FR2741401A1 - Hydraulic clutch actuator with piston position indication - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un vérin hydraulique de commande d'embrayage. The invention relates to a hydraulic clutch control cylinder.
L'invention concerne plus particulièrement un vérin hydraulique de commande d'embrayage de véhicule automobile du type comportant un corps de vérin cylindrique d'axe X-X, fixe par rapport au véhicule et dans lequel est aménagée une chambre hydraulique annulaire de commande dont le volume variable est déterminé par un piston annulaire qui commande une fourchette d'embrayage par l'intermédiaire d'un élément de traction qui traverse axialement le vérin, et du type dans lequel le piston est susceptible de se déplacer axialement entre une position sortie, par exemple d'embrayage, et une position rentrée, par exemple de débrayage, sous l'effet d'une augmentation de la pression hydraulique dans la chambre annulaire. The invention relates more particularly to a hydraulic actuator for controlling the clutch of a motor vehicle of the type comprising a cylindrical actuator body of axis XX, fixed relative to the vehicle and in which an annular hydraulic control chamber is arranged, the variable volume of which is determined by an annular piston which controls a clutch fork by means of a traction element which passes axially through the cylinder, and of the type in which the piston is capable of moving axially between an extended position, for example d 'clutch, and a retracted position, for example disengaging, under the effect of an increase in hydraulic pressure in the annular chamber.
On connaît de tels de vérins hydrauliques qui sont utilisés pour réaliser soit une assistance au débrayage qui limite l'effort à fournir par le conducteur, ou encore pour réaliser un dispositif d'embrayage piloté. There are known such hydraulic cylinders which are used to provide either a declutching assistance which limits the effort to be provided by the driver, or even to produce a controlled clutch device.
Dans ce dernier cas, il est nécessaire de savoir à chaque instant dans quel état, embrayé, débrayé ou en phase de glissement, se situe l'embrayage. In the latter case, it is necessary to know at all times in what state, engaged, disengaged or in the sliding phase, is the clutch.
I1 a déjà été proposé de recueillir cette information au niveau de la pédale d'embrayage qui est actionnée par le conducteur mais, dans le cas par exemple d'une défaillance du circuit hydraulique d'alimentation du vérin, cette information ne serait par représentative de l'état réel de l'embrayage. I1 has already been proposed to collect this information at the level of the clutch pedal which is actuated by the driver but, in the case for example of a failure of the hydraulic circuit supplying the jack, this information would not be representative of the actual condition of the clutch.
Dans le but d'apporter une réponse à ce problème, l'invention propose un vérin du type vu précédemment caractérisé en ce qu'il est muni à son extrémité arrière de moyens de détection de la position axiale du piston dans le vérin qui délivrent un signal électrique représentatif de la position du piston, en ce que les moyens de détection comportent un élément mobile relié au piston et susceptible de se déplacer lorsque le piston se déplace axialement à l'intérieur du vérin, en ce que l'élément mobile est monté tournant, en ce que l'axe de rotation de l'élément mobile est parallèle à l'axe du vérin, et en ce que l'élément mobile comporte un arbre d'entraînement, d'axe correspondant à celui du corps de vérin, dont la surface cylindrique externe est munie d'au moins une gorge hélicoidale dans laquelle est reçu un doigt radial qui coulisse axialement avec le piston de manière que le coulissement du piston provoque une rotation correspondante de l'arbre de l'élément mobile autour de son axe. In order to provide an answer to this problem, the invention proposes a jack of the type seen previously characterized in that it is provided at its rear end with means for detecting the axial position of the piston in the jack which deliver a electrical signal representative of the position of the piston, in that the detection means comprise a mobile element connected to the piston and capable of moving when the piston moves axially inside the cylinder, in that the mobile element is mounted rotating, in that the axis of rotation of the movable member is parallel to the axis of the jack, and in that the movable member comprises a drive shaft, of axis corresponding to that of the jack body, the external cylindrical surface of which is provided with at least one helical groove in which is received a radial finger which slides axially with the piston so that the sliding of the piston causes a corresponding rotation of the ar bre of the movable element around its axis.
Grâce à l'invention on obtient un vérin compact à moyens de détection. Thanks to the invention, a compact cylinder with detection means is obtained.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention
- le piston comporte une tige tubulaire à l'intérieur de laquelle l'arbre de l'élément mobile est reçu lorsque le piston est en position rentrée, et le doigt s'étend radialement vers l'intérieur depuis une surface cylindrique interne de la tige tubulaire
- il est prévu des moyens de blocage de la rotation de la tige du piston autour de son axe
- les moyens de blocage de la rotation de la tige tubulaire du piston comportent un tube de guidage qui est fixe dans le vérin et qui est reçu dans un logement cylindrique annulaire aménagé axialement à l'extrémité axiale arrière de la tige tubulaire, et le tube de guidage et le logement sont munis de cannelures longitudinales complémentaires qui coopèrent pour bloquer la rotation de la tige autour de son axe.According to other features of the invention
- The piston has a tubular rod inside which the shaft of the movable element is received when the piston is in the retracted position, and the finger extends radially inward from an internal cylindrical surface of the rod tubular
- Means are provided for blocking the rotation of the piston rod around its axis
the means for blocking the rotation of the tubular rod of the piston comprise a guide tube which is fixed in the jack and which is received in an annular cylindrical housing arranged axially at the rear axial end of the tubular rod, and the tube guide and the housing are provided with complementary longitudinal grooves which cooperate to block the rotation of the rod about its axis.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- les figures 1 et 2 sont des représentations en coupe axiale d'un mode de réalisation d'un vérin conforme aux enseignements de l'invention, représenté respectivement en position rentrée de débrayage et en position sortie d'embrayage
- la figure 3 est une vue agrandie en section transversale selon la ligne 5-5 de la figure 1 d'un tel vérin.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description for the understanding of which reference will be made to the accompanying drawings in which
- Figures 1 and 2 are representations in axial section of an embodiment of a cylinder according to the teachings of the invention, shown respectively in the retracted clutch position and in the clutch extended position
- Figure 3 is an enlarged view in cross section along line 5-5 of Figure 1 of such a cylinder.
Le vérin représenté aux figures 1 et 2 comporte un corps de vérin 12 fixe sensiblement cylindrique d'axe X-X qui est fixé par son extrémité axiale avant 14 contre une structure fixe 1 du véhicule ici du groupe motopropulseur de celui-ci. The cylinder shown in Figures 1 and 2 comprises a fixed cylindrical body 12 substantially cylindrical with axis X-X which is fixed by its front axial end 14 against a fixed structure 1 of the vehicle here of the powertrain thereof.
Pour ce faire, ladite extrémité avant présente un nez de centrage 28 pénétrant dans une ouverture de ladite structure 1.To do this, said front end has a centering nose 28 penetrating into an opening of said structure 1.
Un piston mobile 16, qui comporte essentiellement une tige tubulaire 18 et un flasque arrière 20 monté sur la tige 18 est susceptible de coulisser à l'intérieur du corps de vérin 12, entre une position rentrée, ici de débrayage, qui est représentée sur la figure 1 et une position sortie, ici d'embrayage, représentée sur la figure 2. A movable piston 16, which essentially comprises a tubular rod 18 and a rear flange 20 mounted on the rod 18 is capable of sliding inside the cylinder body 12, between a retracted position, here disengaged, which is shown on the Figure 1 and an extended position, here clutch, shown in Figure 2.
Une chambre hydraulique de commande 24, cylindrique annulaire d'axe X-X, est délimitée radialement par la surface cylindrique interne du corps de vérin 12 et par la surface cylindrique externe de la tige tubulaire 18 du piston 16. A hydraulic control chamber 24, an annular cylindrical axis X-X, is defined radially by the internal cylindrical surface of the jack body 12 and by the external cylindrical surface of the tubular rod 18 of the piston 16.
La chambre 24 est également délimitée axialement par le flasque arrière 20 du piston 16 et par l'extrémité axiale avant 14 du corps de vérin 12 qui est munie du nez 28 dans lequel la tige tubulaire 18 du piston 16 coulisse de manière étanche. The chamber 24 is also delimited axially by the rear flange 20 of the piston 16 and by the front axial end 14 of the cylinder body 12 which is provided with the nose 28 in which the tubular rod 18 of the piston 16 slides in leaktight manner.
Une entrée d'alimentation 30 agencée dans le corps de vérin 12 permet d'injecter à l'intérieur de la chambre hydraulique 24 un fluide sous pression grâce à un circuit hydraulique de commande comportant un émetteur (non représenté) relié à l'entrée 30 par un conduit (non représenté). A supply inlet 30 arranged in the cylinder body 12 makes it possible to inject inside the hydraulic chamber 24 a pressurized fluid thanks to a hydraulic control circuit comprising a transmitter (not shown) connected to the inlet 30 by a conduit (not shown).
Le vérin 10 représenté sur les figures 1 et 2 est prévu pour commander une fourchette d'embrayage 2 (représentée partiellement) par l'intermédiaire d'un câble de traction 32 qui traverse axialement la tige tubulaire 18 du piston 16 pour déboucher par l'extrémité avant 14 du corps de vérin 12. The jack 10 shown in FIGS. 1 and 2 is designed to control a clutch fork 2 (partially shown) via a traction cable 32 which passes axially through the tubular rod 18 of the piston 16 to open out through the front end 14 of the cylinder body 12.
De manière connue, une membrane déroulante d'étanchéité 33 est agencée entre l'extrémité avant 14 du corps cylindrique et le câble de traction 32 afin d'éviter l'entrée de poussières dans la tige tubulaire 18 au niveau du nez 28 de l'extrémité avant 14 du corps de vérin 12 et au niveau de l'ouverture avant de la tige tubulaire 18. In known manner, a rolling sealing membrane 33 is arranged between the front end 14 of the cylindrical body and the traction cable 32 in order to prevent the entry of dust into the tubular rod 18 at the level of the nose 28 of the front end 14 of the cylinder body 12 and at the level of the front opening of the tubular rod 18.
Conformément aux enseignements de l'invention, le vérin 10 représenté sur les figures 1 et 2 est muni, à son extrémité axiale arrière 34, d'un dispositif 36 de détection de la position axiale du piston 16 dans le corps de vérin 12. In accordance with the teachings of the invention, the jack 10 shown in FIGS. 1 and 2 is provided, at its rear axial end 34, with a device 36 for detecting the axial position of the piston 16 in the jack body 12.
Le dispositif de détection 36 comporte un boîtier 38 qui est fixé par ailleurs l'extrémité axiale arrière 34 du corps de vérin 12. The detection device 36 comprises a housing 38 which is also fixed the rear axial end 34 of the jack body 12.
Le dispositif de détection 36 comporte un élément mobile dans le boîtier 38. Cet élément mobile comporte par exemple un curseur solidaire d'un arbre 54 décrit ci-après. The detection device 36 comprises a movable element in the housing 38. This movable element comprises for example a cursor secured to a shaft 54 described below.
Ainsi, un déplacement axial du piston 16 dans le corps de vérin 12 provoque une rotation proportionnelle de l'élément mobile du dispositif de détection 36. Thus, an axial displacement of the piston 16 in the cylinder body 12 causes a proportional rotation of the movable element of the detection device 36.
Plus précisément le dispositif 36 de détection de la position est un capteur rotatif qui, en fonction de la position de son élément mobile, délivre un signal électrique au travers de ses bornes de sorties, le signal électrique étant ensuite transmis à une unité de contrôle (non représentée) du véhicule. More precisely, the position detection device 36 is a rotary sensor which, depending on the position of its mobile element, delivers an electrical signal through its output terminals, the electrical signal then being transmitted to a control unit ( not shown) of the vehicle.
Un ressort spiral rappelle l'élément mobile vers sa position rentrée. A spiral spring recalls the movable element towards its retracted position.
Suivant l'application à laquelle est destinée l'information de position du piston dans le vérin, le signal électrique pourra être du type "tout ou rien" ou proportionnel au déplacement du piston. Depending on the application for which the position information of the piston in the cylinder is intended, the electrical signal may be of the "all or nothing" type or proportional to the displacement of the piston.
Le capteur 36 pourra par exemple être du type comportant des pistes coopérant avec des contacts montés sur l'élément mobile formant curseur. Il pourra encore être du type optique, l'élément mobile étant alors un réflecteur. The sensor 36 may for example be of the type comprising tracks cooperating with contacts mounted on the movable element forming a cursor. It may also be of the optical type, the movable element then being a reflector.
Pour obtenir un signal proportionnel, ou prévoira d'utiliser un capteur rhéostatique. To obtain a proportional signal, or plan to use a rheostatic sensor.
Dans ce mode de réalisation, le capteur rotatif du dispositif 36 est disposé de manière à tourner autour de l'axe
X-X du vérin 10 et de son corps 12.In this embodiment, the rotary sensor of the device 36 is arranged so as to rotate around the axis
XX of cylinder 10 and its body 12.
A cet effet le dispositif 36 de détection de la position axiale du piston 16 est muni d'un arbre 54 dont la surface cylindrique externe 56 est munie de trois gorges hélicoidales 58 qui sont susceptibles de coopérer avec trois doigts radiaux 60 liés à la tige tubulaire 18 du piston 16 de sorte que un déplacement axial du piston 16 provoque une rotation de l'arbre 54 autour de l'axe X-X et donc de l'élément mobile du dispositif 36, lié audit arbre 54. L'élément mobile comporte donc l'arbre d'entraînement 54. To this end, the device 36 for detecting the axial position of the piston 16 is provided with a shaft 54, the external cylindrical surface 56 of which is provided with three helical grooves 58 which are capable of cooperating with three radial fingers 60 linked to the tubular rod. 18 of the piston 16 so that an axial displacement of the piston 16 causes a rotation of the shaft 54 around the axis XX and therefore of the mobile element of the device 36, linked to said shaft 54. The mobile element therefore comprises l drive shaft 54.
Ce mode de réalisation de l'invention implique de fixer le câble de traction 32, qui commande la fourchette 2 d'embrayage, au niveau de l'extrémité axiale avant 62 de la tige tubulaire 18 du piston 16. This embodiment of the invention involves fixing the traction cable 32, which controls the clutch fork 2, at the level of the front axial end 62 of the tubular rod 18 of the piston 16.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 1 à 3 la fixation du câble de traction 32 est réalisée grâce à une olive 64 qui est sertie à l'extrémité du câble de traction 32 et qui coopère avec une restriction de section 66 agencée à l'intérieur de la tige tubulaire 18 pour former un point d'accrochage. In the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 3, the traction cable 32 is fixed by means of an olive 64 which is crimped at the end of the traction cable 32 and which cooperates with a section restriction 66 arranged at the interior of the tubular rod 18 to form a point of attachment.
Dans l'exemple de réalisation de l'invention illustré sur les figures 1 à 3, il est prévu de bloquer la rotation de la tige tubulaire 18 du piston 16 autour de son axe X-X pour favoriser l'étanchéité de la chambre hydraulique 24. In the embodiment of the invention illustrated in FIGS. 1 to 3, provision is made to block the rotation of the tubular rod 18 of the piston 16 around its axis X-X to promote the sealing of the hydraulic chamber 24.
A cet effet, la tige tubulaire 18 est munie, à son extrémité axiale arrière 68, à l'intérieur de laquelle coulisse l'arbre 54, d'un logement annulaire borgne axial 70 aménagé dans la paroi tubulaire de la tige 18. To this end, the tubular rod 18 is provided, at its rear axial end 68, inside which the shaft 54 slides, with an annular axial blind housing 70 arranged in the tubular wall of the rod 18.
Ce logement annulaire borgne 70 est destiné à recevoir un tube de guidage 72 qui s'étend axialement vers l'avant depuis un flasque d'obturation 74 de l'extrémité arrière 34 du corps de vérin 12. Ce tube de guidage 72 est donc fixe, le flasque 74 étant centralement percé et formant un bouchon rapporté, ici par clipsage, sur le corps 12 de forme tubulaire. This blind annular housing 70 is intended to receive a guide tube 72 which extends axially towards the front from a closing flange 74 of the rear end 34 of the jack body 12. This guide tube 72 is therefore fixed , the flange 74 being centrally pierced and forming an attached plug, here by clipping, on the body 12 of tubular shape.
L'épaisseur et la longueur du tube de guidage 72 correspondent à l'épaisseur et à la longueur du logement annulaire 70 de la tige 18. The thickness and the length of the guide tube 72 correspond to the thickness and the length of the annular housing 70 of the rod 18.
Le tube de guidage 72 est muni sur sa surface cylindrique interne 76 de trois gorges longitudinales 78 destinées à coopérer avec trois cannelures longitudinales 80 correspondantes agencées sur la surface latérale cylindrique interne du logement 70 pour empêcher toute rotation du piston 16 autour de son axe X-X. The guide tube 72 is provided on its internal cylindrical surface 76 with three longitudinal grooves 78 intended to cooperate with three corresponding longitudinal grooves 80 arranged on the internal cylindrical lateral surface of the housing 70 to prevent any rotation of the piston 16 about its axis X-X.
Pour modifier le rapport de démultiplication entre le déplacement du piston 16 et la rotation de l'élément mobile, on pourra interposer entre les deux un réducteur. To modify the reduction ratio between the displacement of the piston 16 and the rotation of the movable element, a reduction gear may be interposed between the two.
On notera que le flasque 20 porte un joint d'étanchéité coopérant avec la surface cylindrique interne du corps de vérin 12. Ce flasque 20 sert d'appui à un ressort de rappel 3, ici un ressort à boudin entourant la tige 18. L'autre extrémité du ressort 3 s'appuie sur l'épaulement de l'extrémité avant 14 délimité par le nez 28. It will be noted that the flange 20 carries a seal cooperating with the internal cylindrical surface of the cylinder body 12. This flange 20 serves to support a return spring 3, here a coil spring surrounding the rod 18. The another end of the spring 3 rests on the shoulder of the front end 14 delimited by the nose 28.
Pour mémoire on rappellera qu'à la figure 1 la chambre 24 est sous pression et que l'embrayage est désengagé, la fourchette 2 agissant, de manière connue, sur une butée de débrayage agissant sur l'extrémité des doigts d'un diaphragme permettant un serrage des garnitures de frottement d'un disque de friction entre les plateaux de pression et de réaction d'un embrayage. Lorsque l'embrayage est désengagé (débrayé), les garnitures de frottement du disque de friction sont libres par rapport auxdits plateaux. En position embrayage engagé (embrayé) (figure 1) la chambre 24 est dépressurisée, le ressort 3 comprimé et lesdites garnitures de frottement serrées entre les plateaux de pression et de réaction. For the record, it will be recalled that in FIG. 1, the chamber 24 is under pressure and that the clutch is disengaged, the fork 2 acting, in known manner, on a declutching stop acting on the end of the fingers of a diaphragm allowing tightening the friction linings of a friction disc between the pressure and reaction plates of a clutch. When the clutch is disengaged (disengaged), the friction linings of the friction disc are free relative to said plates. In the engaged (engaged) clutch position (FIG. 1), the chamber 24 is depressurized, the spring 3 compressed and said friction linings clamped between the pressure and reaction plates.
Le ressort de rappel 3 permet donc de tendre le câble 32 en permanence, le diaphragme ramenant le piston 16 en position de sortie lorsque la chambre 24 est dépressurisée. The return spring 3 therefore makes it possible to tension the cable 32 permanently, the diaphragm returning the piston 16 to the output position when the chamber 24 is depressurized.
On appréciera la compacité en diamètre de la solution. We will appreciate the compactness in diameter of the solution.
Axialement le dispositif de détection est peu épais du fait que l'élément mobile est monté tournant autour d'un axe parallèle à l'axe X-X du vérin 10.Axially, the detection device is not very thick because the mobile element is mounted to rotate about an axis parallel to the axis X-X of the jack 10.
La taille du corps de vérin 12 n'est pas augmentée sensiblement. The size of the actuator body 12 is not increased significantly.
Ainsi qu'on l'aura compris le logement borgne 70 est aménagé dans la paroi de la tige 18 ici à la faveur d'une pièce tubulaire 90 rapportée à solidarisation à l'intérieur de la tige 18 du piston 16. Ainsi on peut monter l'olive 64 et passer le câble 32 au niveau de la restriction. Après on emmanche à force la pièce 90 qui présente à sa périphérie externe les trois cannelures longitudinales 80 et à sa périphérie interne les doigts 60 décalés circonférentiellement par rapport aux cannelures 80. As will have been understood, the blind housing 70 is arranged in the wall of the rod 18 here by means of a tubular piece 90 attached to the connection inside the rod 18 of the piston 16. Thus one can mount the olive 64 and pass the cable 32 to the level of the restriction. Afterwards, the part 90 is force-fitted with its three longitudinal grooves 80 at its outer periphery and the fingers 60 at its inner periphery offset circumferentially with respect to the grooves 80.
Bien entendu la pièce 90 présente un fond épaulé pour contact d'un côté avec l'extrémité libre du tube 72 et de l'autre côté avec l'olive 64. Of course, the piece 90 has a shouldered bottom for contact on one side with the free end of the tube 72 and on the other side with the olive 64.
En variante le piston tubulaire 16 peut être en deux parties solidarisées l'une à l'autre, par exemple par soudage à friction, l'une des parties consistant en l'extrémité arrière 68, l'autre en l'extrémité avant 62 avec la restriction 66 et l'olive 64. Dans ce cas l'extrémité arrière 68 est avantageusement en matière moulable, telle que de la matière plastique, pour pouvoir réaliser aisément le logement 70, les cannelures 80 et les doigts 60. En variante on peut noyer, surmouler, l'olive 64 et procéder à un surmoulage, le piston 16 étant d'un seul tenant. As a variant, the tubular piston 16 can be in two parts secured to one another, for example by friction welding, one of the parts consisting of the rear end 68, the other in the front end 62 with the restriction 66 and the olive 64. In this case the rear end 68 is advantageously made of moldable material, such as plastic, in order to be able to easily produce the housing 70, the grooves 80 and the fingers 60. As a variant, it is possible to drown, overmold, olive 64 and perform overmolding, the piston 16 being in one piece.
Dans tous les cas la pièce 90 et/ou le piston 16 se déplacent axialement en étant bloqués en rotation par le tube de guidage 72, tandis que la pièce 90, ou le piston 16, est en relation de vis-écrou avec l'arbre 54 fixe en translation. In all cases the part 90 and / or the piston 16 move axially while being locked in rotation by the guide tube 72, while the part 90, or the piston 16, is in screw-nut relation with the shaft 54 fixed in translation.
Le déplacement du piston 90 et/ou du piston 16 entraîne une rotation du capteur. Ici le blocage en translation est réalisé à l'aide d'une creusure pratiquée dans le flasque 74. The displacement of the piston 90 and / or of the piston 16 causes the sensor to rotate. Here the blocking in translation is carried out using a recess made in the flange 74.
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1995
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