FR3076329A1 - Actionneur d'embrayage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un actionneur (1) pour système d'embrayage de véhicule automobile, l'actionneur (1) comprenant un moteur électrique, un mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire, un mécanisme réducteur disposé entre le moteur électrique et le mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire caractérisé en ce que le mécanisme réducteur comprend une courroie ou une chaine.

Description

Actionneur d’embrayage

La présente invention concerne un actionneur d’embrayage, notamment pour un système de transmission d’un véhicule automobile.

L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à l'actionnement d'un système d’embrayage simple ou double dont l'état au repos peut être normalement embrayé ou normalement débrayé, à l'actionnement d'un synchroniseur de boîte de vitesses pour transmission manuelle, à l'actionnement d'une boîte de vitesses robotisée, à l'actionnement d'une boîte de vitesses manuelle à double embrayage, ou encore à l'actionnement d'un embrayage de couplage d'un moteur thermique avec une machine électrique lorsque ces deux derniers font partie d'une chaîne de propulsion d'un véhicule hybride.

L’actionneur d’embrayage permet de passer d’un état embrayé, dans laquelle le système de transmission permet la transmission d’un couple ou d’un mouvement, à un état débrayé, dans laquelle une telle transmission n’est pas effectuée. L’actionneur d’embrayage permet également de maintenir le système dans l’état embrayé ou débrayé.

Le document WO2015/090316 divulgue un actionneur d’embrayage comportant une carter, un moteur électrique monté dans le carter et dont l’axe de sortie est couplé en rotation à un premier pignon d’un mécanisme réducteur, un mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire comportant une vis portant un second pignon engrenant avec le premier pignon et comportant un écrou. L’écrou coopère avec la vis et est couplé à la fois en rotation et en translation avec un organe de poussée. L’organe de poussée permet d’actionner le déplacement d’un piston d’un émetteur hydraulique, de façon à pouvoir déplacer un volume d’huile.

La rotation de l’axe du moteur entraîne ainsi le déplacement du piston, par l’intermédiaire des pignons du mécanisme réducteur et du dispositif de transformation de mouvement.

Un tel actionneur est dit hydrostatique en ce qu’il permet le déplacement d’un volume de fluide, sans toutefois générer un débit de fluide hydraulique, le volume de fluide restant en effet quasiment inchangé dans le temps.

Un problème lié aux actionneurs d’embrayage de l’art antérieur concerne les vibrations et bruits qu'ils peuvent produire notamment au niveau du mécanisme réducteur. En effet, l'acoustique apparaît comme un élément de confort essentiel dans les véhicules automobiles actuels de sorte qu'il devient nécessaire d'empêcher la transmission des vibrations et sons produits par un actionneur de se transmettre aux autres éléments du véhicule et notamment à l'habitacle. Pour cela, il convient de réduire la bruyance de l’actionneur afin d’arriver à un niveau de bruit de l’ordre de 55 à 60 dB(A) à 1 mètre.

Les actionneurs d’embrayage de l’art antérieur comprenant un mécanisme réducteur avec des pignons sont également très compliqués à mettre au point du fait qu’ils exigent des précisions d’entraxe élevées et absorbent mal les chocs, en particulier à basse température et ce particulièrement pour les engrenages en plastique.

Une des solutions connues pour surmonter ces problèmes liés au mécanisme réducteur est de proposer un actionneur dans lequel le moteur électrique est lié directement au dispositif de transformation de mouvement roto-linéaire et à l’émetteur hydraulique, comme par exemple l’actionneur décrit dans le brevet US 4,918,921.

Cependant, ce type d’actionneur appelé « direct drive » est encombrant notamment axialement car les longueurs du moteur électrique, du dispositif de transformation de mouvement roto-linéaire et de l’émetteur hydraulique s’additionnent.

Afin de surmonter au moins partiellement ces inconvénients, la présente invention concerne un actionneur pour système d’embrayage de véhicule automobile, l’actionneur comprenant un moteur électrique, un mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire, un mécanisme réducteur disposé entre le moteur électrique et le mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire caractérisé en ce que le mécanisme réducteur comprend une courroie ou une chaîne.

L’utilisation d’une courroie ou d’une chaîne dans le mécanisme réducteur permet de diminuer la bruyance de l’actionneur mais aussi de s’affranchir des exigences de précisions élevées ce qui revient à faire baisser le coût de l’actionneur.

Selon une particularité de l’invention, le moteur électrique s’étend selon un axe A et le mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire s’étend selon un axe B, l’axe A du moteur électrique et l’axe B du mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire sont parallèles. Cette architecture en « U » permet d’obtenir un actionneur plus compact que les actionneurs de l’art antérieur.

Selon une autre particularité de l’invention, le moteur électrique comporte un arbre de sortie sur lequel est liée en rotation une poulie motrice et le mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire comporte une vis sur laquelle est liée en rotation une poulie réceptrice.

Selon un aspect de l’invention, la poulie motrice est emmanchée en force sur l’arbre de sortie du moteur électrique ou taillée directement dans l’arbre de sortie du moteur électrique. La poulie motrice peut être en métal ou en plastique pourvu d’un insert.

Selon un autre aspect de l’invention, la poulie réceptrice est emmanchée en force ou surmoulée et/ou fixée par complémentarité de formes sur la vis du mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire. La poulie réceptrice peut être en métal, en alliage d’aluminium, en magnésium ou en plastique.

Selon un aspect de l’invention, la poulie réceptrice présente au moins une flasque rapportée.

Selon une caractéristique de l’invention, le mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire est un système de vis à billes, un système de vis/écrou, un système de vis à rouleaux planétaires ou un système de galets sur rampes.

Selon une autre caractéristique de l’invention, l’actionneur comprend un émetteur hydraulique lié au mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire.

De manière avantageuse, l’émetteur hydraulique est concentrique au mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire.

Selon une particularité de l’invention, le moteur électrique et le mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire sont situés du même coté de la courroie. Cette architecture en « U » permet d’obtenir un actionneur plus compact que les actionneurs de l’art antérieur.

Selon une particularité de l’invention, le rapport de réduction du mécanisme réducteur est compris entre 1 et 5.

Selon un aspect de l’invention, la courroie est réalisée en élastomère renforcée en fibres.

Selon un aspect additionnel, la courroie est crantée ou striée.

Selon un aspect supplémentaire, la courroie est trapézoïdale, ronde ou plate.

L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de l’invention, donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées.

- la figure 1 est une vue en coupe de l’actionneur selon l’invention et,

- la figure 2 est une vue en perspective de l’actionneur focalisée sur le mécanisme réducteur.

Sur les figures, les éléments ayant des fonctions identiques portent les mêmes numéros de référence.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent être combinées pour fournir d’autres réalisations.

La figure 1 représente une vue en coupe d’un actionneur d’embrayage 1 selon l’invention. Celui-ci comporte un moteur électrique 2 s’étendant selon un axe A et logé dans une carcasse, un mécanisme réducteur 4 relié au moteur électrique 2, un carter 13 recevant le mécanisme réducteur 4 et un couvercle 14 destiné à être fixé au carter 13. Le carter 13 comprend une première partie 13a formant un boîtier délimitant un volume interne et une seconde partie 13b formant un boîtier, s’étendant selon un axe B depuis la première partie et délimitant également un volume interne. Le volume interne de la seconde partie 13b débouche dans le volume interne de la première partie 13a. L’axe B est parallèle à l’axe A et est décalé par rapport audit axe A.

Le volume interne de la première partie 13a peut être fermé par le couvercle 14 apte à être fixé par vissage, rivetage, encliquetage ou tout autre moyen de fixation approprié sur la première partie 13a (voir figure 2). Le carter 13 et le couvercle 14 sont par exemple en plastique, et peuvent être soudés l’un à l’autre par soudage laser ou par soudage à ultra-sons. De manière alternative, le carter 13 et/ou le couvercle 14 peuvent être réalisés en aluminium ou en acier.

Le carter 13 de l’actionneur 1 est par exemple destiné à être fixé à un carter d’une boîte de vitesse, par exemple par l’intermédiaire d’un support non représenté.

Le moteur électrique 2 est par exemple un moteur à aimants permanents sans balais ou moteur dit « brushless », monté sur le carter 13. Le moteur électrique 2 est logé dans la carcasse formant également une bride de fixation, ladite bride permettant la fixation de la carcasse du moteur électrique 2 sur le carter 13, par exemple par l’intermédiaire de vis engagées dans des taraudages situés au niveau de la première partie 13a du carter 13. Un joint peut être ménagé entre la bride de fixation et le carter 13.

Le moteur électrique 2 comporte en outre un arbre 6 tournant. L’arbre 6 s’étend selon l’axe A et débouche dans le volume interne de la première partie 13a du carter 13. L’arbre 6 est lié en rotation à une poulie motrice 8 disposée sur une extrémité arrière de cet arbre 6.

L’arbre 6 est supporté par un palier 17, ici un roulement à billes. Le palier 17 comporte une bague interne entourant l’arbre 6 et une bague externe logée dans le carter 13.

Une poulie réceptrice 9 est liée en rotation avec une extrémité arrière d’une vis 7 s’étendant selon l’axe B. La vis 7 comporte une partie arrière cylindrique lisse sur laquelle est disposé la poulie réceptrice 9 et une partie avant présentant un filetage. La vis 7 comporte un mécanisme 3 de transformation de mouvement roto-linéaire comportant un écrou 11 positionné au regard du filetage de la vis 7. Le filetage de ladite vis 7 comporte ici un pas et un profil compatibles avec l’utilisation de billes engagées entre les filets et l’écrou 11. Le mécanisme 3 de transformation de mouvement roto-linéaire peut par exemple comporter en variante un système de vis/écrou, un système de vis à rouleaux planétaires ou un système de galets sur rampes. Le mécanisme 3 de transformation de mouvement rotolinéaire est logé dans le volume interne du boîtier 13b.

La vis 7 est supportée par un palier 18, ici un roulement à billes, à proximité de la partie arrière de la vis 7. Le palier 18 comporte une bague interne entourant la vis 7 et une bague externe logée dans le carter 13. Le palier 18 est situé axialement entre la poulie réceptrice 9 et mécanisme 3 de transformation de mouvement roto-linéaire.

L’écrou 11 coopère avec la vis 7 et est couplé à la fois en rotation et en translation avec un organe de poussée 15. L’organe de poussée 15 permet d’actionner le déplacement d’un piston 16 d’un émetteur hydraulique 12, de façon à pouvoir déplacer un volume d’huile. L’émetteur hydraulique 12 est concentrique au mécanisme 3 de transformation de mouvement roto-linéaire.

L’émetteur hydraulique 12, qui est ici un maître-cylindre comporte un corps 19 fixé sur le carter 13, et en particulier sur l’extrémité avant de la seconde partie 13b du carter 13, par l’intermédiaire d’une bague de fixation. Le piston 16 de l’émetteur hydraulique 12 est mobile selon l’axe B par rapport au corps 19. Le piston 16 est rappelé vers l’arrière par un ressort de rappel 20 intercalé axialement entre le piston 16 et le corps 19. Le corps 19 comporte en outre une zone de raccordement 21 servant à raccorder une conduite. Le déplacement du piston 16 entraîne le déplacement d’un volume de fluide hydraulique dans la conduite, par exemple de l’huile, de façon à actionner un récepteur hydraulique, lui-même apte à actionner un embrayage.

L’extrémité avant de l’organe de poussée 15 est en appui plan sur l’extrémité arrière du piston 16. La surface de l’extrémité avant de l’organe de poussée 15 et la surface de l’extrémité arrière du piston 16, sont des surfaces orientées radialement. Un tel appui plan autorise un éventuel désaxage du piston et de l’organe de poussée 15, de façon à éviter de contraindre le piston et éviter tout risque de fuite entre le piston et le corps.

Afin de réduire la bruyance de l’actionneur tout en garantissant une transmission optimale entre l’arbre 6 du moteur électrique 2 et la vis 7 du mécanisme de transformation de mouvement roto-linéaire 3, une courroie 5 est disposée entre la poulie motrice 8 et la poulie réceptrice 9. De façon alternative, une chaîne peut jouer le même rôle que la courroie. Dans ce cas de figure la poulie motrice 8 et la poulie réceptrice 9 seront remplacés respectivement par un pignon menant et un pignon mené.

Le mécanisme réducteur 4 est ainsi formé par la poulie motrice 8, la poulie réceptrice 9 et la courroie 5.

Le moteur électrique 2 et le mécanisme 3 de transformation de mouvement roto-linéaire sont situés du même coté de la courroie 5.

Le rapport de réduction du mécanisme réducteur 4 est compris entre 1 et 5. En d’autres termes, la poulie motrice 8 a un diamètre externe plus petit que le diamètre externe de la poulie réceptrice 9. Le rapport de réduction étant calculé de la manière suivante : d / D ; d étant le diamètre externe de la poulie motrice 8 et D étant le diamètre externe de la poulie réceptrice 9.

La courroie 5 est ici réalisée en élastomère renforcée en fibres. Les fibres peuvent être libres et/ou tissées en fils et/ou en nappes. Les fibres peuvent être naturelles ou de préférence synthétiques (verre, polyamide, Kevlar®...). La courroie 5 peut être revêtue d’une matière anti-frottement tel que du PTFE. La courroie 5 est de préférence crantée afin d’augmenter la flexibilité. L’utilisation d’une courroie 5 crantée est avantageuse car elle est sans glissement, ce qui est important pour connaître la position absolue de l’actionneur 1 à partir d’un capteur de rotation dans le moteur électrique. Une courroie 5 crantée supporte également mieux les basses vitesses et exige une tension initiale plus faible. De manière alternative, la courroie 5 peut être striée. La courroie 5 est trapézoïdale, ronde ou plate. Dans le présent actionneur 1, la courroie 5 est de préférence plate et crantée.

La poulie motrice 8 et la poulie réceptrice 9 ont des formes complémentaires à la courroie 5 sur leurs diamètres externes afin de garantir une transmission optimale.

La poulie motrice 8 est emmanchée en force sur l’arbre 6 de sortie du moteur électrique 2. Dans ce cas la poulie motrice 8 est en métal ou en plas9 tique avec un insert métallique. En variante non représentée, la poulie motrice 8 peut être taillée directement dans l’arbre 6 de sortie du moteur électrique 2. Dans ce cas la poulie motrice 8 est en acier.

La poulie réceptrice 9 est surmoulée sur la vis 7 du mécanisme 3 de transformation de mouvement roto-linéaire. Dans ce cas, la poulie réceptrice 9 est en plastique ou en alliage d’aluminium ou en magnésium. De manière alternative et non représentée, la poulie réceptrice 9 peut être emmanchée en force ou fixée par complémentarité de formes sur la vis 7 du mécanisme 3 de transformation de mouvement roto-linéaire. Dans le cas d’un emmanchement en force, la poulie réceptrice 9 peut être en métal ou en plastique avec un insert métallique. Dans le cas d’une fixation par complémentarité de formes (cannelures, clavette, goupille radiale..), la poulie réceptrice 9 peut être en plastique ou en aluminium. La poulie réceptrice 9 peut également être à la fois surmoulée et fixée par complémentarité de formes sur la vis 7 du mécanisme 3 de transformation de mouvement roto-linéaire.

En variante non représentée, la poulie réceptrice 9 est en métal embouti, par exemple en acier.

La poulie réceptrice 9 présente avantageusement au moins une flasque 10. Cette flasque 10 peut être rapportée sur la poulie réceptrice 9 ou bien obtenue de matière avec la poulie réceptrice 9, par exemple lors du moulage de celle-ci. La flasque 10 permet de centrer la courroie 5 sur la poulie réceptrice 9. Une flasque 10 peut se trouver de chaque coté de la poulie réceptrice 9 afin de garantir un positionnement optimal de la courroie 5. On peut également prévoir que la poulie motrice 8 comporte une flasque 10 sur au moins un de ses cotés (non représenté).

La figure 2 illustre une vue en perspective de l’actionneur 1 focalisée sur le mécanisme réducteur 4. Sur cette figure 2 le couvercle 14 a été retiré afin d’apercevoir le mécanisme réducteur 4 qui se trouve dans la première partie 13a du carter 13. Le mécanisme réducteur de la figure 2 est identique au mécanisme réducteur de la figure 1.

La flasque 10 est fixée sur la poulie réceptrice 9 par l’intermédiaire d’une vis 25 et d’une rondelle 26.

L’actionneur 1 comporte en outre un boîtier 22 logeant une carte électronique de puissance et/ou de commande, ledit boîtier 22 étant fixé sur un support 23 ménagé à proximité de la partie avant du moteur électrique 2 par l’intermédiaire de vis par exemple.

La carte électronique et le boîtier 22 comportent des connecteurs (non représentés), permettant de raccorder électriquement la carte au moteur électrique 2 et/ou à au moins un organe du véhicule (non représenté).

Le boîtier 22 comporte des moyens de dissipation thermique 24 sous formes d’ailettes et/ou d’éléments en saillie, par exemple des cônes, de manière à augmenter la surface d’échange thermique avec l’air environnant.

Le boîtier 22 est situé dans une zone de l’actionneur 1 qui est écartée du carter de la boîte de vitesses, ce carter formant une source de chaleur.

En fonctionnement, le moteur électrique 2 est commandé à l’aide de la carte électronique, entraînant la rotation de l’arbre 6 et de la poulie motrice 8. Cette dernière entraîne alors en rotation la poulie réceptrice 9 par l’intermédiaire de la courroie 5. La vitesse de rotation de la vis 7 est fonction de la vitesse de rotation du moteur 2 et du rapport de réduction du mécanisme réducteur 4, c'est-à-dire la poulie motrice 8, la poulie réceptrice 9 et la courroie 5.

La rotation de la vis 7 entraîne le déplacement de l’écrou 11 selon l’axe B. Ce dernier étant en appui axial sur l’organe de poussée 15 qui est alors déplacé suivant l’axe B entre une première position extrême et une deuxième position extrême. Ces deux positions extrêmes correspondent par exemple à des positions embrayée et débrayée de l’embrayage.

L’émetteur hydraulique 12 utilisé peut être un émetteur standard du commerce.

Le déplacement en translation, selon l’axe B, de l’écrou 11 et de l’organe de poussée 15, entraîne le déplacement du piston 16 et du fluide hydraulique de manière à commander le récepteur hydraulique.

Selon une forme de réalisation non représentée, l’ensemble formés par la vis 7, les billes et l’écrou 11 peut être remplacé par un système de type vis-écrou conventionnel, dont le pas est plus réduit ou plus important. Dans un tel cas, il est nécessaire d’adapter le rapport de réduction.

Le pas apparent peut être plus réduit (plusieurs filets), mais le pas réel (ou pas hélicoïdal) est généralement plus grand pour assurer un rendement correct.

La vis à billes pourrait également être remplacée par une vis à rouleaux planétaires.

Quelle que soit la forme de réalisation envisagée, un tel actionneur 1 présente une structure compacte, présentant un faible encombrement selon les axes A et B et selon la direction perpendiculaire auxdits axes. Par ailleurs, l’utilisation d’une courroie 5 permet une réduction de la bruyance de l’actionneur 1. Le coût d’un tel actionneur 1 est par ailleurs relativement faible et peut être intégré aisément sur les systèmes de propulsion existants.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS

   1. Actionneur (1) pour système d’embrayage de véhicule automobile, l’actionneur (1) comprenant un moteur électrique (2), un mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire, un mécanisme réducteur (4) disposé entre le moteur électrique (2) et le mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire caractérisé en ce que le mécanisme réducteur (4) comprend une courroie (5) ou une chaîne.
2. 2. Actionneur (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moteur électrique (2) s’étend selon un axe (A) et le mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire s’étend selon un axe (B), l’axe (A) du moteur électrique (2) et l’axe (B) du mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire sont parallèles.
3. 3. Actionneur (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le moteur électrique (2) comporte un arbre (6) de sortie sur lequel est liée en rotation une poulie motrice (8) et le mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire comporte une vis (7) sur laquelle est liée en rotation une poulie réceptrice (9).
4. 4. Actionneur (1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que la poulie motrice (8) est emmanchée en force sur l’arbre (6) de sortie du moteur électrique (2) ou taillée directement dans l’arbre (6) de sortie du moteur électrique (2).
5. 5. Actionneur (1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que la poulie réceptrice (9) est emmanchée en force ou surmoulée et/ou fixée par complémentarité de formes sur la vis (7) du mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire.
6. 6. Actionneur (1) selon la revendication 3 ou 5 caractérisé en ce que la poulie réceptrice (9) présente au moins une flasque (10).
7. 7. Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire est un système de vis à bille, un système de vis/écrou, un système de vis à rouleaux planétaires ou un système de galets sur rampes.
8. 8. Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que l’actionneur (1) comprend un émetteur hydraulique (12) lié au mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire.
9. 9. Actionneur (1) selon la revendication 8 caractérisé en ce que l’émetteur hydraulique (12) est concentrique au mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire.
10. 10. Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moteur électrique (2) et le mécanisme (3) de transformation de mouvement roto-linéaire sont situés du même coté de la courroie (5).
11. 11. Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le rapport de réduction du mécanisme réducteur (4) est compris entre 1 et 5.
12. 12. Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la courroie (5) est réalisée en élastomère renforcée en fibres.
13. 13. Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la courroie (5) est crantée ou striée.
14. 14. Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la courroie (5) est trapézoïdale, ronde ou plate.