seconds moyens d'embrayage et en utilisant en particulier l'énergie cinétique du rotor préalablement mis en rotation. Ceci permet d'obtenir à la fois des accélérations plus rapides de la vitesse de rotation du moteur thermique, et donc de la vitesse d'un véhicule entraîné par ledit moteur, et une diminution de la dépense d'énergie, et donc de la consommation de carburant.
Au contraire, lorsque la vitesse de rotation du moteur thermique est sensiblement stabilisée, les premiers et seconds moyens d'embrayage seront avantageusement actionnés, le groupe rotor-stator fonctionnera en générateur, et le rotor tournera avec le volant d'inertie pour que de préférence l'inertie de la masse en rotation soit maximale afin de diminuer les vibrations de flexion du vilebrequin.
Le générateur pourra alors recharger, si besoin, la batterie du véhicule tout en participant, par la masse du rotor en rotation, à la stabilisation de la vitesse de rotation du moteur thermique et à la diminution des vibrations.
Une description encore plus détaillée de 1 ' invention va maintenant être fournie en références aux dessins d'accompagnement donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels :
- la figure 1 est une demi vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de volant moteur conforme à un mode préféré de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue agrandie, locale, faite dans le sens de la flèche II de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe axiale, semblable à la figure 1, d'un autre mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe selon IV- IV à la figure 3, - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation du dispositif selon la présente invention ; la figure 6 est une vue schématique en perspective du demi-ensemble représenté à la figure 1 ;
- les figures 7 à 10 sont des schémas logiques représentant respectivement les algorithmes de divers modes de fonctionnement de l'ensemble schématisé aux figures 5 et 6. Le dispositif (ou ensemble) de volant moteur 1 illustré sur la figure 1 comprend un disque primaire, ou première masse d'inertie 3, reliée de manière séparable, en 5, à un arbre tel que le vilebrequin 7 d'un dispositif d'entraînement non représenté, par exemple un moteur à combustion interne.
Sur la figure 1, l'axe 9 représente l'axe de rotation d'un arbre de sortie moteur ( typiquement vilebrequin) autour duquel tourne le dispositif de volant moteur 1, seule une demi -vue de ce dispositif étant représentée perpendiculairement à l'axe 9, l'autre demi-vue pouvant être construite par symétrie par rapport à cet axe.
En 11, est très grossièrement schématisé le démarreur, ou plus exactement une couronne dentée de démarreur fixée de manière appropriée sur le volant d'inertie 1, et plus exactement en l'espèce sur le disque primaire 3.
La couronne dentée 11 peut être fixée sur le disque primaire 3 par frettage, vissage ou soudage, sans laisser aucun degré de liberté à la couronne.
En alternative, il peut toutefois être prévu de donner à la couronne de démarrage une certaine flexibilité et possibilité de déformation concernant notamment la zone de la couronne portant les dents par rapport à la zone de la couronne fixée sur la surface périphérique du disque primaire 3.
Fixée en périphérie extérieure du disque primaire 3, la couronne de démarrage 11 assure ici le lancement en rotation du dispositif.
Le dispositif de volant moteur ne comprend pas une seule masse d'inertie "monobloc" : la première masse d'inertie 3 est en effet liée de manière séparable à une deuxième masse d'inertie 13, par l'intermédiaire d'un dispositif d'embrayage/débrayage repéré dans son ensemble 15.
Tandis que la première masse d'inertie 3 tourne avec l'arbre 7 autour de l'axe 9, sans degré de liberté, la seconde masse d'inertie (ou disque auxiliaire) 13, est avantageusement montée folle en rotation vis-à-vis de la première masse d'inertie 3 donc vis-à-vis de l'arbre, (du moins dans la position débrayée du dispositif d'embrayage 15).
Ainsi, il va être possible d'évoluer entre un état d'inertie maximum et un état d'inertie minimum dans l'état débrayé, la seconde masse d'inertie 13 n'étant alors avantageusement pratiquement pas sollicitée en rotation autour du vilebrequin.
Pour tirer parti d'un tel système «bi-masse», la deuxième masse d'inertie 13 est de préférence reliée radialement, vers sa périphérie extérieure, à une troisième masse d'inertie 19, par l'intermédiaire d'un système d'amortissement 21 qui joue le rôle d'amortisseur de torsion. Ainsi, la troisième masse d'inertie 19 peut effectuer une rotation limitée par rapport à la masse 13 dans le plan de rotation de cette dernière, de part et d'autre d'une position d'équilibre, en étant rappelé vers cette position, lors de la rotation de la seconde masse d'inertie autour de l'axe 9, par un dispositif de rappel qui comprend ici un double ressort enroulé de torsion.
Pour une efficacité optimisée de fonctionnement et une facilité de réalisation et de montage, la troisième masse d'inertie 19 présente avantageusement une section sensiblement "U" de manière à réserver un canal intérieur 25 pourvu d'un col rétréci 27 à 1 ' endroit de son ouverture radiale intérieure et où passe le ressort de torsion 23, de manière à permettre le battement d'amortissement limité précité.
Pour obtenir le meilleur effet d'inertie, la troisième masse d'inertie 19 et le système d'amortissement 21 sont disposés vers la périphérie radiale extérieure de la deuxième masse d'inertie 13. Pour des facilités de montage, de conception et de protection, le disque primaire 3 illustré se présente comme une cage qui renferme les seconde et troisième masses d'inertie 13, 19, ainsi que le dispositif d'embrayage/débrayage 15 et le moyen de roulement libre 17, en particulier.
Typiquement, le moyen de libre rotation 17 consiste en une liaison à palier pouvant comprendre des roulements à rouleau.
Ainsi, les première et seconde masses d'inertie 3,13 sont disposées côte à côte (et non pas radialement) autour de l'axe 9.
Pour réaliser les moyens d'embrayage/débrayage 15, on a choisi dans la version des figures 1 à 4 un dispositif d'embrayage électromagnétique comprenant une garniture d'embrayage 125 interposée entre deux surfaces latérales respectivement de la première masse d'inertie 3 et de la deuxième masse d'inertie 13 et un dispositif de commande de type électromagnétique repéré dans son ensemble 127. Ce choix impose qu'au moins localement la seconde masse d'inertie 13 comprenne un matériau magnétisable permettant ainsi d'embrayer ou de débrayer par l'intermédiaire de la garniture 125, par déplacement en translation de la masse 13 par rapport à la masse 3, suivant l'axe 29 parallèle à l'axe 9.
Le dispositif de commande électromagnétique 127 comprend, dans l'exemple de réalisation, un noyau fixe 131 qui s'étend suivant l'axe 29, entre la zone de la surface latérale de la masse 13 opposée à celle où est située la garniture 125 et la surface latérale en regard de la masse 3.
Le noyau 131 est entouré par un système de bobinages 133 disposé en disque autour de lui, de telle manière que sous l'effet d'un courant électrique, le bobinage 133 induise une attraction de la seconde masse 13 par le noyau fixe 131, écartant ainsi cette masse de la masse 3 et plaçant le système dans son état débrayé.
Lorsqu'il n'est pas ainsi sollicité par l'attraction du noyau 131, le disque auxiliaire 13 est de préférence naturellement sollicité dans sa position embrayée avec le disque 3, sous l'effet du système de rappel 35 lui aussi enfermé à l'intérieur de la cage 3.
Ainsi, les moyens d'embrayage et les moyens de sollicitation vers l'état embrayé agissent ici sensiblement parallèlement à l'axe 9.
Dans l'exemple illustré, ce système de rappel comprend une série de rondelles élastiques 39 montées naturellement inclinées d'un côté en appui sur un épaulement 37 de la cage 3 et portant de l'autre contre un palier (en l'espèce un roulement à rouleaux) 41 lié à la deuxième masse d'inertie 13, à côté du roulement 17 précité monté perpendiculairement au roulement 41 concerné, compte tenu des effets respectivement radial et transversal assurés par ces roulements.
A l'intérieur de la cage 3, on trouve également contre les rondelles 39 une butée 43 constituée par une rondelle verticale calée contre l' épaulement 37 et limitant le mouvement des rondelles 39, donc le déplacement en translation de la masse 13 vers le noyau 131.
La fonction de la butée 43 est d'éviter qu'en position débrayée, la seconde masse d'inertie 13 puisse avoir tendance à coopérer avec le noyau 131 qui risquerait sinon de 1 ' entraîner malencontreusement en rotation.
Pour assurer l'alimentation électrique nécessaire à la commande des moyens d'embrayage, et donc la mise sous tension de l'ensemble noyau/bobinages, avec passage en position embrayée des masses d'inertie, on prévoit une télécommande 47 comprenant un émetteur 49 disposé dans un endroit approprié du véhicule et un récepteur 51, en l'espèce une antenne radio reliée par un câble électrique 54 au boîtier électronique 45 logé dans la cage 3.
L'antenne 51 peut faire légèrement saillie de la paroi radiale extérieure de la cage 3. Un ordinateur de bord (non représenté) du véhicule pourra déterminer les séquences de mises sous tension/hors tension du boîtier électronique 45 et donc de l'ensemble noyau/bobinages en fonction avantageusement du régime du moteur. L'alimentation électrique des moyens 27 et 45, voire de l'antenne 51, pourrait être assurée par un collecteur tournant monté sur le vilebrequin. On a toutefois préféré ici une solution de type alternateur inversé comprenant une série d'aimants disposés en périphérie intérieure du carter moteur 53 (stator) et fixés à lui. Sur la vue locale de la figure 2, on voit ainsi trois aimants nord (N) /sud (S) 57, 55, 59 disposés en face de bobines, telles que 61 et 63, montées tournantes avec la cage 3, sur sa paroi radiale extérieure 65.
Les bobines sont ainsi traversées par un courant électrique en passant devant les aimants du stator 53, lors de la rotation du disque primaire 3. Sur la figure 1, on notera encore la présence, schématisée en 67, de l'embrayage de boîte de vitesse monté tournant autour de 1 ' axe 9 et dont une garniture 69 est liée à une paroi latérale extérieure de la cage 3. On va maintenant présenter brièvement le fonctionnement de dispositif de volant moteur 1 qui vient d'être présenté.
Supposons que le moteur thermique concerné tourne au ralenti. Dans ce cas, l'ordinateur de bord commande de laisser l'ensemble noyau 131/bobines 133 dans l'état inactif de sorte que le noyau n'attire pas la seconde masse d'inertie 13 vers lui. Les rondelles élastiques 39 qui tournent avec le disque primaire 3 sollicitent donc suivant l'axe 29 la masse 13 en position embrayée avec la première masse d'inertie 3. Le volant moteur présente alors son inertie maximum.
On pourrait prévoir que cet état d' embrayage naturel entre (au moins) les première et seconde masses d' inertie existe dès le démarrage du moteur, voire avant (commande électrique préalable au moment où le moteur commence à tourner) , en particulier par toute commande électrique hydraulique ou mécanique appropriée. On peut établir le régime de fonctionnement embrayé non seulement au ralenti et au démarrage, mais à d'autres régimes moteur établis, pour accroître le silence, le confort de conduite et réduire les vibrations.
Toutefois, lors des changements de régime moteur (par exemple à partir de 1 500 ou 2 000 tours par minute lors d'une accélération en première, suite à un arrêt) et plus généralement lorsqu'une inertie maximum n'est pas utile, la télécommande 47 active alors l'ensemble noyau/bobines des moyens de commande 27 de sorte que l'aimant 31 attire vers lui, suivant l'axe 29, la deuxième masse d'inertie 13, la plaçant ainsi dans son état débrayé vis-à-vis de la masse 3. Dans cet état, la butée 43 évite toutefois que le noyau 131 se substitue à la garniture 125 pour entraîner inopinément en rotation cette masse 13, sans toutefois bien entendu l'empêcher de tourner folle sur les paliers 17. Lorsque l'ordinateur de bord rompt la mise sous tension de l'ensemble noyau 131/bobines 133, le dispositif d'embrayage 15 est à nouveau placé (ici mécaniquement) dans son état embrayé, sous l'effet des rondelles 39. On notera que si la troisième masse d' inertie 19 était reliée à la première masse 3 par l'intermédiaire d'un système d'amortissement à ressort pour un effet comparable à celui obtenu entre les masses 13 et 19, on pourrait alors obtenir un effet d' inertie amortie tant dans l'état embrayé que débrayé des moyens 15.
Concernant les conditions (prédéterminées) de fonctionnement dans lesquelles il est avantageusement prévu qu'agissent les moyens de sollicitation vers l'état débrayé, elles sont donc avantageusement relatives à l'une au moins parmi :
* des données de vitesse de rotation du moteur ou du véhicule fournies par un capteur, * la considération d'une accélération,
* la considération de la vitesse en prise d'une boîte de vitesses à plusieurs vitesses associée au dispositif ,
* des données de vibrations supérieures à un seuil prédéterminé.
Sur la figure 1, la boîte de vitesses 136 est reliée par son arbre d'entrée 137 à l'embrayage 67. Dans ce cas, par un capteur 138 (ou tout moyen de fourniture de données) la vitesse de la boîte 136 en prise à un moment donné de fonctionnement du moteur pourrait être fournie à un calculateur de bord 139 commandant par un relais électrique ou électronique 140 (interrupteur par exemple) le fonctionnement du dispositif de commande électromagnétique 127 pour débrayer les première et seconde masses d'inertie 3,13.
Concernant la prise en considération complémentaire ou alternative de la vitesse de roulement du véhicule, et/ou de la vitesse de rotation (régime) du moteur thermique, ces données peuvent être fournies au calculateur 139 par tout moyen connu (capteur de vitesse du véhicule, 143, ou de l'arbre moteur, 144) dès lors qu'elles sont toujours disponibles sur les véhicules concernés ici.
Par ailleurs, un accéléromètre 141, par exemple lié à l'arbre de sortie moteur 9, pourrait fournir des données d'accélération au calculateur 139 qui pourrait agir de la même manière que ci-dessus (relais 140) . En alternative, un calcul par le calculateur 139 de la dérivée pa rapport au temps de la vitesse de rotation du moteur thermique (couramment enregistrée en pratique, par exemple à partir de la cible d'allumage du moteur) pourrait fournir la donnée d'accélération.
Pour les données de vibrations, un capteur de vibrations 142 pourrait détecter un seuil de vibrations sur le vilebrequin 9 ou sur le bloc moteur (culasse par exemple) et fournir cette donnée au calculateur 139, voire agir directement sur le relais 140, s'il s'agit d'un capteur intelligent ne déclenchant le relais qu'à partir d'un certain seuil de vibrations.
Bien entendu, si les différentes données ci- dessus évoquées doivent être prises en compte (au moins partiellement) ensemble par le calculateur, elles le seront de façon compatible entre elles, avec si nécessaire des seuils, sélections et/ou recoupements.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures 3 et 4, les mêmes numéros de références ont été conservés pour les éléments identiques à ceux décrits ci-dessus pour le premier mode de réalisation des figures 1 et 2.
Le dispositif de volant moteur 101 comprend la première masse d'inertie 3 et une seconde masse d'inertie 113 qui est solidarisée par défaut, par l'intermédiaire de l'embrayage 15, à la première masse 3.
La seconde masse 113 peut être débrayée par l'intermédiaire du dispositif de commande électromagnétique 127. Elle est montée par l'intermédiaire des éléments déjà décrits ci-dessus pour la masse d'inertie 13.
La troisième masse d'inertie 119, dont la section a une forme générale de U dont l'ouverture est dirigée vers l'axe 9, est montée par l'intermédiaire d'un système d'amortissement 121 qui joue le rôle d'amortisseur de torsion sur deux bras 120 fixés à la première masse d'inertie 3 et s ' étendant sensiblement radialement vers l'extérieur pour supporter les ressorts 121 et la troisième masse d'inertie 119. Les moyens de commande et de contrôle de la seconde masse 113 et les modes de fonctionnement des seconde et troisième masses d'inertie 113 et 119 sont identiques à ceux décrits ci-dessus en référence aux figures 1 et 2. En référence à tout ce qui précède, on pourrait prévoir une commande hydraulique du débrayage de la seconde masse 13, 113 en lieu et place du dispositif électromagnétique décrit, en utilisant à cet effet, d'une manière connue quelconque, la pression d'huile fournie par la pompe à huile du moteur, ou tout autre mode connu de commande d'embrayage et de débrayage.
On peut également utiliser d'autres moyens connus quelconques pour fournir l'énergie électrique nécessaire à 1 ' actionnement du dispositif d'embrayage et de débrayage, et pour commander les manœuvres d'embrayage et de débrayage de la seconde masse 13, 113.
En relation avec les figures 5 à 10, les premières et seconde masses d' inertie précitées sont mentionnées respectivement « volant d'inertie » 212 et « rotor » 208, étant précisé que ce rotor est considéré comme comprenant essentiellement la seconde masse d'inertie ici concernée.
On a donc représenté aux figures 5 et 6 un ensemble 201 capable de remplir les trois fonctions respectives d'un volant d'inertie, d'un démarreur et d'un générateur, équipant de façon classique un moteur thermique à pistons adapté à équiper un engin mobile (non représenté), par exemple une automobile. De façon classique, l'ensemble 201 est adapté à être monté coaxialement sur l'arbre de sortie 202 d'un moteur thermique à pistons, schématisé en 203, et à coopérer avec des premiers moyens d'embrayage, schématisés en 204, pour entraîner l'arbre d'entrée 205 d'une boîte de vitesses, schématisée en 206, qui peut être à commande manuelle ou automatique.
L'ensemble 201 comprend un groupe électrique 207 formé par un rotor 208 et un stator 209 et adapté à être actionné par des moyens de commande, schématisés en 210, pour fonctionner, soit comme moteur électrique, soit comme générateur, notamment comme alternateur.
Le rotor 208 est adapté à tourner librement autour de l'arbre de sortie 202 du moteur thermique 203. L'ensemble 201 comprend également des seconds moyens d'embrayage, schématisés en 211, agencés entre le rotor 208 et ledit arbre de sortie 202. Les seconds moyens d'embrayage 211 sont adaptés, quand ils sont actionnés, à solidariser l'un à l'autre en rotation le rotor 208 et l'arbre de sortie 202, notamment pour démarrer le moteur thermique 203 en utilisant en particulier l'énergie cinétique du rotor 208 préalablement mis en rotation.
L'ensemble 201 comprend en outre un volant d'inertie 212 fixé sur l'arbre de sortie 202 du moteur thermique 203, et les seconds moyens d'embrayage 211 sont agencés entre le rotor 208 et le volant d'inertie 212.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures, les premiers moyens d'embrayage 204 sont agencés entre le volant d'inertie 212 et l'arbre d'entrée 205 de la boîte de vitesses 206, et peuvent donc être des moyens d'embrayage classique connus en eux-mêmes . Le rotor 208 est avantageusement monté entre le moteur thermique 203 et le volant d'inertie 212, d'autres dispositions étant possibles.
Dans cet exemple, le rotor 208 est monté de façon coulissante en direction axiale, c'est-à-dire dans le sens de la double' flèche 213 parallèle à l'axe géométrique 214 commun à l'arbre de sortie 202 et à l'arbre d'entrée 205, sur l'arbre de sortie 202 du moteur thermique 203. A cet effet, le rotor 208 est monté sur l'arbre de sortie 202 au moyen d'un roulement à rouleaux cylindriques 215 autorisant un tel coulissement axial du rotor 208 par rapport à l'arbre de sortie 202.
En outre, l'ensemble 201 comporte des moyens formant ressorts, schématisés en 216, agencés de manière à solliciter en permanence le rotor 208 en direction axiale 213 vers le volant d'inertie 212, c'est-à-dire vers la droite aux figures 5 et 6.
Dans l'exemple représenté, les moyens formant ressorts sont par exemple des rondelles ressorts 217, qui prennent appui sur un épaulement rentrant 218 de l'arbre 202 et sur la bague libre 219 d'une butée à billes 220 dont l'autre bague 221 est fixée au rotor 208. Des joints d'étanchéité 222 et 223 sont disposés entre le rotor 208 et l'arbre 202 aux deux extrémités axiales du rotor 208.
L'ensemble 201 comporte des enroulements électromagnétiques fixes 224 adaptés, quand ils sont alimentés, à solliciter et à déplacer axialement le rotor 208 pour l'éloigner et le désolidariser du volant
212 contre l'action des moyens formant ressorts 216.
Le rotor 208 porte avantageusement, sur sa face radiale 225 adjacente au volant 212, une garniture II
d'embrayage, schématisée en 226, adaptée à venir en prise avec la face radiale 227 du volant 212 adjacente au rotor 208.
Les enroulements électromagnétiques 224 peuvent être fixés aisément au carter 228 du moteur thermique
203, alors que l'on sait efficacement commander le débattement axial nécessaire pour une utilisation sûre et fiable de la garniture d'embrayage 226.
Dans la réalisation, les enroulements électromagnétiques 224 sont alimentés en courant électrique uniquement lorsque l'on veut débrayer le rotor 208 et le désolidariser du volant d'inertie 212, d'où une consommation d'énergie minimale.
On peut également, en variante, utiliser pour les seconds moyens d'embrayage 211 des moyens d'embrayage électromagnétiques à poudre ou à liquide ferromagnétique (non représentés) connus, quelconques.
De tels moyens d'embrayage, qui ne présentent pratiquement aucune usure, nécessitent par contre une consommation d'énergie électrique tant que le rotor 208 doit être solidarisé en rotation au volant d'inertie
212.
Dans l'exemple représenté, le rotor 208 porte à sa périphérie 229 des aimants permanents 230 adaptés à coopérer avec des enroulements électromagnétiques 231 disposés sur la surface périphérique intérieure 232 du stator 209. Le groupe électrique 207 formé par le rotor
208 et le stator 209 est ainsi adapté à fonctionner de façon efficace et fiable sous l'action des moyens de commande 210 pour fonctionner, soit comme moteur, soit comme générateur, dans le cas présent comme alternateur, comme précisé ci-dessous.
Les enroulements électromagnétiques 231 du stator
209 peuvent comporter différents enroulements adaptés à délivrer des tensions respectives différentes si nécessaire, par exemple 14 volts et 42 volts.
Dans l'exemple de la figure 5, les moyens de commande 210 comprennent une bascule alternateur/démarreur, schématisée en 233, reliée d'un côté à un régulateur-redresseur, schématisé en 234, et de l'autre côté à un variateur, schématisé en 235, adapté à transformer, dans un sens ou dans l'autre, un courant alternatif 12 volts, trois phases, en courant continu 12 volts, le régulateur-redresseur 234 et le variateur 235 étant reliés à au moins une batterie, schématisée en 236, adaptée à délivrer un courant continu de tension 12 volts.
Pour démarrer le moteur thermique 203, on commande le fonctionnement du groupe électrique 207 en moteur électrique, et on fait tourner le rotor 208 à une vitesse minimale prédéterminée, puis on actionne les seconds moyens d'embrayage 211 pour entraîner le volant 212 en rotation, en utilisant en particulier l'énergie cinétique ainsi emmagasinée par le rotor 208.
On maintient le fonctionnement du groupe 207 en moteur électrique jusqu'à ce que le moteur thermique 203 ait atteint une vitesse de rotation minimale prédéterminée, stabilisée, puis on fait fonctionner le groupe électrique 207 en alternateur entraîné par le moteur thermique 203.
On a schématisé à la figure 7 l'algorithme résumant les étapes de test et actions successives à mettre en œuvre pour assurer cette fonction de démarrage du moteur thermique 203.
- dans l'étape El, les moyens de commande 210 sont en veille ; dans l'étape E2, on surveille si la clé de contact est tournée. Dans l'affirmative on passe à 1 ' étape E3 ; dans l'étape E3, on surveille que toutes les autorisations nécessaires pour le démarrage du moteur thermique sont obtenues, puis on passe à l'action Al. dans l'action Al, on désactive les seconds moyens d'embrayage 211 pour désolidariser le rotor 208 du volant 212, puis on passe à l'action A2. - dans l'action A2 , on actionne la bascule 233 pour commander le fonctionnement du groupe électrique 207 en moteur, puis on passe à l'action A3.
- dans l'action A3, on lance le groupe électrique pour faire tourner le rotor 208 à une vitesse V8 minimale prédéterminée, par exemple lOOOT/Min.
- dans l'étape E4, on vérifie que le rotor 208 tourne à la vitesse de lOOOT/Min. Dans l'affirmative, on passe à l'action A4, sinon, on revient à l'action A3. dans l'action A4, on commande les bougies d'allumage du moteur thermique 3, et on commande les paramètres de démarrage du moteur thermique 203 à la vitesse V3 prédéterminée de lOOOT/Min, puis on passe à
1 ' action A5.
- dans l'action A5 , on actionne les seconds moyens d'embrayage 211 pour entraîner le volant 212, notamment en récupérant l'énergie cinétique du rotor 208, puis on passe à l'étape E5.
- dans l'étape E5, on contrôle que la vitesse V3 du moteur thermique 203 est, par exemple, comprise entre 300 et 800T/Min. Si oui, on passe à l'action A6, sinon on revient à l'action A3. dans l'action A6 , on commande le groupe électrique 207 pour faire tourner le rotor 208 à la vitesse V8 de consigne de 800T/Min, puis on passe à l'étape E6.
- dans l'étape E6, on vérifie si la vitesse V3 du moteur thermique 203 est supérieure ou égale à 800T/Min. Si oui, on passe à l'action A7. Sinon on revient à 1 ' action A6. dans l'action A7, on actionne la bascule 233 pour faire fonctionner le groupe électrique 207 en alternateur, puis on passe à l'action A8. - dans l'action A8 , on commande les paramètres du moteur thermique pour le faire tourner à 800T/Min, puis on arrive à 1 ' étape E7. dans l'étape E7, le moteur thermique 203 est lancé et tourne à sa vitesse de consigne préférée de 800T/Min.
Pour faciliter les accélérations du moteur thermique 203, on détecte une demande d'accélération rapide du moteur thermique, on désactive les seconds moyens d'embrayage 211 pour désolidariser le rotor 208 du volant 212, de façon à diminuer la masse rotative solidaire de l'arbre de sortie 202 pour diminuer l'inertie de la masse rotative entraînée par l'arbre de sortie 202, et on supprime ainsi momentanément la fonction d'alternateur ; ensuite, dès que l'on détecte que la vitesse de rotation du moteur thermique 203 est sensiblement stabilisée, on actionne de nouveau les seconds moyens d'embrayage 211 pour augmenter la masse en rotation, diminuer les vibrations de l'arbre de sortie 202 et faire tourner le groupe électrique 207 en alternateur pour charger si nécessaire la batterie 236.
Le schéma de la figure 8 représente l'algorithme des étapes et des actions à mettre en œuvre pour remplir cette fonction d'inertie variable : dans l'étape E7, le moteur thermique 203 est lancé et tourne à la vitesse de ralenti stabilisée, de 800T/Min par exemple. dans l'étape E10, on vérifie si le pignon en prise dans la boîte de vitesses 206 correspond à la première, la seconde ou la troisième vitesse, et on vérifie si la pédale d'accélérateur est enfoncée à plus de 40% par exemple de sa course. dans l'étape Eli, on vérifie si le moteur thermique est en phase d'accélération, c'est-à-dire si la valeur de 1 ' accélération est supérieure à une valeur minimale prédéterminée. Si la réponse aux étapes E10 et Eli est oui, on passe à l'action A10, sinon on revient à l'étape E7. - dans l'action A10, on désactive les seconds moyens d'embrayage 211 pour désolidariser le rotor 208 du volant 212, puis on passe aux actions Ail et A12 et à l'étape E12. dans l'action Ail, on actionne la bascule 233 pour faire fonctionner le groupe électrique 207 en moteur, et dans l'action A12 , on fait tourner le rotor 208 du groupe électrique 207 à une vitesse V8 prédéterminée moyenne d'accostage du rotor 208 sur le volant 212, par exemple à 2000T/Min. - dans l'étape E12, on vérifie si l'accélération est très faible et inférieure à une limite inférieure prédéterminée. Sinon, on maintient la situation antérieure. Si oui, on passe à l'action A13. dans l'action A13, on actionne les seconds moyens d'embrayage 211 pour solidariser le rotor 208 avec le volant 212, puis on passe à l'action A14.
- dans l'action A14, on actionne la bascule 233 pour faire fonctionner le groupe électrique 207 en alternateur entraîné par le moteur thermique 203. Tant que le moteur thermique 203 tourne à une vitesse V3 sensiblement stabilisée, on maintient les seconds moyens d'embrayage 211 actionnés et on fait fonctionner le groupe électrique 207 en générateur (alternateur) entraîné par le moteur thermique 203.
Cet ensemble ou dispositif est parfaitement adapté aux arrêts du moteur thermique de courtes durées commandés automatiquement en cas d'arrêt du véhicule devant un feu de stationnement au rouge ou devant un embouteillage, selon le mode de fonctionnement appelé communément "Idle Stop" ou "Stop and Go".
La figure 9 représente l'algorithme des étapes et des actions à mettre en œuvre pour remplir cette fonction. - dans l'étape E7 , le moteur thermique 203 est lancé et tourne à sa vitesse stabilisée au ralenti, par exemple 800T/Min.
- dans l'étape E20, on vérifie s'il y a plus de quelques minutes, par exemple 5 minutes, que le moteur thermique 203 tourne, si la tension aux bornes de la batterie 236 indique une charge supérieure ou égale à par exemple 80%, et si le moteur thermique 203 est assez chaud (température du liquide réfrigérant égale au moins à 70°C par exemple). Si ces trois conditions sont remplies, on passe à l'étape E21. dans l'étape E21, on vérifie si la fonction "Idle Stop" est demandée. Si oui, on passe à l'étape E22. dans l'étape E22, on vérifie que toutes les autorisations sont obtenues pour arrêter le moteur thermique. Dans l'affirmative, on passe à l'action A20. dans l'action A20, on établit les paramètres d'arrêt du moteur thermique, puis on passe à l'action A21. dans l'action A21, on désactive les seconds moyens d'embrayage 211, puis on passe à l'action A22.
- dans l'action A22, on lance le rotor 208 à une vitesse V8 de 2 500T/Min, par exemple, puis on passe à 1 ' action A23. dans l'action A23, on arrête le moteur thermique, puis on passe à l'étape E23.
- dans l'étape E23, la fonction "Idle Stop" est effectuée et terminée, et on passe à l'étape E24. - dans l'étape E24, on vérifie s'il existe une demande de redémarrage. Dans l'affirmative, on passe à 1 ' action A24.
- dans l'action A24, on établit les paramètres de démarrage du moteur thermique 203 ; puis on passe à 1 ' action A25. dans l'action A25, on actionne les seconds moyens d'embrayage 211, puis on passe à l'action A26. dans l'action A26, on vérifie que le moteur thermique 203 est lancé, puis on passe à l'action A27. - dans l'action A27, on commande la bascule 233 pour faire fonctionner le groupe électrique 207 en alternateur.
On a représenté dans le schéma de la figure 10 l'algorithme commandant la fonction consistant à arrêter le moteur thermique 203 : dans l'étape E7 , le moteur thermique 203 est lancé, et on passe à l'étape E30. dans l'étape E30, on vérifie si la clé de contact est toujours dans la position "marche". Dans la négative, on passe à l'action A30. dans l'action A30, on établit les paramètres d'arrêt du moteur thermique 203, puis on passe à 1 ' action A31. - dans l'action A31, on arrête le moteur thermique 203, puis on passe à l'action A32. dans l'action A32, on arrête le groupe électrique 207. On a ainsi décrit un dispositif 201 simple et fiable permettant dans les meilleures conditions de confort, d'efficacité et d'économie de carburant, en faisant varier l'inertie de la masse totale liée en rotation avec l'arbre de sortie 202 du moteur thermique 203, une diminution des vibrations en marche stabilisée, et, lors d'une demande d'accélération, une augmentation rapide de la vitesse de rotation du moteur 203 en diminuant l'inertie de la masse totale en rotation.
Bien entendu on peut apporter aux modes de réalisation précédents des changements sans sortir du domaine de l'invention.
Ainsi, comme schématisé dans la partie supérieure de la figure 5, on peut faire en sorte que le volant 212 porte au moins une masse additionnelle, schématisée en 238, coaxiale au volant 212, adaptée à avoir par rapport au volant 212 un mouvement de rotation relative, et reliée au volant 212 par un dispositif amortisseur de torsion, schématisé en 239 à la figure, par exemple au moins un ressort, de façon à atténuer les défauts de synchronisme du moteur thermique 203, une telle masse additionnelle 238 et un tel dispositif amortisseur de torsion 239 étant connus en eux-mêmes.
On pourrait également faire en sorte que le groupe électrique 207 puisse fonctionner en moteur électrique pour entraîner l'arbre d'entrée 205 de la boîte de vitesses 206, le cas échéant sans entraîner le moteur thermique 203 à l'arrêt.
Le mode de réalisation représenté aux figures 5 et 6 peut fonctionner avec une simple batterie de 12/14 volts. Le rotor 208 peut comporter par exemple huit pôles nord et huit pôles sud alternés, le stator 209 comportant par exemple douze bobines câblées pour permettre un fonctionnement du groupe 207 en alternateur/moteur alimenté en courant triphasé de tension 12/14 volts.
Pour la liaison entre les première et seconde masses d'inertie, les moyens d'embrayage concernés pourront comprendre des moyens de commande magnéto ou électro-rhéologique faisant varier la viscosité d'un fluide magnéto ou électro-rhéologique. Dans de tels dispositif, connus, le fluide reçoit un champ magnétique ou une énergie électrique et sa viscosité varie en fonction . Des détails de construction sont présentés dans
EP-A-0 980 991 (colonne 3, ligne 17 - colonne 5, ligne 2) et dans US-A-5007303 (colonne 3, ligne 57 - colonne 4, ligne 49) . On notera qu'un montage radial des masses d'inertie l'une par rapport à l'autre est considéré comme non favorable du fait notamment de 1 ' inertie plus importante qui demeure sur la masse extérieure lorsqu'elle est débrayée par rapport à la solution "axiale, côte à côte" privilégiée dans l'invention. Bien que présentant donc des inconvénients, un tel montage "radial" n'est pas interdit ici, du moins dans un embrayage non mécanique (rhéologique, hydraulique, magnétique) dans lequel l'effet de la force centrifuge n'est pas (particulièrement) utilisé.
Le dispositif de volant moteur 1, 201, selon l'invention, qui est disposé entre le moteur thermique et la boîte de vitesse 136, 206, correspondante aux figures, pourrait en variante être disposé du côté du moteur thermique opposé à cette boîte de vitesses.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de volant moteur comprenant une première masse d'inertie (3,212) reliée à un dispositif d'entraînement (7,200) d'un moteur thermique adapté pour soit tourner soit être à l'arrêt et une deuxième masse d'inertie (13,113,208) liée à la première masse d'inertie par l'intermédiaire de moyens d'embrayage (25,27,211) agissant pour établir, dans un état embrayé, ou supprimer, dans un état débrayé, ladite liaison entre les première et seconde masses d'inertie (3,13,113,208,212), lesquelles sont disposées tournantes autour d'un axe de rotation, la seconde masse d'inertie (13,113,208) tournant avec le moyen d'entraînement (200,7), dans l'état embrayé des moyens d'embrayage et étant sensiblement libre de rotation vis-à-vis de ce moyen d'entraînement dans l'état débrayé, les moyens d'embrayage (25,27,211) étant en outre de préférence naturellement embrayés lorsque le moteur tourne, tout en comprenant des moyens (127,138,139,140,216) de sollicitation vers l'état débrayé qui agissent à 1' encontre de cet état préféré naturellement mutuellement embrayé des première et seconde masses d'inertie (3 ; 3 , 113 ; 208 , 212 ) dans des conditions prédéterminées de fonctionnement incluant la considération d'une vitesse de rotation du moteur supérieure à une vitesse prédéterminée jusqu'à laquelle les première et seconde masses d'inertie sont donc de préférence naturellement embrayées.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que : les première et seconde masses d'inertie (3; 3, 113; 208, 212) sont disposées côte à côte autour dudit axe de rotation (9,214), et/ou - les moyens d'embrayage (25,27,211) et les moyens (127,138,139,140,216) de sollicitation vers l'état embrayé agissent sensiblement parallèlement à l'axe de rotation, et/ou - lesdites conditions prédéterminées de fonctionnement dans lesquelles agissent les moyens de sollicitation vers l'état débrayé sont relatives à l'une au moins parmi :
* des données de vitesse de rotation du moteur ou du véhicule fournies par un capteur (143,144) ,
* la considération d'une accélération (139, 141) ,
* la considération (138) de la vitesse en prise d'une boîte de vitesses à plusieurs vitesses associée au dispositif,
* des données (142) de vibrations supérieures à un seuil prédéterminé.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une troisième masse d'inertie (19, 119,238) liée à la première et/ou à la deuxième masse d'inertie par l'intermédiaire d'au moins un amortisseur de torsion
(21, 121,239) et qui est ainsi adaptée pour effectuer une rotation limitée par rapport à la première et/ou à la deuxième masse d'inertie (3,13,113,208) .
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la première masse d'inertie (3,212) comprend une cage dans laquelle sont enfermés la seconde masse d'inertie et les moyens d'embrayage (25,27,211) .
5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - le dispositif d'entraînement (7,200) du moteur thermique définit un arbre de sortie de ce moteur, et de préférence un vilebrequin, et la seconde masse d'inertie (13,208) est montée de façon coulissante en direction axiale (9,214) sur cet arbre .
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que :
- les moyens d'embrayage comprennent un système de garniture (125,211) interposé entre les première et seconde masses d'inertie pour créer ladite liaison par friction, dans l'état embrayé des moyens d'embrayage et naturellement, le système de garniture est sollicité vers l'état embrayé où il crée donc la liaison entre les première et seconde masses d'inertie, sous l'effet d'un système de rappel (35,216), lequel comprend de préférence des rondelles élastiques (37,217) en appui d'un côté sur un épaulement (39,218) de la première masse d'inertie (3,212) et, d'un autre côté, sur un palier (41,215) monté sur la seconde masse d'inertie.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- la seconde masse d'inertie (13,113,208) est en matériau magnétisable, et - les moyens d'embrayage comprennent une commande électromagnétique (127) ou hydraulique agissant sur la seconde masse d'inertie pour rompre la liaison avec de la première, dans l'état débrayé.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : la seconde masse d'inertie (13,113,208) est montée mobile en translation par rapport à la première masse d'inertie (3,212), pour évoluer entre les positions embrayée avec la première masse d'inertie et débrayée, et le dispositif comprend en outre une butée
(43,218) qui limite l'amplitude de translation de la seconde masse d'inertie par rapport à la première masse d'inertie, entre les positions embrayée et débrayée.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens d'embrayage (125,127,211) sont liés à une alimentation électrique (53,55,61) pour fonctionner, cette alimentation électrique comprenant de préférence des aimants (55,57,59) fixés sur le carter moteur (53) et des bobines (61,63,65) montées en regard sur la première masse d'inertie (3).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que:
- lesdits moyens d'embrayage (25,27,211) agissant pour établir ou supprimer la liaison entre les première et seconde masses d'inertie (3,13,113,208,212) définissent des seconds moyens d'embrayage, le dispositif coopère par ailleurs avec des premiers moyens d'embrayage (67,204) pour entraîner l'arbre d'entrée (7,205) d'une boîte de vitesses
(136,206) , - la première masse d'inertie (12,212) est fixée sur l'arbre de sortie (7,202) du moteur thermique (3), coaxialement à lui,
- et le dispositif comprend un groupe électrique (207) comportant un rotor (208,230), constitué essentiellement par la seconde masse d'inertie, et un stator (209) et adapté à être actionné par des moyens de commande (210) pour fonctionner, soit comme moteur, soit comme générateur.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les premiers moyens d'embrayage
(67,204) sont agencés entre la première masse d'inertie (212) et l'arbre d'entrée (205) de la boîte de vitesses (136,206) .
12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens formant ressorts (216) agencés de manière à solliciter en permanence la seconde masse d'inertie (13,113,208) en direction axiale (9,213) vers la première masse d" inertie (13, 212) .
13. Dispositif selon les revendications 5 et 10, caractérisé en ce qu'il comporte des enroulements électromagnétiques (215) fixes adaptés, quand ils sont alimentés, à solliciter et à déplacer axialement la seconde masse d'inertie (208) pour l'éloigner et le désolidariser de la première masse d'inertie (212) contre l'action des moyens formant ressorts (216) .
14. Dispositif selon les revendications 5 et 10, caractérisé en ce que le rotor (8) porte, sur sa face radiale (225) adjacente à la première masse d'inertie (212), une garniture d'embrayage (26) adaptée à venir en prise avec la face radiale (227) de cette première masse d'inertie (212) adjacente au rotor (208) .
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'embrayage (15,225,227) agissant pour établir ou supprimer ladite liaison entre les première et seconde masses d'inertie (3,13,113,208) sont des moyens d'embrayage électromagnétiques à poudre ou à liquide ferromagnétique, ou des moyens d'embrayage magnéto-rhéologiques ou électro-rhéologiques .
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que le rotor (208) porte à sa périphérie (229) des aimants permanents (230) adaptés à coopérer avec des enroulements électromagnétiques (231) disposés sur la surface périphérique intérieure (232) du stator (209).
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que les moyens de commande (210) sont agencés de manière à commander les opérations suivantes : a) pour démarrer le moteur thermique (203), on commande le fonctionnement du groupe électrique (207 ) en moteur et on fait tourner le rotor (208) à une vitesse minimale prédéterminée, puis on actionne les seconds moyens d'embrayage (211) pour entraîner la première masse d'inertie (212) en rotation, on maintient le fonctionnement du groupe électrique (207) en moteur électrique jusqu'à ce que le moteur thermique (203) ait atteint une vitesse de rotation minimale prédéterminée, puis on fait fonctionner le groupe électrique (207) en générateur entraîné par le moteur thermique (203), b) pour faciliter les accélérations du moteur thermique (203), on détecte une demande d'accélération rapide du moteur thermique (203) , on désactive les seconds moyens d'embrayage (211) pour désolidariser le rotor (208) de la première masse d'inertie (212), puis on actionne de nouveau les seconds moyens d'embrayage (211) dès que l'on détecte que la vitesse de rotation du moteur thermique (203) est sensiblement stabilisée. c) tant que le moteur thermique (203) tourne à une vitesse sensiblement stabilisée, on maintient les seconds moyens d'embrayage (211) actionnés et on fait fonctionner le groupe électrique (207) en générateur entraîné par le moteur thermique (203) .
18. Véhicule automobile à moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1,201) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
19. Procédé pour améliorer le fonctionnement d' un moteur thermique adapté pour soit tourner soit être à l'arrêt, dans lequel : on fait sélectivement tourner autour d'un arbre du moteur, une première masse d'inertie (3,212) entraînée par cet arbre (7,202) et une deuxième masse d'inertie (13,113,208) liée à la première masse d'inertie par l'intermédiaire de moyens d'embrayage (25,27,211) agissant pour établir, dans un état embrayé, ou supprimer, dans un état débrayé, ladite liaison entre les première et seconde masses d'inertie (3,13,113,208,212), la seconde masse d'inertie
(13,113,208) tournant avec l'arbre (7,202), dans l'état embrayé des moyens d'embrayage, et étant sensiblement libre de rotation vis-à-vis de cet arbre, dans l'état débrayé, les moyens d'embrayage (25,27,211) étant en outre de préférence naturellement embrayés lorsque le moteur tourne, tout en comprenant des moyens de sollicitation vers l'état débrayé qui agissent à 1' encontre de l'état préféré naturellement mutuellement embrayé des première et seconde masses d'inertie (3,13,113,212,208) dans des conditions prédéterminées de fonctionnement incluant la considération d'une vitesse de rotation du moteur supérieure à une vitesse prédéterminée jusqu'à laquelle les première et seconde masses d'inertie sont donc préférentiellement naturellement embrayées, et, de préférence : on fait agir les moyens d'embrayage (25,27,211) et les moyens (127,138,139,140,216) de sollicitation vers l'état embrayé sensiblement parallèlement à l'axe de rotation, et/ou -5o
- on définit lesdites conditions prédéterminées de fonctionnement suivant lesquelles agissent les moyens de sollicitation vers l'état débrayé en fonction de l'une au moins parmi : * des données de vitesse de rotation du moteur ou du véhicule fournies par un capteur,
* la considération d'une accélération,
* la considération de la vitesse en prise d' une boîte de vitesses à plusieurs vitesses associée au dispositif,
* des données de vibrations supérieures à un seuil prédéterminé.
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