FR2982925A1 - Clapet anti-retour tare a limiteur de couple a debit variable pour un element d'un circuit de commande par fluide - Google Patents

Abstract

Un clapet anti-retour (CA) est destiné à être logé dans un élément (RC) d'un circuit de commande par fluide, et comprend un corps (CC) muni d'un logement (L1), dans lequel peut se translater un piston (PC) contraint par un premier ressort (R1) taré et comportant une partie avant destinée à communiquer avec une sous-partie avant (SPV) de cet élément (RC) via un accès (O2) contrôlé par une extrémité (EP) du piston (PC), et d'au moins un orifice (01) communiquant avec la partie avant du logement (L1) pour le passage du fluide. Ce clapet comprend également une rondelle de contrôle (RA) comportant l'accès contrôlé (02) et propre à se translater dans la partie avant du logement (L1) sous contrainte d'un second ressort (R2) afin de contrôler l'accès à chaque orifice (01) pour contrôler le débit de passage du fluide lorsque ce dernier circule de la sous-partie avant (SPV) vers une sous-partie arrière (SPR) située à l'arrière du corps (CC).

Description

CLAPET ANTI-RETOUR TARÉ À LIMITEUR DE COUPLE À DÉBIT VARIABLE POUR UN ÉLÉMENT D'UN CIRCUIT DE COMMANDE PAR FLUIDE L'invention concerne les circuits de commande par fluide, et plus précisément certains éléments que comportent de tels circuits. Dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules, certains circuits de commande par fluide, comme par exemple ceux qui sont destinés à commander l'embrayage, comprennent des actionneurs fluidiques appelés « émetteur » et « récepteur » qui, pour l'un au moins d'entre eux doit assurer une pré-charge sur un élément. Par exemple, dans le cas d'une commande d'embrayage, le récepteur comprend un corps fixe logeant un ressort taré (de pré-charge) qui contraint un piston à exercer une pression choisie (dite de pré-charge) sur la fourchette de débrayage. Lorsque l'on débraye en appuyant sur la pédale d'embrayage, le fluide est poussé par l'émetteur vers le récepteur, à l'intérieur duquel il exerce un excès de pression sur le piston qui provoque sa translation vers l'avant et donc déplace la fourchette de débrayage. Le déplacement de la fourchette de débrayage entraîne le déplacement de la butée de débrayage, sur laquelle elle s'appuie, en direction d'un plateau de pression qui est couplé à un disque d'embrayage équipé de garnitures. Ce déplacement provoque l'écartement du plateau de pression des garnitures du disque d'embrayage et donc le désaccouplement de la boite de vitesse par rapport au moteur.

Lorsque les garnitures d'embrayage s'usent, la butée de débrayage bouge, ce qui provoque le déplacement progressif de la fourchette de débrayage et donc le déplacement du piston vers l'arrière Il en résulte une augmentation progressive de l'effort qui est supporté par le ressort taré de pré-charge. On notera que la raideur du ressort taré de pré-charge est choisie de manière à fournir un effort maximal correspondant à une usure maximale prédéfinie des garnitures. Au-delà de cette usure, l'effort supporté par le ressort taré de pré-charge est trop important, et donc la fourchette de débrayage ne peut plus suffisamment déplacer la butée de débrayage lors d'un débrayage. Il en résulte un effet de patinage sur l'embrayage. On notera également que le ressort taré de pré-charge est également chargé de compenser le jeu qui existe dans le circuit de commande.

Ce type de ressort s'avère relativement encombrant. Par ailleurs, lors d'un changement de rapport mal effectué, le relâchement rapide de la pédale d'embrayage génère sur le volant moteur (qui est accouplé au disque d'embrayage pendant les phases d'embrayage) un sur-couple qui peut s'avérer très important lorsqu'il existe une importante différence de régime entre l'arbre moteur et l'arbre primaire de la boîte de vitesses. Par conséquent, certains circuits de commande comprennent également un limiteur de couple destiné à protéger de tels sur-couples le volant moteur, notamment lorsqu'il est de type dit bi-masse (et parfois appelé double volant amortisseur (ou DVA)).

En raison de leur conception, les limiteurs de couple connus, qui sont généralement placés dans la conduite d'alimentation du récepteur, fonctionnent en permanence, ce qui a pour effet de ralentir la remontée de la pédale d'embrayage lorsque cela n'est pas souhaitable, c'est-à-dire pendant les phases de ré-embrayage. Cela peut constituer une gêne pour le conducteur et/ou être interprété comme un problème de fonctionnement. L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients précités en proposant un clapet anti-retour d'un nouveau genre qui assure à la fois une fonction de pré-charge et une fonction de limitation de couple à débit variable.

Plus précisément, l'invention propose un clapet anti-retour, destiné à être logé dans un élément d'un circuit de commande par fluide, et comprenant : - un corps muni, d'une part, d'un logement dans lequel peut se translater un piston contraint par un premier ressort taré et comportant une partie avant destinée à communiquer avec une sous-partie avant de cet élément via un accès qui est contrôlé par une extrémité du piston, et, d'autre part, d'au moins un orifice communiquant avec la partie avant du logement pour le passage du fluide, et - une rondelle de contrôle comportant l'accès contrôlé et propre à se translater dans la partie avant du logement sous contrainte d'un second ressort afin de contrôler l'accès à chaque orifice pour contrôler le débit de passage du fluide lorsque ce dernier circule de la sous-partie avant vers une sous-partie arrière située à l'arrière du corps. Ainsi, on regroupe très avantageusement au sein d'un clapet antiretour non seulement une fonction de pré-charge, mais également une fonction de limitation de couple à débit variable qui permet de « désactiver » le limiteur de couple lorsque l'on n'a pas besoin de lui, et notamment pendant les phases de ré-embrayage normales. On comprendra que cela permet en outre de réduire l'encombrement du circuit de commande par fluide. Le clapet anti-retour selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : il peut comprendre un élément de fermeture, d'une première part, propre à être logé dans l'élément contre un épaulement interne qu'il comprend et qui est situé au voisinage de la sous-partie avant, d'une deuxième part, constituant une paroi de fermeture avant pour le corps, d'une troisième part, définissant une butée avant pour la rondelle de contrôle, et, d'une quatrième part, comportant un orifice pour le passage du fluide ; - son corps peut comprendre, dans une partie avant qui délimite la partie avant du logement, un épaulement interne qui définit une butée arrière pour la rondelle de contrôle ; - son corps peut comprendre, dans une partie centrale qui délimite une partie du logement, un épaulement interne qui définit une butée arrière pour le second ressort ; - son corps peut comprendre, dans une partie avant, deux orifices diamétralement opposés ; - son piston peut comprendre une partie arrière dans laquelle est défini un logement qui loge une partie du premier ressort lorsqu'il n'est pas translaté vers l'arrière par le fluide. L'invention propose également un élément, destiné à équiper un circuit de commande par fluide, et comprenant un clapet anti-retour du type de celui présenté ci-avant. Un tel élément peut, par exemple, être un récepteur ou un conduit d'alimentation de récepteur.

L'invention propose également un circuit de commande par fluide comprenant un élément du type de celui présenté ci-avant. Un tel circuit peut, par exemple, être agencé pour commander un embrayage de véhicule, éventuellement de type automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective éclatée, un exemple de réalisation de clapet anti-retour selon l'invention avant son installation dans un élément de circuit de commande, la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en coupe longitudinale, une partie d'un élément de circuit de commande équipée d'un exemple de réalisation de clapet anti-retour selon l'invention placé dans un premier état correspondant à un début de débrayage, la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en coupe longitudinale, la partie de l'élément de circuit de commande de la figure 2 avec son clapet anti-retour placé dans un deuxième état correspondant à une fin de débrayage, la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue en coupe longitudinale, la partie de l'élément de circuit de commande de la figure 2 avec son clapet anti-retour placé dans un troisième état correspondant à un ré-embrayage à vitesse normale, et la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue en coupe longitudinale, la partie de l'élément de circuit de commande de la figure 2 avec son clapet anti-retour placé dans un quatrième état correspondant à un ré-embrayage à vitesse rapide. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.

L'invention a pour but de proposer un clapet anti-retour CA destiné à assurer à la fois une fonction de pré-charge et une fonction de limitation de couple à débit variable au sein d'un élément RC d'un circuit de commande par fluide.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le circuit de commande par fluide est destiné à commander un embrayage d'un véhicule, éventuellement de type automobile. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout type de circuit destiné à commander au moyen d'un fluide (liquide ou gazeux) au moins un équipement, dispositif ou système nécessitant un contrôle de couple. Par conséquent, le circuit pourra faire partie d'un véhicule terrestre ou maritime (ou fluvial) ou encore aérien, par exemple. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que l'élément RC est un récepteur de circuit de commande d'embrayage. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type d'élément. Elle concerne en effet d'autres types d'élément de circuit de commande, et notamment les canalisations (ou conduites) d'alimentation de récepteur de circuit de commande. Enfin, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le fluide qui circule dans le circuit de commande est un liquide incompressible, comme par exemple un liquide de frein. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de fluide. Elle concerne en effet également les gaz. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de réalisation non limitatif d'un clapet anti-retour CA selon l'invention.

Comme illustré très partiellement sur les figures 1 à 5, un tel clapet (anti-retour) CA est destiné à être logé dans un élément RC (ici un récepteur) d'un circuit de commande par fluide (ici un circuit de commande d'embrayage, non représenté). Le récepteur RC comprend à cet effet une partie évidée PE destinée à loger le clapet CA et communiquant avec des sous-parties avant SPV et arrière SPR. Dans l'exemple non limitatif illustré, la sous-partie avant SPV fait partie du récepteur RC tandis que la sous-partie arrière SPR est placée derrière le clapet CA dans une partie du circuit de commande qui alimente le récepteur RC. Dans ce qui suit et ce qui précède on considère qu'un élément ou une partie « arrière » est un élément ou une partie qui est situé(e) du côté de l'émetteur du circuit de commande, et donc de la pédale d'embrayage, alors qu'un élément ou une partie « avant » est un élément ou une partie qui est situé(e) du côté de la fourchette de débrayage. Comme illustré, un clapet CA, selon l'invention, comprend au moins un corps CC, un piston PC, un premier ressort RI taré, une rondelle de contrôle RA et un second ressort R2.

Le corps CC est destiné à être installé fixement dans la partie évidée PE (ici du récepteur RC). A cet effet, et comme illustré sur les figures 2 à 5, la partie évidée PE peut comporter dans une partie avant un épaulement interne El destiné à servir de butée avant pour le corps CC une fois qu'il a été installé.

Comme cela apparaît mieux sur les figures 2 à 5, le corps CC est muni d'un logement Ll à l'intérieur duquel peut se translater le piston PC sous contrainte du premier ressort RI taré. Ce premier ressort RI est destiné à assurer la pré-charge, ici à distance de la fourchette de débrayage (non représentée). Son coefficient de raideur (et donc son tarage) est choisi en fonction de l'effort qu'il doit pouvoir garantir et maintenir quel que soit l'état d'usure des garnitures du disque d'embrayage. On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 5, que le piston PC peut comprendre une partie arrière où se trouve défini un logement L2 à l'intérieur duquel au moins une partie du premier ressort RI est entièrement logée, notamment lorsque ledit piston PC n'est pas translaté vers l'arrière par le fluide. Cela permet notamment de réduire l'encombrement axial du clapet CA et de ne pas avoir à prévoir de moyens de fixation du premier ressort RI à l'arrière du piston PC.

Le logement Ll comporte une partie avant qui est située du côté de la sous-partie avant SPV afin de pouvoir communiquer avec elle via un accès 02 qui est contrôlé par une extrémité EP du piston PC et défini dans la rondelle de contrôle RA.

Le corps CC comprend également au moins un orifice 01 qui communique avec la partie avant du logement L1 pour le passage du fluide. Dans l'exemple de réalisation illustré non limitativement sur les figures 2 à 5, le corps CC comprend deux orifices 01 qui sont diamétralement opposés.

Mais cela n'est pas obligatoire. Il pourrait en effet ne comporter qu'un seul orifice 01 ou bien trois ou quatre orifices 01, par exemple. La forme de chaque orifice 01 peut être ovale (comme illustré), ou ronde, ou rectangulaire, ou encore carrée, par exemple. Comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 5, la communication fluidique entre les orifices 01 et la sous-partie arrière SPR peut se faire via un élément d'alimentation EA destiné à être logé au moins partiellement dans le réceptacle RC et comprenant des alésages interne définissant un canal principal CP et au moins un canal secondaire CS. Mais on pourrait se passer d'un tel élément d'alimentation EA.

La rondelle de contrôle RA est logée dans la partie avant du logement L1 au voisinage de la sous-partie avant SPV. Elle est propre à se translater dans cette partie avant sous contrainte du second ressort R2, afin de contrôler l'accès à chaque orifice 01, au moins partiellement, et ainsi contrôler le débit de passage du fluide au travers de chaque orifice 01 lorsqu'il circule de la sous-partie avant SPV vers la sous-partie arrière SPR. La rondelle de contrôle RA et le second ressort R2 assurent ainsi ensemble la fonction de limitation de couple en contrôlant le débit du fluide dans certaines phases décrites plus loin. Le second ressort R2 présente un coefficient de raideur qui est choisi en fonction de l'effort que l'on souhaite mettre en oeuvre pour déplacer la rondelle de contrôle RA (phase d'activation du limiteur de couple à débit variable). Par ailleurs, dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 2 à 5, le second ressort R2 est dimensionné de manière à permettre la translation du piston PC dans l'espace interne qui est délimité par ses spires. On notera que le corps CC peut avantageusement comprendre, dans une partie centrale qui délimite une partie du logement L1, un épaulement interne E3 qui définit une butée arrière pour le second ressort R2. On comprendra mieux plus loin l'intérêt de cette butée arrière. On notera également que l'extrémité avant du logement Ll peut, comme illustré non limitativement, être fermée par une paroi de fermeture avant constituée par un élément de fermeture EF logé dans le réceptacle RC contre l'épaulement interne El qui est situé au voisinage de la sous-partie avant SPV. Cet élément de fermeture EF se présente par exemple sous la forme d'un disque qui définit une butée avant pour la rondelle de contrôle RA et l'extrémité avant du corps CC, et qui comporte un orifice 03 destiné à permettre le passage du fluide. On notera que cet orifice 03 est placé devant io l'orifice 02 défini dans la rondelle de contrôle RA. On va maintenant décrire le fonctionnement du clapet CA en référence aux figures 2 à 5, en considérant qu'il fait partie d'un circuit de commande d'embrayage. On se réfère tout d'abord aux figures 2 et 3 pour décrire la phase de 15 débrayage. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'embrayage, le fluide se retrouve poussé par l'émetteur et donc parvient, ici, au niveau de l'élément d'alimentation EA. Comme illustré sur la figure 2, le fluide pénètre alors dans le canal principal CP (flèche F1), puis dans les canaux secondaires CS et 20 ressort dans la partie évidée PE du réceptacle RC en amont des orifices 01 (flèches F2). Le fluide pénètre ensuite dans la partie avant du logement Ll via les orifices 01. L'extrémité EP du piston PC obstruant totalement l'accès 02 de la rondelle de contrôle RA, la pression augmente entre cette dernière (RA) et le piston PC. 25 Comme illustré sur la figure 3, lorsque cette pression dépasse une valeur prédéfinie, elle contraint le piston PC à se translater vers l'arrière sous contrainte du premier ressort R1 (de pré-charge) qui se retrouve logé presque intégralement dans le logement L2 du piston PC. Cela permet d'écarter l'extrémité du piston PC de l'accès 02, et donc le passage du fluide au travers 30 de cet accès 02 puis, ici, de l'orifice 03 de l'élément de fermeture EF (flèche F4). Le fluide peut alors parvenir dans la sous-partie avant SPV (ici du réceptacle RC) afin d'actionner la fourchette de débrayage et donc provoquer le débrayage.

On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire une phase de ré-embrayage normale. Lorsque le conducteur commence à laisser remonter lentement la pédale d'embrayage, la pression dans la sous-partie avant SPV du récepteur RC est initialement très supérieure à celle qui existe à l'intérieur du logement L1 du clapet CA du fait de l'action du disque d'embrayage. La pression dans la sous-partie avant SPV s'applique alors au piston PC et à la rondelle de contrôle RA. La raideur du premier ressort R1 étant plus faible que celle du second ressort R2, le piston PC se translate vers l'arrière en comprimant le l a premier ressort R1. Cela permet d'écarter l'extrémité du piston PC de l'accès 02, et donc le passage du fluide au travers, ici, de l'orifice 03 de l'élément de fermeture EF et de l'accès 02 (flèche F5). Le fluide peut alors ressortir de la partie avant du logement L1 par les orifices 01 (flèche F6), puis de l'élément d'alimentation EA (via les canaux secondaires CS et principal CP (flèches 15 F7)) pour parvenir dans la sous-partie arrière SPR (flèche F8), et donc permettre un ré-embrayage normal par re-déplacement de la fourchette de débrayage. On notera que la fonction de limitation de couple n'est pas ici utilisée. On se réfère maintenant à la figure 5 pour décrire une phase de ré- 20 embrayage anormale, qui, elle, nécessite l'utilisation de la fonction de limitation de couple. Lorsque le conducteur relâche rapidement la pédale d'embrayage, cela provoque un ré-embrayage rapide qui génère un sur-couple élevé dans la sous-partie avant SPV du récepteur RC. Ce sur-couple arrive sur le piston 25 PC et la rondelle de contrôle RA (flèche F5'), alors que le piston PC vient d'être translaté vers l'arrière et donc ne peut plus reculer du fait que le premier ressort R1 est déjà complètement comprimé. Par conséquent, la rondelle de contrôle RA est contrainte de se translater vers l'arrière (en direction du piston PC) en comprimant le second ressort R2, jusqu'à ce qu'elle arrive en butée 30 contre l'épaulement interne E2 défini dans l'extrémité avant du corps CC. Cette translation vers l'arrière de la rondelle de contrôle RA provoque la fermeture progressive mais partielle des orifices 01 du corps CC. Il en résulte une réduction progressive du débit du fluide sortant du clapet CA (flèches F6') et remontant vers la sous-partie arrière SPR (via l'élément d'alimentation EA (et plus précisément via ses canaux secondaires CS et principal CP (flèches F7' et F8')), et donc vers l'émetteur et la pédale d'embrayage. Cette réduction progressive du débit du fluide induit un ralentissement de la remontée de la pédale d'embrayage et une fermeture lente de l'embrayage avec un couple d'arrêt élevé (dans le récepteur RC) qui rend tolérable l'impact sur le volant moteur. La fonction de limitation de couple est donc ici bien utilisée puisqu'elle agit dans le circuit de commande comme une vanne d'étranglement unidirectionnelle, dans le sens de l'embrayage vers la pédale d'embrayage, qui limite ainsi la vitesse de ré-embrayage. On notera qu'en phase de pré-charge, lorsque le cycle de débrayage - ré-embrayage a été effectué, la pression diminue dans le récepteur RC, ce qui permet au premier ressort R1 de translater le piston PC vers l'avant jusqu'à ce que son extrémité EP vienne de nouveau obstruer intégralement l'accès 02 de la rondelle de contrôle RA, qui, sous la pression des premier R-I et second R2 ressorts est de nouveau placée contre l'élément de fermeture EF. Le clapet CA est alors de nouveau en position fermée et la pression de pré-charge dans le récepteur RC est de nouveau égale à la valeur souhaitée. On notera également que la compensation de l'usure des garnitures d'embrayage s'effectue de la manière suivante. Lorsque la pression dans le récepteur RC augmente, à cause de l'usure des garnitures, le clapet CA s'ouvre du fait de la translation vers l'arrière de son piston PC (et donc du dégagement de l'accès 02 par écartement de l'extrémité EP), ce qui permet de compenser cette usure. Puis, le clapet CA se ferme automatiquement dès que la pression de pré-charge est de nouveau atteinte dans le récepteur RC. On notera également, comme illustré sur la figure 2, que le clapet CA comporte des joints J destinés à assurer son étanchéité au fluide en certains endroits illustrés non limitativement. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de clapet anti- retour, d'élément de circuit de commande, et de circuit de commande par fluide décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Clapet anti-retour (CA), propre à être logé dans un élément (RC) d'un circuit de commande par fluide, caractérisé en ce qu'il comprend i) un corps (CC) muni d'un logement (L1), dans lequel peut se translater un piston (PC) contraint par un premier ressort (R1) taré et comportant une partie avant destinée à communiquer avec une sous-partie avant (SPV) dudit élément (RC) via un accès (02) contrôlé par une extrémité (EP) dudit piston (PC), et d'au moins un orifice (01) communiquant avec ladite partie avant du logement (L1) pour le passage dudit fluide, et ii) une rondelle de contrôle (RA) comportant ledit accès (02) et propre à se translater dans ladite partie avant du logement (L1) sous contrainte d'un second ressort (R2) afin de contrôler l'accès à chaque orifice (01) pour contrôler le débit de passage du fluide lorsque ce dernier circule de ladite sous-partie avant (SPV) vers une sous- partie arrière (SPR) située à l'arrière dudit corps (CC).
2. 2. Clapet anti-retour selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de fermeture (EF) propre à être logé dans ledit élément (RC) contre un épaulement interne (El ) qu'il comprend et qui est situé au voisinage de ladite sous-partie avant (SPV), constituant une paroi de fermeture avant pour ledit corps (CC), définissant une butée avant pour ladite rondelle de contrôle (RA), et comportant un orifice (03) pour le passage dudit fluide.
3. 3. Clapet anti-retour selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit corps (CC) comprend, dans une partie avant délimitant ladite partie avant du logement (L1), un épaulement interne (E2) définissant une butée arrière pour ladite rondelle de contrôle (RA).
4. 4. Clapet anti-retour selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit corps (CC) comprend, dans une partie centrale délimitant une partie dudit logement (L1), un épaulement interne (E3) définissant une butée arrière pour ledit second ressort (R2).
5. 5. Clapet anti-retour selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit corps (CC) comprend, dans une partie avant, deux orifices (01) diamétralement opposés.
6. 6. Clapet anti-retour selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit piston (PC) comprend une partie arrière dans laquelle est défini un logement (L2) logeant une partie dudit premier ressort (R1) lorsque ledit piston (PC) n'est pas translaté vers l'arrière par ledit fluide.
7. 7. Elément (RC) pour un circuit de commande par fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un clapet anti-retour (CA) selon l'une des revendications précédentes.
8. 8. Elément selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est choisi dans un groupe comprenant au moins un récepteur et un conduit l a d'alimentation de récepteur.
9. 9. Circuit de commande par fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un élément (RC) selon l'une des revendications 7 et 8.
10. 10. Circuit selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est agencé pour commander un embrayage de véhicule.