FR2828249A1 - Procede et systeme pour refroidir le systeme d'embrayage d'une boite de vitesses - Google Patents

Procede et systeme pour refroidir le systeme d'embrayage d'une boite de vitesses Download PDF

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Burkhard Pollak
Gerd Ahnert
Matthias Schneider
Dietmar Lang
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LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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Abstract

Dans ce système pour réduire la contrainte thermique d'un système d'embrayage d'une boîte de vitesses (103), il est prévu un courant d'air de refroidissement qui est guidé par la cloche d'embrayage (104) entourant l'embrayage et un couple de friction, qui apparaît respectivement sur les surfaces de friction du disque d'embrayage de la boîte de vitesses, est réparti d'une manière non uniforme.Application notamment aux voitures de tourisme.

Description

quelconque des revendications précédentes.
La présente invention concerne un procédé pour réduire la contrainte thermique et un procédé pour refroidir des systèmes d'embrayage, ainsi qu'un système
utilisable à cet effet.
Il s'est avéré que la gestion de la chaleur dans des systèmes d'embrayages, comme par exemple un embrayage à friction sec. notamment dans le cas d'entrée de puissance élevée, pose des problèmes. En particulier dans le cas d'un embrayage de commutation en charge d'une boîte de vitesses à transmission sans interruption (USG), on peut craindre
une surcharge thermique.
Les composants de l'embrayage, notamment la garniture de friction, possèdent une résistance limitée à la température et l'apport d'énergie est très élevé par rapport à l'espace de montage utilisable, l'évacuation
thermique dans l'environnement étant trop faible.
En outre par exemple le plateau de pression possède une capacité thermique plus faible que le volant d'inertie de l'embrayage. De plus le flux thermique en direction des pièces alentour est relativement faible et le transfert de chaleur à l'air ambiant à l'intérieur de la cloche de l'embrayage est également faible. Par conséquent, dans les systèmes d'embrayage connus, il existe, en raison de l'échauffement intense auquel on peut s'attendre, notamment du plateau de pression, une limitation du point
de vue du fonctionnement du système d'embrayage.
Par conséquent, il devient nécessaire, notamment pour une boîte de vitesses commutant en charge, de réduire la contrainte thermique de l'embrayage en prenant des dispositions de refroidissement. Dans le cas de ce qu'on appelle une boite de vitesses "in line" par exemple pour véhicules à traction arrière, on peut réaliser que d'une manière un type de montage ouvert qui permette un refroidissement d'un certain degré (montage de tunnel,
projections d'eau, proximité du pot d'échappement).
La présente invention a pour but de proposer un procédé et un système du type décrit plus haut, qui permettent un refroidissement optimum du système d'embrayage d'une boîte de vitesses, de sorte que notamment les conditions de fonctionnement du système d'embrayage son améliorées. Ce problème est résolu notamment par le fait qu'il est proposé un procédé pour réduire la contrainte thermique d'un système d'embrayage, comprenant au moins un plateau de pression, un disque d'embrayage et un volant d'inertie, à l'aide desquels un couple est transmis, caractérisé en ce qu'un couple de friction, qui apparaît respectivement sur les surfaces de friction du disque
d'embrayage, est réparti d'une manière non uniforme.
La puissance de froLtement produite dans le système de l'embrayage est déterminée par le couple de friction, qui apparaît, et par la vitesse relative. De préférence dans les structures d'embrayage connues, les conditions de vitesse au niveau des deux surfaces de frottement du disque d'embrayage sont identiques. Par conséquent une solution peut consister en ce que des couples de froLtement différents soient produits au niveau des surfaces de froLtement respectives. De cette manière, on peut charger par exemple le plateau de pression avec une composante plus faible de l'énergie de froLtement, qui
apparaît, de sorte que la contrainte thermique est réduite.
Conformément à une variante de réalisation de l' invention il peut être prévu d'utiliser pour les deux surfaces de friction du disque d'embrayage, des garnitures de friction différentes ayant des coefficients de froLtement différents. Par conséquent la puissance de frottement introduite est appliquée, en des pourcentages différents, aux deux surfaces de froLtement par le fait que des paramètres de froLtement différents sont prévus au
niveau des deux faces de froLtement du disque d'embrayage.
Le couple de froLtement devant être produit dépend du rayon effectif de froLtement, de la force de serrage du plateau de pression et du coefficient de frottement au niveau de la surface respective de frottement. Influencer les conditions du coefficient de frottement au niveau du système d'embrayage est une possibilité de répartir de façon appropriée la contrainte thermique. Mais on peut également imaginer de modifier les
autres paramètres.
Pour influer sur les raports des coefficients de frottement dans le système d'embrayage, on peut prévoir, conformément au procédé selon l' invention, plusieurs
possibilités qui vont être décrites ci-après.
Par exemple, on peut utiliser au niveau de la surface de frottement du disque d'embrayage, tournée vers le plateau de pression, un coefficient de froLtement plus faible que sur la surface de froLtement tournée du côté du volant d'inertie, de sorte que dans le plateau de pression est introduite une composante d'énergie de froLtement, qui est plus faible que celle introduite dans le volant d'inertie. De cette manière, on obtient une répartition désirce de la puissance de froLtement. Avantageusement des contra intes thermiques plus faible s apparai s sent au niveau
du plateau de pression.
Conformément à l' invention, dans le cas de l'utilisation différent au niveau du disque d'embrayage, on peut prévoir que dans le cas de garnitures de friction différentes du disque d'embrayage, on choisit, du côté du volant d'inertie, les partenaires respectifs dans le 3 0 froLtement de tel le sorte que lorsque la température augmente, il apparaît un coefficient de froLtement plus élevé. Par exemple le disque d'embrayage peut comporter des garnitures de friction différentes au niveau de ses deux surfaces de froLtement. Les partenaires dans le froLtement du côté du volant d'inertie présentent une dépendance telle vi s -à -vi s de la température que lorsque la température augmente, il apparaît un coefficient de froLtement plus élevé. Lorsque dans le cas du fonctionnement de l'embrayage on obtient, comme on peut s'y attendre, une température plus élevée au niveau des zones de froLtement, le coefficient de froLtement au niveau du côté du plateau de pression est par conséquent plus faible de sorte que la
différence désirée de valeurs de froLtement s'établit.
En outre conformément à 1linvention on peut prévoir que dans le cas de garnitures de friction identiques du disque d'embrayage, on utilise deux partenaires dans le frottement qui présentent des caractéristiques différentes de manière à obtenir la répartition déairée des coefficients de froLtement ou la répartition désirée des couples froLtement. Par exemple de l'acier et/ou de l'aluminium peuvent être combinés entre eux en tant que partenaires dans le froLtement pour le
plateau de pression et/ou le volant d'inertie.
D'autre part, dans le cas de garnitures de friction identiques du disque d'embrayage, les partenaires respectifs dans le froLtement possèdent une dépendance telle vi s -à-vi s de la température que lorsque la température augmente, il apparaît un coefficient de froLtement plus faible, une température élevoe étant présente au niveau du plateau de pression qu'au niveau du plateau d'inertie de sorte que la différence désirée de
coefficient de frottement est obtenue.
Les possibilités indiquées précédemment peuvent être également combinées entre elles à volonté pour
améliorer plus encore le procédé proposé.
Sinon, dans le cas du procédé selon l' invention, on peut également prévoir que par exemple au niveau de la surface de froLtement du disque d'embrayage, tournce du côté du plateau de pression, on utilise un coefficient de froLtement plus important du côté de la surface de froLtement située du côté du volant d'inertie lorsque le plateau de pression est refroidi de façon approprice. De cette manière, dans des conditions déterminces, à savoir lorsque par exemple des dispositions de refroidissement sont mises en oeuvre au niveau du plateau de pression, on peut également imaginer des répartitions inversées de puissance de froLtement. Ainsi par exemple une température accrue du plateau de pression peut conduire, en raison de la différence de température plus élevée, à une évacuation de température globalement meilleure au niveau du système d'embrayage. Cependant il faudrait veiller à utiliser comme garniture de friction au niveau de la surface de froLtement respective, une garniture de friction résistant à la température. D'autre part le problème à la base de l' invention est également résolu notamment par le fait qu'on propose un procédé pour refroidir l'embrayage d'une boîte de vitesses d'un véhicule, selon lequel on utilise un courant d'air froid pour l'embrayage. En outre il est proposé un système pour refroidir l'embrayage d'une boîte de vitesses d'un véhicule, notamment pour la mise en oeuvre du procédé, dans lequel il est prévu un courant d'air froid qui peut être guidé à travers la cloche d'embrayage entourant l'embrayage
à la manière d'un carter.
Ci-après on va expliquer de façon plus détaillée des avantages et d'autres formes de réalisation du système et du procédé selon l' invention pour refroidir l'embrayage
d'une boîte de vitesse.
Conformément à une variante de réalisation avantage de l' invention, les entrées d'air déjà présentes du véhicule, par exemple pour l'aération de l'habitacle, peuvent être utilisées pour un courant d'air froid servant à refroidir l'embrayage. Avantageusement le courant d'air froid peut être guidé à travers la cloche de l'embrayage, qui entoure l'embrayage à la manière d'un carter. A cet effet les entrées peuvent être concues et dimensionnces par exemple de facon correspondante. Globalement, dans le cas de l 'utilisation des entrées d' air existantes, on obtient l'avantage consistant en ce que par exemple des filtres, des collecteurs de saletés, des systèmes d'évacuation d'eau et analogues doivent être prévus seulement en un exemplaire dans le véhicule, en raison de l'utilisation double. En outre, le guidage prévu de l'air conduit à des avantages
acoustique par rapport à des embrayages ouverts.
Dans le cas d'une forme de réalisation de l' invention, le courant d'air froid sortant peut être évacué, au moyen du système d'échappement présent du véhicule, dans l'environnement. Le courant d'air froid peut par conséquent être évacué congointement avec les gaz d' échappement par le système d' échappement. En particulier dans le cas de véhicules à traction arrière, l' installation d'échappement est disposée à proximité de la boîte de vitesses. En fonction du dispositif, on obtient l'avantage consistant en ce que de cette manière, des bruits d'embrayage traversant l'amortisseur final et débouchant
dans l'environnement ne sont pas ressentis comme gênant.
De préférence, le courant d' air froid peut être produit par un dispositif de pompe prévu dans le courant des gaz d' échappement du système d' échappement. De ce fait le courant d'air froid peut être aspiré à travers la cloche d'embrayage. Comme dispositif de pompe on peut prévoir de préférence au moins une pompe d'injection ou analogue, qui est prévue de préférence dans le courant des gaz d' échappement. De ce fait, on peut éviter d' autres
dispositions de refroidissement (actives) nocessaires.
Il est également possible que le courant d'air froid soit divisé au moins par instants par un dispositif de fermeture dans le système d'échappement de sorte qu'une mesure stationnaire et non influencée des gaz d'échappement est possible. Comme dispositif de fermeture, on peut
utiliser de préférence au moins un clapet ou analogue.
De préférence le système et le procédé proposés peuvent être utilisés dans le cas d'embrayages de grande puissance, notamment pour une boîte de vitesses commutant en charge (USG) et/ou une boîte de vitesses à deux
embrayages (DKG).
Les revendications annexées à la présente demande
sont des propositions de formulation, sans préjudice de l'obtention d'une protection par brevet qui continue. La demanderesse se réserve le droit de revendiquer encore
d'autres caractéristiques ou combinaisons de caractéris-
tiques qui ne sont jusqu'ici exposées que dans la descrip-
tion et/ou les dessins.
Des références utilisées dans les sous-revendica tions concernent la poursuite du développement de l'objet de la revendication principale grâce aux caractéristiques
des sous-revendications respectives; il ne faut pas les
considérer comme un renoncement à l'obtention d'une protec-
tion autonome de l'objet des caractéristiques ou combinai
sons de caractéristiques des sous-revendications concer-
nees.
Étant donné que les objets de ces revendications
peuvent constituer, au regard de l'état technique à la date de priorité attachée à la présente demande, des inventions propres et indépendantes, la demanderesse se réserve le
droit d'en faire l'objet d'autres revendications indépen-
dantes ou de demandes divisionnaires. Ces objets peuvent
également contenir des inventions indépendantes qui repré-
sentent une configuration indépendante des objets des sous
revendications précédentes.
Les exemples de réalisation ne doivent pas être considérés comme une limitation de l'invention. Au contraire de nombreux changements et modifications sont possibles dans le cadre de l' invention telle que présente ment exposoe, en particulier des variantes, éléments et combinaisons et/ou matières qui sont par exemple inventives par combinaison ou transformation des caractéristiques ou
éléments ou étapes de procédé décrits dans la description
généra le et les modes de réal i sat ion ainsi que le s revendi cations et contenues dans les dessins et qui conduisent par des caractéristiques combinables à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes de procédés ou de séquences d'étapes de
procédé, dans la mesure o il concerne également des procé-
dés de fabrication, de vérification et d'usinage, et o il permettrait à l'homme de métier d'apporter une solution au
problème à la base de l' invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention, ressortiront de la description donnée
ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un système pour refroidir un embrayage comportant une pompe d'injection; et - la figure 2 un diagramme montrant le résultat d'un calcul de simulation pour un procédé visant à réduire
la charge thermique d'un embrayage.
On indique une forme de réalisation possible d'un système selon l' invention pour refroidir un embrayage, et sur la figure 1 on a représenté du point de vue du principe un moteur 101 auquel est raccordé un système d'échappement 102, une boite de vitesses 103 comportant une cloche d'embrayage 104 ainsi qu'un arbre de cardan 105. En outre, on a représenté à titre d'exemple une entrée existante pour l'air 107, par exemple pour le pare-brise pour l'aération de l'habitacle du véhicule, cette entrée étant utilisée en supplément pour le courant d' air de refroidissement selon l' invention. On peut prévoir également d'autres entrces
pour l'air pour le courant d'air froid.
Le courant d'air froid peut être aspiré à partir de la cloche d' embrayage 34 au moyen d' une pempe à ingection 106, par l'intermédiaire d'au moins une sortie d'air 108. La pompe d'injection 106 est disposé dans le système d'échappement 102, qui est représenté sous la forme d'une partie qui est représentée sous la forme d'un détail à plus grande échelle sur la figure 1. Le système selon l' invention peut, y compris les systèmes d'entrce d'air et les systèmes d'échappement présents dans le véhicule, permettre une amenée et une évacuation du courant d'air froid prévu conformément à
l' invention, pour le refroidissement de l'embrayage.
De préférence, on utilise le système en liaison avec une boîte de vitesses commutant en charge (USG), et une boîte de vitesses à deux embrayages (DKG) et tous les types d'embrayage de grande puissance, qui requièrent un
refroidissement (par air).
Sur la figure 2 on a représenté le résultat d'un calcul de simulation pour un procédé visant à réduire la charge thermique d'un embrayage. On a représenté les différentes variations de la température en fonction du
temps.
Le modèle de simulation a été établi pour un embrayage de commutation sous charge d'un système de boîte de vitesses USG. De cette manière, on peut indiquer
l' action des coefficients de froLtement modifiés.
On suppose que les coefficients de froLtement des surfaces de froLtement respectives présentent d'une part un rapport constant (1/1) et d'autre part un rapport égal à 0,7/1. Comme charge, on a supposé une accélération maximale multiple du véhicule à la vitesse de 100 km/h. La courbe de variation supérieure de la température TDP du plateau de pression caractérise le rapport 1/1 des coefficients de froLtement, la courbe de variation inférieure de la température TDP du plateau de pression correspondant au
rapport 0,7/1 des coefficients de froLtement.
On voit clairement que pour un rapport des coefficients de froLtement égal à 0,7/1, la temperature du plateau de pression est plus faible. Les temperatures du volant d'inertie TSR sont au contraire seulement légèrement accrues. Ceci est visible sur la courbe de variation de TSR.

Claims (25)

REVENDICATIONS
1. Procédé pour réduire la contrainte thermique d'un système d'embrayage, comprenant au moins un plateau de pression, un disque d'embrayage et un volant d'inertie, à l' aide desquels un couple est transmis, caractérisé en ce qu'un couple de friction, qui apparaît respectivement sur les surfaces de friction du disque d'embrayage, est réparti
d'une manière non uniforme.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour les deux surfaces de friction du disque d'embrayage, on utilise des garnitures de friction différentes ayant des coefficients de froLtement différents.
3. Procédé selon l'une ou l'autre des
revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise au
niveau de la surface de froLtement du disque d'embrayage, tournce vers le plateau de pression, un coefficient de froLtement plus faible que sur la surface de froLtement tournée du côté du volant d'inertie, de sorte que dans le plateau de pression est introduite une composante d'énergie de frottement, qui est plus faible que celle introduite
dans le volant d'inertie.
4. Procédé selon l'une ou l'autre des
revendications 2 et 3, caractérisé en ce que dans le cas de
garnitures de friction différentes du disque d'embrayage, on choisit, du côté du volant d'inertie, les partenaires respectifs dans le froLtement de telle sorte que lorsque la température augmente, il apparaît un coefficient de
frottement plus élevé.
5. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans le cas de
garnitures de friction identiques du disque d'embrayage, on utilise deux partenaires dans le frottement qui présentent des caractéristiques différentes de manière à obtenir la
répartition décirée du couple de friction.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que de l'acier et/ou de l'aluminium sont combinés entre eux en tant que partenaires dans le froLtement pour
le plateau de pression et/ou le volant d'inertie.
7. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans le cas de
garnitures de friction identiques du disque d'embrayage, les partenaires respectifs dans le froLtement possèdent une dépendance tel. le vi s -à-vi s de la température que lorsque la température augmente, il apparaît un coefficient de froLtement plus faible, une température élevée étant présente au niveau du plateau de pression qu'au niveau du plateau d'inertie de sorte que la différence désirée de
coefficient de froLtement est obtenue.
8. Procédé selon l'une ou l'autre des
revendications 1 et 2, caractérisé en ce que sur la surface
de froLtement du disque d'embrayage, tournée du côté du plateau de pression, on utilise un coefficient de froLtement plus important du côté de la surface de frottement située du côté du volant d'inertie lorsque le
plateau de pression est refroidi de façon appropriée.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on utilise comme garniture de friction au niveau de la surface de frottement respective, une garniture de
friction qui résiste à la température.
10. Procédé pour refroidir l'embrayage d'une boîte de vitesses d'un véhicule selon l'une quelconque des
revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise un
courant d'air froid pour l'embrayage.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise au moins une entrée d'air existante (107) pour l'aération de l'espace intérieur du véhicule en tant qu'entrée pour le courant d'air froid, de sorte que le courant d'air froid est guidé à travers la cloche d'embrayage (104) qui entoure l'embrayage en tant
que carter.
12. Procédé selon l'une ou l'autre des
revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le courant
d' air froid sortant est évacué dans l ' environnement par le système d'échappement présent (102) du véhicule.
13. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le courant
d'air froid est produit par un dispositif à pompe prévu dans le courant des gaz d'échappement du système
d'échappement (102).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on utilise comme dispositif à pempe,
au moins une pompe d'injection (106).
15. Procédé selon l'une queleanque des
revendications 10 à 14, caractérisé en ce que le courant
d'air froid est interrompu au moins par instants par un dispositif de fermeture, de sorte qu'une mesure
stationnaire des gaz d'échappement devient possible.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'on utilise comme dispositif de
fermeture un clapet.
17. Procédé selon l'une quelconque des
revendications 10 à 16, caractérisé en ce qu'on utilise le
courant d' air froid dans le cas d'embrayages de grande puissance pour une boîte de vitesses commutant sous charge (USG) et/ou dans le cas d'une boîte de vitesses à deux
embrayages (DKG).
18. Système pour refroidir l'embrayage d'une boîte de vitesses d'un véhicule, notamment pour la mise en
oeuvre du procédé selon l'une queleanque des revendications
à 17, caractérisé en ce qu'il est prévu un courant d'air froid qui peut être guidé à travers la cloche (104) de
l'embrayage, qui entoure l'embrayage en tant que carter.
19. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'au moins une entrée d'air existante (107) pour l'aération de l'habitacle du véhicule est prévue
en tant qu'entrée pour le courant d'air froid.
20. Système selon l'une ou l'autre des
revendications 18 et 19, caractérisé en ce que le système
d'échappement existant (102) du véhicule est prévu pour la
sortie du courant d'air froid sortant.
21. Système selon l'une quelconque des
revendications 18 à 20, caractérisé en ce qu'il est prévu
dans le courant de gaz d'échappement du système d'échappement (102) un dispositif à pompe, qui produit le
courant d'air froid.
22. Système selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il est prévu comme dispositif de pompe
au moins une pompe d'injection (106).
23. Système selon l'une quelconque des
revendications 18 à 22, caractérisé en ce qu'un dispositif
de fermeture est prévu dans le courant des gaz d'échappement.
24. Système selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'un clapet est prévu en tant que
dispositif de fermeture.
25. Système selon l'une quelconque des
revendications 18 à 24, caractérisé en ce qu'il est prévu
dans le cas d'embrayages de grande puissance sur une boîte de vitesse commutée en charge (USG) et/ou une boîte de
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