Brevet FR2834026A1 — publié le 20030627

Système de pilotage de l'ouverture/fermeture d'un embrayage par module de robotisation. La présente invention concerne un système servant à piloter l'ouverture et la fermeture d'un embrayage de véhicule par l'intermédiaire d'un système électro-hydraulique. Dans une boîte de vitesses manuelle classique, le passage d'un rapport se fait en appuyant sur la pédale d'embrayage pour ouvrir l'embrayage, puis en passant manuellement la vitesse et enfin en relâchant la pression sur la pédale afin de fermer l'embrayage. La pression sur la pédale est transmise au diaphragme de l'embrayage par un système de transmission à câble ou hydraulique. On connaît également des boîtes de vitesses robotisées dans lesquelles la fonction d'ouverture/fermeture de l'embrayage est accomplie automatiquement par un module de robotisation. Le véhicule ne comporte plus de pédale d'embrayage, mais seulement une pédale d'accélération et une pédale de freinage. Dans les boîtes de vitesses robotisées connues, le module de robotisation est de type à fonctionnement électro-hydraulique ou exclusivement électrique. Ce dernier a l'inconvénient de manquer de puissance vis-à-vis des efforts qu'il doit fournir, en raison de la faible quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie du véhicule. De plus, l'utilisation d'un module de robotisation nécessite souvent de concevoir de nouveaux carters d'embrayage et de réaménager le coffre moteur afin d'y dégager le volume alloué au système de pilotage. La mise en oeuvre des systèmes de pilotage actuels s'avère être coûteuse, car une solution spécifique doit être trouvée pour chaque application. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients de la technique antérieure et, à cet effet, elle a pour objet un système de pilotage de type électro-hydraulique. Un autre objet de l'invention est de proposer un système de pilotage d'embrayage ayant une architecture compacte, de manière à pouvoir être facilement logé dans le coffre moteur, sans que l'on ait à concevoir un carter d'embrayage spécifique. On engendre ainsi de faibles coûts de mise en oeuvre lors d'une adaptation. L'invention a également pour objet un système de pilotage d'embrayage indépendant du dispositif hydraulique d'ouverture/fermeture d'embrayage. Un autre objet de l'invention est de proposer un système de pilotage d'embrayage qui peut être adapté sur diverses boîtes de vitesses mécaniques. Tous ces avantages sont obtenus avec le système de pilotage d'ouverture/fermeture d'un embrayage de véhicule selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend : - un piston émetteur monté coulissant dans un cylindre formé dans un carter, dans lequel il est maintenu dans une position de repos par un moyen élastique de rappel, ledit piston émetteur définissant dans le cylindre une première chambre et une seconde chambre isolées l'une de l'autre, - un liquide d'alimentation qui est injecté dans ladite première chambre à travers une électrovanne de manière à déplacer le piston émetteur à l'encontre de la force de l'élément élastique de rappel, - un liquide de gavage qui alimente ladite seconde chambre, - un dispositif hydraulique de commande de l'embrayage, comprenant un piston qui est relié hydrauliquement à la seconde chambre du cylindre et qui est susceptible de commander l'ouverture ou la fermeture de l'embrayage selon la pression qui règne dans la seconde chambre, - un capteur pour capter la position du piston émetteur dans le cylindre, ce qui donne une information sur le déplacement du piston du dispositif hydraulique de commande de l'embrayage, - et un calculateur auquel l'information de position est communiquée, ledit calculateur commandant l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne en fonction de l'information reçue et des lois de pilotage d'ouverture/fermeture de l'embrayage. Ledit dispositif hydraulique peut être constitué par un récepteur concentrique hydraulique, plus communément connu sous le nom de CSC (Central Slave Cylinder). Le capteur de position peut être de tout type connu, par exemple un capteur à effet Hall sans contact ou un capteur à potentiomètre résistif. Pour ce dernier, la position du piston émetteur est matérialisée par une broche fixée radialement dans le piston émetteur dans la zone d'isolement des deux chambres, le capteur de position détectant alors la position de la broche. Le piston émetteur et le CSC ont un fonctionnement purement hydraulique. De plus, ce système de pilotage peut être adapté sur toutes les boîtes de vitesses manuelles existantes équipées d'un CSC. En raison de son architecture compacte, il ne nécessite pas forcément de réaménagement de l'architecture du coffre moteur, de sorte que son coût de mise en oeuvre est faible. On notera que le capteur de position aurait pu être monté sur le CSC même. Toutefois, cette solution est désavantageuse car en cas de panne ou d'entretien du CSC, il faudrait démonter l'embrayage. L'astuce selon l'invention consiste à monter le capteur au niveau du piston émetteur de façon à capter la position de celui-ci. La connaissance de la position du piston émetteur permet de connaître la position du piston du CSC. Le système de pilotage selon l'invention est économique, car il permet d'utiliser un CSC de série qui est un composant bon marché et fiable. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un système de pilotage robotisé selon un mode de réalisation de l'invention et montrant le piston émetteur en position de repos et l'embrayage à l'état fermé ; la figure 2 est une vue schématique en coupe du système de pilotage robotisé montrant le piston émetteur dans une position au-delà de l'orifice de gavage et l'embrayage à l'état ouvert ; et la figure 3 est une vue à plus grande échelle du récepteur concentrique hydraulique représenté aux figures 1 et 2. Avant de décrire le système de pilotage de l'invention, on rappellera la structure d'un embrayage connu, afin de bien situer l'invention dans son contexte technique. L'embrayage choisi est du type à diaphragme, mais il va de soi que l'invention s'applique également aux autres types d'embrayages connus. L'embrayage 10 représenté sur les figures 1 et 2 comprend un volant moteur 12 solidaire du vilebrequin 14 du moteur et qui est donc entraîné en rotation avec lui. Sur l'arbre primaire 16 de la boîte de vitesses, non représentée, est monté coulissant un disque d'embrayage 18 relié à l'arbre primaire par un assemblage à cannelures 20. L'embrayage comporte également un plateau de pression 22 solidaire en rotation avec l'arbre primaire 16, mais pouvant coulisser sur lui grâce à un assemblage à cannelures 23, une cloche d'embrayage 26 fixée sur le volant moteur et un diaphragme élastique 28 en forme de disque tronconique. Le bord de grand diamètre du diaphragme est rigidement fixé sur le plateau de pression, au voisinage de son bord périphérique, tandis que son bord de petit diamètre est en appui sur une bague mobile 30 appartenant à un dispositif hydraulique de commande 32 que l'on décrira par la suite. Lorsqu'il n'est soumis à aucun effort, le diaphragme a une forme naturelle convexe (figure 1) et il peut être déformé élastiquement pour prendre une forme concave (figure 2). On comprend que dans son état convexe, état qu'il prend lorsque la bague 30 est dans la position rétractée montrée sur la figure 1, le diaphragme exerce une pression constante sur le bord périphérique du plateau de pression 22 et l'applique donc contre le disque d'embrayage 18, dans le sens des flèches sur la figure 1. Le disque d'embrayage est alors pressé contre le volant moteur 12, de sorte que le mouvement du moteur est transmis à l'arbre primaire 16. Par contre, lorsque la bague 30 est dans la position avancée montrée sur la figure 2, le diaphragme est forcé à prendre sa forme concave et exerce une traction sur sa périphérie sur le plateau de pression, dans le sens des flèches sur la figure 2. Le plateau de pression est alors séparé du disque d'embrayage, de sorte que le mouvement de rotation du volant moteur n'est plus transmis à l'arbre primaire. On décrira à présent le système de pilotage robotisé selon l'invention. Le système de pilotage est désigné dans son ensemble par la référence 33. Il comporte un carter 34 contenant un alésage ou cylindre 36 fermé à une extrémité par une paroi de fond 38 et obturé à l'autre extrémité par un bouchon 40 qui est percé dans son axe d'un orifice de sortie 42. Un joint 44 assure l'étanchéité au niveau du bouchon. Dans le cylindre est monté coulissant un piston émetteur 46 dont les dimensions sont déterminées par les spécifications de l'embrayage à ouvrir ou fermer. Le piston émetteur définit dans le cylindre une première chambre 48 se trouvant du côté du fond 38 et une seconde chambre 50 se trouvant du côté du bouchon 40. Ces deux chambres peuvent avoir des sections égales ou différentes. Le piston est normalement sollicité en appui contre le fond 38 par un ressort 53 qui est monté dans la deuxième chambre. La première chambre 48 est reliée, à travers un premier orifice 52, à un réservoir 54 de liquide d'alimentation par l'intermédiaire d'une conduite 56 dans laquelle est montée une électrovanne 58, tandis que la seconde chambre 50 est alimentée, à travers un second orifice 60 du carter, à un second réservoir 62 contenant un liquide dit de gavage, par l'intermédiaire d'une conduite 64. Le second orifice 60 débouche dans la seconde chambre 50 légèrement en aval de l'extrémité aval du piston émetteur. On décrira à présent le dispositif de commande hydraulique 32 en regard de la figure 3. Dans le mode de réalisation illustré, ce dispositif est constitué par un récepteur concentrique hydraulique ou CSC. Le récepteur concentrique hydraulique 32 comprend un boîtier cylindrique 63 qui est fixé à l'intérieur de la cloche d'embrayage 26, dans l'axe de l'arbre primaire 16. Le boîtier comprend une chambre annulaire 65 (figure 2) définie entre un tube 75 et une saillie annulaire 77, tous deux coaxiaux avec l'axe du boîtier. L'arbre primaire 16 passe à travers ledit tube axial. Dans cette chambre annulaire est monté coulissant un piston annulaire 78. La seconde chambre 50 du cylindre est reliée à ladite chambre annulaire par l'intermédiaire d'une conduite 74 et d'un canal 80 percé dans le boîtier 63. La bague 30 décrite précédemment est fixée sur l'extrémité aval du piston annulaire 78. Un ressort 84 tend à déplacer la butée vers le plateau de pression 22. Selon l'invention, la position du piston émetteur 46 est détectée en permanence par un capteur 86. A cet effet, le piston émetteur est muni d'une broche 88 qui fait saillie radialement sur sa paroi latérale et qui sort du carter à travers une fenêtre 90 percée dans le carter entre les orifices 52,60 et qui isolée par rapport aux deux chambres 48,50. La position de la broche est détectée par le capteur 86. Comme on l'a signalé précédemment, la détection de la position du piston émetteur permet de connaître la position de la bague 30 et donc l'état de l'embrayage. Le piston émetteur a un diamètre légèrement inférieur à celui du cylindre 36 et il est pourvu à ses extrémités de paires de brides annulaires espacées 66,68 qui définissent entre elles des gorges annulaires dans lesquelles des joints d'étanchéité 70,72 sont logés. Le joint 70 assure l'étanchéité de la première chambre par rapport à la pression ambiante qui règne dans la fenêtre 90, tandis que le joint 72 assure l'étanchéité de la seconde chambre 50 par rapport à l'orifice 60 d'introduction du liquide de gavage, après que ledit joint a franchi ledit orifice, lors du déplacement du piston émetteur sous l'action de la pression du liquide d'alimentation. Le piston émetteur est muni d'un troisième joint 96, également logé dans une gorge formée entre deux brides annulaires. Ce joint est positionné de façon qu'il soit toujours en amont de l'orifice 60 d'introduction du liquide de gavage, même lorsque le second joint 72 a franchi ledit orifice et il a donc pour fonction d'assurer en permanence l'étanchéité de la deuxième chambre vis-à-vis de la pression ambiante. L'information de position est communiquée par le capteur à un calculateur 92. Celui-ci commande l'ouverture ou la fermeture de l'électrovanne 58 en fonction de lois de pilotage et des paramètres d'état du système, par exemple lorsqu'il détecte une accélération ou un ralentissement du véhicule. Ainsi, l'information de position permet de réguler le débit du liquide d'alimentation 54 entrant dans le cylindre. On décrira à présent le principe du fonctionnement du système de pilotage. Le fonctionnement se décompose en six phases : 1. Repos. Cette phase est représentée à la figure 1. Le piston émetteur 46 est maintenu en butée contre le fond 38 du cylindre par le ressort de rappel 53. Cette position n'est pas influencée par le type d'embrayage, les dispersions d'implantation, le type de CSC et les tolérances dimensionnelles. La position du piston émetteur ou de la broche 88 est repérée par le capteur 86. La pression du liquide de gavage qui emplit le circuit hydraulique de commande (deuxième chambre 50, conduite 74, canal 80 et chambre annulaire 65) est la pression ambiante puisque ces chambres sont reliées au réservoir 62. Il en résulte que le piston annulaire 78 du récepteur concentrique hydraulique est dans sa position rétractée. Le diaphragme 28 n'est pas sollicité et prend sa forme normale convexe où il exerce une pression sur le plateau de pression 22. L'embrayage est alors fermé, comme représenté sur la figure 1. 2. Course morte Selon les paramètres d'état du système et les conditions de la conduite, le calculateur 92 peut être amené à commander un changement de vitesses. Pour cela, il doit auparavant commander l'ouverture de l'embrayage. Le calculateur commande d'abord l'ouverture de l'électrovanne 58. Sous l'action de l'augmentation de la pression d'alimentation dans la première chambre 48, le piston émetteur se déplace vers la gauche sur la figure 1, en repoussant le liquide de gavage. Tant que le joint avant 72 du piston émetteur n'a pas franchi l'orifice de gavage 60, le circuit hydraulique de commande reste à la pression ambiante. 3. Ouverture de l'embrayage. Le piston émetteur continuant son mouvement vers la gauche sur la figure 1, dès que la deuxième chambre 50 est séparée de l'orifice 60, la pression dans le circuit hydraulique de commande augmente. Le piston annulaire 78 est alors repoussé vers la gauche sur la figure 1 et le diaphragme 28 prend sa forme concave, ce qui provoque la séparation du plateau de pression 22 du disque d'embrayage 18. L'embrayage est alors ouvert, comme représenté à la figure 2. 4. Maintien de l'embrayage ouvert La pression d'alimentation dans la première chambre 48 permet de maintenir le piston émetteur dans la position de la figure 2 et l'embrayage à l'état ouvert. 5. Fermeture de l'embrayage Lorsque le calculateur commande la fermeture de l'électrovanne 56 et donc une diminution de la pression d'alimentation, le piston émetteur 46 est rappelé progressivement vers une position où la deuxième chambre 50 communique à nouveau avec l'orifice de gavage 60. A ce moment, la pression dans le circuit hydraulique de commande s'équilibre à la pression ambiante. Le piston annulaire 78 est rappelé vers la droite sur la figure 2 par le diaphragme qui tend à reprendre sa forme convexe. L'embrayage est alors fermé. 6. Retour au repos. Le ressort 53 maintient le piston émetteur en position de repos tant que la pression d'alimentation ne s'élève pas. En conclusion, l'invention a permis de réaliser un système de pilotage de l'ouverture/fermeture d'un embrayage, par l'intermédiaire d'un CSC de série en boîte de vitesses manuelles, avec un faible coût de mise en oeuvre et en utilisant un module de robotisation d'architecture plus compact que dans les techniques antérieures. REVENDICATIONS 1. Système de pilotage d'ouverture/fermeture d'un embrayage (10) de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : - un piston émetteur (46) monté coulissant dans un cylindre (36) formé dans un carter (34), dans lequel il est maintenu dans une position de repos par un moyen élastique de rappel (52), ledit piston émetteur définissant dans le cylindre une première chambre (48) et une seconde chambre (50) isolées l'une de l'autre, - un liquide d'alimentation (54) qui est injecté dans ladite première chambre à travers une électrovanne (58) de manière à déplacer le piston émetteur à l'encontre de la force de l'élément élastique de rappel, - un liquide de gavage (62) qui alimente ladite seconde chambre, - un dispositif hydraulique de commande d'embrayage (32) comprenant un piston (78) relié hydrauliquement à la seconde chambre (50) du cylindre et susceptible de commander l'ouverture ou la fermeture de l'embrayage (10) selon la pression qui règne dans la seconde chambre, - un capteur (90) pour capter la position du piston émetteur dans le cylindre, ce qui donne une information sur le déplacement du piston (78) du dispositif hydraulique de commande de l'embrayage, - et un calculateur auquel l'information de position est communiquée, ledit calculateur commandant l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne en fonction de l'information reçue et des lois de pilotage d'ouverture/fermeture de l'embrayage. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position de repos du piston émetteur (46) est définie par la mise en butée de celui-ci contre une paroi de fond (38) du carter. 3. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide d'alimentation et le liquide de gavage sont injectés dans le cylindre à travers deux orifices (52,60) du carter, qui débouchent respectivement, l'un à une extrémité de la première chambre adjacente à la paroi de fond (38) et l'autre légèrement en aval de l'extrémité du piston émetteur qui se trouve du côté de la seconde chambre (50). 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde chambres (48,50) ont une même section. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde chambres (48,50) ont des sections différentes. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (86) détecte la position d'une broche (88) fixée radialement sur la paroi du piston émetteur (46) et qui fait saillie à travers une fenêtre (90) percée dans le carter (34) entre les orifices (60, 62) d'introduction du liquide d'alimentation et du liquide de gavage et qui est isolée des deux chambres (48,50). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le piston émetteur (46) comporte un premier joint (70) fixé à son extrémité située du côté de la première chambre (48), pour assurer l'étanchéité entre cette chambre par rapport à la fenêtre (90), un second joint (72) fixé à son extrémité située du côté de la seconde chambre (50) pour assurer l'étanchéité de cette chambre par rapport à la fenêtre, et un troisième joint (96) qui est positionné de façon qu'il soit toujours en amont de l'orifice (60) d'introduction du liquide de gavage, même lorsque le second joint (72) a franchi ledit orifice. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le piston émetteur (46) a un diamètre légèrement inférieur à celui du cylindre (36) et en ce que les joints (70,72, 96) sont logés dans des gorges définies entre des paires de brides annulaires (66,68) formées sur la paroi du piston émetteur. 9. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif hydraulique est constitué par un récepteur concentrique hydraulique CSC (32). 10. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le récepteur concentrique hydraulique comporte un piston annulaire (78) qui est soumis à la pression régnant dans la seconde chambre (50), par l'intermédiaire d'une conduite (74). 11. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embrayage est du type à diaphragme, le diaphragme (28) étant en forme de disque tronconique, son bord de plus grand diamètre étant rigidement fixé sur un plateau de pression (22), au voisinage de sa périphérie, et son bord de plus petit diamètre étant en contact avec une butée mobile (30) fixée sur le piston annulaire (78) du récepteur concentrique hydraulique, le bord de plus petit diamètre du diaphragme prenant appui contre ladite butée.