FR3020846A1 - Actionneur electromecanique a vis a billes pour un embrayage - Google Patents

Abstract

Un actionneur électromécanique (10) pour l'entraînement en translation d'un diaphragme d'embrayage parallèlement à un axe de référence (100) de l'actionneur, comporte un moteur électrique (12) comportant un stator fixe (14) et un rotor (16) tournant par rapport au stator autour de l'axe de référence (100), un mécanisme de vis à billes (24) comportant un écrou (26) fixe en rotation par rapport au rotor (16) et fixe en translation par rapport au stator (14), une vis (30) fixe en rotation par rapport au stator (14) et guidée en translation par rapport au stator (14) parallèlement à l'axe de référence (100), la vis (30) étant alignée sur l'axe de référence (100) et présentant au moins un chemin de roulement hélicoïdal (32) tourné radialement vers l'extérieur, l'écrou (26) étant aligné sur l'axe de référence (100) et présentant au moins un chemin de roulement (28) tourné radialement vers l'intérieur, le mécanisme de vis à billes (24) comportant en outre des billes (34) roulant sur le chemin de roulement (28) de l'écrou et sur le chemin de roulement (32) de la vis, de telle sorte qu'une rotation du rotor (16) entraîne une translation de la vis (30) parallèlement à l'axe de référence (100); et une liaison mécanique (54, 66) pour transmettre des efforts axiaux de la vis à une butée tournante d'embrayage (62).

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à un actionneur électromécanique plus particulièrement destiné à la commande d'un embrayage sec ou humide, normalement ouvert ou normalement fermé.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Dans le document FR 2 812 048 est décrit un actionneur d'embrayage comportant une vis à bille entraînée en rotation sans translation, et coopérant par l'intermédiaire de billes avec un écrou fixe en rotation, de sorte à entraîner en translation une butée tournante d'embrayage, solidaire de l'écrou. L'entraînement de la vis est obtenu par l'intermédiaire d'une couronne dentée formée sur la vis, engrenant avec une crémaillère déplacée en translation suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la vis. Ce dispositif est relativement encombrant et déséquilibré dans la disposition des éléments de transmission des efforts, d'où une usure rapide et une fiabilité aléatoire. [0003] Dans le document W013149793 est illustré un actionneur d'embrayage comportant un moteur dont le stator est situé à l'intérieur du rotor qui entraîne en rotation, sans translation, une vis située radialement à l'extérieur du moteur et coopérant par l'intermédiaire de corps roulants avec un écrou mobile en translation par rapport au moteur de manière à entraîner en translation une butée tournante d'embrayage. Cette disposition impose des contraintes importantes dans le dimensionnement du moteur, qui limitent la puissance développée pour un encombrement radiale donné. EXPOSE DE L'INVENTION [0004] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer un actionneur électromécanique compact qui puisse s'insérer facilement dans un embrayage, et présente une bonne fiabilité. [0005] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un actionneur électromécanique pour l'entraînement en translation d'un diaphragme d'embrayage parallèlement à un axe de référence de l'actionneur, l'actionneur 30 comportant : un moteur électrique comportant un stator fixe et un rotor tournant par rapport au stator autour de l'axe de référence de l'actionneur; un mécanisme de vis à billes comportant une vis alignée sur l'axe de référence de l'actionneur et présentant au moins un chemin de roulement hélicoïdal tourné radialement vers l'extérieur, un écrou aligné sur l'axe de référence de l'actionneur et présentant au moins un chemin de roulement tourné radialement vers l'intérieur, et des billes roulant sur le chemin de roulement de l'écrou et sur le chemin de roulement de la vis, l'écrou étant solidaire du rotor, et la vis fixe en rotation par rapport au stator et guidé en translation par rapport au stator parallèlement à l'axe de référence de l'actionneur; et une liaison mécanique pour transmettre des efforts axiaux de la vis à une butée tournante d'embrayage. [0006] En choisissant de faire tourner l'écrou et translater la vis, on élimine une contrainte dans le dimensionnement du rotor du moteur, ce qui permet, pour un encombrement axial donné, une plus grande puissance. [0007] De préférence, le rotor, qui suivant les modes de réalisation du moteur peut comprendre des aimants permanents et/ou des enroulements, est positionné radialement à l'extérieur de l'écrou. Le cas échéant, l'écrou est positionné au moins partiellement à l'intérieur d'une cavité tubulaire du rotor. [0008] De préférence, le stator, qui comporte des enroulements, est positionné radialement à l'extérieur du rotor. Le moteur est de préférence à entrefer radial, et le rotor est de préférence situé à l'intérieur d'une cavité tubulaire du stator. Il peut s'agir notamment d'un moteur synchrone à aimants permanents rotoriques. [0009] L'actionneur a une forme tubulaire et présente une cavité ouverte à deux extrémités axiales opposées de l'actionneur, ce qui est possible notamment si la vis est tubulaire. Cette cavité permet en pratique d'enfiler l'actionneur sur un arbre d'entrée d'une boîte de transmission disposée en aval de l'embrayage piloté par l'actionneur. [0010] Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, la liaison mécanique comporte un ressort de précharge en appui contre la vis et apte à travailler dans l'axe de référence de l'actionneur. Ce ressort est destiné à venir solliciter la butée tournante axialement dans une direction de précharge parallèle à l'axe de référence de l'actionneur, et avec une force qui est indépendante du positionnement de la vis. Ce ressort de précharge permet une reprise des jeux fonctionnels entre les composants de l'embrayage et une compensation de l'usure de ces mêmes composants. Le ressort de précharge peut avantageusement être positionné radialement à l'intérieur du chemin de roulement formé sur la vis, ce qui permet une grande compacité de l'ensemble. En particulier, le ressort de précharge peut être positionné au moins partiellement à l'intérieur d'une cavité de la vis. [0011] La vis présente de préférence au moins un relief de guidage coopérant avec au moins un relief de guidage conjugué solidaire du stator pour autoriser une translation de la vis par rapport au stator et interdire une rotation de la vis autour de l'axe de référence de l'actionneur par rapport au stator. Le relief de guidage de la vis est de préférence tourné radialement vers l'intérieur et le relief correspondant solidaire du stator, qui est dans ce cas tourné radialement vers l'extérieur, peut être réalisé sur une pièce de guidage fixe par rapport au stator, de préférence tubulaire, placée à l'intérieur d'un évidement de la vis. Ces reliefs peuvent avantageusement comprendre des cannelures axiales et des nervures conjuguées. [0012] Suivant un mode de réalisation, la liaison mécanique comporte un baladeur guidé en translation et fixe en rotation par rapport à la vis, qui peut être pourvu d'une interface de fixation à la butée tournante, ou qui peut intégrer un des chemins de roulement de la butée tournante. Ce baladeur peut être réalisé sous forme d'un manchon. Ce baladeur peut intégrer une piste de frottement pour un joint d'étanchéité fixe par rapport au stator, par exemple fixé à un élément de carter. On peut également prévoir un moyen de retenue visant à limiter la course du baladeur et à garantir la cohésion de l'actionneur pendant le stockage, le transport et avant le montage sur l'organe de transmission, afin d'éviter que le baladeur ne se sépare de l'actionneur. [0013] Suivant un mode de réalisation, la vis présente au moins un relief de guidage coopérant avec au moins un relief de guidage conjugué formé sur le baladeur pour autoriser une translation du baladeur par rapport à la vis et interdire une rotation du baladeur autour de l'axe de référence de l'actionneur par rapport à la vis. [0014] De préférence, l'actionneur comporte un palier de guidage en rotation de l'écrou par rapport au stator. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le palier de guidage présente une piste de palier formée sur l'écrou, d'où une intégration de multiples fonctions dans une même pièce. [0015] L'actionneur comporte de préférence un élément de carter en une ou plusieurs parties, dans lequel est logé le carter, et qui peut le cas échéant servir de support pour le palier de guidage de l'écrou et du rotor. Ce carter peut être pourvu d'une interface de fixation à un carter de boîte de transmission, comprenant par exemple un flasque et des trou d'insertion de vis de fixation. [0016] L'actionneur comporte en outre de préférence une butée tournante présentant deux chemins de roulement annulaires et des corps roulants au contact des deux chemins de roulement pour permettre une rotation relative entre les deux chemins de roulement. On peut prévoir que la butée tournante soit mobile radialement par rapport à l'axe de référence de l'actionneur, par exemple plaquée, à l'aide d'un ressort, contre une surface plane du baladeur. [0017] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à une chaîne cinématique de transmission comportant un arbre d'entrée de boîte de transmission relié à un composant d'un embrayage, et un actionneur d'embrayage tel que décrit précédemment, enfilé sur l'arbre d'entrée et apte à déplacer un diaphragme de l'embrayage.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustre: - la figure 1, une vue en coupe axiale d'un actionneur suivant un mode de réalisation de l'invention, pourvu d'une vis positionnée dans une première position de fin de course, et d'un baladeur dans une position rétractée; la figure 2, une vue en coupe axiale de l'actionneur de la figure 1, la vis étant positionnée dans la première position de fin de course, et le baladeur dans une position déployée; la figure 3, une vue en coupe axiale de l'actionneur de la figure 1, la vis étant positionnée dans une deuxième position de fin de course, et le baladeur dans la position rétractée; la figure 4, une vue en coupe axiale de l'actionneur de la figure 1, la vis étant positionnée dans la deuxième position de fin de course, et le baladeur dans la position déployée; - la figure 5, une vue en coupe transversale suivant un plan de coupe V illustré sur la figure 3; - la figure 6, une vue en coupe transversale suivant un plan de coupe VI illustré sur la figure 2. [0019] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE REALISATION [0020] Sur les figures 1 à 6 est illustré un actionneur électromécanique 10 plus particulièrement adapté à l'entraînement en translation d'un diaphragme d'embrayage (non illustré) parallèlement à un axe géométrique de référence 100 de l'actionneur, confondu avec un axe de rotation de l'embrayage. L'actionneur comporte un moteur électrique 12 à entrefer radial, comportant un stator extérieur 14 et un rotor 16 tournant à l'intérieur du stator autour de l'axe de référence de l'actionneur. Le moteur 12 peut par exemple être un moteur synchrone à aimants permanents présentant des enroulements statoriques et un rotor constitué d'aimants permanents. Le moteur 12 est logé dans un logement cylindrique 18 d'un élément de carter 20, ce dernier comportant un flasque 21 pourvu de trous 22 pour le passage de vis de fixation (non illustrées) à un carter de la boîte de vitesse. [0021] Un mécanisme de vis à billes 24 est disposé à l'intérieur du rotor 16, aligné sur l'axe de référence 100 de l'actionneur. Ce mécanisme 24 comporte un écrou 26 solidaire du rotor 16 et présentant au moins un, et de préférence deux, chemins de roulement 28 hélicoïdaux tournés radialement vers l'intérieur et équipés chacun d'un recirculateur de billes 29, une vis 30 coaxiale présentant au moins un chemin de roulement hélicoïdal 32 tourné radialement vers l'extérieur et des billes 34 circulant sur les chemins de roulement 32, 28 de la vis 30 et de l'écrou 26. [0022] Sur l'écrou 26 est également formé un chemin de roulement annulaire 36 d'un palier de guidage 38 à roulement à contact oblique. Ce palier de guidage 38 comporte en outre une bague intérieure 40 frettée sur un tube de guidage 42 solidaire de l'élément de carter 20 et sur laquelle est formé un chemin de roulement 44 situé en regard du chemin de roulement annulaire 36 de l'écrou, des billes 46 circulant sur les chemins de roulement 36, 44 de manière à guider l'écrou 26 en rotation par rapport au carter 20 et au stator 14 et à s'opposer à la translation de l'écrou 26 par rapport au carter 20 et au stator 14. [0023] Sur le tube de guidage 42 sont formées des cannelures 48 (visibles sur la figure 6) qui s'étendent parallèlement à l'axe de référence de l'actionneur et 20 coopèrent avec des nervures conjuguées 50 formées sur la vis 30, permettant un guidage en translation sans rotation de la vis 30 par rapport au carter 20 et au stator 14. [0024] La vis 30 comporte un deuxième jeu de nervures 52, illustré sur la figure 5, qui s'étendent axialement et coopèrent avec des cannelures conjuguées 53 formées 25 sur un manchon baladeur 54 qui présente un épaulement plan 56 perpendiculaire à l'axe de référence 100, et une portée cylindrique 58 permettant loger une bague extérieure 60 d'une butée tournante d'embrayage 62 destinée à venir actionner un diaphragme d'embrayage (non représenté). Dans ce mode de réalisation, la bague extérieure 60 présente un diamètre intérieur légèrement plus grand que celui de la 30 portée cylindrique, autorisant ainsi un jeu fonctionnel radial. Une rondelle de ressort conique 63 maintient la bague extérieure en appui axial contre l'épaulement 56, tout en préservant cette liberté de mouvement radial de la bague, qui permet un autocentrage ce la butée tournante 62. Un ressort hélicoïdal de précharge 64 est positionné radialement à l'intérieur du chemin de roulement 32 formé sur la vis 30 et de préférence au moins partiellement à l'intérieur d'une cavité de la vis 30, en appui par une extrémité contre un épaulement 66 du manchon baladeur et par une autre extrémité, par l'intermédiaire d'une rondelle d'appui 68, à un jonc d'arrêt 70 glissé dans une gorge annulaire 72 de la vis 30, de manière à rappeler le manchon baladeur 54 dans une direction axiale de précharge parallèle à l'axe de référence de l'actionneur. [0025] De manière remarquable, tous les composants de l'actionneur 10 sont tubulaires et l'actionneur délimite une cavité tubulaire 74 aligné sur l'axe de référence 100 de l'actionneur et ouvert à ses deux extrémités axiales, permettant d'enfiler l'actionneur 10 sur un arbre d'entrée d'une boîte de transmission. [0026] L'actionneur 10 fonctionne de la manière suivante: l'alimentation électrique du moteur 12 permet de faire tourner le rotor 16 et l'écrou 26 et d'entraîner la vis 30 en translation parallèlement à l'axe de référence 100 de l'actionneur, entre une première position de fin de course illustrée sur les figures 1 et 2, et une deuxième position de fin de course illustrée sur les figures 3 et 4. Par ailleurs, et quelle que soit la position de la vis 30 sur sa course, le manchon baladeur 54 est mobile par rapport à cette dernière, parallèlement à l'axe de référence 100 de l'actionneur, entre une position rétractée illustrée sur les figures 1 et 3, et une position déployée illustrée sur les figures 2 et 4. Le ressort de précharge 64 sollicite le baladeur 54 vers la position déployée et cette sollicitation est équilibrée par la sollicitation du diaphragme sur la butée tournante. Le ressort de précharge 64 permet ainsi de compenser les jeux dimensionnels et fonctionnels et les usures de pièces dans l'embrayage, le moteur assurant le déplacement axial de la vis et l'effort sur le baladeur, la butée tournante et le diaphragme, en vue de l'actionnement de l'embrayage, qui peut être de type quelconque, normalement ouvert ou normalement fermé, sec ou humide, simple ou double. Un arrêt en translation vers la droite sur les figures 1 à 4 est dans le cas présent réalisé par l'appui sur le diaphragme du mécanisme d'embrayage, via la butée 62, le baladeur 54, le ressort 64, la rondelle 68, le jonc 70, la vis à bille 30 et les billes 28. [0027] Le mécanisme de vis à bille 24 est réversible, se qui impose de maintenir le moteur sous tension pour maintenir un effort dans la position s'opposant aux ressorts disposés dans le mécanisme d'embrayage. Toutefois, le rendement du mécanisme de vis à bille 24 est très élevé dans le sens de la transformation d'un couple moteur du moteur en translation de la vis 30, et très faible en sens inverse, de sorte que l'énergie électrique de maintien nécessaire est très faible. [0028] Naturellement, diverses variations sont possibles. En particulier, il est possible de prévoir que le chemin de roulement du palier de guidage soit formé sur une bague de roulement rapportée sur l'écrou. Le tube de guidage peut être formé d'une pièce avec l'élément de carter. La forme et le nombre de chemins de roulement hélicoïdaux sur la vis et de chemins de roulement correspondants sur l'écrou peuvent être choisis librement par l'homme du métier en fonction des contraintes de dimensionnement, et notamment de la puissance à transmettre. Le ressort de précharge peut avoir une structure quelconque, par exemple à vague, en rondelle élastique conique ou ondulée. Le guidage de la vis en translation par rapport au carter peut être réalisé par tout moyen approprié. Les recirculateurs de billes peuvent être positionnés sur la vis. Le baladeur n'est pas nécessairement un manchon mais peut présenter toute forme appropriée. Le baladeur peut ne former qu'une pièce avec l'une des bagues de la butée tournante. La butée tournante peut être de tout type approprié, de préférence à roulement, les corps roulants pouvant être des rouleaux, et dans ce cas de préférence des rouleaux coniques, ou des billes, la butée étant dans cette hypothèse de préférence à contact oblique, pour supporter les charges axiales.25

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1. Actionneur électromécanique (10) pour l'entraînement en translation d'un diaphragme d'embrayage parallèlement à un axe de référence (100) de l'actionneur, l'actionneur (10) comportant : un moteur électrique (12) comportant un stator fixe (14) et un rotor (16) tournant par rapport au stator (14) autour de l'axe de référence de l'actionneur; un mécanisme de vis à billes (24) comportant une vis (30) alignée sur l'axe de référence (100) de l'actionneur et présentant au moins un chemin de roulement hélicoïdal (32) tourné radialement vers l'extérieur, un écrou (26) aligné sur l'axe de référence (100) de l'actionneur et présentant au moins un chemin de roulement (28) tourné radialement vers l'intérieur, et des billes (34) roulant sur le chemin de roulement (28) de l'écrou et sur le chemin de roulement (32) de la vis; une liaison mécanique (64, 54) pour transmettre des efforts axiaux du mécanisme de vis à billes (24) à une butée tournante (62) d'embrayage, caractérisé en ce que l'écrou (26) est solidaire du rotor (16), et la vis est (30) fixe en rotation par rapport au stator (14) et guidé en translation par rapport au stator (14) parallèlement à l'axe de référence (100) de l'actionneur.
2. 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor (16) est positionné radialement à l'extérieur de l'écrou (26).
3. 3. Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le stator (14) est positionné radialement à l'extérieur du rotor (16).
4. 4. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur présente une cavité (74) ouverte à deux extrémités axiales opposées de l'actionneur.5. 6. 7. 8. 9. 10. 30 10 Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison mécanique comporte un ressort de précharge (64) en appui direct ou indirect contre la vis (30). Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le ressort de précharge (64) est positionné radialement à l'intérieur du chemin de roulement (32) formé sur la vis. Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le ressort de précharge (64) est positionné au moins partiellement à l'intérieur d'une cavité de la vis (30). Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison mécanique comporte un baladeur (54) guidé en translation et fixe en rotation par rapport à la vis (30). Actionneur selon la revendication précédentes, caractérisé en ce que la vis (30) présente au moins un relief de guidage (50) coopérant avec au moins un relief de guidage conjugué (48) formé sur le baladeur (64) pour autoriser une translation du baladeur (64) par rapport à la vis (30) et interdire une rotation du baladeur (64) autour de l'axe de référence (100) de l'actionneur par rapport à la vis (30). Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vis (30) présente au moins un relief de guidage (52) coopérant avec au moins un relief de guidage conjugué (53) fixe par rapport au stator (14) pour autoriser une translation de la vis (30) par rapport au stator (14) et interdire une rotation de la vis (30) autour de l'axe de référence (100) de l'actionneur par rapport au stator (14).11. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un palier (38) de guidage en rotation de l'écrou (26) par rapport au stator (14). 12. Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le palier de guidage (38) présente une piste de palier (36) formée sur l'écrou (26). 13. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une butée tournante d'embrayage (62) lié en translation axiale à la vis (30) par l'intermédiaire de la liaison mécanique (54, 64). 14. Actionneur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la butée tournante (62) est mobile radialement par rapport à l'axe de référence (100) de l'actionneur.20