FR2993950A1 - Actionneur electro-hydraulique d'embrayage a chambre de compensation d'usure integree - Google Patents

Abstract

Actionneur électro-hydraulique d'embrayage pour boîte de vitesses robotisée, comprenant un moteur électrique (10) et un convertisseur mécanique (20) assurant la transmission du mouvement du moteur (10) sur le piston de commande (50b) d'un vérin hydraulique dont la chambre émettrice (31) transmet une pression hydraulique en direction d'un récepteur hydraulique de manoeuvre de butée d'embrayage, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de compensation hydraulique à volume variable (53), disposée dans le prolongement du piston de commande (50b).

Description

- 1 - ACTIONNEUR ELECTRO-HYDRAULIQUE D'EMBRAYAGE A CHAMBRE DE COMPENSATION D'USURE INTEGREE La présente invention concerne un dispositif de commande d'embrayage électro hydraulique pour boîte de vitesses mécaniques d'un véhicule automobile. Elle se rapporte plus particulièrement à un actionneur électro-hydraulique d'embrayage pour boîte de vitesses robotisée, comprenant un moteur électrique et un convertisseur mécanique assurant la transmission du mouvement du moteur sur le piston de commande d'un vérin hydraulique dont la chambre émettrice transmet une pression hydraulique en direction d'un récepteur hydraulique de manoeuvre de butée d'embrayage. Les embrayages mono-disques secs à diaphragme, universellement utilisés dans les groupes motopropulseurs, qui sont commandés à l'ouverture et la fermeture par une butée de débrayage donnent une position fluctuante, à neuf et en cours d'usage des becs du diaphragme sur lesquelles s'appuie la butée. Cette fluctuation de position provient d'une part des dispersions de fabrication du mécanisme, et d'autre part de l'usure de la friction au cours du temps. Un moyen de compensation d'usure est donc indispensable.

Généralement, il est constitué d'un bocal de réserve et de refoulement mis en communication avec le circuit hydraulique de commande quand celui-ci est au repos (pression atmosphérique). Un tel système, appelé système de gavage est illustré par exemple dans la publication US 2012/0085090.

Par la publication FR 2 777 328, on connaît un dispositif de manoeuvre pour un embrayage. Le dispositif comprend une butée de débrayage montée sur une pièce support qui doit être prévu sur le coté de la boîte de vitesses et sur laquelle un élément rotatif de manoeuvre est déplaçable axialement et porte la butée de débrayage. Un mécanisme à rampes de déplacement axial de l'élément de manoeuvre est - 2 - prévu entre ce dernier et la pièce support. Les trois rampes à 120° sont portées directement par la pièce de support et par l'élément de manoeuvre. Les corps roulants (billes) sont intercalées entre ces deux pièces.

L'application d'un tel dispositif à la manoeuvre d'un embrayage, par le conducteur, ou par une machine électrique, est limitée, en raison des caractéristiques mêmes de l'embrayage. Agencé juste derrière la butée, la rampe du mécanisme de conversion des mouvements doit permettre à la butée d'atteindre toutes les positions extrêmes. Or, le glissement les positions embrayée et débrayée oblige à conserver un angle d'hélice sur toute la longueur de la rampe. Par ailleurs, le guidage nécessitant trois corps roulants, l'angle de rotation utilisable pour la manoeuvre de débrayage est limité pour un diamètre de dispositif raisonnable. Finalement l'angle d'hélice a une valeur élevée. Tout en conservant le principe de conversion de mouvement par une rampe, l'invention a pour but d'améliorer la performance globale de l'actionneur. Pour cela, il est proposé d'agencer la rampe dans l'actionneur, et non plus associée à la butée. Ainsi, on peut envisager d'utiliser la totalité de la rampe à chaque manoeuvre d'ouverture de l'embrayage quelque soit l'état initial de l'embrayage et de sa situation d'usure. L'obligation est d'intercaler entre les rampes et la butée de débrayage un dispositif de compensation d'usure et de dispersion de position à neuf. Le dispositif proposé est prévu pour manoeuvrer un embrayage sec de type poussé normalement fermé. L'usure de la garniture de friction repousse les becs de diaphragme, la butée et le piston du vérin récepteur. Le système en cours d'usage restitue du fluide hydraulique et le volume de réserve de fluide sert alors à stocker l'excédent. Cela veut dire aussi que le besoin maximal de fluide, est au début du cycle d'utilisation et qu'en cours de vieillissement, il faut gérer un excès. Dans ces conditions d'excès permanent, il n'est pas nécessaire de prévoir un bocal d'appoint. -3 - L'invention propose au contraire d'intégrer à l'actionneur une chambre de compensation d'usure capable d'absorber cet excès. L'actionneur devient indépendant de toute réserve extérieure de fluide et le fluide utilisé peut aussi être spécifique et optimal. Conformément à l'invention, l'actionneur comporte une chambre de compensation hydraulique à volume variable, disposée dans le prolongement du piston de commande. Selon une autre caractéristique, la chambre de 10 compensation peut être fermée par un piston de compensation déterminant le volume de celle-ci en position de repos en fonction de la position de la butée d'embrayage au repos. De préférence, la chambre de compensation et la chambre émettrice sont en communication par un conduit de 15 gavage en position de repos. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : 20 - la figure 1 est une vue d'ensemble en coupe de l'actionneur d'embrayage en position embrayée, - la figure 2 est une vue éclatée de l'actionneur d'embrayage correspondant à un embrayage neuf en position embrayée (fermé), 25 - la figure 3 est une vue de la rampe déroulée à plat, - la figure 4 montre la relation entre la valeur de la pente et la rotation des galets, - la figure 5 montre la relation entre la valeur de la poussée du vérin émetteur et la rotation des galets, 30 - la figure 6 est une vue d'ensemble en coupe de l'actionneur d'embrayage correspondant à un embrayage neuf en position débrayée (ouvert), - la figure 7 est une vue d'ensemble en coupe de l'actionneur d'embrayage correspondant à un embrayage usé en 35 position embrayée (fermé), et -4 - la figure 8 est une vue d'ensemble en coupe de l'actionneur d'embrayage correspondant à un embrayage usé en position débrayée (ouvert). L'actionneur électro-hydraulique 1 illustré par les figures, est composé essentiellement d'un moteur électrique 10 et d'un convertisseur mécanique 20. Le moteur 10 est muni d'un axe de sortie, ou axe-moteur 11, et d'un connecteur d'alimentation 12. Le convertisseur 20 comporte un élément de sortie de mouvement 50. Le convertisseur mécanique est contenu dans un carter 21 sensiblement cylindrique, et fermé par un couvercle 30. Une rainure de guidage 21a de l'élément de sortie de mouvement 50 est ménagée dans le carter 21. Le convertisseur 20 présente une chambre de vérin émetteur 31, débouchant dans un conduit 32 relié à vérin récepteur (non représenté). Un conduit de gavage 33 met en communication la chambre émettrice 31 avec une chambre de compensation 53. Le convertisseur 20 comprend un train réducteur épicycloidal 40. L'axe du moteur porte une denture 43, constituant le pignon planétaire du train épicycloidal 40.

Les autres éléments du train sont la couronne 41 et au moins un satellite 42. La couronne possède des excroissances 41a, disposées par paires, qui sont percées transversalement pour accueillir chacune un axe 44 porteur d'un galet 45. A l'opposé, la couronne prend appui sur une butée à billes 46.

L'élément de sortie de 50 du convertisseur 20 présente des rampes circulaires 50a (dont les surface d'appui 50e sont indiquées sur les figure 2 et 3), un piston 50b, et des extensions radiales 50d avec des excroissances 50c. La chambre du vérin émetteur 31 présente un joint d'étanchéité extérieur 51. Le circuit de gavage possède également son joint d'étanchéité 52. La référence 53a des figures 1 et 7 représente le volume mort de la chambre de compensation 53, fermée par le piston 54, dont un joint 55 assure l'étanchéité. Un premier ressort 56, prenant appui sur une coupelle 57, assure le retour au repos du piston 54 et l'ouverture du conduit de gavage 33. Un deuxième ressort, - 5 - dit ressort de gavage 58, s'appuie sur les excroissances de l'élément de sortie 50. Celui-ci porte également un aimant 60 associé à un capteur de position sans contact 61. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Le 5 mouvement et la puissance du moteur électrique 10 sont transmis au convertisseur mécanique 20 par l'intermédiaire de son axe 11. Le mouvement est réduit par le train épicycloldal 40. Il en sort par les galets 45, qui coopèrent avec les rampes 50a de l'élément de sortie de mouvement 50, 10 visibles sur la figure 2. La partie inférieure 50b de l'élément de sortie 50, qui a une forme cylindrique dans le mode de réalisation décrit, constitue le piston d'un émetteur hydraulique. Avec des cylindres mâle et femelle correspondants dans le couvercle 30, il délimite la chambre 15 de vérin émetteur, ou chambre émettrice 31, dont l'étanchéité est assurée par les joints 51 et 52. Dans la position haute de la figure 1, la chambre émettrice a son volume maximal. Elle est en communication avec la chambre de compensation (dite aussi de gavage) 53 par le conduit de 20 gavage 33. Le second joint 52 assure l'étanchéité de la chambre 31 du vérin vis-à-vis de la chambre de compensation 53 quand le piston est en partie basse (voir figure 6). L'élément de sortie de mouvement 50 du convertisseur mécanique 20 se déplace en translation pour la vidange et le 25 remplissage de la chambre 31. Les excroissances 50c, réparties sur la périphérie des extensions radiales 50d de l'élément 50 coopèrent avec les évidements 21a du corps d'actionneur 20 pour empêcher la rotation de l'élément 50. La rotation relative des galets 45, entraînés par la 30 couronne 41 du train 40 (elle-même en appui axial sur la butée à billes 46), par rapport à la surface des rampes 50e bloquées en rotation par les excroissances 50c, fait varier le volume de la chambre 31 grâce au déplacement axial de l'élément de sortie 50. L'élément de sortie de mouvement 50 35 est ramené par le ressort de gavage 58 dans la position de repos de la figure 1, où la mise en communication de la -6 chambre 31 et du conduit 33 de gavage est assurée. Le piston 54, qui ferme la chambre de compensation 53, est repoussé vers le bas par le ressort 56 vers sa position de la figure 1, où le volume de la chambre de compensation est minimal.

Enfin, de manière à assurer un pilotage fin de la butée d'embrayage et des manoeuvres d'accostage de la friction, l'actionneur proposé possède un système de lecture de position axiale du piston 50b. Ce système est composé de l'aimant 60 embarqué sur l'élément de sortie de mouvement 50, dont la position absolue est lue par un capteur approprié 61. La transformation du couple fourni par le moteur à la couronne 41 du train 40, en effort tangentiel sur la rampe au niveau du galet 45, et en déplacement axial du piston 50b, dépend de la pente de la rampe. En suivant le profil 50e de la rampe, le galet réalise une course verticale C mise en évidence sur la figure 3, qui devient celle du piston 50b. Le déroulé à plat des rampes 50a, (sur lesquelles un même galet 45 est montré dans ses deux positions extrêmes), montre qu'elles ne sont pas rectilignes. La variation de leur pente a est illustrée de façon non limitative par la figure 4 qui montre l'évolution de la valeur de sa tangente au point d'appui du galet tga, en fonction de l'angle de rotation a de la couronne 41 porteuse de galets 45 par rapport à sa position de repos (embrayage fermé) de la figure 1. La configuration particulière de la rampe 50a illustrée par les figures 3 et 4, se traduit par une courbe d'effort spécifique sur la butée d'embrayage, qui passe par un maximum avant de décroître. L'allure de cette courbe est illustrée par la figure 5, sur laquelle on trouve en abscisses l'angle a de rotation de la couronne 41 du train épicycloïdal 40, et en ordonnées, la valeur de la poussée axiale P exercée sur le piston 54 du vérin émetteur. Cette courbe d'effort est obtenue avec une rampe particulière dont la pente est évolutive conformément à la représentation de la figure 4. - 7 - Les figures 6, 7 et 8 montrent le piston 54 de la chambre de compensation dans différentes situations, correspondant à un embrayage neuf débrayé, usé embrayé et usé débrayé.

Sur la figure 6, le piston 50b est en position basse, et le piston 54 est repoussé vers le haut par le déplacement du fluide emprisonné dans la zone morte 53a de la chambre de compensation 53, qui disparait avec le déplacement vers le bas du piston 50b. Le ressort 56 repousse le piston 54, en mettant sous pression le fluide emprisonné dans la chambre de compensation 53. Cette poussée est transmise partiellement au piston 50b du vérin, en fonction de l'écart des diamètres du piston 54 et de la partie volume mort 53a de la chambre de compensation. Le ressort 56 participe à l'effort de débrayage. Sur la figure 7, où l'embrayage est fermé, le conduit de gavage 33 est ouvert, de manière à gaver la chambre émettrice. Toutefois, en comparant ces figures, on voit que sur la figure 7, où l'embrayage est en fin de vie (garnitures usées), le piston 54 ne rejoint plus sa position basse. Ce changement de position de repos est dû au déplacement de la butée d'embrayage en position de fermeture lié à l'usure des garnitures. En se reportant à la figure 8, correspondant au même embrayage usé en position d'ouverture, on constate une augmentation du volume de sa chambre de compensation, mais on voit que le déplacement relatif du piston 50b entre ses positions de fermeture et d'ouverture, correspondant au refoulement maximal réalisé par le vérin récepteur, n'a pas été impacté par l'usure de l'embrayage.

L'actionneur proposé est en effet capable d'assurer la même prestation de commande tout au long de la vie de l'embrayage, en rattrapant automatiquement l'usure des garnitures par l'augmentation progressive de sa chambre de compensation 53.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Actionneur électro-hydraulique d'embrayage pour boîte de vitesses robotisée, comprenant un moteur électrique 5 (10) et un convertisseur mécanique (20) assurant la transmission du mouvement du moteur (10) sur le piston de commande (50b) d'un vérin hydraulique dont la chambre émettrice (31) transmet une pression hydraulique en direction d'un récepteur hydraulique de manoeuvre de butée 10 d'embrayage, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de compensation hydraulique à volume variable (53), disposée dans le prolongement du piston de commande (50b).
2. 2. Actionneur électro-hydraulique d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de 15 compensation (53) est fermée par un piston de compensation (54) déterminant le volume de celle-ci en position de repos en fonction de la position de la butée d'embrayage au repos.
3. 3. Actionneur électro-hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de 20 compensation (53) et la chambre émettrice (31) sont en communication par un conduit de gavage (33), en position de repos.
4. 4. Actionneur électro-hydraulique d'embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que retour au repos du 25 piston de compensation (54) et l'ouverture du circuit de gavage sont assurés par un ressort (56).
5. 5. Actionneur électro-hydraulique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort (56) maintient en pression l'ensemble du fluide emprisonné dans 30 le circuit hydraulique de débrayage à l'état embrayage fermé.
6. 6. Actionneur électro-hydraulique d'embrayage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le ressort (56) contribue à la manoeuvre de débrayage après la fermeture du conduit de gavage (33). 35
7. 7. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston de commande- 9 - (50b) est repoussé par le convertisseur mécanique (20) vers une position active de manoeuvre d'embrayage, où la chambre de compensation (53) est isolée de la chambre émettrice (31).
8. 8. Actionneur électro-hydraulique selon l'une des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston de commande (50b) est repoussé vers sa position de repos par un ressort de gavage (58).
9. 9. Actionneur électro-hydraulique d'embrayage selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le 10 volume de la chambre de compensation (53) au repos est minimal à l'état neuf et augmente avec l'évolution de la position de la position de repos de la butée d'embrayage en fonction de l'usure des garnitures.
10. 10. Actionneur électro-hydraulique d'embrayage selon 15 l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déplacement relatif du piston de commande (50b) entre les positions de fermeture et d'ouverture de l'embrayage, est indépendant de l'état d'usure de celui-ci.