Brevet FR2593287A1 — publié le 19870724

"Dispositif pour la surveillance d'un embrayage à friction, plus particulièrement sur un véhicule automobile" La présente invention concerne un dispositif pour la surveillance d'un embrayage à friction, plus particuliere- ment sur un vehicule automobile. La surcharge thermique d'un embrayage à friction peut conduire à la destruction des garnitures de friction ou à des détériorations d'autres organes de l'embrayage, notamment du palier. Une surcharge thermique peut intervenir en cas de démarrages en côte répétés à de faibles intervalles de temps, ou encore dans le cas d'un embrayage qui est usé donc qui "patine". On pourrait imaginer de réalisé ser une détection et une mesure de la surcharge thermique au moyen d'un capteur de température.Dans la pratjïue, une telle solution s'est toutefois avérée applicable seulement à un coût prohibitif, car il convenait de surveiller la température du disque d'embrayage, clest-à-dire d'un organe tournant, ce qui aurait nécessité des liaisons électriques avec le capteur de température pa l'intermédiaire de raccords électriques tournants. Le but de l'invention est d'éviter ces inconvénients, en fournissant un dispositif grâce auquel la surcharge thermique d'un embrayage à friction peut être détectée et signalée, plus particulièrement sur un véhicule automobile de manière a en avertir le conducteur, ceci d'une manière relativement économique. A cet effet, le dispositif objet de l'invention pour la surveillance d'un embrayage à friction comprend, en combinaison a) un premier capteur, qui délivre un signal de vitesse représentatif de la vitesse d'entrée instantanée de l'embrayage, b) un deuxième capteur, qui délivre un signal de vitesse représentatif de la vitesse de sortie instantanée de l'embrayage, c) un troisième capteur, qui délivre un signal de couple représentatif de la valeur instantanée du couple transmis par l'embrayage, d) des premiers moyens de calcul, recevant les signaux de vitesse et le signal de couple, qui déterminent successivement, à partir du produit du couple et de la différence entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie, des valeurs correspondantes de la puissance instantanée dissipée en chaleur par la friction, e) des deuxièmes moyens de calcul, recevant les valeurs instantanées de la puissance dissipée par la friction, qui déterminent l'intégrale des valeurs instantanées de cette puissance sur un intervalle de temps au cours duquel l'embrayage transmet un couple positif et inférieur au couple maximum, et qui divisent la valeur obtenue de l'intégrale par cet intervalle de temps pour déterminer une valeur moyenne de la puissance dissipée par la friction, f) des troisièmes moyens de calcul qui déterminent la somme de valeurs moyennes de la puissance de friction successivement établies, et qui comparent la valeur cumulée obtenue avec une valeur maximale prédéterminée, ces moyens de calcul incluant des moyens de correction qui effectuent une correction de la valeur cumulée ou de la valeur maximale pour tenir compte de la fréquence d'actionnement de l'embrayage, et g) des moyens indicateurs, qui signalent le dépassement de la valeur maximale précitée par la valeur cumulée précitée. Ainsi, dans le dispositif de surveillance selon l'invention, des capteurs détectent la vitesse d'entrée de l'embrayage et sa vitesse de sortie, ainsi qu'une grandeur représentative du couple transmis par l'embraya- ge. Ces diverses informations d'entrée peuvent être détectées, sans difficultés particulières, sur les composants de la transmission d'un véhicule automobile. La vitesse d'entrée de l'embrayage correspond à la vitesse du moteur. La vitesse de sortie de l'embrayage peut être soit détectée à l'entrée de la boîte de vitesses, soit déduite de la vitesse de sortie de la boîte de vitesses donnée par le tachymètre du véhicule, en tenant compte du rapport de transmission obtenu pour chaque vitesse enclenchée de la boîte de vitesses. Le couple transmis par l'embrayage est une fonction de la position de l'embrayage ou de la butée d'embrayage, et il peut être par exemple détecté au moyen d'un capteur de position donnant la position de la butée d'embrayage. A partir des signaux délivrés par les capteurs, les premiers moyens de calcul déterminent une valeur proportionnelle à la puissance instantanée dissipée en chaleur par la friction, obtenue sous la forme du produit du couple et de la différence entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie de L'embrayage, Les seconds moyens de calcul intègrent la puissance Instantanée dissipée par la friction sur tout l'intervalle de temps dans lequel l'embrayage "patine" et dégage ainsi de la chaleur par les frottements. Ces seconds moyens de calcul effectuent, en outre, une division de l'intégrale précédemment calculée par la durée de l'intervalle de temps précité, pour obtenir la valeur moyenne de la puissance dissipée par la friction au cours du processus d'embrayage.Les troisièmes moyens de calcul additionnent les valeurs moyennes obtenues comme indiqué précédemment au cours des processus successifs d'embrayage rencontrés durant la marche du véhicule, et ils comparent la valeur cumulée ainsi obtenue avec une valeur maximale admissible. Cette valeur maximale est déterminée en fonction de la charge thermique maximale admissible pour l'embrayage ;elle peut être obtenue empiriquement ou encore par des calculs théoriques, pour chaque type particulier d'embrayage. La valeur cumulée represente l'échauffement de l'embrayage, qui augmente par paliers à chacun des processus successifs d'embrayage. Toutefois, l'embrayage se refroidissant simultanément par rayonnement thermique1 les moyens de correction sont prévus pour prendre en compte la fréquence d'actionnement de l'embrayage. Cette fréquence constitue une indication du rythme avec lequel la quantité de chaleur accumulée dans i'embrayage s'accroît, donc des intervalles de temps qui s'écoulent entre des processus d'embrayage successifs et qui permettent le refroidissement de l'embrayage. La correction, effectuée sur la valeur cumulée ou sur la valeur maximale précitées, peut être effectuée sur la base de fonctions du temps calculées ou déterminées empiriquement. La valeur cumulée peut, par exemple, être diminuée d'une manière continue ou discontinue, en fonction du temps, entre deux processus d'embrayage successifs. En variante, il est aussi possible de prédéterminer une valeur maximale qui est une fonction du temps écoulé depuis la mise en marche du véhicule.Dans tous les cas, le résultat de la comparaison réalisée par les troisièmes moyens de calcul constitue une mesure de la charge thermique de l'embrayage. Les moyens indicateurs signalent une surcharge thermique de l'embrayage, si la valeur cumulée précitée dépasse la valeur maximale admissible précitée. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la surveillance de l'embrayage sur le plan de la surcharge thermique est mise à profit pour réaliser, en outre, une surveillance de l'état d'usure des garnitures de friction. A cet effet, le troisième capteur détecte la position de l'embrayage et il délivre un signal indiquant que cet embrayage est à l'état totalement embrayé ; les moyens indicateurs réagissent à la différence entre les vitesses d'entrée et de sortie, en générant un signal représentatif du dépassement d'une limite d'usure des garnitures de friction si, lors d'une surcharge thermique détectée par les moyens précédemment indiqués, l'embrayage continue de "patiner" même en position entièrement embrayée, donc s'il existe alors une différence entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie.On met ici à profit le fait qu'en raison de l'usure des garnitures de friction, l'embrayage est soumis encore plus rapidement à une surcharge thermique, de sorte que cette situation peut être distinguée de façon sûre des autres cas de "patinage" en cours de marche normale du véhicule, et peut être signalée spécifiquement. De préference, la surcharge thermique de l'embrayage et l'usure excessive sont signalées de manière différenciée, les moyens indicateurs délivrant un premier signal avertisseur en cas de dépassement de la valeur maximale précitée par la valeur cumulée précitée, et délivrant un second signal avertisseur en cas de dépassement de la limite d'usure des garnitures de friction. A cet effet, les moyens indicateurs comprennent avantageusement un seul et même voyant lumineux, qui est éclairé de façon clignotante à l'apparition du premier signal avertisseur donc en cas de surcharge thermique, et qui est éclairé de façon permanente à l'apparition du second signal avertisseur c'est-à-dire lorsque l'usure des garnitures de friction devient excessive. Le dispositif de surveillance objet de l'invention s'applique aussi bien aux embrayages actionnés de façon classique au moyen d'une pédale, qu'aux embrayages actionnés automatiquement tels que décrits, par exemple, par la demande de brevet allemand publiée 3 028 250. Ce dispositif est également applicable à des transmissions de véhicules automobiles, dans lesquelles il est prévu, pour l'amortissement des oscillations en rotation un système de commande qui impose un glissement prédéterminé de l'embrayage, lorsque celui-ci se trouve à l'état presque entièrement embrayé. Des systèmes d'amortissement de ce genre sont connus, par exemple, par la demande de brevet allemand publiée 3 330 332.Dans les embrayages de ce type particulier, qui sont actionnés par une servo-commande en fonction de signaux de positions, il peut être prévu en outre que le dispositif de surveillance réduit le glissement, en cas de risque de surcharge thermique. S'il s'agit d'une commande d'embrayage automatique qui actionne l'embrayage par exemple en fonction de la vitesse du moteur ou du temps, la réduction de la charge thermique peut être obtenue par diminution du temps d'embraya ge en tenant compte de la puissance dissipée par la friction, lorsque les valeurs limites admissibles sont dépassees. Pour la réalisation de ces fonctions complémentaires, le dispositif objet de l'invention peut encore comprendre des moyens de commande qui reçoivent les signaux issus des troisièmes moyens de calcul et qui, durant l'intervalle de temps où le couple transmis par l'embrayage est inférieur au couple maximum, actionnent la servo-commande de telle sorte que la valeur cumulée précitée reste inférieure ou égale à la valeur maximale précitée.Plus particulièrement, ces moyens de commande reçoivent les signaux de.vitesse des premier et deuxième capteurs, et ils provoquent un glissement prédéterminé de l'embrayage à l'état presque totalement embrayé, pour amortir les oscillations en rotation, et lesdits moyens de commande resserrent l'embrayage, en cas de dépassement de la valeur maximale précitée par la valeur cumulée précitée, jusqu'à ce que cette valeur cumulée soit sensiblement égale à la valeur maximale. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à laide de la description qui suit. en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif de surveillance, et illustrant son fonctionnement : Figure 1 montre un dispositif conforme à l'invention, réalisant la surveillance de la puissance dissipée par la friction et de l usure des garnitures de friction, dans un embrayage à friction de véhicule automobile Figure 2 est un diagramme de fonctionnement, sous forme d'organigramme, se rapportant au dispositif selon la figure 1. La figure 1 montre, très schématiquement, un moteur à combustion interne 1 de véhicule automobile, qui est accouplé à une boîte de vitesses 5 par exemple manuelle par l'intermédiaire d'un embrayage à friction 3. L'embrayage 3 est réalisé de façon classique, et actionné au moyen d'une pédale 7. Un capteur de vitesse 9 détecte la vitesse d'entrée de l'embrayage 3, qui est égale à la vitesse de sortie du moteur à combustion interne 1 ; le capteur 9 délivre un signal proportionnel à la vitesse d'entrée, qui est amené à un circuit électronique de surveillance 11, par exemple constitué par un microprocesseur. Un autre capteur de vitesse 13 détecte la vitesse de sortie de l'embrayage 3, par exemple sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses 5.En variante, le capteur de vitesse 13 peut détecter la vitesse de sortie de la boîte de vitesses 5, à condition que soit pris en compte le rapport de transmission correspondant à la vitesse enclenchée de la boîte de vitesses 5. Le capteur de vitesse 13 fournit au circuit de surveillance 11 un signal proportionnel à la vitesse de sortie de l'embrayage 3. Le circuit de surveillance 11 est encore raccordé à un capteur de position 15, qui délivre un signal proportionnel à la position de la pédale d'embrayage 7 et, par conséquent, proportionnel au couple transmis par l'embrayage 3. Dans la mesure où il n'existe pas une relation linéaire entre la position de la pédale d'embrayage 7 et le couple de ltembrayage 3, il est prévu soit à l'intérieur du capteur 15, soit dans le circuit de surveillance 11 un système convertisseur qui établit une relation linéaire.Le couple transmis peut aussi être déterminé par d'autres moyens, par exemple à l'aide d'un ensemble de courbes caractéristiques stockées dans une mémoire, qui fournit la valeur du couple du moteur en fonction, d'une part, de la position du papillon du carburateur ou de la position de la commande de la pompe d'injection, selon le cas, et d'autre part, de la vitesse du moteur. La position du papillon ou de la commande de la pompe d'injection doit, bien entendu, être détectée par un capteur approprié. Le circuit de surveillance 11 détermine, à partir des signaux issus des capteurs 9,13 et 15, la puissance dissipée en chaleur par la friction dans l'embrayage 3 en cours de marche du véhicule, et il indique, par l'éclairement d'une lampe-témoin 17, que la puissance dissipée en chaleur par la friction reste au-dessous d'une valeur maximale admissible prédéterminée.Si la puissance dissipée par la friction dépasse au contraire la valeur maximale admissible, ceci est signalé par le clignotement d'un voyant lumineux 19, la lampetémoin 17 étant alors éteinte. Le circuit de surveillance 11 assure en outre la surveillance de l'état d'usure des garnitures de friction de l'embrayage 3, et il signale une usure excessive de ces garnitures par un éclairement permanent du voyant lumineux 19. La structure et le fonctionnement du circuit de surveillance 11 seront maintenant décrits, plus en détail, en se référant à l'organigramme de la figure 2. Le bloc 21 désigné par "Départ" indique le début de la marche du véhicule, correspondant au démarrage du moteur 1. Le capteur de position 15 délivre, en fonction du paramètre "temps" désigné par t, un signal de position instantanée s(t) qui est amené à un bloc 23 dont la fonction est de fournir un signal de couple M (s,t), qui représente la valeur instantanée du-couple, dépendant de la position instantanée de l'embrayage. La relation entre s(t) et M(s,t) peut être déterminée empiriquement, et elle peut être stockée dans une mémoire morte.En variante, ou éventuellement en complément, comme indiqué en pointillés en haut de la figure 2, le signal de couple M peut aussi être obtenu par l'intermédiaire d'un ensemble de courbes caractéristiques, en fonction d'une part du signal d'un capteur 24 détectant la puissance instantanée du moteur 1 par réponse à la position du papillon du carburateur ou à la position de la commande de la pompe d'injection, et d'autre part du signal m (t) fourni par le capteur de vitesse 9. L'ensemble des courbes caractéristiques peut, également, être déterminé empiriquement. Le signal de vitesse UU m (t) délivré par le capteur de vitesse 9 est amené, en même temps que le signal de vitesse U (t) fourni par l'autre capteur de g vitesse 13 et que la valeur du couple instantané M donnée par le bloc 23, à un bloc 25 dont la fonction est de former la différence CJ m (t)- W g (t),et de multiplier cette différence de vitesses par le couple M. Ainsi, le bloc 25 fournit la valeur instantanée P (t) de la puissance dissi r pée par la friction. Un bloc 27 intègre la puissance instantanée P,(t) entre les limites de temps t0 et tl. L'instant t0 représente le début du fonctionnement en "patinage" dans le processus d'embrayage, et tl la fin de ce processus. Pendant le fonctionnement en "patinage", par exemple en cours d'embrayage, le moment du couple M est positif, toutefois inférieur à la valeur du couple mesurable lorsque l'embrayage est totalement réalisé. Le bloc 27 détermine l'énergie thermique A dissipée au niveau des garnitures de friction, durant le "patinage" de l'embrayage.Un bloc 29 divise la valeur A par l'intervalle de temps tl - t0, et délivre ainsi un quotient Pr représentant la vaffieur r moyenne de la puissance dissipée par la friction. Un bloc sommateur 31 détermine la somme des valeurs moyennes de la puissance de friction successivement établies, et il délivre une valeur cumulée Ps des puissances de friction dissipées dans l'embrayage depuis l'instetlt de la mise en marche du véhicule. Un bloc 33 diminue la valeur cumulée P5, d'une manière discontinue ou continue, en soustrayant des valeurs correctrices prédéterminées, qui correspondent au refroidissement moyen de l'embrayage.Les valeurs représentant le refroidissement peuvent être déterminées empiriquement ou par le calcul. Le bloc 33 prend ainsi en considération la fréquence d'actionnement de l'embrayage, ou les intervalles de temps s'écoulant entre des actions successives sur l'embrayage, et il délivre une valeur cumulée corrigée P' représentant à chaque instant la contrainte s thermique effective de l'embrayage. Cette valeur instanta née P' est comparée, dans un bloc comparateur 35, avec une s valeur maximale admissible P pour la puissance dissipée max en chaleur. Si la valeur instantanée P' reste inférieure s à la valeur maximale admissible P la lampe-témoin 17 max' est éclairée.Si la valeur instantanée P' est, au contraire, s égale ou supérieure à la valeur maximale admissible PmaX, le voyant lumineux 19 est alimenté de manière à avoir un fonctionnement clignotant, cette commande étant assurée au moyen d'un bloc approprié 37. Le clignotement du voyant 19 signale la surcharge thermique de l'embrayage. Le résultat de la comparaison effectuée par le bloc 35, indiquant la surcharge thermique, est en outre exploité pour la surveillance de l'usure des garnitures de friction de l'embrayage. En cas de surcharge thermique de cet embrayage, un bloc 39 est activé par le capteur de position 15, au moment où ce capteur de position délivre un signal s = 100 % représentant un embrayage totalement réalisé. Le bloc 39 surveille la différence de vitesses W m - g et il commute le voyant lumineux 19 sur l'éclairement permanent, si la différence de vitesses considérée n'est pas égale à zéro, alors que l'embrayage se trouve en surcharge thermique et à l'état totalement embrayé. La fonction de mise en service du voyant 19zen éclairement permanent est assurée par un bloc approprié indiqué en 41.Si la différence de vitesses est nulle, la lampe-témoin 17 est éclairée, sous la commande d'un bloc approprié indiqué en 43. L'éclairement de la lampe-témoin 17 indique que l'épaisseur des garnitures de friction reste suffisante. I1 a été ajouté en pointillés sur la figure 1, en 45, une servo-commande éventuelle pour l'embrayage 3. La servo-commande 45 peut actionner automatiquement l'embrayage 3, dans le cas d'une boîte de vitesses automatique, ou bien être commandée, d'une manière connue et non décrite ici en détail, seulement pour amortir les oscillations en rotation dans les organes de transmission, par maintien de l'embrayage 3 à l'état presque totalement embrayé avec un glissement prédéterminé. Dans le cas où la servo-commande 45 pilote l'embrayage 3 de manière automatique, la pédale 7 peut être supprimée. Pour éviter que, dans certaines situations, il n'apparaisse une surcharge thermique prévisible de l'embrayage en raison des caractéristiques de la servo-commande, on peut prévoir, comme indiqué par un bloc additionnel 47 sur la figure 2, une fonction supplémentaire du circuit de surveillance 11 qui consiste, au cas où une surcharge thermique est constatée par le bloc comparateur 35, à actionner la servo-commande de telle sorte que la puissance instantanée dissipée P' reste s égale à la valeur maximale admissible Pmax' A cet effet, la durée prédéterminée pour l'embrayage complet peut être raccourcie, ou bien le glissement choisi pour l'amor- tissement des oscillations peut être réduit. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la surveillance d'un embrayage à friction, plus particulièrement sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison a) un premier capteur (9), qui délivre un signal de vitesse représentatif de la vitesse d'entrée instantanée de l'embrayage (3), b) un deuxième capteur (13), qui délivre un signal de vitesse représentatif de la vitesse de sortie instantanée de l'embrayage (3), c) un troisième capteur (15), qui délivre un signal de couple représentatif de la valeur instantanée du couple transmis par l'embrayage (3), d) des premiers moyens de calcul (25), recevant les signaux de vitesse et le signal de couple, qui déterminent successivement, à partir du produit du couple et de la différence entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie, des valeurs correspondantes de la puissance instantanée dissipée en chaleur par la friction, e) des deuxièmes moyens de calcul (27,29) recevant les valeurs instantanées de la puissance dissipée par la friction, qui déterminent l'intégrale des valeurs instantanées de cette puissance sur un intervalle de temps au cours duquel l'embrayage (3) transmet un couple positif et inférieur au couple maximum, et qui divisent la valeur obtenue de l'intégrale par cet intervalle de temps pour déterminer une valeur moyenne de la puissance dissipée par la friction, f) des troisièmes moyens de calcul (31,33,35) qui déterminent la somme de valeurs moyennes de la puissance de friction successivement établies, et qui comparent la valeur cumulée obtenue avec une valeur maximale prédéterminée, ces moyens de calcul incluant des moyens de correction (33) qui effectuent une correction de la valeur cumulée ou de la valeur maximale pour tenir compte de la fréquence d'actionnement de l'embrayage, et g) des moyens indicateurs (17,19), qui signalent le dépassement de la valeur maximale précitée par la valeur cumulée précitée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième capteur (15) détecte la position de l'embrayage (3) et délivre un signal indiquant que cet embrayage (3) est à l'état totalement embrayé, et en ce que les moyens indicateurs (17,19) réagissent à la différence entre les vitesses d'entrée et de sortie, en générant un signal représentatif du dépassement d'une limite d'usure des garnitures de friction et en fournissant une indication si, lors du dépassement de la valeur maximale précitée par la valeur cumulée précitée il apparaît simultanément un signal indiquant que I'emh-ayage est totalement embrayé et une différence de vitesses supérieure à zéro. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens indicateurs (17,19) délivrent un premier signal avertisseur en cas de dépassement de la valeur maximale précitée par la valeur cumulée précitée, et délivrent un second signal avertisseur en cas de dépassement de la limite d'usure des garnitures de friction. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens indicateurs comprennent un voyant lumineux (19) qui est éclairé de façon clignotante à l'apparition du premier signal avertisseur, et qui est éclairé de façon permanente à l'apparition du second signal avertisseur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, pour un embrayage (3) actionné par une servocommande (45), caractérisé en ce qu'il comprend encore des moyens de commande (47) qui reçoivent les signaux issus des troisièmes moyens de calcul (31,33,35) et qui, durant l'intervalle de temps où le couple transmis par l'embrayage (3) est inférieur au couple maximum, actionnent la servo-commande (45) de telle sorte que la valeur cumulée précitée reste inférieure ou égale à la valeur maximale précitée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commande (47) reçoivent les signaux de vitesse des premier et deuxième capteurs (9, 13) et provoquent un glissement prédéterminé de l'embrayage (3) à l'état presque totalement embrayé, pour amortir les oscillations en rotation, et en ce que lesdits moyens de commande (47) resserrent l'embrayage (3), en cas de dépassement de la valeur maximale précitée par la valeur cumulée précitée, jusqu'à ce que cette valeur cumulée soit sensiblement égale à la valeur maximale.