Brevet FR2560320A1 — publié le 19850830

"Agencement de surveillance d'un embrayage à friction" La présente invention concerne un agencement de surveillance d'un embrayage à friction. Pendant le processus d'engagement d'un embrayage a: friction, un glissement ou patinage a lieu entre les éléments de l'embrayage alors qu'un couple est transmis dans le même temps entre ces derniers. Ceci engendre de la chaleur qui augmente inévitablement la température des éléments de friction de l'embrayage. Le taux de génération de chaleur dépend du couple transmis et de la vitesse du patinage. I1 est important d'être sur que la température du matériau de friction qui forme les éléments de friction ne dépasse pas une valeur prédéterminée car, s'il en était autrement-, des dégats permanents seraient causés au matériau de friction. La façon évidente de mesurer la température des élé- ments de friction est d'utiliser un dispositif thermo-sensible, tel qu'un thermocouple, incorporé au matériau de friction. Mais le problème est de relier le dispositif à l'appareil de détection car le dispositif sensible à la température est monté sur un composant tournant. I1 devrait être possible d'utiliser des anneaux de glissement, mais ceux-ci ne pourraient pas être utilisés par exemple dans un embrayage de véhicule où les conditions du fonctionnement sont particulièrement sévères. I1 serait également possible d'utiliser des techniques de télémétrie pour obtenir le signal provenant du dispositif sensible à la température, mais là encore et considérant l'application de l'embrayage indiquée ci-dessus, de telles techniques ne seraient pas satisfaisantes. L'objet de la présente invention est de proposer un agencement de surveillance d'un ,embrayage à friction pouvant fournir une indication sur la température des éléments de friction de l'embrayage en utilisant seulement des paramètres de fonctionnement de l'embrayage qui sont facilement mesurables. Selon l'invention, un agencement de surveillance d'un embrayage à friction comprend des premiers moyens pour mesurer la vitesse de patinage entre les éléments d'entrée et de sortie d'un embrayage à friction, des seconds moyens pour fournir une indication sur la pression appliquée aux composants de l'embrayage pour obtenir leur contact par friction et d'autres moyens sensibles aux signaux fournis par lesdits premiers et seconds moyens pour donner une indications sur la température des composants de l'embrayage. Dans les dessins annexés Figure 1 est une vue schématique d'un embrayage à friction à plaques sèches jumelées, les éléments de l'embrayage étant montrés à l'état séparé en vue de l'explication, et Figure 2 est une vue schématique d'un système de transmission d'un véhicule utilisant l'embrayage montré à la figure 1. L'embrayage montré à la figure 1 est un embrayage à plaques jumelées sèches et comprend deux plaques d'embrayage (10,11) montées de façon à effectuer un mouvement axial sur un arbre de sortie cannelé (12) de l'embrayage. Chaque plaque de l'embrayage est munie d'éléments de friction (13) sur ses côtés externes. Entre les plaques (10) et (11) est interposée une plaque annulaire intermédiaire (14) montée dans un carter (15) fixé au volant (16) du moteur associé. La plaque (14) est en engagement par des cannelures avec la surface interne du carter de manière à pouvoir se déplacer axialement à l'intérieur de ce carter. On prévoit également une plaque de pression annulaire (17) qui est également accouplée de façon non rotative au carter (15) mais peut se déplacer axialement à l'intérieur de ce dernier. La plaque de pression est sollicitée en direction du volant par les ressorts (18) d'actionnement de l'embrayage et peut être éloignée du volant par un manchon de dégagement (19) pouvant coulisser axialement sur l'arbre de sortie. Quand le manchon (19) est autorisé à se déplacer en direction du volant, les jeux existant entre les diverses plaques et le volant est éliminé et l'entrainement est trans mis à l'arbre de sortie (12) depuis le volant du moteur. Comme montré à la figure 2, l'embrayage fait partie du système de transmission d'un véhicule et est interposé entre le moteur (20) et une botte de vitesses à plusieurs vitesses (21), l'arbre de sortie (12) de l'embrayage conssituant l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. L'embrayage est muni d'un levier pivotant de dégagement (22) qui est relié au piston d'un ensemble cylindre et piston (23). Le piston est sollicité par un ressort (24) dont la force est telle qu'il surmonte la force des ressorts (18) de l'embrayage et dégage l'embrayage en l'absence de pression à l'intérieur du cylindre. Du fluide sous pression est envoyé au cylindre par un mécanisme à soupape (25) qui comprend des soupapes pouvant admettre le fluide dans le cylindre selon des débits divers, et également autoriser le fluide à s'échapper du cylindre selon des débits divers. Les soupapes sont commandées par un microprocesseur (26) qui commande également la sélection des rapports de la bote de vitesses de manière à constituer un système de transmission automatique. Il est nécessaire d'informer le conducteur du véhicule si la température de l'embrayage dépasse une valeur prédéterminée. L'énergie qui est dissipée dans un embrayage lorsqu' il patine est le produit de la vitesse de patinage, du couple transmis et de la durée, et l'on peut exprimer ce rapport par l'équation où S est la vitesse de patinage, Tq est le couple et dt l'intervalle de temps pendant lequel l'embrayage patine. S et Tq varient tous les deux avec le temps et si l'intervalle de temps T est long, un second terme doit alors être introduit pour tenir compte de la perte de chaleur due au refroidissement. Nais quand les circonstances sont normales, l'intervalle de temps T est comparativement court et la quantité de chaleur perdue par le refroidissement pendant cet intervalle de temps est comparativement faible par comparaison avec le taux selon lequel la chaleur est engendrée dans l'embrayage. L'embrayage décrit est prévu pour un véhicule routier et lorsque l'embrayage est engagé, le mécanisme d'engagement permet aux ressorts (18) de l'embrayage de transmettre une force axiale à la plaque de pression (17) et les surfaces de friction des plaques de friction commencent à frotter contre les surfaces entraînées adjacentes, ce qui fait qu'il y a développement de chaleur.On supposera que l'énergie dissipée est partagée de façon égale entre les quatre surfaces quand il y a frottement. La moitiée de l'energie est donc dissipée dans la plaque intermédiaire (14) qui comporte deux surfaces de frottement et un quart de l'énergie de chacun des éléments constitués par le volant (16) et la plaque de pression (17). Si l'on suppose que le transfert de chaleur entre les divers composants de l'bmbrgyage est faible par comparaison avec le taux selon lequel la chaleur est produite, il est possible de calculer l'augmentation de température de chaque composant en calculant l'apport d'énergie et en connaissant la masse thermique du composant. Dans un embrayage à plaques jumelées, les masses de la plaque intermédiaire et de la plaque de pression sont pratiquement égales mais sont toutes les deux considérablement inférieures à celle du volant. La température élevée est donc celle de la plaque intermédiaire et l'augmentation de la température dans la plaque intermédiaire peut être exprimée par où T2 est la température finale, T1 la température initiale, M la masse de la plaque intermédiaire, H la capacité de chaleur spécifique du matériau formant la plaque intermédiaire et Tq, Q et T comme exprimé ci-dessus. Pour obtenir une commande correcte de l'embrayage, le microprocesseur (26) reçoit des signaux représentant la vitesse du moteur et la vitesse de l'arbre de sortie (12). Ces signaux sont fournis par des détecteurs de vitesse (27,28) respectivement, ces détecteurs étant disposés à l'extérieur de l'embrayage. Il est donc possible de dériver la vitesse de patinage de l'embrayage. L'autre inconnue de la dernière équation est le couple (Tq) transmis par l'embrayage. Le couple maximal qui peut être transmis'par l'embrayage apparait quand la force totale exercée par les ressorts (18) de l'embrayage est appliquée en vue de presser les diverses plaques les unes contre les autres, et la valeur du couple est indiquée par le fabricant de l'embrayage. Dans l'exemple donné, la force totale qui peut être développée par les ressorts de l'embrayage est appliquée quand la force exercée par le ressort (24) est totalement surmontée par la pression du fluide dans le cylindre qui agit sur le piston. Aucun couple n'est transmis par l'embrayage quand la force exercée par les ressorts de l'embrayage est nulle et ceci a lieu quand la pression du fluide dans le cylindre est nulle, ce qui permet au ressort (24) d'être totalement efficace pour surmonter la force exercée par les ressorts de l'embrayage.Supposant qu'il y ait un rapport simple entre le couple capable d' être transmis et la force agissant pour solliciter les plaques en contact mutuel, on voit que la pression du fluide dans le cylindre constitue une mesure du couple transmis par l'embrayage. Un détecteur de pression (29) est donc prévu pour détecter la pression dans le cylindre. Dans la pratique, la force capable d'être appliquée au mécanisme de dégagement par le ressort (24) est supérieure à la force capable d'être exercée par les ressorts (18) de l'embrayage et il faut donc qu'une certaine pression soit appliquée au piston pour juste compenser la force en excès du ressort (24). La pression doit ensuite continuer à être augmentée pour permettre aux diverses plaques de venir en contact. La pression dans le cylindre qui est nécessaire pour équilibrer la force en excès du ressort (24) doit être déterminée par l'expérience et est désignée par P1. La pression qui doit être appliquée au cylindre pour juste surmonter complètement la force développée par le ressort (24) est également déterminée, celle-ci étant désignée par P2 et correspondant au couple maximal capable d'être transmis par l'embrayage.Le couple transmis par l'embrayage pour une pression P3 intermédiaire entre P1 et P2 est donnée par l'expression où Tpq = couple de pic capable d'être transmis par l'embrayage. Le microprocesseur calcule sur la base d'un programme mis en mémoire et sur la base de l'information variable qui lui est appliquée par les détecteurs de vitesse et par le détecteur de pression, l'énergie dissipée dans la plaque intermédiaire. Une constante de refroidissement est dérivée par l'expérience et prise en compte pour évaluer l'énergie totale accumulée, et lorsque la température dépasse une température prédéterminée un signal est envoyé au conducteur du véhicule, avantageusement au moyen d'une lampe d'alarme. Si la valeur de l'énergie totale continue à augmenter alors jusqu'à une seconde valeur plus élevée, des mesures peuvent être prises pour stopper le moteur associé ou pour déshabiliter le véhicule de toute autre manière. Lorsqu'il s'agit d'un embrayage à plaque unique, c'est la température de la plaque de pression qui est déterminée, et le système est également applicable à des embrayages multi-plaques immergés dans de l'huile. La pression appliquée par les ressorts (18) de l'embrayage sur la plaque de pression (17) peut être déterminée en mesurant le déplacement de la plaque de pression (17). Cette mesure peut être faite au moyen d'un transducteur linéaire qui fournit une indication sur la position axiale du manchon (19). De façon plus commode, la mesure est réalisée au niveau du piston de l'ensemble piston et cylindre (23). En variante, on peut utiliser un transducteur tournant sensible à la position angulaire du levier (22). - REVENDICATIONS 1.- Agencement de surveillance des éléments d'entrée (16) et de sortie (12) du carter (15) d'un embrayage à friction, et des composants (17,10,11,14) qui sont- sollicités en contact par friction pour réaliser la transmission d'un couple entre les éléments d'entrée et de sortie, caractérisé en ce que l'agencement de surveillance comprend des premiers moyens (27,28) pour mesurer la vitesse de patinage entre les éléments d'entrée (16) et de sortie (12), des seconds moyens (29) pour fournir une indication sur la pression appliquée aux composants (17,10,11,14) pour les amener en contact par friction et d'autres moyens (26) sensibles aux signaux fournis par les premiers et seconds moyens pour donner une indication sur la température des composants de l'embrayage. 2.- Agencement de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent des premier (27) et second (28) transducteurs de vitesse respectivement associés aux éléments d'entrée (16) et de sortie (12). 3.- Agencement de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage comprend des moyens élastiques (18) agissant sur l'un (17) des composants (17,10,11,14) pour solliciter ces composants en contact par friction, les seconds moyens comprenant un transducteur de déplacement qui fournit un signal représentatif du déplacement du premier composant (17). 4.- Agencement de surveillance selon la revendication 1, caractérisé encaque l'embrayage comprend un mécanisme d'actionnement (23) comportant un piston d'un vérin (23) pouvant être actionné par la pression d'un fluide et un moyen à soupape (25) pour commander la pression du fluide appliqué au piston, les seconds moyens comprenant un transducteur de pression (29) de fluide sensible à la pression du fluide appliqué au piston. 5.- Agencement de surveillance selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'embrayage comprend des moyens élastiques (18) agissant sur l'un des composants pour solliciter ces composants en contact par friction, des moyens àlevier (22) accouplant le piston au composant (17) et des moyens à ressort (24) sollicitant le piston en sens inverse à la pression du fluide agissant sur lui, les moyens à ressort (24) surmontant, en l'absence de pression du fluide, la force exercée par les moyens élastiques (18). 6.- Agencement de surveillance selon la-revendica- tion 1, caractérisé en ce que les autres moyens (26) utilisent le signal fourni par les seconds moyens (29) pour déterminer la valeur du couple transmis par l'embrayage et utilisent la vitesse de patinage et la valeur du couple pour déterminer l'énergie dissipée par l'embrayage selon la formule où S = patinage, Tq = couple et dt = intervalle de temps pendant lequel a lieu le patinage de l'embrayage. 7.- Agencement de surveillance selon la revendication 4, caractérisé en ce que les autres moyens comprennent un microprocesseur (26) recevant l'information relative à la masse, et la chaleur spécifique du composant de l'embrayage que l'on peut s'attendre à voir le plus chauffer, ainsi que la proportion de l'énergie totale dissipée dans l'embrayage et qui est dissipée dans ce composant, le microprocesseur (26) calculant l'augmentation de température selon la formule où T1 = température initiale du composant de l'embrayage T2 = température finale du composant de l'embrayage S = patinage Tq = couple T = durée M = masse du composant de l'embrayage H = capacité en chaleur spécifique du composant de l'embrayage, et X = proportion de l'énergie totale dissipée dans le composant de l'embrayage.