Brevet FR2604229A1 — publié le 19880325

"Dispositif d'embrayage à commande inertielle automatique" L'invention se rapporte å un dispositif d'embrayage à commande inertielle automatique, c'est-à-dire muni d'un volant d'inertie susceptible d'emmagasiner une certaine énergie et de moyens pour restituer automatiquement cette énergie à l'arbre menant de l'embrayage, après un arrêt momentane dudit arbre. L'invention a plus particulièrement pour but, dans un véhicule automobile, de permettre l'arrêt et la remise en route automatique du moteur à combustion interne, lorsque le véhicule est à l'arrêt pour une faible durée (véhicule en attente à un feu rouge, par exemple) de façon à économiser le carburant. On connait un dispositif d'embrayage conçu pour accoupler sélectivement à un arbre menant tant un arbre mené qu'un volant d'inertie susceptible de restituer une certaine énergie mécanique. Dans un véhicule automobile, un tel dispositif d'embrayage est destiné à être intercalé, comme un embrayage classique, entre le vilebrequin du moteur qui constitue ledit arbre menant et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses qui constitue ledit arbre mené. Un tel dispositif comporte d'ailleurs un embrayage classique, à friction, qui sera désigné ci-après embrayage principal. C'est lui qui est actionné par l'automobiliste, via une commande classique comprenant par exemple une fourchette et une butée d'embrayage.Pour réaliser des économies de carburant, cependant, l'arbre menant est en outre couplé de façon sélective 9 un volant d'inertie susceptible de tourner en "roue libre* voire être entraîné par un petit moteur électrique auxiliaire, lorsque le véhicule est à l'arrêt. Dans de telles circonstances, le moteur à combustion interne est automatiquement arrêté. De cette façon, lorsque le véhicule doit repartir, le volant d'inertie est couplé à l'arbre menant, ce qui commande la remise en route automatique du moteur. Ce mode de fonctionnement permet de réaliser des économies de carburant, notamment en cycle urbain. La demande de brevet français No. 84 02 881 décrit, par exemple, un tel système. Le couplage entre le volant d'inertie et l'arbre menant est realisé par un embrayage auxiliaire à friction nécessitant sa propre butée d'embrayage, commandée par sa propre fourchette. L'ensemble du système est donc assez compliqué et d'un encombrement axial relativement important car les deux embrayages à friction sont en quelque sorte "emboités" l'un à l'intérieur de l'autre. L'invention permet de résoudre cet inconvénient en proposant un autre type d'embrayage auxiliaire, à action électromagnétique, agissant sur un élément solidaire en rotation de l'arbre menant, à savoir de préférence le plateau de réaction de l'embrayage principal. Plus précisément, l'invention concerne donc un dispositif d'embrayage à commande inertielle automatique pour accoupler à un arbre menant tant un arbre mené qu'un volant d'inertie monté tournant coaxialement audit arbre menant, comportant un embrayage principal, notamment du type à friction, agencé entre ledit arbre menant et ledit arbre mené et comprenant notamment un plateau de réaction solidaire en rotation de l'arbre menant, ainsi qu'un embrayage auxiliaire monté entre un élément solidaire au moins en rotation dudit arbre menant et ledit volant d'inertie, caractérisé en ce que ledit élément solidaire dudit arbre menant est un plateau, de préférence ledit plateau de réaction et en ce que ledit embrayage auxiliaire comporte des moyens de couplage électromagnétique commandés, agencés entre ledit volant d'inertie et ledit plateau. Plusieurs variantes sont possibles. Ainsi, la ou les bobines de l'embrayage auxiliaire peuvent être logées dans une cavité annulaire du volant d'inertie. Ladite bobine est de préférence montée sur un support fixe. Le volant d'inertie est monté sur roulement pour pouvoir tourner au voisinage du plateau de réaction, de l'autre coté de celui-ci par rapport à la friction de liembrayaqe principal. L'élément de couplage entre le plateau de réaction et le volant d'inertie peut consister en une pièce annulaire en fer doux, montée par l'intermediaire de languettes tangentielles sur l'un des éléments à accoupler, de préférence le plateau de réaction.Cette pièce annulaire est alors conformée pour être attirée par une pièce polaire ou culasse de la bobine, solidaire du volant d'inertie, l'embrayage auxiliaire se faisant ainsi par "collage" magnétique des deux pièces. On peut aussi réaliser le couplage au moyen d'au moins un élément de friction monté sur une partie mobile et susceptible d'entrer en contact avec le plateau de réaction en présence ou en l'absence d'un champ magnétique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la iumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation possibles de dispositifs conformes a son principe, donnée uniquement å titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif d'embrayage conforme à l'invention - la figure 2 est une vue partielle illustrant une variante d'exécution du dispositif de la figure I - la figure 3 est une vue partielle analogue à la figure 2 et illustrant une autre variante possible - la figure 4 est une vue de détail selon la flèche IV de la figure 3 ; et - la figure 5 est une vue partielle analogue à la figure 2 et illustrant encore une autre variante possible. En se reportant plus particulièrement â la figure 1, le dispositif d'embrayage à commande inertielle automatique 11 est représenté installé entre un arbre menant 12, ici l'extrémité du vilebrequin d'un moteur à combustion interne et un arbre mené 13 situé dans le prolongement axial de l'arbre 12 et constituant l'arbre d'entrée d'une boite de vitesses 14. Dans la suite du texte, les adjectifs "axial" ou "radial" se définissent toujours par rapport à l'axe commun de ces deux arbres. Le dispositif d'embrayage 11 se compose essentiellement d'un embrayage à friction 16, classique, dit embrayage principal et d'un embrayage auxiliaire 18, à couplage électromagnétique, agencé entre un élément solidaire en rotation de l'arbre menant 12, en l'occurrence le plateau de réaction 20 de l'embrayage principal et un volant d'inertie 22 monté tournant coaxialement à l'arbre menant 12, au moyen d'un roulement à billes 24. La cage interne de ce dernier est, selon l'exemple, montée sur une entretoise axiale 26 intercalée entre l'extrémité du vilebrequin 12 et le plateau de réaction 20 en réalisant le centrage de ce dernier. Ces trois éléments sont solidarisés par des vis, non représentées. Pour mémoire, l'embrayage principal 16 comporte, outre le plateau de réaction 22, un disque de friction 28 solidaire en rotation de l'arbre 13 et monté coulissant axialement par rapport à lui grâce à des jeux de cannelures et une pièce en forme de virole annulaire, n tôle emboutie appelée couvercle 29, fixée au plateau de réaction et enveloppant le disque de friction. Ce couvercle enveloppe aussi un plateau de pression 30 et un organe d'actionnement métallique appelé diaphragme 32, élastiquement déformable axialement sous la sollicitation d'une butée d'embrayage 33 elle-même déplacée axialement sous la commande de l'utilisateur par l'intermédiaire d'une fourchette pivotante 34. Le plateau de pression 30 est solidaire en rotation du plateau de réaction et du couvercle mais mobile axialement par rapport à eux pour que le disque de friction puisse ainsi être enserré ou desserré entre les deux plateaux. Le plateau de pression 30 est par exemple fixé au couvercle par l'intermédiaire de languettes tangentielles métalliques, non representees mais très classiques dans la technique, possedant une certaine élasticité axiale. Le diaphragme 32 dont la partie radialement la plus externe est conformée en rondelle Belleville, prend appui entre le couvercle et ie plateau de pression en étant monté basculant sur ledit couvercle. Il comporte une pluralité de bras radiaux dont les extrémités sont poussées par la butée 33, au débrayage.Celle-ci se déplace sur un manchon fixe 36 entourant l'arbre 13 et fixé au carter de la boîte de vitesses 14. Le volant d'inertie 22 comporte une partie formant poulie 38. Une courroie 39 établit la liaison entre cette poulie et un moteur électrique auxiliaire, non représenté , de reiativement faible puissance, dont le râle sera expliqué plus loin. Selon l'invention, des moyens de couplage électromagnétique commandés sont agences entre le volant d'inertie (22) et le plateau de réaction 20. Dans l'exemple représenté, il s'agit essentiellement d'une bobine 40 (ou un groupement de bobines) de forme générale annulaire, montée sur un support fixe 42 et d'un élément de couplage 44, comprenant ici une plaque annulaire 44a en un matériau susceptible d'être attiré riagnétiquement (en l'occurrence ici, du fer doux pour ne pas conserver d'aimantation permanente) et solidaire en rotation du plateau de réaction 20 tout en étant mobile axialement en direction du volant 22, sous le contre du champmagnétique développé par la bobine 40.Dans l'exemple représenté, la plaque annulaire 44a est liée au plateau de réaction par des languettes tangentielles 46, classiques, du même type que celles qui relient le plateau de pression 30 au couvercle 29. Ces languettes élastiquement déformables axialement, exercent une action de rappel de la plaque 44a en direction du plateau de réaction 20, lorsque l'élément de couplage 44 est magnétiquement sollicité vers le volant d'inertie 22. La bobine 40, montée sur son support fixe 42 est logee dans une cavité annulaire 45 du volant d'inertie. Plus précisément, cette cavité 45 est définie par une pièce polaire 48 magnétisable de façon non permanente, c'est-à-dire ici en fer doux, de forme annulaire à section en C. La pièce polaire 48 ou culasse est rapportée à la périphérie externe du volant d'inertie 22 et fait donc partie de celui-ci.La plaque annulaire 4a est placée en regard de la pièce polaire 48. Cette pièce polaire est orientée de façon que son ouverture soit opposée à la plaque annulaire 44a de l'élément de couplage 44. Ainsi, la bobine peut facilement y prendre place tandis que la plaque annulaire 44a coopère magnétiquement avec la face annulaire externe 50, plane (perpendiculaire à l'axe du volant d'inertie) de la pièce polaire 48. L'accouplement électromagnétique se fait donc par collage de la plaque 44a contre la face 50, lorsque la bobine est alimentée. La face 50 porte une garniture de friction annulaire 50a de largeur radiale plus faible, susceptible de frotter contre une zone médiane de la plaque 44a. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit en référence à la figure 1 est le suivant. Lorsque le véhicule circule normalement, la bobine 40 est alimentée et par conséquent l'élément de couplage 44 est plaqué contre la paroi 50 de la pièce polaire 48. Le volant d'inertie 22 est donc entrainé en rotation à la même vitesse que les arbres 12 et 13. L'automobiliste change les vitesses normalement en faisant usage de l'embrayage principal 16 commandé à partir de l'actionnement de la fourchette 34 et de la butée 33. En revanche, si le véhicule s'arrête momentanément, par exemple à un feu rouge, le courant d'excitation de la bobine 40 est coupé automatiquement et le moteur à combustion interne est arrêté. Le volant d'inertie 22 continue alors à tourner, sa rotation étant, si nécessaire, entretenue par le moteur électrique couplé par la courroie 39 à la poulie 38. Au redémarrage, e courant est rétabli dans la bobine 40, ce qui relance automatiquement le moteur à combustion interne grâce a l'énergie restituée par le volant d'inertie et transmise au vilebrequin via le plateau de réaction 20.Le vehicule peut alors repartir par actionnement de l'embrayage principal 16. Il est à noter que le moteur electrique auxiliaire qui entraîne la courroie 39 peut avantageusement remplacer le démarreur habituel. Ce moteur auxiliaire n'a pas besoin d'être aussi puissant qu'un démarreur classique car, lors d'un premier démarrage, il suffit qu'il ait la puissance requise pour lancer le volant d'inertie 22 avant que la bobine 40 soit alimentée, provoquant le lancement du moteur. Le mode de réalisation de la figure 2, dans lequei les éléments de structure analogues portent les mêmes références numériques, se distingue du précédent par le fait que la pièce polaire 48a, globalement annulaire a section en C est orientée de façon que son ouverture soit en regard de la plaque annulaire 44a, cette dernière étant dimensionnée pour refermer magnétiquement ladite ouverture. De plus, la pièce polaire fait partie intégrante du volant d'inertie 22, lequel est entièrement en fer doux. Le fait de placer l'ouverture en regard de la plaque 44a augmente la force magnétique d'accouplement, toutes choses égales par ailleurs. On peut donc notamment fonctionner avec un courant d'entretien réduit dans la bobine 40.Pour pouvoir loger cette dernière dans la cavité de la pièce polaire, il est nécessaire de former cette dernière en deux parties coaxiales ménageant-entre elles une ouverture annulaire 51 pour le passage du support fixe 42a de la bobine 40. Pour ce faire, la partie radialement la plus externe 52 de ladite pièce polaire est maintenue en place par une armature de montage isolante, sous forme d'une pièce annulaire 54 à section en C, située à l'intérieur de la cavité de ladite pièce polaire et placée ae raçon à obturer l'ouverture de cette cavité. Cet agencement présente donc l'avantage supplémentaire d'assurer une meilleure protection de la bobine 40. De facon analogue au mode de réalisation de la figure 1, la pièce 54 porte une garniture de friction annulaire 54a en regard d'une zone médiane de la plaque 44a. Les modes de réalisation des figures 3 à 5 sont plus particulièrement conçus pour que ledit embrayage auxiliaire soit en position embrayée en l'absence de courant dans la bobine. Ainsi, selon les figures 3 et 4, on retrouve la même pièce polaire 48 que dans le mode de réalisation de la figure 1. Cette pièce polaire constitue donc la partie radialement la plus externe du volant d'inertie. Le plateau de réaction 20a comporte une portion exterieure tubulaire cylindrique 60 enveloppant la pièce polaire 48. Plusieurs éléments de couplage élastiquement mobiles 62, sont régulièrement disposés circonférentiellement dans l'espace annulaire défini entre la paroi interne de ladite portion extérieure 60 et la paroi cylindrique externe de la pièce polaire 48. Comme le montre la figure 4, ces éléments sont fixés à cette paroi externe de la pièce polaire. Chacun se compose d'un socle élastique 64, formant ressort, en matériau magnétique à aimantation non permanente, par exemple en fer doux et d'un patin de matériau de friction 65, porté par ledit socle, conformé et disposé pour entrer en contact avec la surface interne de la portion tubulaire 60. La bobine 40a est toujours logée dans la cavité de la pièce polaire 48 mais cette fois, le bobinage est tel que le champ magnétique développé s'exerce essentiellement radialement. En l'absence de champ magnétique, les socles élastiques 64 sont tels que les patins 65 soient appliqués à force contre la face interne de la portion tubulaire 60. L'alimentation de la bobine 40 se traduit par une force d'attraction sur les socles élastiques 64, laquelle désaccouple le volant d'inertie et le plateau de réaction. Dans le mode de réalisation de la figure 5, la pièce polaire 48 est, cette fois, montée mobile axialement par rapport au volant ù'inertie 22, tout en étant solidaire en rotation de celui-ci. Selon l'exemple. un système de cannelures 70 formées entre la paroi radiale interne de la pièce polaire 48 et une partie du volant 22, assure la mobilité axiale de ladite pièce polaire. La bobine 40 est du même type que dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, c'est-à- ire qu'elle développe essentiellement une force axiale. Une garniture de friction annulaire~72, portée par la pièce polaire 8 est intercalée entre celle-ci et une pertée du plateau de réaction 20. Par ailleurs, des moyens de sollicitation élastique sont agencés entre le volant d'inertie 22 et la pièce polaire 48 pour solliciter cette dernière axialement en direction du plateau de réaction 20. Selon l'exemple, ces moyens de sollicitation consistent simplement en une rondelle Belleville 74 prenant appui entre un épaulement 76 du volant d'inertie 22 et la pièce polaire 48. La charge de la rondelle Belleville 74 est choisie pour permettre de transmettre le mouvement du volant d'inertie 22 au plateau de reaction 20 par l'intermédiaire de la garniture 72. Lorsque la bobine 40 est alimentée, la pièce polaire 48 est attiree et se déplace légèrement vers la gauche en considérant la figure 5. Elle prend ainsi une nouvelle position d'équilibre en appui contre la rondelle Belleville 74, pour laquelle la garniture de friction 72 est dégagée du plateau de réaction 20. Comme cela est visible sur les dessins, le support fixe 42 est ajouré pour permettre le passage de la courroie 39. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'embrayage à commande inertielle automatique pour accoupler à un arbre menant (12 tant un arbre mené (13) qu'un volant d'inertie (22, route tournant coaxialement audit arbre menant, comportant un embrayage principal (16), notamment du type à friction, agencé entre ledit arbre menant et ledit arbre mene t comprenant notamment un plateau de réaction solidaire en rotation de l'arbre menant, ainsi qu'un embrayage auxiliaire (18) monté entre un élément solidaire au moins en rotation dudit arbre menant et ledit volant d'-nert-e, caractérisé en ce que ledit élément solidaire dudit arbre menant est un plateau, de préférence ledit plateau de réaction et en ce que ledit embrayage auxiliaire comporte des moyens de couplage électromagnétique commanaés (40, 48, 44), agencés entre ledit volant d'inertie et ledit plateau. 2. Dispositif selon ia revendication i, caractérisé en ce que ledit volant d'inertie comporte une partie formant poulie (38), pour son entraînement en rotation à partir d'un moteur auxiliaire, notamment un moteur électrique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage électromagnétique commandés comportent au moins une bobine électrique (40) et au moins un élément de couplage (44) en matériau susceptible d'être attiré magnétiquement, solidaire en rotation dudit plateau de réaction (ou dudit volant) et mobile en direction dudit volant (ou dudit plateau de réaction, respectivement) sous le contrôle du champ magnétique développé par ladite bobine électrique. 4. Dispositif ' selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite bobine (40) est montée sur un support fixe (42) et logée dans une cavité annulaire (46) dudit volant d'inertie. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit élement de couplage comporte une plaque annulaire (44a) en matériau magnétique a aimantation non permanente par exemple en fer oux, solidaire en rotation du plateau de réaction 20) t mobile axialement par rapport à lui et en ce que cette plaque est placée en regard d'une pièce polaire (48) de ladite bobine, solidaire dudit volant d'inertie (22) ou formée dans celui-ci. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit élément de couplage est lié audit plateau de réaction par des languettes tangentielles (46) élastiquement déformables axialement, connues en soi, exerçant une action de rappel en direction dudit plateau de réaction lorsque ledit élément de couplage est magnétiquement sollicité vers ledit volant d'inertie. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite piece polaire (48) est annulaire à section en C et orientée de façon que son ouverture soit opposée à ladite plaque annulaire (44a) dudit élément de couplage et en ce que cette dernière coopère magnétiquement avec la face annulaire externe (50), perpendiculaire à l'axe dudit volant d'inertie, de ladite pièce polaire. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite pièce polaire(48a) est globalement annulaire à section en C, et orientée de façon que son ouverture soit en regard de ladite plaque annulaire (44v) dudit élément de couplage, cette dernière étant dimensionnée pour refermer magnétiquement ladite ouverture. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'uhe pièce isolante annulaire (54) à section en C est placée à l'intérieur de ladite cavité de ladite pièce polaire, de façon à en obturer l'ouverture et en ce que cette pièce isolante joue le rôle d'armature de montage de deux parties coaxiales de ladite pièce polaire, une ouverture annulaire (50) pour le passage du support de ladite bobine étant ainsi ménagée entre lesaites parties coaxiales. 10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une pièce polaire (48) conformée avec une cavité annulaire abritant ladite bobine est solidaire dudit volant d'inertie ou formée dans celui-ci de façon à en constituer la portion radialement la plus externe, en ce que ledit plateau de réaction comporte une portion extérieure tubulaire cylindrique (60) enveloppant ladite pièce polaire et en ce que plusieurs éléments de couplage (62) élastiques sont régulièrement disposés circonférentiellement dans un espace annulaire défini entre la paroi interne de ladite portion extérieure cylindrique (60) et la paroi externe de ladite pièce polaire (48), en ce qu'ils sont fixés à cette dernière et conformés pour porter élastiquement contre ladite paroi interne et en ce qu'ils comportent chacun une partie en matériau magnétique à aimantation non permanente (64), par exemple en fer doux, susceptible d'être attirée sensiblement radialement sous l'effet d'un champ magnétique développé par ladite bobine. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque élément de couplage porte un patin de matériau de friction (65) conformé et disposé pour entrer en contact avec ladite face interne de la portion extérieurement tubulaire cylindrique (60) du plateau de réaction. 12. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une pièce polaire (48) conformée avec une cavité annulaire abritant ladite bobine est montée mobile axialement sur ledit volant d'inertie tout en étant solidaire en rotation de celui-ci, en ce qu'une garniture de friction (72), solidaire de ladite pièce polaire est intercalée entre celle-ci et une portée dudit plateau de réaction (20) et en ce que des moyens de sollicitation élastiques (74) sont agencés entre ledit volant d'inertie (20) et ladite pièce polaire (48) pour solliciter cette dernière axialement en direction Audit plateau de réaction. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ces moyens de sollicitation élastiques consistent en une rondelle Belleville (74) prenant appui entre un épaulement (76) dudit volant d'inertie et ladite pièce polaire (48). 14. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit volant d'inertie porte une garniture de friction (50a, 54a) en regard de ladite plaque annulaire ((44a).