Brevet FR2569794A1 — publié le 19860307

DISPOSITIF D'ACTIONNEMENT PAR COMMANDE DE LA PRESSION D'UN FLUIDE AVEC COMPENSATION D'USURE ET CORRECTION DE CARACTERISTIQUES NOTAMMENT POUR MECANISMES D'EMBRAYAGES A FRICTION L'invention concerne un dispositif d'actionnement par commande de la pression d'un fluide avec compensation d'usure, et correction de caractéristiques notamment pour mécanismes d'embrayages à friction du type comportant un cylindre dans lequel est disposé un premier piston prolongé par une tige de commande de débrayage et un deuxième piston en appui sur un ressort, et dans lequel l'espace compris entre les pistons est rem pli d'un fluide incompressible. Dans un tel dispositif connu par la publication FR A 2142363 on s'efforce de maintenir le contact permanent entre la tige de commande et le mécanisme de débrayage en autorisant une fuite de fluide correspondant à l'augmentation de la course du premier piston consécutive notam ment à l'usure des garnitures de friction. Des dispositifs de ce type doivent posséder une grande rapidité d'action et ne mettre en oeuvre qu'un minimum d'énergie de com mande. Une solution connue par la publication FRA 2003456 consiste à intercaler une liaison hydraulique à soufflets entre la pédale de débrayage et le mécanisme de débrayage dont la canalisation est reliée à une réserve de fluide ajustable de façon à maintenir un volume d'huile constant dans la liaison notamment lors de l'usure des garnitures de frictions et lorsque le dispositif est inoppérant. Les dispositifs de ce type multiplient les sources de pression ce qui augmente leur hystérisis, et nécessitent une surveillance de bon fonctionnement accrue. L'invention a pour objet un dispositif de compensation d'usure à fonctionnement automatique pendant les périodes d'inutilisation de l'embrayage qui fait application d'un moyen de calage hydraulique dans lequel les constituants de l'ensemble formé par ledit moyen de calage, le cylindre et les pistons n'ont pas de mouvements relatifs au cours du fonctionnem ent du dispositif d'actionnement. Un autre objet de l'invention est un dispositif faisant application d'un servo-moteur à membrane divisant celui-ci en deux chambres dont la chambre de travail reçoit un fluide sous pression tandis que l'autre chambre porte un moyen variateur de la surface de travail de la membrane au cours du déplacement du dispositif d'actionnement dans le but d'obtenir un effort de com mande de débrayage décroissant au cours du déplacement du mécanisme de commande d'une butée de débrayage. Un troisième objet de l'invention est un dispositif qui avec une faible énergie de comn mande à temps de réponse rapide fait application d'un servo-moteur à faible course de déplacem ent sans ressort de correction et sans volume mort de la chambre de com m mande. Conformément à l'invention, les divers objectifs de l'invention sont atteints par le fait que le cylindre porte une cloison de séparation entre deux compartiments qui logent respectivement le premier et le deuxième piston et qu'un orifice de communication entre lesdits co mpartim ents porté par la cloison est associé à un clapet obturateur rigidement relié à une membrane soumise à une pression de commande et de transmission d'un effort de poussée sur le cylindre et d'entrainement de la tige de poussée. Le dispositif ainsi réalisé autorise sur 1' effet d'une pression hydraulique ou pneumatique, l'actionnement rapide avec le minimum d'énergie nécessaire à la production de l'effort nécessaire au déplacement de la membrane. Le dispositif peut en outre être complété très simplement par un moyen d'adaptation de la surface utile de la membrane à l'effort de co mande de l'embrayage réalisé soit sous le contr8le d' un systèm e d'asservissem ent soit par l'interm édiaire d'une pédale conventionnelle. 40.,OR * *AIt -3- Par l'absence de mouvement relatif des éléments du dispositif lors des déplacements de celui-ci dans le sens du débrayage, 1' hystérisis d'ensemble est notablement réduit ce qui facilite son adaptabilité aux différents fluides de con mandes et moyens d' asservisse ment. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation de celle-ci, faite en référence au dessin annexé dans lequel Les figures 1 et 2 représentent schématiquement en position embrayée un embrayage à disque respectivement à com mande par levier et fourchette d'actionnement d'une butée de débrayage sur lesquels agit le dispositif d'actionnement conform e aux caractéristiques de l'invention. Les figures 3 et 4 représentent schématiquement l'embrayage précité à la suite du fonctionnement du dispositif compensateur d'usure du dispositif. La figure 5 représente une coupe longitudinale du dispositif conforme à l'invention à 1' état de repos. La figure 6 représente la courbe caractéristique de fonctionnement du dispositif. Les figures 1 et 2 montrent un embrayage à disque 1 à con mande par diaphragme 2 actionné par une butée de débrayage 3 montée à déplacement axial sur un arbre d'embrayage sous l'action d'un levier 4 (figure 1) ou d'une fourchette 5 (figure 2) monté à pivotement en 6 sur un élément 7 du carter d'embrayage ou de la boite de vitesses. Sur l'extrémité du levier 4 ou de la fourchette 5 agit le dispositif d'actionne ment avec compensation d'usure désigné dans son ensemble par la référence 10. 49398 1 67 -4- Le dispositif illustré plus en détail à la figure 5 est constitué par la combinaison de deux ensembles réalisant respectivement les fonctions d'actionnement et de compensation ou d'usure. L'ensemble d'actionnement est constitué par un servo-moteur à membrane conventionel formé par deux coquilles 11, 12 en t8ôle emboutie assemblées à leur périphérie par une bride démontable 13 ou par tout autre moyen. La coquille 11 est fixée par des boulons 14 sur un support 15 lié au carter 7 de la boite de vitesses ou d'embrayage que nous appellerons dans la suite de la description par "plan de référence fixe". la coquille 12 faisant office de couvercle étanche est percée d'un orifice 17 d'amenée ou de départ du fluide de commande. Une membrane 18 déformable et inextensible est serrée par sa périphérie entre les coquilles 11-12 et reçoit la pression du fluide de comn mande transformée en effort de commande de déplacement transmis à une coupelle 19 solidaire de la membrane 18. Le fond de la coquille 12 porte une pièce moulée 20 traversée par l'orifice 17 qui constitue la butée de la membrane 18 et de la coupelle 19 en position de repos de la membrane dans le but de supprimer les zones necessitant un remplissage préalable à la transmission de la pression à la membrane. Un ressort 21 disposé en compression dans la coquille 11 entre le fond 22 de celle-ci et la coupelle 19 constitue le moyen de rappel de la membrane 18 au contact de la pièce moulée 20. La paroi interne de la coquille 11 porte un moyen d'appui 23 qui assure l'appui partiel de la membrane 18. L'appui 23 possède une forme spéciale évasée, dont la surface convexe courbe est orientée vers la membrane 18, dans le but de constituer un appui progressif réducteur de la surface de la membrane soumise à la pression de co m m ande. 49398 11676 -5- Ainsi lorsque la pression dans l'orifice 17 et la coquille 12 est constante, la force de poussée de la membrane diminue proportionnellement à la surface active de celle-ci soumise à cette pression au fur et à m. esure que le déplacement de la membrane augmente. On obtient ainsi consécutivement à l'un des objets de l'invention une fonction force/déplacem ent décroissante adaptée à chaque type d'embrayage par échange de l'appui 23. Un manchon cylindrique 24 soudé sur le fond 22 de la coquille 11 constitue une butée de fin de course de la coupelle 19 et évite ainsi les contraintes excessives sur la membrane. Dans le but de limiter les déformations axiales de la membrane 18 de part et d'autre du plan de fixation de celle-ci confondu avec le plan de jonction des coquilles 11, 12, les surfaces d'appui axial extrêmes de la membrane situées sur la pièce moulée 20 et sur le manchon 24 sont également distantes du plan de fixation de la membrane et de jonction des coquilles 11, 12. Le moyen de compensation d'usure est constitué par un cylindre 31 qui porte une cloison de séparation 32 entre deux compartiments 33, 34. Chaque compartiment constitue le logement d'un piston 35, 36. Le piston 35 de forme annulaire est muni de deux joints toriques ou à lèvre 37 et est monté à coulissement axial étanche dans le compartiment 33 le long d'un axe 38 rigidement fixé au moyen d'une goupille à démontage rapide sur un téton 39 porté par la coupelle 19. Un ressort 40 est monté en compression entre une face du piston 35 non soumise à pression et un bouchon obturateur 41 du compartiment 33. L'extrémité de l'axe 38 porte un clapet étanche 42 destiné à obturer un orifice 43 de faible diamètre percé dans la cloison 32 qui fait communiquer les compartiments 33, 34. L'orifice 43 porte le siège conique du clapet portant un joint d' étanchéité. Les déplacements du clapet 42 et de l'axe 38 sont limités entre deux butées constituées d'une part la partie évasée de l'orifice 43 - 6 - formant siège du clapet 42 ou par la face de la cloison 32 tournée vers ce même clapet, et d'autre part parun épaulement de l'axe 38 venant en appui sur le bouchon 41. Le piston 36 monté à coulissement axial étanche dans le compartiment 34 est prolongé axialement par une tige de commande de débrayage qui s' étend au travers d'un autre bouchon obturateur 51 tandis qu'un soufflet protecteur extérieur 52 au cylindre 31, ensère la tige de commande 50 et est im mobilisé sur le corps du cylindre 31. Le cylindre 31 est par ailleurs muni d'une bride extérieure 53 qui constitue un épaulement destiné à prendre un appui de butée sur le fond 22 de la coquille 11 et par voie de conséquence sur le plan de référence fixe. Le volume compris entre les pistons 35, 36 est rempli par un fluide incompressible qui occupe en fait les compartiments 33, 34 reliés entr'eux par l'orifice 43. En outre deux trous 54, 55 obturés par des bouchons 56 débouchent dans les compartiments 33, 34 et assurent le remplissage ou la purge du fluide. En cours de commande, le fluide de commande hydraulique ou pneumatique, à son arrivée dans le servo-moteur agit sur la membrane 18 et pousse la coupelle 19. Celle-cil pousse l'axe 38 dont le clapet 42 vient obturer l'orifice 43 tout en exerçant une poussée sur la cloison 32. La pression du fluide dans le compartiment 34, conditionnée par la poussée agissant sur la section du piston 36, tend à augmenter. Cela ne compromet pas l'étanchéité au niveau du clapet 42 de l'axe 38 car la surface du clapet en appui sur le siège de la cloison 32 est très inférieure à la surface du piston 36. 49398 11676 -7- Sous la poussée du fluide de commande, tout le cylindre 31 se déplace, entrainant par l'interm édiaire du fluide hydraulique contenu dans le compartiment 34, la tige de eommande 50 d'actionnement du mécanisme d'embrayage. Consécutivement à un usage intensif de l'embrayage, l'usure des garnitures tend à modifier l'ouverture angulaire du -diaphragm e de 1' embrayage, qui se traduit par une poussée sur la tige de con mande 50 en direction du plan de référence 15. Cette poussée se transmet au fluide du compartiment 34 qui tend à vouloir passer par l'orifice 43 et à pousser la cloison 32 et donc le cylindre 31 vers le plan de référence, et ce, jusqu'à l'appui de la bride 53 sur ce plan. Par ailleurs le ressort 21 du servo-moteur tend à décoller le clapet 42 de son siège et à ouvrir ainsi l'orifice 43. Le fluide du compartiment 34, sous la poussée indirecte du diaphragme de l'embrayage et par l'intermédiaire du piston 36 passe ainsi dans le compartim ent 33, repoussant le piston annulaire 35. Ce faisant, le transfert de fluide entre les compartiments 34, 33 se voit opposer la contrainte du ressort 40, mais le tarage de celui-ci est choisi bien inférieur à celui du diaphragme d'embrayage. Le piston 36 progresse ainsi, au fur et à mesure de l'usure des garnitures et pendant les phases de repos de 1' embrayage, vers le fond du compartiment 34 rattrapant progressivement la course d'usure. Le piston annulaire 35 recule vers le bouchon 41 conjointement avec le recul du piston 36. Il y a lieu de noter que le ressort 40 autorise la dilatation du fluide contenu dans les compartiments 33, 34 au repos de l'actionneur sous l'effet de la chaleur. I permet en outre de compenser sans risques d'introduction d'air, les fuites éventuelles de fluide au contact des portées des pistons 35, 36 de sorte que le volume de l'ensemble des compartiments 33, 34 demeure toujours rem pli. 49398 I 1676 Mais le ressort 40 permet également de com muniquer une pression hydraulique initiale dans les compartiments 33 et 34 de sorte que, compte tenu des sections utiles différentielles des pistons 35, 36 on obtienne une précontrainte sur la tige de com mande 50 qui assure le contact permanent de la butée de débrayage 3 avec le diaphragme 2. Le fonctionnement du dispositif est traduit sur la caractéristique représentée à la figure 6 sur laquelle l'effort de com mande reçu sur la tige de com mande 50 croit au début du débrayage selon la portion A B pour décroitre à partir du point de fonctionnem ent B sur la courbe isobare 3 à laquelle correspond la pression de comn mande, jusqu'au point C auquel correspond le parcours total de la course de débrayage m esurée sur la tige 50. 49391 11676 R EVENDIC A TIO NS 1. Dispositif d'actionnement par commande de fluide avec compensation d'usure, notamment pour mécanismes d'embrayage à friction du type comportant un cylindre (31) dans lequel est disposé un premier piston (35) en appui sur un ressort (40) et un deuxième piston (36) prolongé par une tige de com mande (50) de débrayage, et dans lequel l'espace compris entre les pistons (35, 36) est rempli d'un fluide incom pssible, caractérisé par le fait que le cylindre (31) porte une cloison de séparation (32) entre deux compartiments (33, 34) qui logent respectivement le premier (35) et le deuxième piston (36) et qu'un orifice (43) de communication entre lesdits compartiments (33, 34) porté par la cloison (32) est associé à un clapet obturateur (42) rigidement relié à une membrane (18) soumise à une pression de commande et de transmission d'un effort de poussée sur le cylindre (31) et d'entraînement de la tige de comn mande (50). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la membrane est en appui sur un élément élastique (21) monté en compression dans une chambre hors pression dont la paroi porte un -oyen d'appui (23) partiel de la membrane (18) et qui exerce un effort dans le sens de l'ouverture du clapet (42). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les aires des faces de commande des pistons (35, 36) sont différentes et que le premier piston (35) dont l'aire de com mande est plus faible est monté à coulissem ent sur un axe (38) porteur du clapet obturateur (42) à l'encontre d'un ressort (40) monté en compression entre la face dudit piston (35) non soumise à la pression de comn mande et le fond du cylindre (31). - 10 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le plan de fixation de la membrane (18) est équidistant des deux butées (20, 24) de la membrane (18) respectivement portées par les coquilles (11,12) constitutives d'un servo- m oteur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le moyen d'appui (23) est interchangeable, dans le but d'une adaptation facile aux caractéristiques forces/déplacement de l'embrayage envisagé. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'une des butées (20) de la membrane (18) épouse la forme de ladite membrane (18) en l'absence de pression du fluide de com mande, dans le but de réduire les espaces morts au minimum. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le moyen d'appui 23, possède une courbure et permet l'adaptation d'une relation entre la pression de commande et le couple transmis par l'embrayage.