Brevet FR2606478A1 — publié le 19880513

"Dispositif d'embrayage muni de moyens de mesure de vitesse d'arbre" L'invention se rapporte à un dispositif d'embrayage muni de moyens de mesure de vitesse d'arbre, cet embrayage réalisant l'accouplement de deux arbres, respectivement un arbre menant et un arbre mené, notamment dans un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement la mesure de certains paramètres, principalement la vitesse de l'arbre mené et, éventuellement, le degré d'usure des garnitures de friction, dans le cas d'un embrayage à friction. On connaît des embrayages à friction à pilotage automatique, dans un véhicule automobile, où la pédale de débrayage est supprimée, l'actionnement du dispositif d'embrayage se faisant via un moteur électrique commandé en fonction des valeurs de certains paramètres de fonctionnement du véhicule. Parmi ces paramètres, figure bien entendu la vitesse de rotation en aval de l'embrayage. Jusqu'à présent, la mesure de cette vitesse était réalisée en utilisant certains pignons de la boite de vitesses, ce qui impliquait des adaptations et des modifications relativement coûteuses de cette dernière. L'invention a principalement pour but de résoudre ce problème, c'est-â-dire d'obtenir l'information de vitesse recherchée sans modifier la boîte de vitesses. L'idée de base de l'invention consiste à implanter des moyens de mesure, et notamment des moyens de mesure de vitesse sur la butée de débrayage coulissant autour de l'arbre mené. Plus précisément, l'invention concerne donc un dispositif d'enbrayage interposé entre deux arbres montés dans le prolongement axial l'un de l'autre, respectivement un arbre menant et un arbre mené, du type comportant une butée de débrayage montée coaxialement à l'arbre mené et mobile longitudinalement le long de celui-ci pour coopérer avec un moyen élastique de manoeuvre dudit embrayage, ladite butée de débrayage comportant un élément de manoeuvre mobile axialement caractérisé en ce que ledit élément de manoeuvre porte un capteur orienté vers ledit arbre mené, tandis que ce dernier porte ou comporte au moins un élément ou une particularité de structure auquel est sensible ledit capteur. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, ledit élément ou particularité de structure de l'arbre mené consiste en au moins une et de préférence plusieurs cannelures ou rainures longitudinales pratiquées à la surface de l'arbre mené. Si de telles cannelures sont régulièrement disposées circonférentiellement on obtient une sorte de pignon allongé d'une longueur suffisante pour que le capteur se déplaçant avec la butée de débrayage, reste toujours en regard desdites cannelures. Comme l'extrémité de l'arbre mené porte généralement un pignon d'entraînement sur lequel un disque de friction de l'embrayage est en prise avec possibilité de coulissement axial, le pignon précité formé par lesdites cannelures et le pignon d'entraînement peuvent être semblables et comporter, notamment, des cannelures alignées résultant d'une même opération de taillage.Les deux pignons peuvent d'ailleurs être d'un seul tenant, la séule modification de l'arbre mené consistant alors simplement à augmenter la longueur du pignon d'entraînement du disque de friction. Un autre but de l'invention consiste à mettre à profit cet agencement pour mesurer un autre paramètre de l'embrayage, à savoir l'usure des garnitures de friction. En effet, cette usure se traduit par une variation de l'emplacement de la butée de débrayage le long de l'arbre mené, lorsque ledit embrayage est en position embrayée. I1 suffit donc que l'élément ou la particularité de structure précitée à laquelle est sensible ledit capteur ne soit pas constant longitudinalement pour que ce capteur délivre également des informations sur la position de la butée de débrayage et donc le degré d'usure des garnitures. A titre d'exemple, il suffit que la ou les cannelures ou rainures présentent une conicité dans le sens longitudinal. Dans ce cas, la variation de position de la butée de débrayage se traduit par une variation d'amplitude du signal délivré par le capteur.On peut aussi obtenir des informations analogues à partir d'impulsions d'amplitude constante. Pour cela il suffit que, par exemple, l'une des cannelures dudit pignon soit manquante et qu'une saignée hélicoïdale soit pratiquée sur au moins certaines des cannelures restantes. Dans l'un ou l'autre cas, les signaux délivrés par le capteur peuvent facilement être exploités pour fournir deux types de données concernant respectivement la vitesse de l'arbre mené et l'usure du disque de friction. On peut aussi dédoubler les capteurs, l'un fournissant les informations de vitesse et l'autre (légèrement décalé le long de arbre mené tout en étant porté par la butée de débrayage) les informations relatives à l'usure des garnitures de friction. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'embrayage conforme à l'invention, représenté selon une coupe I-I de la figure 2; - la figure 2 est une coupe II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue de détail d'un dispositif d'embrayage analogue, illustrant une variante de l'invention; - la figure 4 est une vue de détail en perspective de l'arbre mené, illustrant une autre variante possible de l'invention; et - la figure 5 est un chronogramme explicitant le fonctionnement de la variante de la figure 4. En se référant plus particulièrement aux figures 1 et 2, on a représenté un dispositif d'embrayage 11 installé entre deux arbres montés dans le prolongement axial l'un de l'autre, respectivement un arbre menant 12 et un arbre mené 13. L'arbre menant 12 est ici constitué par l'extrémité du vilebrequin d'un moteur à combustion interne tandis que l'arbre mené 13 est l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses.Le dispositif d'embrayage est classique, du type à friction et comporte notamment un plateau de réaction 14, solidaire de l'arbre menant 12, une pièce annulaire externe en tôle emboutie 15, appelée communément couvercle, fixée au plateau de réaction 14, un disque de friction 16 solidaire en rotation de l'arbre mené 13, un plateau de pression 17 solidaire en rotation du couvercle 15 mais mobile axialement par rapport à lui et un moyen élastique de manoeuvre 18, formant ressort, appelé communément diaphragme et intercalé entre ledit plateau de pression et ledit couvercle pour repousser, en se déformant, le plateau de pression vers le plateau de réaction de façon à entraîner le disque de friction 16 en rotation.Le diaphragme 18 se déforme en étant actionné dans sa région centrale par une butée de débrayage 20 montée coaxialement à l'arbre mené 13 et mobile longitudinalement le long de celui-ci. La plupart des éléments qui viennent d'être décrits brièvement ci-dessus et qui n'ont pas de rapport direct avec l'invention sont représentés en trait mixte sur la figure 1. Le disque de friction 16 comporte un moyeu central 21 muni de cannelures internes coopérant avec un pignon d'entraînement 22 taillé sur l'arbre 13 et permettant à la fois la liaison en rotation entre l'arbre 13 et le disque de friction 16 et le coulissement de ce dernier le long dudit arbre mené 13. La butée de débrayage 20 est déplacée par le pivotement d'un organe de commande 24, communément appelé fourchette, monté sur un arbre 26 perpendiculaire à la direction axiale des arbres 12 et 13. Cette fourchette est relit à un mécanisme d'actionnement non représenté, comportant par exemple un moteur électrique, comme décrit dans le brevet français N 2523743. La butée de débrayage 20 comporte un élément de manoeuvre 30 sur lequel est fixé par un capot 39, clipsé ou serti, un roulement à billes 32 dont l'une des bagues (ici la bague interne 33) coopère pa un prolongement tubulaire avec la partie centrale du diaphragme 18. L'élément de manoeuvre 30 présente une partie cylindrique ou manchon 34 et un voile annulaire 31 perpendiculaire au manchon contre lequel est rapportée une plaque d'appui 31a présentant deux surfaces de butée 29 diamétralement opposées avec lesquelles coopèrent les deux doigts 28 de la fourchette 24 et un manchon axial 34a prolongeant le manchon 34. Dans l'exemple représenté, le manchon 34 coulisse sur une portée tubulaire fixe 38 entourant l'arbre mené et montée en porte-à-faux sur le carter de la boite de vitesses (non représentée).Ici, la butée est à auto centrage maintenu et le capot est élastique et assemble l'élément de manoeuvre avec la plaque d'appui 31g comme indiqué dans le brevet français 2337281. On ne sortira pas du cadre de l'invention si l'on n'utilise pas cette portée tubulaire fixe 38; dans ce cas, la butée pourra être portée par la fourchette 24 ou être attelée par des languettes soit au diaphragme 18, soit au carter de boîte de vitesses, comme décrit dans les brevets français N 2531511, N 2533650 et N 2376335, respectivement. Selon l'invention, la butée de débrayage 20 porte un capteur 35 orienté vers l'arbre mené 13. Dans l'exemple représenté, la plaque d'appui 31a présente une patte recourbée 37 dans une ouverture de laquelle on vient fixer, par exemple par clipsage, le capteur 35 dont le corps est en matière plastique et qui traverse également un trou de manchon 34a. Pour coopérer avec le capteur 35, l'arbre mené 13 porte ou comporte au moins un élément ou une particularité de structure auquel est sensible ce capteur 35. Selon l'exemple, il s'agit d'une sorte de p:gnon 36 formé par plusieurs cannelures 36a régulièrement disposées circonférentiellement (voir figure 2) et s'étendant au moins sur la longueur de la portion de l'arbre mené 13 en regard de laquelle ledit capteur, solidaire de la butée de débrayage 20, est susceptible de se déplacer. De ce fait, le capteur 35 est par exemple, du type à réluctance variable. Bien entendu, s'agissant de la mesure le la vitesse de l'arbre 13, ce dernier ne pourrait comporter qu'une cannelure (ou une rainure) longitudinale. Dans l'exemple représenté, la multiplicité des cannelures donne plus de précision dans la mesure de vitesse mais, surtout, le pignon 36 et le pignon d'entraînement 22 sont semblables et comportent des cannelures alignées, résultant d'une même opération de taillage. La fabrication de l'arbre mené 13 n'est donc pas sensiblement compliquée par l'adjonction des moyens de l'invention. On peut aussi envisager de tailler un seul pignon d'entraînement 22 plus long que celui qui est strictement nécessaire pour assurer la liaison en rotation avec le disque de friction 16 et le déplacement longitudinal de ce dernier.Bien entendu, d'autres particularités de structure peuvent être associées à l'arbre 13, mettant en oeuvre des phénomènes physiques différents, pourvu que le capteur 35 (choisi en fonction du phénomène physique mis en jeu) délivre à sa sortie électrique 35a- des impulsions représentatives de la vitesse de l'arbre mené 13. La sortie 35a peut être connectée à des moyens électroniques (non représentés) de calcul de la vitesse dudit arbre mené 13 ou à un circuit électronique quelconque exploitant le train d'impulsions délivré par le capteur, par exemple dans un système de commande d'embrayage automatique indiqué ci-dessus.Dans l'exemple décrit où l'élément de manoeuvre 30 de la butée 20 coulisse sur la portée tubulaire fixe 38, cette dernière comporte un trou oblong 40 orienté longitudinalement, pratiqué en regard de l'élément ou de la particularité de structure précité auquel est sensible le capteur 35, ce dernier pouvant être orienté vers le trou o. long 40 ou engagé dans celui-ci. L'agencement qui vient d'être décrit peut être exploité, moyennant des modifications minimes, pour obtenir d'autres informations utiles sur le fonctionnement ou l'état du dispositif d'embrayage et notamment sur l'usure du matériau de friction du disque de friction 16. En effet, l'emplacement du capteur 35, par rapport au pignon 36, (en position embrayée) varie progressivement en fonc ion de l'usure du matériau de friction. La figure 3, où les éléments de structure analogues à ceux de la figure 1 portent les mêmes références numériques, montre une variante dans laquelle le pignon 36A (ou la ou les cannelures, ou la ou les rainures) présente une certaine conicité dans le sens longitudinal. Ainsi, l'amplitude des impulsions représentatives de la vitesse, délivrées par le capteur 35, varie progressivement au cours du temps, en fonction de l'usure du disque de friction. Dans l'exemple représenté, la butée de débrayage se déplaçant dans le sens tendant à l'éloigner du plateau de pression 17, l'amplitude des impulsions augmente jusqu'à atteindre un certain seuil prédéterminé, cette information peut être exploitée pour déclencher un moyen de signalisation indiquant que le disque de friction 16 doit être changé. On peut prévoir les conicités du pignon 36A en sens inverse et voir diminuer l'amplitude des impulsions. Un résultat analogue peut être obtenu avec le mode de réalisation de la figure 4, sans que le pignon 36B ne présente de conicité. En revanche, l'une des cannelures de ce pignon est éliminée, laissant une rainure 45 plus large tandis qu'une saignée hélicoïdale 46 est pratiquée sur au moins une partie des cannelures restantes. La saignée 46 a été représentée exagérément allongée dans le sens axial de l'arbre 13 pour plus de clarté dans le dessin; elle ne s'étend en fait que sur une petite distance longitudinale du pignon, du même ordre de grandeur que l'épaisseur de matériau de friction à user. Dans ces conditions, les impulsions disponibles à la sortie du capteur restent d'amplitud constante mais l'allure des trains d'impulsions périodiques disponibles à la sortie du capteur 35, change en fonction de la position dudit capteur en regard du "pignon" 36B.Ainsi, le chronogramme de la figure 5- illustre les différentes formes de trains d'impulsions A, B, C, D, E obtenus selon que le capteur 35 se trouve en regard des positions A, B, C, D, E ... du "pignon" 36B de la figure 4, respectivement. Le ou les intervalles de temps prolongés (illustrés à la figure 5) entre certaines impulsions peuvent être exploités pour en déduire l'usure du disque de friction. La périodicité des impulsions permet par ailleurs de déduire la vitesse de l'arbre 13. Les différents cas possibles de trains d'impulsions peuvent en effet facilement être inscrits dans une mémoire reliée à un circuit logique à microprocesseur. On peut aussi dissocier les fonctions de mesure de vitesse et de détermination de l'usure en prévoyant deux capteurs 35, portés par la butée de débrayage et décalés axialement, l'un pour être en regard d'une portion comportant une saignée hélicoïdale et l'autre pour être en regard d'une portion non pourvue d'une telle saignée. REVENDICATIONS 1- Dispositif d'embrayage interposé entre deux arbres montés dans le prolongement axial l'un de l'autre, respectivement un arbre menant (12) et un arbre mené (13), du type comportant une butée de débrayage (20) montée coaxialement à l'arbre mené et mobile longitudinalement le long de celui-ci pour coopérer avec un moyen élastique de manoeuvre (18) dudit embrayage, ladite butée de débrayage comportant un élément de manoeuvre (30) mobile axialement caractérisé en ce que ledit élément de manoeuvre porte un capteur (35) orienté vers ledit arbre mené (13), tandis que ce dernier porte ou comporte au moins un élément ou une particularité de structure (36) auquel est sensible ledit capteur. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit arbre mené comporte au moins une cannelure (36ê) ou rainure longitudinale s'étendant au moins sur la longueur de la portion dudit arbre mené (13)en regard de laquelle ledit capteur, solidaire de ladite butée de débrayage, est susceptible de se déplacer. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit arbre mené comporte plusieurs cannelures précitées, régulièrement disposées circonférentiellement et définissant une sorte de pignon (36). 4- Dispositif selon la revendication 3, du type dans lequel ledit arbre mené comportant, de façon connue en soi, un pignon d'entraînement (22) sur lequel un disque de friction (16) est en prise avec possibilité de coulissement axial, caractérisé en ce que le pignon précité (36) et ledit pignon d'entraînement (22) sont semblables et comportent notamment des cannelures alignées résultant d'une même opération de taillage. 5- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, du type dans lequel ladite butée de débrayage (20) est montée coulissante sur une portée tubulaire fixe (38) entourant ledit arbre mené (13), caractérisé en ce que ladite portée tubulaire comporte un trou oblong (40) orienté longitudinalement, pratiqué en regard de l'élément ou de la particularité de structure précité auquel est sensible ledit capteur, ce dernier étant orienté vers ledit trou oblong ou engagé dans celui-ci. 6- Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit capteur est à réluctance variable. 7- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit capteur (35) est connecté à des moyens électroniques de calcul de la vitesse dudit arbre mené. 8- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la ourles cannelures ou rainures (36A) présentent une conicité dans le sens longitudinal. 9- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'une desdites cannelures dudit pignon (36B) est manquante et en ce qu'une saignée hélicoïdale (46) est pratiquée sur au moins certaines des cannelures restantes.