Brevet FR2900707A1 — publié le 20071109

EMBRAYAGE ELECTROMAGNETIQUE A DETECTION DE GLISSEMENT, PROCEDE DE DETECTION ET DE MESURE DE LA VITESSE DU GLISSEMENT DANS UN TEL EMBRAYAGE. La présente invention concerne un embrayage électromagnétique à détection de glissement de l'une des platines d'embrayage par rapport à l'autre. Elle concerne également un procédé de détection de ce glissement dans un tel embrayage. Elle concerne aussi un procédé de mesure de la vitesse du glissement ainsi détecté. Un embrayage assure, à volonté, la liaison - ou la séparation - de deux arbres ou de deux organes tournants, coaxiaux, de manière à réaliser - ou à interrompre - la transmission du mouvement et du couple d'un arbre à l'autre. Des embrayages électromagnétiques sont très utilisés dans les moteurs réducteurs ou motoréducteurs, en particulier mais non exclusivement, les motoréducteurs utilisés pour commander des réglages d'équipements automobiles. De plus en plus de fonctions dans un véhicule automobile sont commandées par le conducteur, un passager ou un ordinateur de bord, et comprennent des moyens de transmission des commandes vers des moyens motorisés d'actionneurs destinés à exécuter les commandes. Il en est ainsi des nombreux réglages différents des sièges, de la climatisation, de l'ouverture du coffre du véhicule, du fonctionnement des lave-glaces, etc. Le Demandeur a déjà mis au point et réalisé des moyens actionneurs permettant de faire varier de nombreuses 5 fonctions d'une pièce d'équipement automobile. Ainsi, il a mis au point et réalisé un motoréducteur, destiné à répartir une puissance motrice entre au moins deux sorties, décrit dans la demande de brevet français n 05 07708. Ce motoréducteur comprend un axe d'entrée par lequel la 10 puissance motrice est amenée, au moins deux axes de sortie auxquels des parties ou la totalité de la puissance motrice sont disponibles, et au moins un embrayage électronique destiné à établir ou à défaire, sur commande, la transmission d'une partie ou de la totalité de la puissance motrice vers une 15 sortie. De cette façon, à partir d'un seul actionneur, un couple moteur peut être transmis vers plusieurs sorties par l'intermédiaire de systèmes d'embrayage électromagnétique. Lorsque la transmission d'effort est importante (couple 20 important), ou lorsque l'effort de pression sur la platine d'embrayage dans la transmission du mouvement n'est pas suffisant, il peut arriver que le mécanisme d'embrayage mis en oeuvre dans le motoréducteur patine. Cette situation dans laquelle l'embrayage patine peut être la conséquence d'une 25 défaillance technique, ou bien être une situation qui résulte d'un comportement volontaire du conducteur qui fait patiner l'embrayage. Dans les deux cas, il peut être nécessaire de connaître les conditions et paramètres du glissement ou friction. La vitesse de glissement peut constituer une information importante pour le système de commande. Le but de la présente invention est de concevoir un procédé de détection de glissement d'un embrayage électromagnétique, en particulier un procédé de détection de l'existence d'un glissement et, s'il y a glissement, de la vitesse de ce glissement. Un autre but de la présente invention est de concevoir un tel procédé sans qu'il soit nécessaire d'ajouter un capteur, détecteur ou senseur supplémentaire au dispositif d'embrayage dont on mesure le glissement. Un autre but de la présente invention est de concevoir un tel procédé, qui soit un procédé de mesure automatique, rapide, précis et fiable. C'est également un but de la présente invention de réaliser un 20 dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, qui soit simple, fiable et robuste. Pour atteindre ces buts, la présente invention réalise un nouvel embrayage électromagnétique à détection de glissement, qui comporte un arbre d'entrée, une platine d'embrayage fixe, solidaire en rotation de l'arbre d'entrée, une platine d'embrayage mobile, un arbre de sortie solidaire en rotation de la platine d'embrayage mobile, et un moyen électromagnétique pour provoquer le déplacement et le maintien de la platine d'embrayage mobile contre la platine d'embrayage fixe, l'une au moins des platines d'embrayage étant pourvue d'encoches disposées sur sa périphérie, sur sa face en regard de l'autre platine. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la platine d'embrayage fixe et la platine d'embrayage mobile sont pourvues d'encoches disposées sur leur périphérie, les encoches d'une platine étant situées sur la face en regard de l'autre platine. Selon ce mode de réalisation, les encoches et les surfaces ferromagnétiques en regard entre les platines d'embrayage fixe et mobile sont dimensionnées de manière à travailler en limitation de saturation des matériaux magnétiques, de façon que la variation de reluctance soit dimensionnée de telle sorte que l'intensité consommée par la bobine de l'embrayage varie suffisamment sans pour autant que cela ait un impact sur les performances de l'embrayage. L'invention fournit aussi un nouveau procédé de détection de glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre platine dans un embrayage électromagnétique tel qu'exposé ci-dessus dans ses grandes lignes. Selon ce procédé, on mesure en permanence la consommation de courant absorbé par le circuit magnétique formé par ledit embrayage en position de couplage, et on détecte les variations de cette consommation, chaque variation détectée correspondant à un glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre. De préférence, la mesure de la consommation de courant absorbé est la mesure de la puissance absorbée par le circuit magnétique formé par ledit embrayage en position de couplage. L'invention apporte également un nouveau procédé de mesure de la vitesse de glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre platine dans un embrayage électromagnétique tel que décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. Ce nouveau procédé comporte les étapes suivantes : - on mesure en permanence la consommation de courant absorbé par le circuit magnétique formé par ledit embrayage en position de couplage, - on détecte les variations de cette consommation, - on calcule la fréquence desdites variations, ladite fréquence étant proportionnelle à la vitesse de glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre platine, pour un nombre d'encoches donné desdites platines. Enfin, la présente invention réalise un nouveau motoréducteur destiné à répartir une puissance motrice entre au moins deux sorties, qui comprend un axe d'entrée par lequel la puissance motrice est amenée, au moins deux axes de sortie auxquels des parties ou la totalité de la puissance motrice sont disponibles, et au moins un embrayage électronique destiné à établir ou à défaire, sur commande, la transmission d'une partie ou de la totalité de la puissance motrice vers une sortie, ledit embrayage électromagnétique étant un embrayage électromagnétique à détection de glissement conforme à la présente invention et à ses variantes de réalisation. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure lA est une représentation schématique du mécanisme d'embrayage, en l'absence de glissement, selon la présente invention. - la figure 1B est une vue élargie d'un détail de la figure 1A, 20 représentant des encoches selon l'invention en vis-à-vis. - la figure 2A est une représentation schématique du mécanisme d'embrayage, en présence d'un glissement, selon la présente invention. - la figure 2B est une vue élargie d'un détail de la figure 2A, représentant des encoches selon l'invention, qui ne sont plus en vis-à-vis du fait du glissement. -la figure 3 est un graphe représentant l'intensité consommée par la bobine de l'embrayage en fonction de la reluctance du circuit magnétique généré, ce graphe étant utile à une meilleure compréhension du principe de l'invention. Sur le dessin de la figure 1A, on a représenté, de manière schématique, un mécanisme d'embrayage. Il comporte un arbre d'entrée 1, monté sur un palier A, immobilisé en translation, par lequel la puissance motrice d'entrée est amenée, une platine d'embrayage fixe 1', solidaire en rotation de l'arbre 1 et immobile en translation comme l'arbre 1, une platine d'embrayage mobile 2 selon la direction axiale, un arbre de sortie 2', monté sur un palier B, solidaire de la platine d'embrayage mobile 2, et un moyen électromagnétique 3. Le moyen électromagnétique 3 commande le déplacement de la platine d'embrayage mobile 2 en application contre - ou en retrait de - la platine d'embrayage fixe 1', de façon à coupler - ou à découpler - l'embrayage. Le fonctionnement du mécanisme d'embrayage repose sur le principe selon lequel un champ électromagnétique est créé par le passage d'un courant continu dans le moyen électromagnétique 3, qui attire la platine d'embrayage mobile en translation 2 contre la platine d'embrayage fixe 1'. La platine d'embrayage fixe 1' peut alors entraîner en rotation la platine d'embrayage mobile 2 et, par conséquent, l'arbre de sortie 2'. Si le moyen électromagnétique est désexcité, le champ électromagnétique disparaît, la platine d'embrayage mobile 2 se retrouve à distance de la platine d'embrayage fixe 1', et l'arbre de sortie 2' est désolidarisé de l'arbre d'entrée 1. La platine d'embrayage fixe 1' présente des encoches j (voir figure 1B), réparties sur toute sa périphérie en regard de la platine d'embrayage mobile 2, et la platine d'embrayage mobile 2 présente des encoches i , réparties sur toute sa périphérie en regard de la platine d'embrayage fixe l'. A titre d'exemple non limitatif de l'invention, les encoches j et i sont sensiblement de même longueur. La figure 1B est une vue élargie d'un détail de la figure 1A, représentant les encoches des deux platines d'embrayage 1' et 2 en vis-à-vis, à savoir deux encoches j et j+ 1 de la platine d'embrayage fixe 1' et deux encoches i et i+ 1 de la platine d'embrayage mobile 2. Le mécanisme d'embrayage est en position de couplage (les platines d'embrayages 1' et 2 sont en contact à pression et les encoches j de la platine d'embrayage fixe 1' sont en face des encoches i de la platine d'embrayage mobile 2. L'ensemble du mécanisme d'embrayage forme en position de couplage un circuit magnétique. La flèche de la figure 1B illustre, de manière très schématique, la force magnétomotrice du circuit. Ce champ magnétique, lorsque les encoches j font face aux encoches i, présente une reluctance donnée Ro. Le glissement, appelé aussi glissement interne de l'embrayage, change la vitesse entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie, 5 mais pas le couple transmis. Ainsi, on a : W2/W1 = 1 - G EtWG=W2-W1 W2 étant la vitesse angulaire de la platine d'embrayage 1' liée à 10 l'arbre d'entrée 1, W1 étant la vitesse angulaire de la platine d'embrayage 2 liée à l'arbre de sortie 2', WG étant la vitesse de glissement, et G le glissement (quand G= 0, le glissement est nul, W2 = W1). 15 Lorsqu'il y a glissement, les encoches j de la platine d'embrayage fixe 1' ne sont plus en face des encoches i de la platine d'embrayage mobile 2, comme on peut le voir sur le dessin des figures 2A et 2B. La figure 2B est une vue élargie d'un détail de la figure 2A, représentant des encoches j et j+ l 20 de la platine d'embrayage fixe 1' qui sont dans la position la plus décalée possible (en déphasage de Pi) par rapport aux encoches i de la platine d'embrayage mobile 2. Dans cette position, les encoches présentent des surfaces en regard qui sont minimales. Les encoches constituent un entrefer, c'est-à-dire une coupure de faible longueur dans le matériau ferromagnétique des éléments constitutifs du circuit magnétique. Cette coupure est modifiée dans sa longueur lorsque les encoches passent d'une position en vis-à-vis (figures lA et 1B) à une position en quinconces (figures 2A et 2B). Il en résulte une modification de la reluctance du circuit magnétique. La reluctance d'un circuit magnétique est, en effet, fonction de la perméabilité magnétique, de la longueur et de la section du circuit. Les positions variables des encoches d'une platine par rapport à celles de l'autre platine ont pour résultat de réaliser un 15 entrefer variable, par conséquent une reluctance variable. Ainsi, lorsque les encoches j ne sont plus en face des encoches i, la reluctance du circuit magnétique mentionné ci-dessus est modifiée : elle n'est plus Ro. La consommation électrique due à un circuit magnétique varie 20 avec la reluctance du circuit, comme la consommation électrique due à un circuit électrique varie avec la résistance du circuit électrique. Les encoches et les surfaces ferromagnétiques en regard entre la platine fixe 1' et la platine mobile 2 de l'embrayage sont dimensionnées de manière à travailler en limitation de saturation de matériaux, de façon que la variation de réluctance soit dimensionnée de telle sorte que l'intensité I consommée par la bobine (figure 3) varie suffisamment sans pour autant que cela ait un impact sur les performances de l'embrayage. Par saturation , on entend l'état magnétique d'aimantation maximale (au-delà, elle n'augmenta pas plus que dans l'air) créé par le passage d'un champ magnétique de valeur au moins égale à une valeur de seuil maximale dans le circuit ou guide magnétique généré, ladite valeur de seuil maximale étant fonction de valeurs dimensionnelles et de caractéristiques magnétiques du guide, comme la section du guide magnétique généré et la perméabilité magnétique. Le passage des encoches en position vis-à-vis ou non permet de passer momentanément en saturation, ce qui a un effet direct sur la consommation au niveau de la bobine de l'embrayage. En se reportant au graphe de la figure 3, de façon à illustrer ce principe, l'intensité I consommée par la bobine de l'embrayage est représentée en fonction de la reluctance R du circuit ou guide magnétique généré. La courbe d2 correspond aux encoches en position de vis-à-vis, et dl aux encoches en position dans laquelle les surfaces en regard sont minimales - position dite en déphasage de Pi . Le graphe permet de distinguer trois zones de réponse et de fonctionnement différents : - une zone A dans laquelle les encoches et les surfaces ferromagnétiques en regard entre les platines fixe et mobile de l'embrayage - ce qui est désigné par l'expression guide magnétique ne sont pas suffisamment dimensionnées pour travailler en limitation de saturation : la mesure du glissement n'est pas réalisable, - une zone B avec guide magnétique non saturé si les 10 encoches sont en vis-à-vis, et saturé si les encoches sont en déphasage de Pi : le système est optimal, et - une zone C avec guide magnétique saturé si les encoches sont en vis-à-vis, et saturé si les encoches sont en déphasage de Pi : le système n'est plus optimal, et plus on s'éloigne vers 15 la droite du graphe, plus il y a perte de performance de l'embrayage jusqu'à obtenir un embrayage électromagnétique inefficace. Dans la situation illustrée par la zone B, l'alignement des encoches ou non permet bien de passer momentanément en 20 saturation, ce qui a un effet direct sur la consommation de courant au niveau de la bobine de l'embrayage. Dans la situation illustrée par la zone B, le dimensionnement du guide magnétique est donc bien réalisé de manière à travailler en limitation de saturation des matériaux magnétiques. Ainsi, le procédé de l'invention consiste dans les étapes suivantes, prises en combinaison. - on mesure en permanence le courant absorbé par le circuit magnétique formé par le mécanisme d'embrayage, - on détecte les variations du courant absorbé, chaque variation détectée correspondant à un glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre. La mesure des variations de consommation électrique du circuit permet d'appréhender également la vitesse de 10 glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre. En effet, la fréquence de variation du signal de variation de consommation d'énergie électrique est proportionnelle au nombre d'encoches des platines et à la vitesse de glissement du mécanisme de l'une par rapport à l'autre. 15 Ainsi, pour un nombre d'encoches donné, pour mesurer la vitesse de glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre platine dans un embrayage électromagnétique tel que celui précédemment décrit, - on mesure en permanence la consommation de courant 20 absorbé par le circuit magnétique formé par ledit embrayage en position de couplage, - on détecte les variations de cette consommation, -on calcule la fréquence desdites variations, ladite fréquence étant proportionnelle à la vitesse de glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre platine, pour un nombre d'encoches donné desdites platines. De la variation de l'entrefer du circuit ferromagnétique par le jeu des encoches en regard ou non les unes des autres, il résulte une variation de reluctance du circuit, et cette variation de reluctance fait varier le courant électrique consommé par le circuit. L'application de ce principe de l'invention permet d'effectuer une détection du glissement et une mesure de la vitesse du glissement sans adjonction de capteur, senseur ou détecteur. Par conséquent, l'application du principe de l'invention n'entraîne pas de nouvelles contraintes dues à l'insertion d'équipements supplémentaires. Comme mentionné précédemment, des embrayages électromagnétiques sont utilisés dans les systèmes de transmission mécanique de type motoréducteurs. Un motoréducteur est destiné à répartir une puissance motrice entre au moins deux sorties. Il comprend un axe d'entrée par lequel la puissance motrice est amenée, au moins deux axes de sortie auxquels des parties ou la totalité de la puissance motrice sont disponibles, et au moins un embrayage électronique destiné à établir ou à défaire, sur commande, la transmission d'une partie ou de la totalité de la puissance motrice vers une sortie. Lorsque cet embrayage électromagnétique est un embrayage à détection de glissement tel que celui décrit ci-dessus, le principe de l'invention peut être utilisé pour mesurer la vitesse de rotation absolue d'une platine de l'embrayage, donc la vitesse de la platine par rapport à un point fixe (bâti, par exemple). Le procédé de mesure de l'invention mis en oeuvre sur un embrayage conforme à la présente invention permet un fonctionnement en capteur de vitesse de la sortie du motoréducteur équipée de cet embrayage. Grâce à l'invention, on évite le montage d'un capteur de type à effet Hall ou d'un autre type de capteur optique utilisé classiquement pour mesurer la vitesse d'un arbre. REVENDICATIONS 1. Embrayage électromagnétique comportant un arbre d'entrée (1), une platine d'embrayage fixe (l'), solidaire en rotation de l'arbre d'entrée (1), une platine d'embrayage mobile (2), un arbre de sortie (2') solidaire en rotation de la platine d'embrayage mobile (2), et un moyen électromagnétique (3) pour provoquer le déplacement et le maintien de la platine d'embrayage mobile (2) contre la platine d'embrayage fixe (l'), caractérisé en ce que l'une au moins des platines d'embrayage (1' ; 2) est pourvue d'encoches (j ; i) disposées sur sa périphérie, sur sa face en regard de l'autre platine. 2. Embrayage électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la platine d'embrayage fixe (1') et la platine d'embrayage mobile (2) sont pourvues d'encoches (j ; i) disposées sur leur périphérie, les encoches d'une platine étant situées sur la face en regard de l'autre platine. 3. Embrayage électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites encoches (j ; i) sont réparties sur ladite périphérie. 4. Embrayage électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les encoches (j ; i) sont espacées sur une même platine d'une distance sensiblement égale à leur longueur sur la périphérie de ladite platine. 5. Embrayage électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les encoches (j ; i) sont dimensionnées de manière à travailler en limitation de saturation des matériaux constitutifs. 6. Procédé de détection de glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre platine dans un embrayage électromagnétique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on mesure en permanence la consommation de courant absorbé par le circuit magnétique formé par ledit embrayage en position de couplage, et on détecte les variations de cette consommation, chaque variation détectée correspondant à un glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre. 7. Procédé de détection de glissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite mesure de la consommation de courant absorbé est la mesure de la puissance absorbée par le circuit magnétique formé par ledit embrayage en position de couplage. 8. Procédé de mesure de la vitesse de glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre platine dans un embrayage électromagnétique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par les étapes suivantes : - on mesure en permanence la consommation de courant absorbé par le circuit magnétique formé par ledit embrayage 25 en position de couplage,- on détecte les variations de cette consommation, - on calcule la fréquence desdites variations, ladite fréquence étant proportionnelle à la vitesse de glissement d'une platine d'embrayage par rapport à l'autre platine, pour un nombre d'encoches donné desdites platines. 9. Motoréducteur destiné à répartir une puissance motrice entre au moins deux sorties, qui comprend un axe d'entrée par lequel la puissance motrice est amenée, au moins un axe de sortie auquel des parties ou la totalité de la puissance motrice est disponible, et au moins un embrayage électromagnétique destiné à établir ou à défaire, sur commande, la transmission d'une partie ou de la totalité de la puissance motrice vers une sortie, caractérisé en ce que ledit embrayage électromagnétique est un embrayage électromagnétique à détection de glissement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.