FR3104656A1

FR3104656A1 - Actionneur d’embrayage

Info

Publication number: FR3104656A1
Application number: FR1914623A
Authority: FR
Inventors: Eric Rumeau
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: FTE Automotive GmbH
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: FR3104656B1

Abstract

La présente invention concerne un actionneur d’embrayage (1) comportant un moteur électrique (2) ayant un arbre (3) tournant, un dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire (4) ayant un organe d’entrée (5) mobile en rotation et un organe de sortie (6) mobile en translation, l’organe d’entrée (5) étant entraîné en rotation par l’arbre (3) du moteur électrique (2) par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesses (7), le réducteur de vitesses comportant un premier pignon denté (8) solidaire de l’arbre (3) du moteur (2) et un deuxième pignon denté (9) engrenant avec le premier pignon (8), une roue libre (11) est associée au réducteur de vitesses (7). Figure pour l’abrégé : Figure 1

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 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 WO2015/090316A1 divulgue un actionneur d’embrayage comportant un carter, un moteur électrique monté sur le carter et dont l’axe de sortie est couplé en rotation à un premier pignon, un dispositif de transformation de mouvement de type 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 maître-cylindre, 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 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 tel actionneur est également connu du document FR3011698A1, au nom de la Demanderesse.

Lors de la phase de fermeture de l’embrayage, aussi appelée phase de ré-embrayage, des chocs et/ou des bruits peuvent apparaître, notamment entre les pignons, voir entre le dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire et un des pignons. Ces chocs et/ou bruits ne sont pas souhaitables.

Un autre inconvénient de ces arts antérieurs est le fonctionnement à froid, c'est-à-dire lorsque la température extérieure au véhicule dans lequel est monté l’actionneur est faible voir négative. En effet, sous l’action du froid, le fluide hydraulique, c'est-à-dire l’huile, devient plus visqueux, c’est-à-dire qu’il présente une résistance plus élevée à son déplacement, résistance d’autant plus élevée que le déplacement est rapide et la température est basse. L’effort d’avancement de l’organe de poussée sur le maître-cylindre augmente avec la vitesse de déplacement, ce qui peut présenter des risques de ruptures de composants et/ou de ralentissement de l’actionnement. L’effort de retour de l’organe de poussée est réduit avec la vitesse de déplacement et peut même s’annuler ou devenir négatif, ce qui présente des risques d’aspiration d’air dans la liaison hydraulique et/ou de rattrapage de jeu et de chocs dans la liaison mécanique de l’actionneur.

A cet effet, l’invention concerne un actionneur d’embrayage comportant un moteur électrique ayant un arbre tournant, un dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire ayant un organe d’entrée mobile en rotation et un organe de sortie mobile en translation, l’organe d’entrée étant entraîné en rotation par l’arbre du moteur électrique par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesses, le réducteur de vitesses comportant un premier pignon denté solidaire de l’arbre du moteur et un deuxième pignon denté engrenant avec le premier pignon, une roue libre est associée au réducteur de vitesses.

Par comparaison avec l’art antérieur, la roue libre sert ici de système anti retour, c'est-à-dire qu’elle empêche l’organe de poussée de tirer sur le piston du maître-cylindre (également appelé émetteur hydraulique), qui peut revenir naturellement sous l’effort de rappel de l’embrayage, à la vitesse que permet la viscosité du fluide. La roue libre empêche ainsi la propagation d’efforts lors de l’opération de ré-embrayage, ces efforts pouvant générer des vibrations occasionnant la bruyance.

Selon une particularité de l’invention, le réducteur comprend un troisième pignon denté solidaire de l’organe d’entrée et engrenant avec le deuxième pignon.

Selon l’invention, le deuxième pignon denté est un pignon double étage, la première dent de ce pignon double engrenant avec le premier pignon du réducteur, la deuxième dent du pignon double engrenant avec le troisième pignon du réducteur.

Selon un premier mode de réalisation de l’invention, la roue libre est associée au premier pignon denté du réducteur.

Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, la roue libre est associée au deuxième pignon denté du réducteur.

Selon un troisième mode de réalisation de l’invention, la roue libre est associée au troisième pignon denté du réducteur. Cette disposition de roue libre à l’avantage d’éviter de propager les efforts de retour liés à la phase de fermeture de l’embrayage ou phase de ré-embrayage dans le réducteur et permet ainsi de limiter les efforts liés aux chocs entre les pignons induisant des bruits potentiels.

De préférence, la roue libre est à rouleaux. En variante tout autre type de roue libre peut être envisagé dès lors que la roue libre est la plus silencieuse possible.

Selon une caractéristique de l’invention, la roue libre est intégrée au pignon denté. On entend par «intégrée» le fait que la roue libre est située dans le moyeu du pignon, en d’autres termes dans l’alésage du pignon.

Selon une variante de réalisation, la roue libre est rapportée sur le pignon denté. On entend par «rapportée» le fait que la roue libre est située sur un épaulement du pignon et décalée axialement de l’axe de la denture du pignon. En d’autres termes, la roue libre est décalée axialement par rapport au plan médian du pignon.

Selon l’invention, l’organe d’entrée du dispositif de transformation de mouvement est une vis, l’organe de sortie étant formé par un écrou coopérant avec ladite vis.

Selon l’invention, l’actionneur comporte un émetteur hydraulique comportant un piston mobile et actionné par le déplacement de l’organe de sortie du dispositif de transformation de mouvement.

Egalement selon l’invention, l’organe de sortie du dispositif de transformation de mouvement comporte un organe de poussée couplé à l’écrou et lié au piston mobile de l’émetteur hydraulique.

Selon une caractéristique de l’invention, le piston est apte à se déplacer sur une première course, dite course morte, en découvrant un orifice qui relie une chambre de l’émetteur hydraulique à un réservoir hydraulique basse pression et sur une deuxième course, dite course active, recouvrant cet orifice, de sorte que le fluide hydraulique contenu dans la chambre de l’émetteur hydraulique soit déplacé par le piston vers un cylindre récepteur grâce à une canalisation hydraulique.

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 trois modes de réalisation particulier de l’invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées.

la représente schématiquement la cinématique d’un actionneur d’embrayage selon un premier mode de réalisation de l’invention;

la représente schématiquement la cinématique d’un actionneur d’embrayage selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

la représente schématiquement la cinématique d’un actionneur d’embrayage selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;

On a représenté sur la figure 1 un actionneur 1 apte à interagir avec un système de transmission (non représenté) comme par exemple un embrayage simple ou double de type sec ou humide. L’actionneur 1 peut être fixé directement ou indirectement sur le groupe motopropulseur ou bien sur le châssis d'un véhicule automobile.

L'actionneur 1 comprend un moteur électrique 2 ayant un arbre de sortie 3 tournant, cet arbre 3 étant solidaire du rotor du moteur électrique 2. Le moteur électrique peut être à aimants permanents sans balais ou moteur dit«brushless»en anglais. Sur cet arbre 3 est monté un premier pignon denté 8 qui coopère avec un deuxième pignon denté 9 qui coopère avec un troisième pignon denté 10. Ces trois pignons dentés 8, 9, 10 forment un réducteur 7. Le réducteur 7 présente ici un rapport de réduction fixe. Le réducteur 7 peut comprendre un ou plusieurs étages de réduction. La valeur du rapport de réduction du réducteur est dans l'exemple considéré déterminée en fonction de l'effort maximal imposé par le système de transmission sur l'actionneur 1, de manière à réduire le couple électromagnétique devant être appliqué au rotor du moteur électrique 2 lorsqu'il maintient le système de transmission dans un état donné, c'est-à-dire ouvert ou fermé. Par exemple, le rapport de réduction est compris entre 1 et 5 dans cette forme de réalisation. Les dentures de ces trois pignons 8, 9, 10 du réducteur 7 peuvent être droites, hélicoïdales ou à chevrons. Les pignons 8, 9, 10 peuvent être lubrifiés avec de l’huile ou de la graisse. Les pignons 8, 9, 10 peuvent être en plastique ou en métal. Le deuxième pignon denté 9 est un pignon double étage, la première dent 9a engrenant avec le premier pignon 8 et la deuxième dent 9b engrenant avec le troisième pignon 10. Le deuxième pignon denté 9 est monté fou, c’est-à-dire librement en rotation, autour d’un axe ou d’une goupille. Le troisième pignon 10 est lié à un dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire 4, comportant un organe d’entrée 5 mobile en rotation et un organe de sortie 6 mobile en translation. L’organe d’entrée 5 du dispositif de transformation de mouvement 4 est une vis et l’organe de sortie 6 est un écrou coopérant avec ladite vis. Le filetage de ladite vis comporte ici un pas et un profil compatibles avec l’utilisation de billes engagées dans les filets. Le dispositif de transformation de mouvement roto-linéaire 4 est ainsi une vis à billes mais peut également être un dispositif vis écrou ou encore un dispositif vis à rouleaux planétaires. L’ensemble formé par l’écrou, la vis et les billes est ainsi apte à transformer le mouvement de rotation de la vis en un mouvement de translation de l’écrou, avec des frottements minimums, c’est-à-dire avec un rendement maximum. Les billes, le filetage de la vis et le taraudage de l’écrou peuvent être lubrifiés avec de la graisse. Le dispositif de transformation de mouvement 4 permet, à partir du mouvement rotatif transmis par le réducteur 7, de déplacer en translation un piston 13 d'un cylindre émetteur hydraulique 12 permettant de modifier l'état du système de transmission, notamment un embrayage. En effet, l’organe de sortie 6 comporte un organe de poussée couplé à l’écrou. L’organe d’entrée 5 est entraîné en rotation par l’arbre 3 du moteur électrique 2 par l’intermédiaire du réducteur de vitesses 7. Selon l’exemple représenté en figure 1, une roue libre 11 est associée au premier pignon denté 8, c'est-à-dire que la roue libre 11 est fonctionnellement située entre l’arbre de sortie 3 du moteur électrique et le deuxième pignon denté 9. La roue libre 11 est de type à rouleaux.

En variante, le réducteur 7 composé des trois pignons 8, 9, 10 peut être remplacé par un réducteur comportant un premier pignon couplé en rotation à l’arbre 3 du moteur électrique 2 et un second pignon couplé en rotation à l’extrémité arrière de la vis 5, le premier pignon engrenant directement avec le second pignon. Dans ce cas, la roue libre peut être associée au premier ou au deuxième pignon.

Tous les éléments précités peuvent être situés dans un boitier (non représenté). Ce boitier peut être en plastique ou bien en métal. Le boitier peut contenir une carte électronique permettant de commander le fonctionnement du moteur électrique 2 de manière à ce que l'actionneur 1 puisse présenter des modes de fonctionnements distincts. Un connecteur (non représenté) peut être également porté par le boitier, pour permettre la connexion électrique de la carte électronique a une source d'énergie électrique qui est par exemple la batterie du réseau de bord du véhicule.

L’actionneur 1 comporte également un émetteur hydraulique 12 comportant un piston mobile 13 et actionné par le déplacement de l’organe de sortie 6 du dispositif de transformation de mouvement 4. L’émetteur hydraulique 12 utilisé peut-être un émetteur standard du commerce. L’émetteur hydraulique 12 peut être fixé sur le carter précité par tout type de moyen de fixation, comme par exemple des vis. Le piston 13 est apte à se déplacer sur une première course, dite course morte, en découvrant un orifice 15 qui relie une chambre de l’émetteur hydraulique 12 à un réservoir hydraulique basse pression (non représenté) et sur une deuxième course, dite course active, recouvrant cet orifice 15, de sorte que le fluide hydraulique contenu dans la chambre de l’émetteur hydraulique 12 soit déplacé par le piston 13 vers un cylindre récepteur (non représenté) grâce à une canalisation hydraulique 16. Le piston 13 de l’émetteur hydraulique est rappelé vers l’arrière par un ressort de rappel 14 intercalé axialement entre l’extrémité avant du piston 13 et le corps de l’émetteur hydraulique 12. Le cylindre récepteur peut comprendre un piston annulaire coaxial à l'axe de rotation du système de transmission, notamment un embrayage. Le piston annulaire peut être relié à un roulement à billes qui vient déplacer en translation le diaphragme de l'embrayage afin de changer son état, c'est-à-dire ouvert ou fermé. Un capteur de position (non représenté) d'un élément mobile de l'actionneur 1, par exemple le piston 13 de l’émetteur hydraulique 12 peut servir à fournir une information précise sur l’état du système de transmission, notamment pour connaitre la position de l’embrayage afin de savoir si cet embrayage est ouvert ou fermé.

En fonctionnement, le moteur électrique 2 est commandé à l’aide de la carte électronique, entraînant la rotation de l’axe 3 et du premier pignon 8. Ce dernier entraîne alors en rotation le deuxième pignon 9, le troisième pignon 10 et la vis 5. La vitesse de rotation de la vis 5 est fonction de la vitesse de rotation du moteur 8 et du rapport de réduction du réducteur 7. La rotation de la vis 5 entraîne le déplacement de l’écrou 6. Ce dernier étant lié à l’organe de poussée et au piston 13 de l’émetteur hydraulique, le déplacement en translation de l’écrou et de l’organe de poussée entraîne le déplacement du piston 13 et du fluide hydraulique de manière à commander le récepteur hydraulique lié à l’embrayage.

Le mode de réalisation de la figure 2 est différent du mode de réalisation de la figure 1 en ce que la roue libre 11’ est associée au deuxième pignon denté 9, c'est-à-dire que la roue libre 11’ est fonctionnellement située entre le premier pignon denté 8 et le troisième pignon denté 10.

Le mode de réalisation de la figure 3 est différent des modes de réalisation des figures 1 et 2 en ce que la roue libre 11’’ est associée au troisième pignon denté 10, c'est-à-dire que la roue libre 11’’ est fonctionnellement située entre le deuxième pignon denté 9 et le dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire 4 et plus particulièrement l’organe d’entrée 5.

Quelle que soit la forme de réalisation envisagée, un tel actionneur présente une structure compacte, présentant un faible encombrement. Par ailleurs, il est possible d’utiliser de nombreux éléments du commerce, tels par exemple que l’émetteur hydraulique ou la vis à billes par exemple. Le coût d’un tel actionneur est par ailleurs relativement faible et peut être intégré aisément sur les systèmes de propulsion existants. Un tel actionneur est relativement silencieux pendant le fonctionnement en empêchant des chocs/bruits dans son mécanisme interne.

Claims

Actionneur d’embrayage (1) comportant un moteur électrique (2) ayant un arbre (3) tournant, un dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire (4) ayant un organe d’entrée (5) mobile en rotation et un organe de sortie (6) mobile en translation, l’organe d’entrée (5) étant entraîné en rotation par l’arbre (3) du moteur électrique (2) par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesses (7), le réducteur de vitesses comportant un premier pignon denté (8) solidaire de l’arbre (3) du moteur (2) et un deuxième pignon denté (9) engrenant avec le premier pignon (8), caractérisé en ce qu’une roue libre (11) est associée au réducteur de vitesses (7).
Actionneur d’embrayage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réducteur (7) comprend un troisième pignon denté (10) solidaire de l’organe d’entrée (5) et engrenant avec le deuxième pignon (9).
Actionneur d’embrayage (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième pignon denté (9) est un pignon double étage, la première dent (9a) engrenant avec le premier pignon (8), la deuxième dent (9b) engrenant avec le troisième pignon (10).
Actionneur d’embrayage (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la roue libre (11) est associée au premier pignon denté (8).
Actionneur d’embrayage (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la roue libre (11) est associée au deuxième pignon denté (9).
Actionneur d’embrayage (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la roue libre (11) est associée au troisième pignon denté (10).
Actionneur d’embrayage (1) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la roue libre (11) est à rouleaux.
Actionneur d’embrayage (1) selon l’une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la roue libre (11) est intégrée au pignon denté (8, 9, 10).
Actionneur d’embrayage (1) selon l’une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la roue libre (11) est rapportée sur le pignon denté (8, 9, 10).
Actionneur d’embrayage (1) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l’organe d’entrée (5) du dispositif de transformation de mouvement (4) est une vis, l’organe de sortie (6) étant formé par un écrou coopérant avec ladite vis.
Actionneur d’embrayage (1) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comporte un émetteur hydraulique (12) comportant un piston mobile (13) et actionné par le déplacement de l’organe de sortie (6) du dispositif de transformation de mouvement (4).
Actionneur d’embrayage (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l’organe de sortie (6) du dispositif de transformation de mouvement (4) comporte un organe de poussée couplé à l’écrou et lié au piston mobile (13) de l’émetteur hydraulique (12).
Actionneur d’embrayage (1) selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le piston (13) est apte à se déplacer sur une première course, dite course morte, en découvrant un orifice (15) qui relie une chambre de l’émetteur hydraulique (12) à un réservoir hydraulique basse pression et sur une deuxième course, dite course active, recouvrant cet orifice (15), de sorte que le fluide hydraulique contenu dans la chambre de l’émetteur hydraulique (12) soit déplacé par le piston (13) vers un cylindre récepteur grâce à une canalisation hydraulique (16).