Brevet FR2916501A1 — publié le 20081128

EMBRAYAGE POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un embrayage pour véhicule automobile comprenant un capteur actif de pilotage d'embrayage. Cette invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les véhicules hybrides, mais elle est utilisable dans tous types de véhicules mettant en oeuvre une machine électrique. Un embrayage de véhicule automobile est utilisé pour accoupler et désaccoupler temporairement l'arbre moteur d'un véhicule et un arbre récepteur, appelé également arbre primaire, lié à la boîte de vitesses, afin de permettre une transmission de puissance (ou couple) entre le moteur et les roues motrices du véhicule via la boîte de vitesses. Il est intéressant, afin de connaître à tout instant l'état de fonctionnement d'un véhicule, de pouvoir détecter la position précise de l'embrayage, à savoir embrayé (fermé), débrayé (ouvert) ou intermédiaire. A cet effet, on peut, par exemple, mesurer la position axiale d'un disque d'embrayage au cours de son fonctionnement. En effet, un tel disque, qui permet de d'accoupler le moteur aux roues motrices, vient au contact avec un plateau de pression afin de réaliser la transmission de puissance de façon progressive et mesurée entre le moteur et l'arbre primaire. Pour effectuer cette mesure, il est connu, dans l'état de l'art existant, d'utiliser des dispositifs comprenant : - un capteur, dit passif, sous la forme d'une impédance permettant de mesurer la variation de la grandeur physique, cette impédance étant installée dans le carter d'embrayage et -un circuit électronique, situé à l'extérieur du carter d'embrayage, et permettant de transformer la mesure en signal électrique exploitable par le système de contrôle du véhicule, ou tout autre système. L'impédance est, par exemple, une résistance, une inductance, une capacité, ou une combinaison de plusieurs de ces éléments. Or, ces dispositifs ne sont pas satisfaisants dans le cas où 15 l'embrayage est utilisé dans une chaîne de traction mettant également en oeuvre une machine électrique puisque la machine électrique, lors de son fonctionnement, génère des rayonnements électromagnétiques dans son environnement. Ces rayonnements ont pour effet de perturber la communication entre le capteur passif et le circuit électronique de 20 transformation de la mesure en signal électrique. En conséquence, la précision des informations transmises par l'élément de mesure au circuit électronique est aléatoire, et ne permet donc pas un traitement correct des informations. 25 On a donc envisagé, dans le cadre de la présente invention, de remplacer ces dispositifs par un capteur actif, c'est à dire un capteur pour lequel le circuit électronique utilisé pour transformer la grandeur physique à laquelle est sensible le capteur en grandeur électrique est intégré à l'intérieur d'un même boîtier que l'élément de mesure. Ce capteur génère 30 ainsi une tension ou un courant représentatif de la valeur de la grandeur mesurée. En règle générale, les principes physiques utilisés dans un capteur sont compris dans le groupe comprenant : la thermoélectricité, l'effet photovoltaïque, l'effet photo électromagnétique, l'induction électromagnétique, la piézoélectricité ou encore l'effet Hall. 10 De préférence dans l'invention décrite ici, on utilisera un capteur actif mettant en oeuvre l'effet Hall. On a toutefois constaté que, du fait du circuit électronique, les capteurs actifs ne peuvent pas fonctionner correctement à des températures trop élevées, typiquement des températures supérieures à 140 C. Or, un capteur d'embrayage est destiné à être installé au niveau du carter d'embrayage d'un moteur de véhicule, qui présente généralement des températures relativement élevées, par exemple supérieures à 150 C, voire 180 C, températures qui peuvent endommager le capteur et nuire à une utilisation correcte et à la fiabilité des mesures. La présente demande vise à remédier, au moins en partie, à cet inconvénient, en proposant un embrayage comportant un capteur actif implanté dans le carter d'embrayage et qui réponde à des conditions correctes de fonctionnement. Ainsi, l'invention concerne un embrayage pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, disposé dans un carter d'embrayage, comportant une commande d'embrayage, et au moins un disque d'embrayage, la commande d'embrayage et le disque étant situés de part et d'autre d'une machine électrique disposée dans le carter. L'embrayage comprend en outre, dans le carter d'embrayage, un capteur générateur de tension et/ou de courant, dit capteur actif, donnant une information sur l'état de l'embrayage, et cet embrayage est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'isolation thermique pour isoler le capteur d'une paroi chaude du carter d'embrayage. On constate que l'utilisation d'un tel embrayage est particulièrement avantageuse dans le cas des véhicules hybrides mettant en oeuvre, d'une part, un moteur thermique et, d'autre part, une machine électrique générant des perturbations électromagnétiques dans son environnement. Les moyens d'isolation thermique permettent d'éviter que les 35 températures élevées du carter d'embrayage ne causent une surchauffe du capteur actif. Dans une réalisation, ces moyens d'isolation thermique comprennent une plaque réalisée dans un matériau isolant, placée sur le carter d'embrayage, et destinée à recevoir le capteur. Cette plaque est donc située directement entre le carter d'embrayage et le capteur. On choisira un matériau présentant une bonne capacité d'isolation en fonction de l'épaisseur, de façon à pouvoir utiliser une plaque suffisamment fine afin d'être compatible de l'environnement Par ailleurs, afin d'améliorer encore les conditions de fonctionnement du capteur on peut envisager, dans une réalisation, d'utiliser en outre des moyens de refroidissement de ce capteur. En effet, la plaque d'isolation peut parfois s'avérer insuffisante étant donnée que la plaque et le capteur sont eux-mêmes situés dans un environnement à haute température. Ces moyens de refroidissement comprennent, par exemple, un conduit permettant de canaliser et diriger un fluide refroidissant en direction du capteur. Ce fluide refroidissant peut être, selon les variantes, de l'air ou de l'eau. Le principe d'un tel conduit est le suivant : une des extrémités est située à l'extérieur du carter d'embrayage, de manière à permettre l'entrée d'un fluide froid, c'est-à-dire un fluide ayant une température inférieure à la température de l'air présent dans le carter d'embrayage. Ce fluide circule à l'intérieur du conduit grâce à la différence de pression entre l'entrée et la sortie du conduit, en direction du capteur. Le capteur est alors refroidit un phénomène de convection naturelle, lors du passage du fluide. Dans le cas où le fluide est de l'air, il est utile que l'extrémité d'entrée du conduit soit située dans une zone soumise à une pression favorisant la circulation de l'air. En effet, le conduit est tel qu'il ne comporte pas de moyens additionnel pour accélérer la circulation de l'air et il est donc utile, pour obtenir une bonne efficacité du refroidissement, de placer le conduit dans des conditions favorables à la circulation. L'entrée du conduit est, par exemple, placée dans une zone soumis à une surpression de l'ordre de 5 Pascals en moyenne. La sortie du conduit, quand à elle, est par exemple placée dans une zone de dépression de -30 Pascals en moyenne. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, les moyens d'isolation et les moyens de refroidissement sont solidaires l'un de l'autre, de manière à former un système de refroidissement complet du capteur. Un tel système sera ultérieurement décrit en détail à l'aide des figures. Par ailleurs, bien que le dispositif de mesure et le circuit électronique soient situés relativement près l'un de l'autre, des risques de perturbation électromagnétiques dus à la machine électrique sont toujours présents. En conséquence, il peut s'avérer utile, notamment dans le cas où le capteur ne présente pas les caractéristiques requises en termes de compatibilité électro-magnétique (CEM), d'isoler le capteur du reste de l'embrayage et des autres éléments du moteur du véhicule, notamment de la machine électrique. A cet effet, dans une réalisation, le capteur actif est encapsulé dans un boîtier blindé vis-à-vis des perturbations électromagnétiques. On précise ici que toutes les caractéristiques précédemment mentionnées sont applicables lorsque le capteur est encapsulé dans un boîtier. Dans ce cas, par capteur on entend l'ensemble capteur et boîtier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de modes de réalisation, cette description étant effectuée à titre non limitatif à l'aide des figures sur lesquelles : - la figure 1 montre une vue éclatée d'un embrayage et son carter comprenant un système de refroidissement conforme à l'invention ; - la figure 2 montre un carter d'embrayage destiné à recevoir un système de refroidissement, - la figure 3 montre un carter conforme à celui de la figure 2, auquel on a associé un carter moteur, - la figure 4 montre une vue de côté d'un carter similaire à celui de la figure 2, et 35 - les figures 5a à 5 c montrent différentes vues d'un système de refroidissement conforme à l'invention. La figure 1 montre un embrayage 1 et son carter ibis, comprenant une commande d'embrayage hydraulique de type CSC (Clutch Slave Cylinder). Cette commande d'embrayage est munie d'une butée 2 et d'un capteur d'embrayage 3 permettant de détecter l'état, ouvert ou fermé, de l'embrayage ainsi qu'un état intermédiaire de glissement de l'embrayage. Ce capteur d'embrayage 3 est muni d'un système de refroidissement 6 conforme à l'invention. Cette figure montre également une machine électrique 4, sur laquelle vient s'adosser le disque d'embrayage 5. L'ensemble ainsi constitué de l'embrayage 1, du capteur 3, du système de refroidissement 6, de la machine électrique 4 et d'un système de couplage 5 comprenant un volant moteur , l'embrayage et son disque, est compris dans le carter d'embrayage ibis. Nous allons maintenant décrire en détail les différents éléments présents sur cette figure 1. Ainsi que décrit dans la présente demande, dans un mode de réalisation le système de refroidissement 6 comprend des moyens de refroidissement sous la forme d'un conduit d'air. Pour mettre en oeuvre un tel conduit, il est nécessaire d'adapter la configuration du carter d'embrayage ibis. Il apparaît sur la figure 2 que cette adaptation consiste en différentes modifications du carter par rapport à un carter de l'état de l'art : -D'une part, il est nécessaire d'effectuer un piquage permettant de former des entrées d'air 7. Ces entrées d'air mettent en communication l'extérieur du carter avec le conduit, garantissant ainsi la fraîcheur de l'air circulant dans ce conduit. Dans une réalisation avantageuse, ce piquage est effectué dans une zone soumise à une pression autorisant une circulation forcée de l'air, et ainsi son entrée facile dans le conduit. -D'autre part, après que l'air est sorti du conduit et est passé sur le capteur ou boîtier du capteur, il s'évacue par un espace ouvert entre le carter d'embrayage et le carter moteur. Il est nécessaire de l'évacuer en dehors du carter. A cet effet, on prévoit des moyens d'extraction d'air 8 Ces moyens d'extraction d'air sont définis par l'espace laissé volontairement ouvert entre le carter d'embrayage et le carter moteur. Le carter moteur ne recouvre pas complètement le carter d'embrayage pour laisser sortir l'air du carter d'embrayage. Ainsi, l'extraction de l'air se fait naturellement par la dépression dans la zone de sortie du conduit. La figure 3 montre ce même carter ibis, auquel on a ajouté un 15 carter moteur 9. La figure 4 montre une vue de côté de ce même carter ibis. Cette vue permet de faire clairement apparaître les entrées d'air 7. On voit également apparaître des entrées 10 correspondant à la connectique du capteur actif. 20 Les figures 5a à 5c, quant à elles, montrent différentes vues du système de refroidissement en lui-même. Ainsi que décrit précédemment, le système de refroidissement comprend des moyens d'isolation du capteur, et des moyens de refroidissement du capteur, prenant généralement la forme 25 d'un conduit pour fluide refroidissant. Dans l'exemple montré sur ces figures, le conduit est sous la forme d'une manche à air 11. Cette manche à air définit un conduit de section sensiblement rectangulaire, courbé en forme de S . La section rectangulaire dispose de deux orifices d'entrée. Cette manche à air est 30 solidaire d'une plaque 12, usinée de manière à s'adapter parfaitement à la forme du carter sur lequel elle est destinée à être installée. Dans l'exemple montré ici, la plaque 12 comprend un emplacement 13 spécifiquement destiné à recevoir un boîtier contenant un capteur d'embrayage actif. 10 La plaque 12 consiste en une couche isolante, comprenant préférentiellement un empilement alterné de couches d'aluminium et de couches de matériau isolant. La manche à air 11 comprend deux entrées d'air 14. Lors de l'assemblage du système de refroidissement sur le carter d'embrayage montré sur la figure 2, ces entrées d'air 14 viennent se superposer aux ouvertures 7 pratiquées dans le carter. Ainsi, lors d'un fonctionnement du moteur, de l'air en provenance de l'extérieur du carter traverse les ouvertures 7 et, via les entrées d'air 14, s'engouffre dans le conduit d'air 11. Cet air sort du conduit par la section de sortie 16, située au niveau de l'emplacement 13 prévu pour le positionnement d'un capteur ou d'un boîtier encapsulant le capteur. Ainsi, le capteur est ventilé par cet air, ce qui conduit à son refroidissement, notamment par convection naturelle. En effet, l'air étant en provenance directe de l'extérieur du carter, il est à une température largement inférieure à celle présente à l'intérieur du carter. Dans l'exemple décrit ici, la manche à air est en forme de S . Toutefois, on pourrait envisager d'autres formes pour ce conduit, en tenant compte des théories de dynamique des fluides. En effet, cette forme de conduit doit, à la fois, permettre une installation ergonomique du système de refroidissement dans le moteur, et également une circulation correcte de l'air. En outre, pour l'assemblage du système de refroidissement sur le moteur, les orifices 15 se superposent aux orifices 16 (figure 2), pour permettre le passage de vis et la fixation du système de refroidissement sur le carter. Par ailleurs, ainsi que mentionné précédemment, après avoir été guidé en direction du capteur, et avoir joué son rôle de fluide caloriporteur en refroidissant le capteur par convection, l'air est extrait du moteur par un système d'extraction d'air installé à proximité du capteur. REVENDICATIONS 1. Embrayage (1) pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, disposé dans un carter d'embrayage (ibis), comportant - une commande d'embrayage (2), et au moins un disque d'embrayage (5), la commande d'embrayage (2) et le disque (5) étant situés de part et d'autre d'une machine électrique (4) disposée dans le carter (Ibis), - dans le carter d'embrayage (Ibis), un capteur (3) générateur de tension et/ou de courant, dit capteur actif, donnant une information sur l'état de l'embrayage, l'embrayage étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'isolation thermique pour isoler le capteur d'une paroi chaude du carter d'embrayage. 2. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'isolation comprennent une plaque réalisée dans un matériau isolant, placée sur le carter d'embrayage et destinée à recevoir le capteur. 3. Embrayage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de refroidissement du capteur. 4. Embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement du capteur comprennent un conduit permettant de canaliser et diriger un fluide refroidissant en direction du capteur. 5. Embrayage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide refroidissant est de l'air ou de l'eau. 6. Embrayage selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que, dans le cas où le fluide refroidissant est de l'air, l'entrée d'air du conduit est placée dans une zone soumise à une pression permettant une circulation aisée de l'air. 7. Embrayage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur actif est encapsulé dans un boîtier blindé.