Brevet FR2908850A1 — publié le 20080523

EMBRAYAGE MULTIDISQUES HUMIDE POUR BOITE DE VITESSES ET PROCEDE DE COMMANDE D'UN TEL EMBRAYAGE La présente invention propose un embrayage multidisques pour boîte de vitesses robotisée. Plus précisément, elle concerne un embrayage multidisques, notamment pour boîte de vitesses de véhicule automobile, comprenant un ensemble de disques de friction pressés par un dispositif de mise en pression et répartis entre une cloche d'entrée et un piston capable de transmettre la poussée d'un mécanisme de débrayage sur ledit dispositif pour ouvrir l'embrayage en libérant les disques de la pression de ce dernier. Il s'agit notamment d'un d'embrayage humide de type auto-assisté, trouvant une application privilégiée, mais non exclusive, dans une boîte de vitesses robotisée à passages sous couple, équipée de dispositifs de couplage de type coupleur conique auto- assisté. Les embrayages de véhicule automobile sont le plus souvent fermés par défaut par un élément de type ressort Belleville (appelé aussi diaphragme) lui appartenant. La fermeture est progressive. Elle consiste à presser les éléments de friction par les propres moyens de mise en pression de l'embrayage, généralement ses propres ressorts. Dans le cas des boîtes robotisées, un actionneur d'embrayage exerce une retenue progressive, qui a une valeur maximale (embrayage ouvert) au départ, et une valeur nulle (embrayage fermé) à la fin de l'opération. 2908850 -2 Par la publication EP 1 186 809, on connaît un système de pilotage d'actionneurs avec un repérage en position d'éléments de commande, qui permet de contrôler à chaque instant la poussée exercée par des 5 fourchettes de passage, sur les synchroniseurs d'une boîte de vitesses. Un tel pilotage en effort est difficilement compatible avec la manoeuvre des embrayages, car il ne permet pas d'introduire de progressivité dans la 10 commande d'ouverture de celui-ci. La présente invention vise à introduire de la progressivité dans une commande d'embrayage, en particulier dans sa commande d'ouverture. Dans ce but, elle propose de doter l'embrayage 15 d'un ressort de progressivité, agissant directement sur le dispositif de mise en pression. De préférence, le ressort de progressivité est comprimé par le mécanisme de commande lors de l'ouverture de l'embrayage, et le mécanisme de 20 débrayage transmet sa poussée directement, et exclusivement, sur le dispositif de mise en pression. L'invention propose ainsi un procédé de commande d'un embrayage, dont l'ouverture est pilotée en position selon une loi d'effort sur course d'embrayage 25 présentant les étapes suivantes : - une première étape de montée en effort correspondant à la précharge d'un ressort de rappel (31) d'une fourchette de débrayage, une deuxième étape de montée en effort 30 correspondant à la précharge d'un ressort de 2908850 - 3 progressivité agissant directement sur le diaphragme de l'embrayage, et - une troisième étape, commençant lorsque l'effort appliqué dépasse la raideur combinée du 5 ressort de progressivité et du diaphragme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins 10 annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe de l'embrayage multidisques en position fermée, ou embrayée, les figures 2a, 2b, 2c sont des coupes du piston et de la cloche de sortie de l'embrayage, 15 dans la zone d'assistance, - la figure 3 est une vue en coupe de l'embrayage multidisques, dans un première position intermédiaire : garde usure rattrapée et disques en contact, 20 - la figure 4 est une vue en coupe de l'embrayage multidisques dans une deuxième position intermédiaire : garde usure rattrapée, progressivité chargée, jeu piston / coupelle d'entraînement rattrapé, disques de friction 25 toujours en contact, et - la figure 5 est une vue en coupe de l'embrayage multidisques en position ouverte, ou débrayée, où les disques de friction sont libérés. En référence aux figures, l'embrayage multidisques 30 pour boîtes de vitesses proposé est composé essentiellement de : 2908850 -4 • Une cloche supérieure ou cloche d'entrée en tôle 1. Elle est fixée à un moyeu central cannelé 2, qui reçoit et transmet le couple et le mouvement du moteur via un volant amortisseur (non représenté). L'arbre 5 primaire de la boîte est porté par des roulements 5, dans son carter 33. A l'intérieur du moyeu 2, est montée une bague ou une douille à aiguilles de guidage 3, de la cloche supérieure 1, sur l'arbre primaire 4. 10 A l'extérieur du moyeu 2, est prévue une zone coopérant avec un joint dynamique d'étanchéité 6. La cloche proprement dite 1, est cylindrique, crantée ou cannelée sur la face interne pour transmettre le mouvement à des disques de friction 7. 15 La partie intérieure crantée comporte une gorge de réception d'un anneau d'arrêt, ou clip de retenue 8, du plateau d'appui 17 des disques 7, visible sur les figures 1, 3, 4 et 5. Sur les flancs du moyeu 2 de la cloche 1, sont 20 prévues deux zones d'appui de rondelles de friction ou de butées axiales 9, 11. La première butée axiale 9 est une butée à aiguilles. Elle est intercalée entre le moyeu 2, et le flasque de fermeture 12 du compartiment d'embrayage. La butée 9 reprend les efforts axiaux 25 d'ouverture de l'embrayage. La deuxième butée axiale 11 est intercalée entre les moyeux, des cloche supérieure et inférieure de l'embrayage 1, 13. Elle transmet les efforts internes de fermeture de l'embrayage (ressorts de fermeture ou diaphragme 23 et effets de l'auto30 assistance), et permet ainsi de boucler l'ensemble des 2908850 - 5 efforts (du ressort de fermeture ou ressort de charge, et des moyens d'auto-assistance décrits plus loin). Entre la première butée 9 et le flasque de fermeture 12, est intercalée une rondelle de réglage 5 axial 10 du système. Elle permet de positionner l'ensemble de l'embrayage vis-àvis de la fourchette d'embrayage 29 (portée par un axe de fourchette 32, et sollicitée par un ressort de rappel 31 enroulé autour de ce dernier), et de définir ainsi la garde d'usure J1 10 de l'embrayage. Le ressort de rappel 31 tire la fourchette 29 sur la face d'appui du carter, et écarte le roulement 28 d'une coupelle de progressivité 26 en appui sur un ressort de progressivité 24 appartenant au dispositif de progressivité décrit ci-dessous). Cet 15 écart correspond au jeu J1 mis en évidence sur la figure 1) • Un ensemble de disques 7, qui transmet le mouvement de la cloche supérieure 1 au piston 14 de l'embrayage. Les disques 7 comportent des crans en 20 parties extérieure ou intérieure. Ils sont alternativement liés à la cloche supérieure 1 et au piston 14. L'ensemble de disques comporte : - un plateau de mise en pression 16 lié au piston par les crans, et retenu axialement par des 25 déformations de la tôle du piston ; le plateau 16, lié à la cloche extérieure 1 est dit lisse , car il n'a pas de revêtement de friction. - une série de quatre disques intermédiaires 7, dont . 30 o le premier (par la droite) est cranté extérieurement est donc lié à la cloche supérieure. Son 2908850 - 6 revêtement est coté plateau de pression, et permet de bénéficier de la masse de ce dernier, pour absorber l'énergie dissipée en phase de glissement, o le second est cranté intérieurement, et entraîné 5 par le piston. Il est revêtu coté du premier disque, o le troisième est identique au premier, et o le quatrième est revêtu sur les deux faces (de manière à bénéficier de la masse du plateau d'appui 17), le nombre de faces de friction étant donc de cinq. 10 - un plateau d'appui 17, entraîné par la cloche supérieure 1 ; le plateau 17 est arrêté axialement par un anneau d'arrêt 18, monté dans une gorge interne à la partie cylindrique extérieure de la cloche supérieure, tout risque d'ouverture par centrifugation étant ainsi 15 écarté. • Une cloche inférieure de transmission 13. Dans sa partie centrale cylindrique, est monté un manchon 19 cannelé intérieurement (lié (et par exemple soudé), pour transmettre le couple et le mouvement à 20 l'arbre primaire 4 de la boîte. La tôle de la cloche 13 comporte dans son flanc radial, des formes en U 13a obtenues par découpe et déformation de la tôle. Ces éléments constituent, avec des formes conjuguées 14a obtenues de la même manière 25 dans la tôle du piston 14, des moyens d'amplification (ou d'assistance) au serrage des disques 7. • Un piston 14 de mise en pression des disques 7. Son flanc radial comporte des déformations 14a en forme de U. Vers le centre il comporte une zone plane 30 d'accueil d'une coupelle d'entraînement 21. Le piston 14 comporte dans sa périphérie extérieure des crans 2908850 - 7 d'entraînement du disque de mise en pression 16, et de deux disques revêtus 7. Le piston 14 se centre sur sa coupelle d'entraînement 21, elle-même centrée sur une coupelle de poussée du diaphragme 22, centrée pour sa 5 part sur le moyeu 19 de la cloche de sortie 13. • Un dispositif de mise en pression, composé de façon non limitative dans cette description, d'un diaphragme élastique 23. • Un dispositif d'assistance (voir figures 2a, 10 2b, 2c)), qui comprend des éléments fonctionnant par paires. Un des éléments 13a est lié à la cloche inférieure 13, et l'autre 14a, au piston 14. Les deux éléments comportent des rampes de même angle qui coopèrent et agissent l'une sur l'autre, sous l'effet 15 du couple transmis par les disques. Lorsque le couple transite du piston 14 à la cloche inférieure 13 (par les rampes de découpes en U 13a, 14a), ces deux éléments se repoussent , repoussent le piston et la cloche inférieure, et amplifient donc 20 le serrage des disques 7 provoqué par les ressorts de fermeture(diaphragme 23). La figure 2a illustre la situation relative de la cloche 13 et du piston 14, lorsque l'embrayage est fermé : les moyens d'assistance sont centrés, et aucun 25 ne couple ne transite. Sur la figure 2b, les moyens d'assistance sont en position de travail sous couple, l'embrayage étant toujours fermé, et sur la figure 2c, l'embrayage est ouvert. De tels moyens d'auto-assistance 13a, 14a, 30 cumulés avec la pression exercée par le diaphragme 23 permettent d'atteindre un niveau d'effort suffisant, 2908850 -8 pour se dispenser des systèmes conventionnels de commande hydraulique. • Un dispositif de progressivité, composé d'un élément élastique (ressort de progressivité 24), d'une 5 coupelle de maintien 26 selon une précharge définie, et un élément de retenue (ou anneau d'arrêt) 27. Le roulement, 28 porté par la fourchette de débrayage 29, pousse sur plusieurs millimètres la coupelle 26, en comprimant le ressort de progressivité 24, jusqu'à 10 atteindre la précharge de fermeture de l'embrayage (celle du diaphragme). Grâce à ce dispositif, la loi effort sur course, de la fourchette de débrayage 29, peut avoir le profil suivant . 15 - une phase de première montée en effort, légère, correspondant à la précharge du ressort de rappel 31 de la fourchette de débrayage 29, couvrant une première course de rattrapage du jeu entre le roulement de débrayage 28 et la coupelle de 20 progressivité 26 (garde d'usure J1) : on atteint alors la position de la figure 3, où la fourchette s'est déplacée vers la droite par rapport à la figure 1, et où le jeu J1 entre le roulement 28 et la coupelle d'entraînement 21 du ressort de 25 progressivité 24 a disparu ; une deuxième phase de montée en effort correspondant à la précharge du ressort de progressivité 24, qui couvre une deuxième course, dite de progressivité ; la droite de montée effort 30 correspond à la raideur du ressort de progressivité 24 ; on atteint la position de la figure 2908850 - 9 4, où le ressort 24 est comprimé, mais où subsiste un jeu J2 entre le piston 14 et sa coupelle d'entraînement 21 ; - une troisième phase de montée en effort, 5 lorsque l'effort transmis par le dispositif de progressivité atteint la précharge du diaphragme 23 . la course se poursuit alors selon une nouvelle pente traduisant la raideur combinée du ressort de progressivité 24 et du diaphragme 23 ; simultanément, 10 le jeu J2 entre le piston 14 et sa coupelle d'entraînement 21 est rattrapé ; ensuite le piston 14 est entraîné (voir figure 5), et il apparaît un J3 de libération des disques 7, augmentant jusqu'à l'ouverture complète de l'embrayage. 15 La loi effort/course de débrayage a ainsi une allure particulière avec des pentes distinctes qui permettent à un système de contrôle de la reconnaître et de l'apprendre. L'effort est appliqué progressivement selon une course de débrayage longue, 20 adaptée à un pilotage en position, respectant les étapes suivantes . - une première étape de montée en effort correspondant à la précharge d'un ressort de rappel 31 de fourchette de débrayage 29, 25 - une deuxième étape de montée en effort correspondant à la précharge d'un ressort de progressivité 24 agissant directement sur le diaphragme 23 de l'embrayage, et une troisième étape, commençant lorsque 30 l'effort appliqué dépasse la précharge du diaphragme. Selon ce procédé : 2908850 -10- - la première étape couvre une course de rattrapage de jeu J1 entre le roulement de la fourchette de débrayage, la deuxième étape couvre une course de 5 compression du ressort de progressivité, et - la troisième étape débute par une course de rattrapage du jeu J2 entre le piston 14 de l'embrayage, et la coupelle d'entraînement 21 de celui-ci, et se poursuit par la libération des disques 7 (apparition du 10 jeu J3). • L'embrayage est disposé dans le carter d'embrayage 33, dans un volume dédié et dans l'huile. Le compartiment est fermé par un couvercle (ou flasque) 12, qui assure l'étanchéité par rapport au 15 carter 33, et par rapport à la cloche supérieure 1. Ce couvercle reçoit aussi une butée axiale à aiguilles 9 (ou un roulement), qui reprend les efforts axiaux sur la cloche supérieure 1 pendant les manoeuvres de débrayage. 20 Cette même butée à aiguilles 9, reprend en permanence l'effort axial fourni par un ressort (ou rondelle) ondulé 34, assurant le maintien de l'embrayage contre le couvercle 12, et de maintien en contact permanent des aiguilles sur leur piste, via la 25 butée axiale, ou rondelle de frottement 11, intercalée entre les cloches supérieure et inférieure 1, 13. Le ressort 34 est intercalé entre une troisième butée à aiguilles 36 (sur sa gauche), s'appuyant sur le carter 3, et sur la cloche inférieure 13. REVENDICATIONS 1. Embrayage multidisques (1) notamment pour boîte de vitesses de véhicule automobile, comprenant un ensemble de disques de friction (7) pressés par un dispositif de mise en pression (23) et répartis entre une cloche d'entrée (1) et un piston (14) capable de transmettre la poussée d'un mécanisme de débrayage (29, 32) sur ledit dispositif pour ouvrir l'embrayage en libérant les disques de la pression de ce mécanisme, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort de progressivité (24) agissant directement sur le dispositif de mise en pression (23). 2. Embrayage multidisques selon la revendication 15 1 caractérisé en ce que le ressort de progressivité (24) est comprimé par le mécanisme de commande (29, 32) lors de l'ouverture de l'embrayage. 3. Embrayage multidisques selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mécanisme de débrayage 20 (29, 32) transmet sa poussée directement et exclusivement sur le dispositif de mise en pression (23). 4. Embrayage multidisques selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le ressort de 25 progressivité (24) est disposé autour d'une coupelle d'entraînement (21)en appui direct sur le dispositif de mise en pression (23). 5. Embrayage multidisques selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston (14) est centré sur 30 sa coupelle d'entraînement (21). 2908850 -12- 6. Embrayage multidisques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mise en pression (23) est un diaphragme. 7. Embrayage multidisques selon la revendication 5 6, caractérisé en ce que la coupelle d'entraînement (21) est centrée sur une coupelle (22) de poussée du diaphragme. 8. Embrayage multidisques selon la revendication 7, caractérisé en ce que la coupelle de poussée du 10 diaphragme (22) est centrée sur le moyeu (19) de la cloche de sortie (13). 9. Embrayage multidisques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme d'embrayage comprend une fourchette (29) rappelée par un ressort (31) en direction du ressort de progressivité (24) 10. Embrayage multidisques selon la revendication 9, caractérisé en ce que le ressort de rappel (31) tire la fourchette (29) sur la face d'appui du carter, et écarte le roulement (28) d'une coupelle de progressivité (26) en appui sur le ressort de progressivité (24). 11. Embrayage multidisques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'auto- assistance (13a, 14a) 12. Embrayage multidisques selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'auto-assistance est obtenue par des découpes et des déformations en tôle en forme de U (14a, 13a), conjuguées sur les flancs du piston (14) et de la cloche de sortie (13). 2908850 -13- 13. Procédé de commande d'un embrayage multidisques humide pour boîte de vitesses, caractérisé en que l'ouverture de cet embrayage est pilotée en position selon une loi d'effort sur course d'embrayage 5 présentant les étapes suivantes : une première étape de montée en effort correspondant à la précharge d'un ressort de rappel (31) d'une fourchette de débrayage (23), une deuxième étape de montée en effort 10 correspondant à la précharge d'un ressort de progressivité (24) agissant directement sur le diaphragme (23) de l'embrayage, et - une troisième étape, correspondant à la précharge du diaphragme (23). 15 14. Procédé de commande d'embrayage selon la revendication 13 caractérisé en ce que : - la première étape couvre une course de rattrapage de jeu (J1) entre le roulement (28) de la fourchette de débrayage et un élément de poussée (26) 20 du ressort de progressivité (24), - la deuxième étape couvre une course de compression du ressort de progressivité, et - la troisième étape débute par une course de rattrapage de jeu (J2) entre un élément d'entraînement 25 du piston de l'embrayage (14), et celui-ci, et se poursuit par la libération des disques (7).