Brevet FR3057637A1 — publié le 20180420

"EMBRAYAGE POUR VEHICULE AUTOMOBILE A MOTEUR THERMIQUE" [0001] L'invention porte sur un embrayage pour chaîne de transmission de puissance pour véhicule automobile à moteur thermique. [0002] L'embrayage est un système mécanique situé sous le capot des véhicules automobiles, et plus particulièrement entre le moteur et la boîte de vitesses, que celle-ci soit manuelle ou pilotée. [0003] L'embrayage est relié à la pédale de débrayage via les commandes de débrayage, incluant une commande externe au niveau de la pédale d'embrayage et une commande interne au niveau du mécanisme d'embrayage. [0004] L'embrayage est composé d'un volant simple ou d'un double volant (composé d'un volant primaire et d'un volant secondaire), d'un disque de friction (ou garniture) et d'un mécanisme composé de l'assemblage d'un plateau de pression, d'un diaphragme (ou ressort à diaphragme) et d'un couvercle. La fermeture du mécanisme, par les commandes, se fait par appui via une butée, sur le diaphragme, dans la direction de la tare de l'embrayage. Le diaphragme appuie à son tour sur le plateau de pression, qui appuie, via le disque de friction, sur le volant. [0005] Les principales fonctions de l'embrayage sont la transmission du couple, la capacité à évacuer de la chaleur, la filtration de vibrations, notamment les acyclismes générés par le moteur thermique, l'accouplement et le désaccouplement de la boîte de vitesses vis-à-vis du moteur thermique, un rôle de fusible, pour protéger dans certaines circonstances la boîte de vitesses et dans d'autres le moteur, et enfin la souplesse d'utilisation, pour le confort du client. [0006] L'embrayage permet également le passage des vitesses et l'immobilisation du véhicule alors que le moteur est en fonctionnement. [0007] En fonctionnement, le couple fourni par le moteur thermique est tout d'abord transmis au volant moteur via le vilebrequin en rotation, puis au disque de friction et enfin à l'arbre primaire de la boîte de vitesses, par l'intermédiaire du plateau de pression. [0008] Dans certaines situations de vie, l'augmentation de la température des pièces de friction de l'embrayage, que sont le plateau de pression, le volant moteur et le disque de 3057637 2 friction peut dépasser leurs capacités thermiques respectives, entrainant la dégradation de la prestation de transmission du couple, voire la dégradation ou la rupture de certains composants. [0009] Une stratégie préventive consiste à, à l'aide d'un logiciel embarqué, estimer 5 continument la température du plateau de pression et en anticiper une trop forte élévation en la diminuant par des moyens externes. On parle de protection thermique, étant entendu qu'il ne s'agit pas d'une protection thermomécanique. [0010] L'allongement des rapports de boîte de vitesses lié à l'évolution récente des normes, visant à réduire les émissions polluantes, renforce le problème car l'embrayage 10 est de plus en plus sollicité en situation de couplage. [0011] On connait de W09428326 un système de fusible qui s'active quand la température de fonctionnement normale est dépassée. [0012] Dans ces conditions, se pose le problème de trouver une solution qui offre une protection sans pour autant impliquer une désactivation du système. 15 [0013] Pour répondre à ce problème il est proposé un embrayage pour chaîne de traction de véhicule automobile à moteur thermique comprenant un volant moteur, un plateau de pression et un diaphragme définissant ensemble un axe de l'embrayage, le diaphragme étant apte à être contraint par une commande d'embrayage, l'embrayage comprenant de plus au moins un piston apte à exercer une pression directement ou 20 indirectement sur le diaphragme au moins dans la direction de l'axe de l'embrayage, et un élément thermosensible disposé pour recevoir une chaleur se dégageant à chaque phase de friction lors de la fermeture de l'embrayage et adapté à, sous l'effet de ladite chaleur, provoquer le déplacement du piston au moins dans la direction de l'axe de l'embrayage dans le sens inverse de celui de la fermeture de l'embrayage si une température de 25 référence au sein de l'embrayage dépasse un seuil de sécurité en sorte de protéger l'embrayage en diminuant la friction, et en se rétractant en refroidissant permettre le déplacement du piston au moins dans la direction de l'axe de l'embrayage dans le sens de la fermeture de l'embrayage en sorte de réengager la friction quand la température de référence revient en dessous du seuil de sécurité. [0014] Ce dispositif permet la mise en oeuvre d'une protection thermomécanique de l'embrayage permettant d'éviter la destruction de la friction en diminuant ou en annulant la 3057637 3 transmission de la tare du plateau de pression du mécanisme, et donc le couple du moteur transmissible aux roues, quand un seuil de sécurité en température est dépassé. Cela évite la casse de l'embrayage et donc les pannes liées à des mauvaises utilisations par les conducteurs. Cela évite les problématiques en matière de thermique de l'embrayage 5 causées par l'augmentation des masses remorquables ainsi que par l'augmentation de V1000 (vitesse de progression du véhicule pour un régime de rotation du moteur de 1000 t/mn). [0015] La protection thermomécanique est réversible, puisqu'elle permet au système de revenir de manière autonome à un état initial. 10 [0016] Les caractéristiques suivantes sont optionnelles et avantageuses : [0017] - l'élément thermosensible et le piston sont placés dans une cavité cylindrique d'une première pièce de l'embrayage, la cavité débouchant à une de ses extrémités sur une surface d'une première pièce de l'embrayage faisant face à une surface d'une deuxième pièce de l'embrayage, la première et la deuxième pièces étant impliquées dans 15 la fermeture de l'embrayage et la transmission du couple, en transmettant le couple, l'élément thermosensible étant disposé au fond de la cavité et le piston étant placé dans la cavité en sorte d'en dépasser pour appuyer sur la surface de la deuxième pièce quand de la chaleur fait réagir l'élément thermosensible ; [0018] - le au moins un piston comprend un piston apte à exercer une pression 20 directement sur le diaphragme, l'élément thermosensible étant disposé pour recevoir une chaleur du plateau de pression ; [0019] - le au moins un piston comprend un piston apte à exercer une pression sur le diaphragme par l'intermédiaire du plateau de pression, l'élément thermosensible étant disposé pour recevoir une chaleur directement du volant moteur ; 25 [0020] - l'élément thermosensible comprend une cire, un gaz ou un liquide à changement d'état apte à se dilater en fonction des évolutions de températures ; [0021] - l'élément thermosensible comprend un actionneur électromagnétique. [0022] L'invention porte aussi sur un véhicule automobile à moteur thermique comprenant une chaîne de traction incluant un embrayage tel que défini ci-dessus. 3057637 4 [0023] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : 5 - Les figures 1 et 2 sont des vues d'un premier mode de réalisation de l'invention avec un élément de protection, sans ou avec l'activation de l'élément de protection ; - Les figures 3 et 4 sont des vues d'un deuxième mode de réalisation de l'invention avec un élément de protection, sans ou avec l'activation de l'élément de protection ; - Les figures 5 et 6 sont des vues d'un troisième mode de réalisation de l'invention, 10 avec deux éléments de protection sans ou avec l'activation des éléments de protection. [0024] En figure 1, on a représenté un premier mode de réalisation de l'invention, dans une vue de coupe. Il s'agit d'un embrayage pour chaîne de traction de véhicule à moteur thermique. L'embrayage admet un axe X-X, et il comprend un volant moteur 10, une 15 garniture 20, un plateau de pression 30, un diaphragme 40 (ou ressort diaphragme, appliquant la tare de l'embrayage imposé par une commande d'embrayage) et un couvercle 50, qui ensemble définissent l'axe X-X. Le sens de fermeture de l'embrayage est celui d'un appui et d'une pression des pièces les unes sur les autres, d'une butée déplacée par la commande d'embrayage (non représentée) sur le diaphragme 40, puis 20 vers le plateau de pression 30, la garniture 20 et le volant moteur 10. [0025] Conformément à l'invention le système comprend au moins un alésage cylindrique 100 de direction parallèle à l'axe X-X dans le volant moteur 10, débouchant en vis-à-vis du plateau de pression 30. L'alésage 100 a une section en profondeur et une section à proximité de la surface. La section en profondeur a une largeur plus importante 25 que la section en surface. La section en profondeur est borgne, tandis que la section en surface est débouchante. Cet alésage 100 est obtenu par moulage et usinage. Il contient, au fond de sa section en profondeur, une masse 110 de matériau sensible à la température se dilatant en cas d'élévation de sa température. Cette masse 110 est un élément thermosensible. L'alésage 100 contient aussi un piston 120 dont une extrémité 30 est en appui sur la masse 110, et la longueur est insérée dans la section en surface de l'alésage 100. Le piston 120 dépasse de l'embouchure de l'alésage 100 en vis-à-vis du plateau de pression 30. L'ensemble constitué du piston 120 et de la masse 110 constitue 3057637 5 un piston thermostatique. Le volant moteur 10 et le plateau de pression 30 sont impliqués dans la fermeture de l'embrayage et la transmission du couple et transmettent le couple. [0026] La figure 1 montre la configuration atteinte par le système au repos, sans que la température des pièces ne se soit élevée du fait d'une utilisation de l'embrayage. 5 [0027] La figure 2 montre la configuration atteinte par le système en fonctionnement, la température ayant fait augmenter le volume de la masse 110, qui a reçu de la chaleur se dégageant lors de la fermeture de l'embrayage, compte tenu d'une phase de friction lors de cette fermeture, et lors de la transmission de puissance avec présence de frottements, par exemple lors d'une phase de décollage. La température du volant moteur peut 10 constituer une température de référence au sein de l'embrayage et elle dépasse alors, dans le scénario représenté, un seuil de sécurité. [0028] La masse 110 occupe alors une plus grande partie de la section en profondeur de l'alésage 100, en appui sur le fond borgne de celui-ci, et pousse le piston 120 dans une direction parallèle à l'axe X-X, vers le plateau de pression 30, jusqu'à toucher celui-ci. 15 Ainsi, le plateau de pression 30 est poussé parallèlement à l'axe X-X dans le sens de l'ouverture de l'embrayage. Ainsi, le piston exerce une pression de manière indirecte sur le diaphragme 40, puisque le plateau de pression appuie sur le diaphragme. Cela tend à réduire voire supprimer le frottement de la garniture 20 sur le volant et le plateau de pression 30 et diminuer le dégagement de chaleur quand la température atteinte est trop 20 élevée. Cela est utile notamment dans les phases de décollage. La protection se met en oeuvre quand la température du volant a atteint un seuil critique, la chaleur transmise par contact à la masse 110 ayant fait se dilater celle-ci. [0029] Le fonctionnement est réversible, parce que dès que la température diminue en dessous du seuil de sécurité, le diaphragme 40, contraint par la commande de débrayage 25 fournissant une tare à l'embrayage, appuie suffisamment sur le ou les pistons 120 et parvient à les amener à rentrer dans leurs alésages 100 respectifs en sorte d'occuper l'espace laissé inoccupé par la ou les masses de matériau sensible 110 s'étant rétractée. [0030] La figure 3 présente un deuxième mode de réalisation de l'invention. On reprend un embrayage similaire à celui présenté en figure 1. Conformément à l'invention le 30 système comprend un alésage cylindrique 200 de direction parallèle à l'axe X-X dans le plateau de pression 30, débouchant en vis-à-vis du diaphragme 40. L'alésage 200 a comme l'alésage 100 décrit en relation avec la figure 1, une section en profondeur et une 3057637 6 section à proximité de la surface. La section en profondeur a une largeur plus importante que la section en surface. La section en profondeur est borgne, tandis que la section en surface est débouchante. Cet alésage 200 est obtenu par moulage et usinage. Il contient, au fond de sa section en profondeur, une masse 210 de matériau sensible à la 5 température se dilatant en cas d'élévation de sa température. Cette masse 210 est un élément thermosensible. L'alésage 200 contient aussi un piston 220 dont une extrémité est en appui sur la masse 210, et la longueur est insérée dans la section en surface de l'alésage 200. Le piston 220 dépasse de l'embouchure de l'alésage 200 en vis-à-vis du diaphragme 40. L'ensemble constitué du piston 220 et de la masse 210 constitue un 10 piston thermostatique. [0031] La figure 3 montre la configuration atteinte par le système au repos, sans que la température des pièces ne se soit élevée du fait d'une utilisation de l'embrayage. [0032] La figure 4 montre la configuration atteinte par le système en fonctionnement, la température ayant fait augmenter le volume de la masse 210 qui a reçu de la chaleur se 15 dégageant lors de la fermeture de l'embrayage, compte tenu d'une phase de friction lors de cette fermeture, lors de la transmission de puissance avec présence de frottements, par exemple lors d'une phase de décollage. La température du plateau de pression 30 peut constituer une température de référence au sein de l'embrayage et elle dépasse alors, dans le scénario représenté, un seuil de sécurité. 20 [0033] La masse 210 occupe une plus grande partie de la section en profondeur de l'alésage 200, en appui sur le fond borgne de celui-ci, et pousse le piston 220 dans une direction parallèle à l'axe X-X, vers le diaphragme 40, jusqu'à toucher celui-ci. Ainsi, le diaphragme 40 est poussé parallèlement à l'axe X-X dans le sens de l'ouverture de l'embrayage, directement par le piston 220. Cela tend à réduire voire supprimer le 25 frottement de la garniture 20 sur le volant et le plateau de pression 30 et diminuer le dégagement de chaleur quand la température atteinte est trop élevée. Cela est utile notamment dans les phases de décollage. La protection se met en oeuvre quand la température du plateau de pression 30 a atteint un seuil critique, la chaleur transmise par contact à la masse 210 ayant fait se dilater celle-ci. 30 [0034] Les figures 5 et 6 présentent un mode de réalisation qui combine le système de piston thermostatique des figures 1 et 2, et celui des figures 3 et 4. Les effets s'additionnent. L'efficacité du système est accrue, et celui-ci permet d'agir sur l'embrayage dont la force de fermeture est importante. 3057637 7 [0035] Dans ces différents modes de réalisation, la masse 110 ou 210 peut être une masse de cire, un liquide, un gaz ou de l'huile. Elle peut être remplacée par un actionneur électromagnétique thermosensible. [0036] En tout état de cause, quand la température diminue, l'élément thermosensible 5 retourne à sa configuration initiale et amène à la reprise des contacts entre les pièces de l'embrayage. REVENDICATIONS1. Embrayage pour chaîne de traction de véhicule automobile à moteur thermique comprenant un volant moteur (10), un plateau de pression (30) et un diaphragme (40) définissant ensemble un axe de l'embrayage (X-X), le diaphragme étant apte à être contraint par une commande d'embrayage, caractérisé en ce qu'il comprend de plus au moins un piston (120 ; 220) apte à exercer une pression directement ou indirectement sur le diaphragme (40) au moins dans la direction de l'axe de l'embrayage (X-X), et un élément thermosensible (110 ; 210) disposé pour recevoir une chaleur se dégageant à chaque phase de friction lors de la fermeture de l'embrayage et adapté à, sous l'effet de ladite chaleur, provoquer le déplacement du piston (120 ; 220) au moins dans la direction de l'axe de l'embrayage (X-X) dans le sens inverse de celui de la fermeture de l'embrayage si une température de référence au sein de l'embrayage dépasse un seuil de sécurité en sorte de protéger l'embrayage en diminuant la friction, et en se rétractant en refroidissant permettre le déplacement du piston (120 ; 220) au moins dans la direction de l'axe de l'embrayage (X-X) dans le sens de la fermeture de l'embrayage en sorte de réengager la friction quand la température de référence revient en dessous du seuil de sécurité. 2. Embrayage pour chaîne de traction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément thermosensible (110 ; 210) et le piston (120 ; 220) sont placés dans une cavité cylindrique (100, 200) d'une première pièce de l'embrayage (10 ; 30), la cavité (100 ; 200) débouchant à une de ses extrémités sur une surface de la première pièce de l'embrayage (10 ; 30) faisant face à une surface d'une deuxième pièce de l'embrayage (30 ; 40), la première et la deuxième pièces étant impliquées dans la fermeture de l'embrayage et la transmission du couple, l'élément thermosensible (110 ; 210) étant disposé au fond de la cavité (100 ; 200) et le piston (120 ; 220) étant placé dans la cavité en sorte d'en dépasser pour appuyer sur la surface de la deuxième pièce (30 ; 40) quand de la chaleur fait réagir l'élément thermosensible (110 ; 210). 3. Embrayage pour chaîne de traction selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le au moins un piston (220) est apte à exercer une pression directement sur le diaphragme (40), l'élément thermosensible (210) étant disposé pour recevoir une chaleur du plateau de pression (30). 4. Embrayage pour chaîne de traction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le au moins un piston (120) est apte à exercer une pression sur le diaphragme (40) 3057637 9 par l'intermédiaire du plateau de pression (30), l'élément thermosensible (110) étant disposé pour recevoir une chaleur directement du volant moteur (10). 5. Embrayage pour chaîne de traction selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément thermosensible (110 ; 210) comprend une cire, un gaz ou un liquide à 5 changement d'état apte à se dilater en fonction des évolutions de température. 6. Embrayage pour chaîne de traction selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément thermosensible (110 ; 210) comprend un actionneur électromagnétique thermosensible. 7. Véhicule automobile à moteur thermique comprenant une chaîne de traction incluant un 10 embrayage selon l'une des revendications 1 à 6.