Brevet FR2837247A1 — publié le 20030919

revendicaLions prcddenLes. - 1 - t)ISPOSITIF bE MESURE bE COUPLE EN ENTREE 1)E BOITE bE VITESSES G presente invention se rapporte a un dispositif de mesure de couple sur l'arbre d' entree d'une bote de vitesses pour vehicule automobile. Plus precisement, elle concerne un dispositif de couplage o entre un moteur thermique et une bote de vitesses a passage sous couple. Cette invention trouve une application privilegiee, mais non limitative dans une bote de vitesses robotisee a pGssage sous couple. Sur les vehicules equipees de botes automatiques ou robotisees a passage sous couple, la connaissance du couple d'entranement de la bote a l' instant precedent un changement de rapport est essentielle pour parfaire la douccur de ce changement, en rendant possible un pilotage tres fin des freins, embrayages ou coupleurs sollicites lors de celui-ci. En effet, le niveau de couple applique aux roues pendant un changement de rGpport, qui depend de la maniere de solliciter les embrayages ou coupleurs de la bote, varie selon le niveau d' acceleration du vehicule et selon le niveau de charge du moteur. On connat de nombreux dispositifs de determinGtion d'un niveau de couple. A ce suJet, IG publication EP 1 065 363 decrit un procede de controle de couple produit par chacun des - 2 Par ailleurs, la publication WO 0008434 decrit un procede de mesure de la deformation d'une barre de torsion a ['aide de deux capteurs et de cette deformation on en deduit le couple applique. s La publication US4683746 decrit un autre procede de determination du couple en entree d'une bote de vitesses, reposant sur la mesure de la deformation angulaire du moyeu amortisseur de la friction d ['aide d'un ou de plusieurs capteurs portes par le tube guide et lisant sur deux cibles I'une liee au o moyeu amortisseur et l'autre liee a la friction. Cette publication pose un certain nombre de problemes dont les principaux vent les suivants: - I'implantation des capteurs en bout du tube guide, rendant delicat le montage de la butee de debrayage sur le tube s guide, ainsi que la limitation de course de la butee et du diaphragme de l'embrayage, - la mise en place de la bote, avec le tube guide et les capteurs, sur la face d'accouplement du moteur, avec I'embrayage monte sur le volant, o - le confinement des capteurs et leurs connections avec le calculateur, et - I'augmentation de liencombrement axial de la bote. La presente, vise a remedier a ces problemes non resolus dans l'etat de la technique s bans ce but elle propose de separer l'embrayage du volant moteur, et d' installer sur le volant, entre lui meme et l'embrayage et non dans la friction, un amortisseur d'une grande souplesse a tres grand debattement afin de mesurer la deformation angulaire du moyeu amortisseur et d'en deduire le couple en entree de la bote. Par ailleurs, elle prevoit d'utiliser le capteur de regime et/ou d'allumage du moteur existant pour connatre la vitesse et la position angulaire du volant moteur. Wile prevoit, exterieurement au carter, I'installation d'un second capteur, du meme type que le premier, pour connatre la position angulaire de l'embrayage. Conformement a ['invention, une cible pour le second o capteur est rapportee sur ltembrayage. La cible pour le second capteur, en tole, n'a qu'un seul cran ou evidement de lecture. En absence de transmission de couple, le cran de point mort haut donnant le top de position angulaire du volant, et 1'unique cran de la cible rapportee sur I 'embrayage donnant le top de position angulaire de l'embrayage vent diametralement opposes. L'absence de couple en entree de la bote se traduit par un decalage dans le temps des tops provenant des deux o capteurs, et le top pilote est de preference celui qui est donne par le capteur de lecture sur le volant. Selon une autre caracteristique de ['invention, le passage d'un couple positif du moteur vers la bote augmente le decalage dans le temps entre les tops respectifs des deux capteurs, alors que le passage d'un couple negatif du moteur vers la bote diminue le decalage dans le temps entre les tops respectifs des deux capteurs par rapport au decalage observe sans passage de couple. L' invention prevoit egalement des moyens de calcul integres au calculateur du moteur ou de la bote automatisee, de traduction de l'ecart temporel, fonction de la deformation de l'amortisseur, done du couple, et du regime du moteur, en s information couple utilisable par ['unite de controle de la bote de vitesses. D'autres caracteristiques et avantages de l' invention apparatront d la lecture de la description detaillee qui suit pour la comprehension de laquelle on se reportera aux figures 1, 2 et o 3 annexces. On volt sur la figure ['ensemble du dispositif d'embrayage 10. Le volant moteur 100 est fixe rigidement et de maniere connue sur le vi lebrequ in (non represente) par les vis 101 et comporte une couronne de lancement 102 et une piste de s captage de regime 103. Le dispositif de filtrage 200 est fixe sur le volant par l'intermediaire de vis 201. Il comprend une partie f iltrage proprement cite et une partie amortissement. La partie filtrage est composee d'un compartiment etanche en forme de tore o comprenant d'un premier f lasque 210 dont l'ouverture centrale circulaire est munie d'un joint 211. Deux zones 210a disposees a vent moins profondes et servent d'appui et de point de reaction des ressorts courbes 230. Un second flasque 220 complete le compartiment torique. Son ouverture centrale s circulaire est egalement munie d'un joint 221. De maniere analogue au flasque 210, le flasque 220 possede egalement deux zones 220a disposees d 180 remplissant la meme fonction que IQ zone 210a. Les zones 210a et 220a vent placees en vis a vis. Les 5 deux joints circulaires 211 et 221 serrent une partie circuloire et plane 250a du moyeu 250, de fa,con d constituer un compartiment etanche qui peut avantageusement contenir un lubrifiant tel que de la graisse. s Le moyeu 250 possede deux pastes exterieures 250b qui entrent dans le compartiment forme par les deux flasques 210 et 220. Lorsque le systeme est au repos, les pastes 250b vent en vis d vis des zones 210a et 220a. Lorsque le systeme est sous couple, les ressorts courbes 230 vent sous tension entre les o zones 210a et 220a des f lasques 210 et 220 d'une part et les pastes 250b du moyeu 250 d'autre part. Cette disposition, a deux ressorts courbes 230, permet d'atteindre un angle de rotation relatif du moyeu 250 par rapport aux f lasques 210 et 230 tres eleve (de i'ordre de 90 ), une grande souplesse et par s consequent une grande performance en filtrage des vibrations de to rs ion. La partie centrale du moyeu comporte des cannelures 250c entranant l'arbre d'embrayage 260. bans la zone radiale intermediaire vent realisees des ouvertures 250d, au nombre o egal a celui des vis de fixation 101 du volant moteur 100. Ces ouvertures vent destinees a laisser le passage d l'outil de serrage des vis 101. Un certain nombre de ces ouvertures 250d ont un contour non regulier comportant une excroissance 205e Ces excroissances vent prevues pour recevoir les pastes s d'entranement 271a d'un des elements du dispositif d'amortissement 270. Le dispositif d'amortissement 270 a pour role de calmer les oscillations du systeme de filtrage, en etant le siege de - 6 frottement sec et de deperdition d'energie. Il est constitue d'une rondelle en to^le 271 avec dGns sa partie interieure des pastes 271a au nombre egal d celui des excroissances 250e du moyeu. La rondelle 271 est entranee en s rotation par le moyeu, et suit ses mouvements. Cette rondelle 271 est prise en sandwich entre deux elements de friction 272 et 273. Le premier element de friction est en contact avec une face du volant et possede des evidements 272a cooperant un nombre egal de pastes 273a de l t element de f riction 273 o assurant leur liaison en rotation. Les pastes 273a penetrent a l'interieur de logements 104 prevus dans le volant. Les elements de friction vent done lies en rotation au volant, alors que la rondelle en tole 271 est liee au moyeu 250. Le dispositif d'amortissement est maintenu sous pression par la rondelle s elastique 274, element de reglage du systeme, comprimee par le capot 275 fixe sur le volant par les vis ou rivet 276. L'arbre d'embrayage 260 est guide par un roulement 280, lui-meme supporte par la plaque 290 de fermeture du compartiment embrayage. Cette plaque de fermeture est fixce et centree dans le carter d' embrayage 300. L' etancheite du compartiment est assuree en partie exterieure, par rapport au carter d'embrayage, par le joint torique 291, et, par rapport a l'arbre d'embrayage, par le joint a levre 292. Enfin sur l'arbre d'embrayage est fixe le cone d' entree 401 de l'embrayage 400. 2s L'embrayage 400 est constitue du co^ne d' entree 401, de l'anneau inferieur 402, de l'anneau intermediaire 403 et enfin de l'anneau superieur 404. Il s'agit done d'un embrayage triple co^ne, car il y a 3 faces de frottement coniques. Le cone 401 - 7 possede en peripherie des pastes 401a cooperant avec I ' evidements 403a en nombre egal de I'anneau intermediaire 403. De meme, l'anneau inferieur 402 possede des pastes 402a cooperant avec les evidements 404a en nombre egal s du co^ne superieur 404. L'anneau superieur transmet la totalite du couple au moyeu 500 porte par l'arbre primaire 510 de la bote de vitesses. A cet effet, le moyeu possede des evidements 500a qui cooperent avec les dents 404b de I'ouverture centrale de o l'anneau superieur 404. Les francs des dents 404b peuvent etre paralleles entre eux et a l'axe de rotation de l'anneau ou legerement inclines pour neutraliser l'effet des frottements au contact avec le moyeu et augmenter l'efficacite du systeme. Le moyeu est lie en rotation a l'arbre primaire par les cannelures et s est maintenu axialement par le jonc d'arret 501. A l'etat repos, I'embrayage est normalement ferme, maintenu en pression par la coupelle 502 sur laquelle agit le ressort 503. A l'ouverture de l'embrayage, ie cone superieur 404 est eloigne du co^ne intermediaire 403 par un systeme zo elastique de separation, monte sur le moyeu, compose d i une rondelle elastique 504, de deux rondelles plates 505 et d'un jonc d'arret 506. A la fermeture de l'embrayage, la progressivite de la montee en charge est assuree par un autre dispositif elastique compose d'une rondelle elastique 507, une coupelle 508 et une s rondelle plate 509. La manocuvre de debrayage consiste a liberer les anneaux de la pression exercee par le ressort 503. La coupelle 502 est eloignee de l'anneau 404 par ['action d'une fourchette (non L: -8 representee) commandee par le dispositif d'actionnement approprie. Le dispositif de mesure proprement dit comprend des moyens de reperage 700, 710 disposes de part et d'autre de 1'amortisseur de vibrations 200. I1 est constitue d'un premier capteur 700 porte par le carter d'embrayage 300 et place en face de la piste 103 taillee dans le volant moteur 100, et d'un second capteur 701 egalement porte par le carter d'embrayage 300 et o place en face de la piste en tole 711 portee par le cone d' entree 401 de 1' embrayage 400 et comportant un seul evidement 711 a. Sur la figure, les capteurs vent positionnes a 1'oppose pour faciliter la description, alors qu'en realite leur orientation angulaire peut etre differente. s La determination du couple d' entree de la boite de vitesses repose str une mesure d'ecart de temps entre deux tops donnees par ces deux capteurs lisant les deux pistes distinctes. Pour le capteur 700, le top considere est celui du point mort haut donne par le cran particulier taille dans le volant, et pour le capteur 710 o un seul top est donne par tour par l' unique evidement 711a. De preference, on choisit, un decalage angulaire de 180 entre les deux tops en ['absence de couple (etat de repos), pour obtenir une precision maximale de la mesure. Lorsqutun couple moteur est transmis du volant vers 1'embrayage, c'est a dire en :5 situation de tirage, les ressorts de l'amortisseur vent comprimes, et il en resulte un retard angulaire de 1'embrayage par rapport a son orientation angulaire au repos. Pour un regime donne, le passage d'un couple moteur du volant vers l'embrayage (situation de tirage), se traduit done par une augmentation decalage entre les so deux tops. A ['inverse, lors de la transmission diun couple negatif du moteur et du volant vers l'embrayage (c >) les ressorts de l'amortisseur sonJ comprimes dans l'autre sees, ce qui se traduit par une avance angulaire de 1'embrayage par rapport a son orientation angulaire au repos. Pour un regime donne, le passage d'un couple negatif du volant vers l'embrayage, diminue done le decalage des deux tops dans le temps. Conformement a ['invention l es moyens de cal cu l associes o au dispositif de couplage propose vent capables de traduire ces ecarts de temps (qui dependent d'une part de la vitesse de rotation et d'autre part de la compression des ressorts et done du couple) en information couple transmis, et de fournir cette information au calculateur de la bote de vitesses. REVENDICATIONS 1. Dispositif de couplage (10) entre un moteur thermique et une bote de vitesses a changement de rapports sous couple caracterise en ce qu'il comprend un volant moteur (100) lie rigidement au vilebrequin sur lequel est fixe un amortisseur de vibration de torsion a grand debattement (200), un arbre d'embrayage (260) entrane par l'amortisseur de vibration et supporte par une plaque de fermeture (290) du compartiment d'embrayage, des moyens propres a transmettre le couple (400) entre l'arbre d'embrayage (260) et l'arbre d' entree (510) de la boite de vitesses, et des moyens de reperage (700, 710? de la position angulaire relative des moyens de couplage (400) et du volant moteur (100) permettant de deduire par la connaissance de la raideur en torsion de l'amortisseur de vibration, le couple applique sur l'arbre d' entree de la boite de vitesses. 2. Dispositif de couplage selon la revendication 1, caracterise en ce que les moyens de reperage (700, 710) vent disposes de part et d'autre de l'amortisseur de vibrations(200). 3. Dispositif de couplage selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que les moyens de reperage comprennent un premier capteur (700) d'allumage du moteur donnant l' information vitesse moteur et un top de reference- de passage en position point mort haut au passage de la cible (103) du volant moteur (100). - 11 4. bispositif de couplage selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterise en ce que les moyens de reperage comprennent un second capteur (710) associe a une cible (711) liee au cone d'entre (401) de ltembrayage (400). 5. Dispositif de couplage selon la revendication 4 caracterise en ce que la cible (711) ne comporte qu'un seul cran (711a) donnant un seul top par tour. 6. Dispositif de couplage selon I'une des revendications precedentes caracterise en ce que le cran de point mort haut de la cible (103) et le cran (711a) de la cible (711) vent diametralement opposes lorsque l'amortisseur ntest pas contraint. 7. bispositif de couplage selon la revendication 5 ou 6 caracterise en ce que le passage d'un couple positif du moteur vers la bote augmente le decalage dans le temps entre les tops respectifs des deux capteurs (700, 710) par rapport au decalage observe sans passage de couple. 8. Dispositif de couplage selon la revendication 5 ou 6 caracterise en ce que le passage diun couple negatif du s moteur vers la bote diminue le decalage dans ie temps entre les tops respectifs des deux capteurs (700, 710), par rapport au decalage observe sans passage de couple. - 12 9. Dispositif de couplage scion l'une des revendications precedentes caracterise en ce qu'un calculateur associe deduit le niveau de couple en entree de bouts de la deformation angulaire de l'amortisseur, en function de so raideur et du regime de rotation du moteur. 10. bispositif de couplage selon la revendication 9, caracterise en ce que ['information niveau de couple en entree de bouts