Brevet FR2487463A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne un dispositif pour actionner automatiquement un dispositif d'embrayage à fric- tion de véhicules à moteur, dont l'organe d'actionnement, qui provoque le serrage ou le desserrage des surfaces de friction, est accouplé à un système moteur apte à être commandé. Pour l'automatisation du processus d'embrayage dans les véhicules à moteur, on utilise habituellement des con- vertisseurs de couple, qui, par suite de la complexité de leur construction, sont d'un co t relativement élevé. Dants un souci de simplification, on a déjà tenté d'actionner des dispositifs d'embrayage à friction traditionnels au moyen d'une commande centrifuge, qui provoque le serrage des sur- faces de friction au-dessus du régime de ralenti. Les dis- positifs d'embrayage ainsi actionnés ont montré qu'ils n' étaient utilisables que sous réserve, car il est difficile de faire accorder la caractéristique d'embrayage de la com- mande centrifuge, qui est fonction de la vitesse de rota- tion, avec la caractéristique de couple du moteur, qui est également liée au régime. Pour permettre le démarrage en côte, le point d'embrayage de la commande centrifuge doit se trouver dans la plage du couple maximal et, de ce fait, correspondre à une vitesse de rotation assez élevée du mo- teur. Il résulte de ce choix que, même sur terrain plat, on ne peut démarrer qu'en faisant tourner le moteur assez vite, ce qui s'est révélé gênant, notamment lorsqu'on exé- cute des manoeuvres avec le véhicule. L'invention a donc pour objet de réaliser un dispo- sitif qui, tout en étant d'une construction simple, permet, avec un actionnement automatique, de mieux adapter le pas- sage à l'état embrayé d'un dispositif d'embrayage à fric- tion traditionnel aux situations les plus diverses dans lesquelles doit rouler le véhicule. A cet effet, dans le dispositif selon l'invention, le système moteur est conformé en vérin pneumatique qui, par un agencement de valveicommutable, peut être relié, soit à une source d'air comprimé, soit à des moyens de dé- charge, et un système étrangleur ayant un débit d'air qui peut être commandé en fonction de la position de l'organe d'actionnement et/ou du régime du moteur est monté sur le parcours de l'air comprimé qui entre en jeu lorsque le dis- positif d'embrayage est amené à l'état embrayé. Un système moteur ainsi conçu peut être commandé de façon discontinue avec des moyens relativement simples, un grand nombre d'autres paramètres pouvant être pris en con- sidération en plus de la position de l'organe d'actionne- ment et du régime du moteur, par exemple la position de la pédale d'accélérateur et la vitesse à laquelle roule le vé- hicule. Lorsque celui-ci est muni d'une boite de vitesses à commande manuelle, on peut notamment réaliser aussi des programmes différents, de sorte qu'on peut tenir compte d'exigences qui diffèrent suivant qu'il s'agit d'un démar- rage ou d'un passage à un rapport plus élevé. Le système étrangleur commande toujours le processus d'embrayage, que l'air comprimé soit admis dans le vérin pour l'embrayage ou pour le débrayage. Habituellement, le dispositif d'embrayage est maintenu à l'état embrayé par la tension initiale d'un ressort, de sorte que l'admission de l'air comprimé dans le vérin correspond à son passage à l'état débrayé. Ce passage s'effectue donc par actionnement d'un organe d'application d'une force et il est relative- ment rapide. Le système étrangleur commande l'évacuation de l'air comprimé hors du cylindre du vérin pneumatique. En fonction de la course effectuée par l'organe d' actionnement du dispositif d'embrayage, on peut distinguer plusieurs 'lériodes"' dans le passage de celui-ci d'un état à l'autre. Entre le point de débrayage, qui correspond à l'état complètement débrayé du dispositif d'embrayage, et le point d'embrayage, qui correspond évidemment à l'état complètement embrayé, il existe une période de "tdésaccou- plement", dans laquelle le couple n'est pas transmis, et une période de "glissement", dans laquelle le serrage des surfaces de friction commence et augmente de plus en plus. Lors du passage à l'état embrayé, la période de désaccou- plement doit être franchie le plus rapidement possible, tandis que le franchissement de la période de glissement doit être commandé en fonction des conditions dans lesquel- les roule le véhicule. Pour que la période de désaccouple- ment soit franchie en un temps minimum, le système étran- gleur présente, dans une forme d'exécution préférée de I' invention, deux voies d'écoulement de sections différentes, avec possibilité de passage d'une voie à l'autre au moyen d'une valve commandée électriquement lors du passage du dispositif d'embrayage à l'état embrayé, le changement de position de la valve étant commandé par un contact action- nable lors du début de la période de glissement ou immédia- tement avant, en fonction de la position de l'organe d'ac- tionnement. La voie d'écoulement de plus grande section du système étrangleur assure un franchissement aussi rapide que possible de la période de désaccouplement, quel que soit le programme suivi dans la période de glissement. La section de l'autre voie d'écoulement est dimensionnée en fonction des conditions dans lesquelles la période de glis- sement doit être franchie. Pour la commande du débit de l'air à travers le sys- tème étrangleur, on pourrait prévoir un étrangleur, un aju- tage, ou autre élément de circuit similaire dont on peut faire varier la section de passage. L'adoption d'une telle solution serait toutefois coûteuse, car il faudrait utili- ser des systèmes moteurs réglables de façon continue et la commande électrique de tels systèmes serait par ailleurs complexe en conséquence. Une solution plus simple est ca- ractérisée en ce qu'un distributeur commandé électrique- ment par un générateur d'impulsions, au moyen d'un train d'impulsions, lors du passage à l'état embrayé du disposi- tif d'embrayage, obture la voie d'écoulement du système étrangleur dans une de ses positions et la libère dans son autre position, et en ce qu'il est prévu un générateur de fonction, qui commande la durée des impulsions et/ou des intervalles entre les impulsions précitées en fonction du régime du moteur pendant le glissement de l'embrayage. Le distributeur doit uniquement commuter entre deux positions, de sortequ'on peut, par exemple, utiliser des valves d'arrêt ou des valves d'inversion à commande élec- tromagnétique. On peut en outre réaliser sans grande com- plexité des générateurs d'impulsions dont la durée ou la fréquence peut être modifiée électriquement. Le générateur de fonction permet de préétablir n'importe quel programme, de sorte qu'on peut prévoir des programmes différents pour le démarrage et pour le passage aux rapports plus élevés dans les diverses conditions dans lesquelles le véhicule peut rouler. En ce qui concerne ce générateur de fonction, il peut s'agir par exemple d'une mémoire pour valeurs fi7 xes, qui mémorise des valeurs nominales de fréquence sub- ordonnées aux régimes du moteur. L'extraction de ces va- leurs contenues dans la mémoire a lieu en fonction de la vitesse de rotation du moteur déterminée au moyen d'une dynamo tachymétrique ou autre instrument similaire. La mé- moire pour valeurs fixes peut être un composant d'un mi- croprocesseur, de sorte qu'en plus du régime du moteur on peut encoretenir compte d'autres paramètres, par exemple la vitesse du véhicule, la position de la pédale d'accélé- rateur, etc.. en préétablissant la valeur nominale de fré- quence. On peut utiliser aussi, au lieu de cette mémoire, des circuits qui ont un comportement au transfert prééta- bli. Dans le cas le plus simple, il peut être prévu que le générateur de fonction commande la fréquence du générateur d'impulsions proportionnellement à la vitesse de rotation du moteur. Une commande conforme à une fonction exponen- tielle convient également. Dans une forme d'exécution préférée, il est prévu que le système étrangleur comporte une valve d'inversion qui relie le vérin pneumatique alternativement à l'un et à l'autre de deux passages étranglés d'échappement, ainsi que deux valves d'arrêt, et que la première de ces valves d'arrêt est montée entre le vérin et la source d'air com- primé, tandis que la seconde est montée entre une des sorties de la valve d'inversion et le passage étranglé associé à cette sortie. En association aux formes de réa- lisation qui viennent d'être décrites, cet agencement pré- sente l'avantage que les états de fonctionnement du dispo- sitif d'embrayage sont commandés indépendamment l!un de 1' autre par des valves séparées, ce qui permet mieux de ré- aliser pour eux des conditions optimales. La première val- ve d'arrêt commande l'amenée de l'air comprimé au vérin et par conséquent le passage du dispositif d'embrayage à 1' état débrayé. La seconde valve d'arrêt est reliée aussi au vérin pneumatique, mais par l'intermédiaire de la valve d'inversion, et, lorsqu'elle est ouverte, elle libère, pour l'échappement, le passage étranglé qui a la plus gran- de section pour le franchissement de la période de désac- couplement. Cette seconde valve d'arrêt est fermée au cours de la période de glissement. La commutation de la valve d' inversion conformément aux impulsions envoyées par le géné- rateur permet donc de libérer et également d'obturer le passage étranglé qui a la plus petite section. L'amorçage du processus de débrayage a lieu de pré- férence au moyen de contacteurs d'un circuit de commande relié à l'agencement de valves. Un premier contacteur peut être prévu, par exemple, sur le levier de changement de vitesses et ce, de façon qu'il soit actionné lorsqu'on passe d'un rapport à un autre. Pour démarrer en lère vi- tesse ou en marche arrière, il faut aussi que l'embrayage soit d'abord à l'état débrayé. Des signaux de débrayage correspondants peuvent être produits par des contacteurs lorsque la première vitesse ou la marche arrière sont in- sérées, si un autre contacteur, agissant en position de repos de la pédale d'accélérateur, est simultanément ac- tionné. Pour économiser du carburant, on pourrait prévoir un contacteur supplémentaire, actionnable manuellement, par l'intermédiaire duquel le dispositif d'embrayage est amené en position débrayée, lorsque le contacteur qui ré- 3g agit à la position de repos de la pédale d'accélérateur est simultanément actionné. Au moyen d'autre contacteurs, actionnés lorsque des rapports plus élevés de la boite de vitesses sont insérés, on pourrait empêcher de moteur de caler lorsque le dispositif d'embrayage passe à l'état débrayé, dans la mesure o le contacteur qui réagit à la position de repos de la pédale d'accélérateur est simulta- nément actioné et o, en outre, la vitesse de rotation du moteur est inférieure à une valeur prédéterminée, par exem- ple au régime de ralenti nominal. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, dont l'unique figure est un schéma- bloc des circuits électrique et pneumatique d'une forme d'exécution de ce dispositif d'actionnement. Un moteur 1 d'un véhicule entraîne par l'intermé- diaire d'un dispositif d'embrayage à friction 2 une boite de vitesses 5, dont les rapports sont insérés, soit au moyen d'un levier de vitesses, soit par une servo-commande. Le dispositif d'embrayage 3 est de type traditionnel et ses surfaces de friction sont serrées par des ressorts non représentés, de sorte qu'il se trouve a l'état embrayé lorsque l'organe de manoeuvre 7 n'est pas actionné. Cet organe 7 est relié à la tige de piston d'un vérin pneuma- tique.2, qui, lorsque de l'air comprimé provenant d'une source Il est introduit dans son cylindre, amène le dispo- sitif d'embrayage à l'état débrayé. La source d'air com- primé Il est reliée au cylindre du vérin pneumatique 9 par l'intermédiaire d'une valve d'arrêt xl à commande élec tromagnétique. Cette valve 13 est normalement fermée; elle s'ouvre lorsqu'un signal électrique de débrayage lui est envoyé sur la ligue 15 par un circuit de commande ilectri- que désigné par la référence générale IZ. Une fois ce si'- gnal terminé, la valve d'arrêt fS se ferme, de sorte que la pression dans le vérin pneumatique 2 est maintenue et que le dispositif d'embrayage reste à l'état débrayé. Pour ramener le dispositif d'embrayage à l'état em- brayé, le vérin pneumatique est mis à l'air libre de façon discontinue, de sorte que l'air comprimé qu'il contient peut s'échapper. A cet effet, une valve d'inversion 19 à commande électromagnétique est reliée au vérin 9, valve dont la sortie en position de repos est reliée à une valve d'arrêt 21, qui est également à commande électromagnétique. La valve d'arrêt 21 commande un premier passage étranglé de décharge 23, dont la section étranglée est fournie es- sentiellement par un ajutage ou autre étrangleur raccordé à la sortie de la valve d'arrêt 21. A l'autre sortie de la valve d'inversion 19 est raccordé un autre ajutage ou é- trangleur 25, dont la section de passage est dimensionnée de façon que le débit d'air dans le passage étranglé qu'il constitue soit inférieur à celui à travers l'étrangleur 23 Lorsqu'elle est à l'état de repos, la valve d'in- version 19 relie le vérin pneumatique 9 à la valve d'arrêt 21, laquelle est fermée au repos. En conséquence, l'air envoyé au vérin pneumatique 9 à travers la valve d'arrêt 13 ouverte pour amener le dispositif d'embrayage. à l'état débrayé ne peut s'échapper. Le dispositif.i reste débrayé même lorsque le signal de débrayage arrivant sur la ligne cesse. Pour ramener le dispositif d'embrayage en position embrayée, une commande d'embrayage 27 envoie tout d'abord un signal de commutation à la valve d'arrêt 21, laquelle libère alors le passage de décharge à travers l'étrangleur 23. La section libre de ce passage étranglé est dimension- née de façon que l'organe d'actionnement 7 soit ramené par le système mécanique à la position d'embrayage à la vites- se la plus élevée possible. Ce déplacement de l'organe 7 est surveillé par un interrupteur de position 29, qui est réglé de façon à envoyer un signal à la commande d'embraya- ge 27 dès le début de la période de glissement du pro- cessus d'embrayage, ou immédiatement avant. Le début de cet- te période de glissement est caractérisé par le début de la transmission du couple. De cette manière, la période de des- accouplement, entre l'état complètement débrayé et le début de la période de glissement, est franchie à la vitesse ma- ximum. La commande d'embrayage 27 réagit au signal que lui envoie l'interrupteur de position 29 en fermant la valve d'arrêt 21 et en libérant un générateur d'impulsions 3. Celui-ci envoie des impulsions de commutation à la valve d'inversion 19, qui passe alors pendant la durée de chaque impulsion de sa position derfermeture par la valve d'arrêt 21 à son autre position, dans laquelle le passage étranglé de décharge 25 détermine la diminution de la pression à 1' intérieur du vérin 9. La fréquence des impulsions envoyées par le générateur 31 est déterminée par un générateur de fonction Il en fonction de la vitesse de rotation du mo-- teur 1, vitesse que détecte un capteur 35. Le générateur de fonction peut être un circuit avec une fonction de trans- fert choisie en conséquence, mais aussi une mémoire de va- leurs fixes, ou encore un microprocesseur, lequel peut a- lors se charger d'autres tâches, comme celle de la comman- de d'embrayage, par exemple. Le signal de sortie du géné- rateur de fonction Il peut varier de façon linéaire avec la vitesse de rotation du moteur, ou suivant une fonction exponentielle. Toutefois, la fonction doit être choisie de façon que la fréquence des impulsions augmente avec la vi- tesse de rotation du moteur, afin d'adapter la caractéris- tique d'embrayage à celle du couple de rotation. Par exem- ple, la fréquence des impulsions peut être de 20 Hz pour un régime de 3000 t/m et s'approcher de zéro pour un régime de 1200 t/m. Le processus d'embrayage peut être amorcé en fonc- tion de la vitesse de rotation. Des informations correspon- dantes sont envoyées à la commande d'embrayage 27 par le capteur. Afin de pouvoir démarrer à des régimes élevés dans certaines situations de conduite du véhicule, la com- mande d'embrayage 27 peut aussi comporter un élément de temporisation, qui transmet avec un certain retard les si- gnaux de commutation de la valve dgarrêt 21 et de la valve d'inversion 19, respectivement. Ceci a pour effet de re- tarder le processus d'embrayage dans le dispositif 2 et de permettre au moteur 1 de monter à des régimes plus élevés avant que commence la transmission du couple. Le processus de débrayage est commandé en premier lieu par un contacteur 37, qui, par l'intermédiaire d'une porte OU 39, envoie un signal à la valve d'arrêt 13, qui commande le mécanisme de débrayage du dispositif d'embraya- ge i. Le contacteur 37 détecte l'insertion d'un nouveau rapport de transmission à peu près au début du déplacement correspondant du levier de vitesses. Le passage du dispo- sitif d'embrayage 2 à la position débrayée peut cependant être commandé par d'autres contacteurs. Par exemple, un contacteur 40 détecte si la lère vitesse ou la marche ar- rière est insérée. Un autre contacteur 41 détecte la posi- tion de repos de la pédale d'accélérateur. Pour pouvoir aussi débrayer à la main dans des conditions de conduite déterminées, par exemple dans le but d'interrompre momen- tanément la chatne cinématique entre le moteur et la boite de vitesses afin d'économiser du carburant, il est prévu un contacteur 43 actionné manuellement. Un autre contac- teur 45 détecte si des rapports plus élevés, par exemple le 2ème, le 3ème ou le 4ème rapport de la botte de vites- ses 5, sont insérés. Les contacteurs 40 et 41 sont reliés aux deux entrées d'une porte ET 47, dont la sortie est re- - liée à une entrée de la porte OU 12. De ce fait, le dispo- sitif d'embrayage] passe à l'état débrayé lorsque simul- tanément la pédale d'accélérateur est en position de repos et la première vitesse ou la marche arrière est insérée. C'est là une situation qui se produit au démarrage. Les contacteurs 41 et 41 sont reliés aux deux entrées d'une porte ET 9, dont la sortie est aussi reliée à une entrée de la porte OU 12. Lorsque la pédale d'accélérateur se trou- ve dans la position de repos, on peut, en actionnant le con- tacteur 43, amené le dispositif d'embrayage 1 à l'état dé- brayé et supprimer l'effet de freinage du moteur. Les con- tacteurs 41 et 45 sont reliés à deux entrées d'une porte ET 51, dont la sortie est aussi reliée à une entrée de la porte OU 39. A une troisième entrée de la porte ET 51 est relié un étage de valeur de seuil 53, qui est lui-même re- lié au capteur 35 de la vitesse de rotation et libère la porte ET 51 pour les signaux des contacteurs 41 et 45 lors- que la vitesse de rotation tombe au-dessous d'une valeur donnée, par exemple 1200 t/m. On empêche ainsi que le mo- teur 1 cale lorsque des rapports supérieurs sont insérés et que la pédale d'accélérateur se trouve en position de repos. La porte OU 32 peut présenter encore d'autres en- trées, au moyen desquelles le dispositif d'embrayage. est amené en position débrayée lorsque d'autres situations déterminées se présentent dans la conduite du véhicule. En outre, la sortie de la porte OU;9 est reliée aussi à une entrée de la commande d'embrayage 27 et la prépare a un embrayage lié à la vitesse de rotation. Le processus d' embrayage peut aussi, le cas échéant, être amorcé en fonc- tion de la position de la pédale d'accélérateur. il - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif pour actionner automatiquement un dispositif d'embrayage à friction de véhicules a moteur, dont l'organe d'actionnement, qui provoque le serrage et le desserrage des surfaces de friction, est accouplé à un système moteur apte à être commandé, caractérisé en ce que le système moteur est conformé en vérin pneumatique (9), qui, par un agencement de valves commutable (13,19,21), peut être relié, soit à une source d-'air comprimé (11), soit à des moyens de décharge, et en ce qu'un système é- trangleur ayant un débit d'air qui peut être commandé en fonction de la position de l'organe d'actionnement (7) et/ ou du régime du moteur est monté sur le parcours de l'air comprimé qui entre en jeu lorsque le dispositif d'embraya- ge (3) est amené à l'état embrayé. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le système étrangleur (19-à 25) comporte deux voies d'écoulement de sections différentes (23,25), avec possibilité de commutation de l'une à l'autre au moyen d' une valve (19) commandée électriquement lors du passage du dispositif d'embrayage (3) à l'état embrayé, et en ce que le changement de position de cette valve (19) est commandé par un contacteur (29) actionnable dès le début de la pé- riode de glissement du processus d'embrayage ou immédiate- ment avant, en fonction de la position de l'organe d'ac- tionnement (7). 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'une valve (19) commandée électriquement par un générateur d'impulsions (31), au moyen d'un train d'im- pulsions, lors du passage du dispositif d'embrayage (3) a l'état embrayé, obture, dans une de ses positions, la voie d'écoulement du système étrangleur (19 à 25) et la libère dans son autre position, et en ce qu'il est prévu un géné- rateur de fonction (33), qui commande la durée des impul- sions et/ou de leurs intervalles en fonction du régime du moteur pendant la période de glissement du processus d' embrayage. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que le générateur de fonction (33) commande la fréquence à laquelle émet le générateur d'impulsions (31) conformément à une fonction exponentielle liée A la vites- se de rotation du moteur, ou proportionnellement a cette vitesse. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractéri- se en ce que le dispositif d'embrayage (3) est maintenu A l'état embrayé par la tension initiale de ressorts et en ce que le vérin pneumatique (9) l'amène A l'état débrayé lorsqu'il communique avec la source d'air comprimé (11). 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que l'agencement de valves (13,19,21) comprend une valve d'inversion (19), qui relie le vérin pneumatique (9) alternativement à l'un et à l'autre de deux passages étranglés d'échappement (23,25), ainsi que deux valves d' arrêt (13,21), et en ce que la première (13) de ces valves d'arrêt est montée entre le vérin (9) et la source d'air comprimé (11), tandis que la seconde (21) est montée entre une des sorties de la valve d'inversion (19) et le passage étranglé (23) associé à cette sortie. 7.- Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il est prévu sur des organes d'une boite de vitesses (5), un premier contacteur (37) actionnable au dé- but d'un changement de rapport, et/ou un deuxième contac- teur (40) actionnable lorsque la lère vitesse et lorsque la marche arrière sont insérées, et/ou un troisième contac- teur (45) actionnable lorsque des rapports supérieurs sont insérés, et/ou un quatrième contacteur (41) actionnable dans la position de repos de la pédale d'accélérateur, et/ ou un cinquième contacteur (43) actionnable manuellement, et en ce qu'une commande (17) commute l'agencement de val- ves (13,19,21) dans la position correspondant au processus de débrayage lorsque sont actionnés, soit le premier con- tacteur (37), soit le deuxième (10) et le quatrième (41) contacteur ensemble, soit le quatrième (41) et le cinquiè- me (43) contacteur ensemble, soit le troisième (45) et le quatrième (41) contacteur ensemble, et qu'en même temps la vitesse de rotation du moteur est inférieure à une valeur donnée.