Brevet FR2640557A1 — publié le 19900622

DISPOSITIF DE COMMANDE ELECTRO-PNEUMATIQUE D'EMBRAYAGE La présente invention se rapporte à un dispositif de commande électropneumatique d'embrayage de véhicules automobiles, notamment pour les véhicules industriels. Le système le plus répandu, surtout sur les petits véhicules est la commande sans assistance, o 1' embrayage est relié à la pédale par une tringle, un câble ou une liaison hydraulique avec émetteur et récepteur. Sur les poids-lourds, très fréquemment, la commande est assistée pneumatiquement, sur une liaison mécanique ou plus généralement hydraulique: c'est le servo-débrayage. Ces différents systèmes présentent de nombreux inconvénients, notamment pour l'effort à la pédale, pour la progressivité et pour l'entretien. L'effort à la pédale représente une proportion de 1' effort de commande du mécanisme, mais il est augmenté lors de la manoeuvre de débrayage ou diminué lors de la manoeuvre d'embrayage de la somme de tous les frottements de chacun des constituants, ce qui donne un effort de débrayage important et une variation importante d'effort entre le débrayage et 1' embrayage. L'embrayage a trois modes d'utilisation: lors des changements de rapport, lors des démarrages et lorsqu'eil n'est pas commandé. Lors des changements de rapport, l' embrayage est manoeuvré en tout ou rien et il doit assurer avant tout une bonne désolidarisation entre le moteur et la boîte de vitesses afin de ne pas endommager les synchroniseurs. Aussi, le mécanisme est conçu pour que sa commande assure, oar une course correcte, la "levée de plateau". Lors des démarrages, l' embrayage en commandé "en extraction contrôlée de couple", c'est-à-dire que, pour assurer un démarrage progressif, le chauffeur dose le déplacement de la pédale afin de "faire patiner". - 2 -2640557 Dès lors on conçoit que plus la course de patinage est importante, plus l' embrayage sera lu-é progressif. En dehors des phases de débrayage ou de changement de rapport, l' embrayage n'est pas commandé et son r8le principal est alors de transmettre le couple moteur vers la transmission (ou réciproquement), sans aucun patinage intempestif. Aussi I'embrayage présente-t-il, lorsqu'il n'est pas commandé, un couple nominal avant glissement, bien supérieur au couple moteur. En résumé, la commande du mécanisme d'embrayage présente trois zones ayant chacune sa fonction: une course correspondant au "surtarage" de l' embravage, une course "de patinage" qui est une course utile pour les démarrages, et une course "de levée de plateau" qui est nécessaire pour les changements de rapport. Le problème des commandes actuelles est paradoxalement leur trop grande linéarité. Avec une commande linéaire, on reproduit à la pédale la même proportion de course de patinage par rapport à la course totale que celle du mécanisme. Or, avec les embrayages usuels, cette proportion est assez faible, ce qui donne une progressivité non idéale, à moins d'augmenter la course totale, au détriment du confort. Enfin, les systèmes connus, comme les systèmes à liaison hydrauliques, présentent l'inconvénient de nécessiter un entretien suivi et de poser de délicats problèmes de purge. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de commande électro-pneumatique d'embrayage qui soit non linéaire afin d'augmenter la progressivité, tout en pouvant s'adapter aux mécanismes d'embrayages sans demander de modifications. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de commande électro-pneumatique d' embrayage a une commanide au pied par l'intermédiaire d' une pédale et un embrayage avec au moins un disque. - 3 -2640557 Il comporte un capteur de déplacement mesurant la course de ladite pédale d'embrayage, un boitier électronique de mise en forme du signal émis par ledit capteur, un modulateur électro-pneumatique délivrant dans un verin pneumatique une pression conformément au signal émrnis Dar ledit boîtier électronique; ledit verin pneumatique agissant sur le mécanisme d'embrayage, et un circuit pneumatique avec un canal d'alimentation en air comprimé du modulateur électro-pneumatique et un canal d' alimentation du vérin pneumatique le reliant audit modulateur élecro- pneumatique qui comporte un orifice de mise à 1' atmosphère; de manière que pour la position embrayée (pédale au repos) le canal d' alimentation du vérin pneumatique soit mis en communication avec orifice de mise à l'atmosphère et qu' au cours du déplacement de la pédale d' embrayage le modulateur électro-pneumatique qui coopère avec le capteur par l' intermédiaire du boîtier électronique, établisse la communication entre le canal d' alimentation du modulateur et le canal d'alimentation du vérin, de façon à obtenir une évolution de la pression d'alimentation du vérin (8) qui suive une loi déterminée en fonction de la course de la pédale (4); ladite pression agissant sur le vérin (8) qui est agencé de manière à obtenir un déplacement du mécanisme d'embrayage (13) qui suive une loi déterminée en fonction de ladite pression. Le dispositif de commande électro-pneumatique d' embrayage selon l'invention présente ainsi 1' avantage d' être plus doux car il a une faible hystérisis en effort. De plus, il est non linéaire ce qui améliore la progressivité et il ne demande pas d'entretien. Enfin, il peut s'adapter sans difficulté aux mécanismes d'embrayages qui n'ont pas à être modifiés. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortitont de la description qui suit le mode de réalisation donné à titre d'exemple en référence aux dessins annexés sur lesquels: - le figure I est une vue d'ensemble du dispositif de commande pneumatique d'embrayage selon 1' invention, - le figure 2 est une courbe d' évolution de la pression en fonction du déplacement de la pédale d'embrayage. - la figure 3 est une courbe de calibrage d' évolution du signal envoyé au modulateur électro-pneumatique en fonction du signal émis par le capteur. - la figure 4 est une courbe d'hystéresis du signal envoyé au modulateur électro-pneumrnatique en fonction du signal émis par le capteur. Le dipositif de commande electro-pneumatique d'embrayage a une commande au pied par l'intermédiaire d'une pédale 4, d'un capteur 21, d'un boîtier électronique 22, d'un modulateur 23 électro-pneumatique, un vérin 8 pneumatique, un mécanisme d'embrayage 13 et un circuit pneumatique. Le circuit pneumatique a un réservoir 6 qui est relié par le raccordement 7 t la source d'air comprimé. Le capteur 21 de déplacement mesure la course de la pédale 4 d'embrayage, et il est disposé pour ladite pédale 4 avec laquelle il coopère au moyen d'un poussoir 16 et d'un système élastique 5 du type ressort de rappel. Le boitier électronique 22 met en forme le signal émis par le capteur 21, et il émet un signal au modulateur 23 électro-pneumatique. Le modulateur 23 électro-pneumatique délivre dans le verin 8 pneumatique une pression conformément au signal émis par le boîtier électronique 22. L'actionneur pneumatique qui est le vérin 8 est disposé sur le carter d'embrayage, et il agit sur la butée d'embrayage 13 par l'intermédiaire d'une commande interne. Le circuit pneumatique comprend un canal 19, un canal 20 et un orifice 3. Le canal 19 d'alimentation du modulateur 23 est relié au réservoir 6 et débouche dans 1' orifice d'entrée 1. Le canal 20 d'alimentation du vérin 8 débouche dans 1' orifice de sortie 2 le reliant ainsi au modulateur 23. Le modulateur 23 comporte 1' orifice 3 de mise à 1' atmosphère. Pour la position embrayée c'est-à-dire lorsque la pédale 4 est au repos, le canal 20 d'alimentation du vérin 8 est mis en communication avec l' orifice 3 de mise à 1' atmosphère par l'intermédiaire du modulateur 23. Au cours du déplacement de la pédale 4 d'embrayage, le modulateur 23 est agencé de manière à établir la communication entre le canal 19 d' alimentation du modulateur 23 et le canal 20 d'alimentation du vérin 8 de façon à obtenir une évolution de la pression P d'alimentation du vérin 8 qui suive une loi déterminée en fonction de la course d de la pédale 4. Cette pression P agit sur le vérin 8 qui est agencé de manière à obtenir un déplacement du mécanisme d'embrayage 13 qui suive une loi déterminée en fonction de ladite pression. Ainsi, selon l'invention, la commande se fait en effort en passant par une grandeur intermédiaire la pression P. La courbe représentant la loi d' évolution de la pression P d'alimentation du vérin 8 en fonction de la course d de la pédale 4 comporte: une première phase de forte pente lusqu' à PI pendant un petit déplacement de dO à dl de la pédale 4 qui correspond au surtarage, 20. une deuxième phase de faible pente de PI à P2 pendant un grand déplacement de dl à d2 de la pédale 4 qui correspond au patinage, une troisième phase de très forte pente de P2 à P3 pendant un déplacement extrêmement faible jusqu' à ce que la pression atteigne la pression maxi choisie pour le débrayage, une quatrième phase de pente nulle pendant un déplacement faible de d2 à d3. Le capteur 21 de déplacement a une caractéristique linéaire et le boîtier électronique 22 émet un signal au modulateur 23 électro-pneumatique qui évolue dans quatre zones: une première zone de valeurs de fortes pentes correspondant à la première phase, une deuxième zone de valeurs de faibles pentes correspondant à la deuxième phase, -6- une troisième zone de valeurs de très fortes pentes correspoondant à la troisième phase, 5. une quatrième zone de valeur de la pente infinie correspondant à la quatrième phase. La courbe représentant la loi d' évolution du déplacement du mécanisme d'embrayage 13 en fonction de la pression P est monotone croissante dans une première phase qui correspond au surtarage, au patinage et à la levée de plateau et elle est ensuite à pente nulle ce qui correspond à la position en butée du piston du vérin pneumatique 8. Le déplacement 'du mécanisme d'embrayage en fonction de la pression P, selon une loi déterminée décrite ci-dessus, est obtenue grâce au vérin pneumatique 8. Il comporte un piston 11 sur lequel agit 1' air comprimé réglé par le modulateur 23. Un système élastique 12 est antagoniste à action de P air comprimé et il est situé entre le piston 11 et le fond 17 du vérin. Le rôle du système élastique est de déterminer en fonction de 1' effort résistant de l'embrayage la loi monotone croissante dont il a étA question plus haut. Une butée 10 limite la course du piston 11 et une tige 18 qui est le système de liaison permet de déplacer le mécanisme d'embrayage 13. Un système 9 de rattrapage automatique de la course d'usure de l'embrayage fait la liaison entre la tige 18 et le piston 11. Cette liaison est rigide lorsque l'air comprimé agit sur le piston 11 et elle est coulissante lorsque le vérin 8 n'est plus alimenté en air comprimé, c'est-à-dire en position embrayée de l'embrayage 13 correspondant à la position de repos de la pédale 4. Le modulateur 23 électro-pneumatique est proportionnel et lorsqu'il est alimenté en air comprimé, il délivre à sa sortie une pression proportionnelle du signal électrique de consigne. Préférentiellement, cette caractéristique sera linéaire. Le bottier électronique 22 sert à adapter la puissance du signal émis par le capteur 21 à celle nécessaire au modulateur 23. Il sert également à convertir le signal émis en un signal compatible avec celui commandant le modulateur. Il rend non linéaire le signal émis par le capteur 21 afin d'agir sur la progressivité d'e la commande. -7- Le bottier électronique 22 comporte un règlage du gain de manière à calibrer le signal, comme cela est représenté sur la figure 3, afin de pouvoir monter tous les composants standards sur des véhicules ayant des embrayages différents. Le bottier électronique 22 comporte une mémoire de manière à ce que le signal émis par ledit bottier électronique 22 ait une caractéristique qui soit adaptée à la progressivité souhaitée sur l'embrayage. Le bottier électronique 22 a une mémoire qui a une caractéristique qui prend en compte 1' hystérésis de 1' ensemble du vérin 8 pneumatique et du mécanisme d'embrayage 13, comme cela est représenté sur la figure 4, afin de supprimerPl'hystérésis du déplacement du mécanisme d'embrayage 13 par rapport à celui de la pédale 4. REVENDICATIONS I Dispositif de commande électro-pneumatique d'embravaie ayant une commande au pied par l'intermédiaire d'une pédale (4) et un embrayage avec au moins un disque, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (21) de déplacement mesurant la course de ladite pédale (4) d'embrayage, un bottier électronique (22) de mise en forme du signal émis par ledit capteur (21), un modulateur (23) électro-pneumatique délivrant dans un vérin (8) pneumatique une pression conformément au signal émis par ledit bottier électronique (22); ledit vérin (8) pneumatique agissant sur le mécanisme d'embrayage (13) et un circuit pneumatique avec un canal (19) d'alimentation en air comprimé du modulateur (f3) électro-pneumatique, et un canal (20) d' alimentation du vérin (8) pneumatique le reliant audit modulateur (23) électro-pneumatique qui comporte un orifice (3) de mise à l'atmosphère, de manière que pour la position embrayée (pédale 4 au repos) le canal (20) d'alimentation du vérin (8) pneumatique soit mis en communication avec 1' orifice (3) de mise à 1' atmosphère et qu' au cours du déplacement de la pédale (4) d'embrayage le modulateur (23) électropneumatique qui coopère avec le capteur (21) par l'intermédiaire du boîtier électronique (22), établisse la communication entre le canal (19) d'alimentation du modulateur (23) et le canal (20) d'alimentation du vérin (8), de façon à obtenir une évolution de la pression d'alimentation du vérin (8) qui suive une loi déterminée en fonction de la course de la pédale (4); ladite pression agissant sur le vérin (8) qui est agencé de manière à obtenir un déplacement du mécanisme d'embrayage (13) qui suive une loi déterminée en fonction de ladite pression. 2/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courbe représentant la loi d' évolutioin de la pression d'alimentation du vérin (8) en fonction de la course de la pédale (4) comporte: - une première phase de forte pente pendant un petit déplacement de la pédale (4) qui correspond au surtarage, - une deuxième phase de faible pente pendant un grand déplacement de la pédale (4) qui correspond au patinage, -9 - - une troisième phase de très forte pente pendant un déplacement extrêmement faible jusqu' à ce que la pression atteigne la pression d'alimentation du détendeur qui correspond à la levée de plateau d' embrayage, - une quatrième phase de pente nulle pendant un déplacement faible. 31 Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur (21) de déplacement a une caractéristique linéaire et que le bottier électronique (22) émette un signal au modulateur (23) électro-pneumatique qui évolue dans quatre zones: une première zone de valeurs de fortes pentes correspondant à la première phase, une deuxième zone de valeurs de faibles pentes correspondant à la deuxième phase, 20. une troisième zone de valeurs de très fortes pentes correspondant à la troisième phase, : une quatrième zone de valeur de la pente infinie correspondant à la quatrième phase. 41 Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courbe représentant la loi d' évolution du déplacement du mécanisme d'embrayage (13) en fonction de la pression est monotone croissante dans une première phase qui correspond au surtarage, au patinage et à la levée de plateau et est ensuite à pente nulle ce qui correspond à la position en butée du piston du vérin (8) pneumatique. / Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modulatleur (23) électro-pneumatique a une caractéristique linéaire. 6/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier électronique (22) comporte un règlage du gain de manière à calibrer le signal afin de pouvoir monter tous les composants standards - 10 - sur des véhicules ayant des embrayages différents. 7/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bottier électronique (22) comporte une mémoire de manière à ce que le signal émis par ledit bottier électronique (22) ait une caractéristique qui soit adaptée à la progressivité souhaitée sur 1' embrayage. 81 Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bottier électronique (22) comporte une mémoire de façon à ce qu'elle ait une caractéristique qui prenne en compte 1' hystérisis de l'ensemble vérin (8) pneumatique et du mécanisme d'embrayage (13), de manière 'à supprimer l'hystérisis du déplacement du mécanisme d'embrayage (13) par rapport à celui de la pédale (4). 9/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin pneumatique (8) comporte un piston (11) sur lequel agit 1' air comprimé réglé par le modulateur 23, un système élastique (12) antagoniste est situé entre le piston (11) et le fond (17) du vérin, une butée (10) limite la course du piston (11), une tige (18) (ou système de liaison) permettant de déplacer le mécanisme d'embrayage (13); un système (9) de rattrapage automatique de la course d'usure de I' embrayage, faisant la liaison entre la tige (18) et le piston (11), cette liaison étant rigide lorsque 1' air comprimé agit sur le piston (11) et libre (coulissante) lorsque le vérin (8) n'est plus alimenté en air comprimé, c'est-à-dire en position embrayée du mécanisme d'embrayage (13) correspondant à la position de repos de la pédale (4).