FR3074863B1

FR3074863B1 - Actionneur d'embrayage

Info

Publication number: FR3074863B1
Application number: FR1761776A
Authority: FR
Inventors: Eric Rumeau; Tengfei Ma
Original assignee: Valeo Embrayages SAS
Current assignee: Valeo Embrayages SAS
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2019-11-08
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: EP3721110A1; WO2019110356A1; FR3074863A1; KR20200090896A

Abstract

L'invention concerne un actionneur (1) pour système d'embrayage de véhicule automobile, l'actionneur (1) comprenant un moteur électrique (4) logé dans une carcasse (5), un mécanisme réducteur relié au moteur électrique, un carter (2) recevant le mécanisme réducteur et un couvercle (3) destiné à être fixé au carter (2), au moins un élément parmi la carcasse (5), le carter (2), le couvercle (3) est constitué et/ou est revêtu par un matériau composite feuilleté (10, 20) comprenant au moins deux couches de matériau et dont au moins une des couches est réalisée dans un matériau viscoélastique.

Description

Actionneur d’embrayage

La présente invention concerne un actionneur d’embrayage, notamment pour un système de transmission d’un véhicule automobile. L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à l'actionnement d'un système d’embrayage simple ou double dont l'état au repos peut être normalement embrayé ou normalement débrayé, à l'actionnement d'un synchroniseur de boîte de vitesses pour transmission manuelle, à l'actionnement d'une boîte de vitesses robotisée, à l'actionnement d'une boîte de vitesses manuelle à double embrayage, ou encore à l'actionnement d'un embrayage de couplage d'un moteur thermique avec une machine électrique lorsque ces deux derniers font partie d'une chaîne de propulsion d'un véhicule hybride. L'actionneur d’embrayage permet de passer d’un état embrayé, dans laquelle le système de transmission permet la transmission d’un couple ou d’un mouvement, à un état débrayé, dans laquelle une telle transmission n’est pas effectuée. L’actionneur d’embrayage permet également de maintenir le système dans l’état embrayé ou débrayé.

Le document WO2015/090316 divulgue un actionneur d’embrayage comportant une carter, un moteur électrique monté dans le carter et dont l’axe de sortie est couplé en rotation à un premier pignon d’un mécanisme réducteur, un dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire comportant une vis portant un second pignon engrenant avec le premier pignon et comportant un écrou. L’écrou coopère avec la vis et est couplé à la fois en rotation et en translation avec un organe de poussée. L’organe de poussée permet d’actionner le déplacement d’un piston d’un maître-cylindre, de façon à pouvoir déplacer un volume d’huile.

La rotation de l’axe du moteur entraîne ainsi le déplacement du piston, par l’intermédiaire des pignons et du dispositif de transformation de mouvement.

Un tel actionneur est dit hydrostatique en ce qu’il permet le déplacement d’un volume de fluide, sans toutefois générer un débit de fluide hydraulique, le volume de fluide restant en effet quasiment inchangé dans le temps.

Un problème lié aux actionneurs d’embrayage concerne les vibrations et bruits qu'ils peuvent produire notamment au niveau du mécanisme réducteur. En effet, l'acoustique apparaît comme un élément de confort essentiel dans les véhicules automobiles actuels de sorte qu'il devient nécessaire d'empêcher la transmission des vibrations et sons produits par un actionneur de se transmettre aux autres éléments du véhicule et notamment à l'habitacle. Pour cela, il convient de découpler mécaniquement et acoustiquement l’actionneur du reste du véhicule de manière à isoler les vibrations et le bruit de l’actionneur. Un des objectif de l’invention est de réduire la bruyance de l’actionneur afin d’arriver à un niveau de bruit de l’ordre de 55 à 60 dB(A) à 1 mètre. L'une des solutions connues pour surmonter ce problème est l'utilisation de plots amortisseurs positionnés à l’interface entre l’actionneur et la structure du véhicule.

Cependant, il se peut que la réduction des vibrations procurée par les plots amortisseurs soit insuffisante par rapport à la réduction désirée. En effet, les plots amortisseurs ne permettent d'atténuer que le bruit dit solidien dû à la transmission des vibrations par l’actionneur ou les supports de l’actionneur.

Afin de surmonter au moins partiellement ces inconvénients, la présente invention concerne un actionneur pour système d’embrayage de véhicule automobile, l’actionneur comprenant un moteur électrique logé dans une carcasse, un mécanisme réducteur relié au moteur électrique, un carter recevant le mécanisme réducteur et un couvercle destiné à être fixé au carter, au moins un élément parmi la carcasse, le carter, le couvercle est constitué et/ou est revêtu par un matériau composite feuilleté comprenant au moins deux couches de matériau et dont au moins une des couches est réalisée dans un matériau viscoélastique. L'utilisation d'une carcasse et/ou d'un carter et/ou d'un couvercle constitué ou revêtu par un matériau composite feuilleté comprenant une couche réalisée dans un matériau viscoélastique permet de réaliser une isolation acoustique et/ou un découplage vibratoire de l’actionneur par rapport au reste du véhicule.

On appelle matériau viscoélastique un matériau avec un fort coefficient d'amortissement sur une certaine plage fréquentielle. Le matériau élastique peut être un polymère, par exemple un élastomère.

Dans le cas ou au moins un des éléments parmi la carcasse, le carter, le couvercle est constitué par un matériau composite feuilleté, cela signifie que la structure de ces éléments est réalisée en matériau composite feuilleté.

Selon une particularité de l’invention, le matériau viscoélastique peut être pulvérisé ou surmoulé sur au moins l’un des éléments parmi la carcasse, le carter, le couvercle.

Selon un autre aspect de l’invention, le matériau viscoélastique peut être pulvérisé ou surmoulé sur la surface externe d’au moins l’un des éléments parmi la carcasse, le carter, le couvercle.

Selon encore un autre aspect de l’invention, le matériau viscoélastique peut être pulvérisé ou surmoulé sur la surface interne d’au moins l’un des éléments parmi la carcasse, le carter, le couvercle.

Dans le cas ou au moins un des éléments parmi la carcasse, le carter, le couvercle est revêtu par un matériau composite feuilleté, cela signifie le matériau composite feuilleté est réalisé sous la forme d’au moins une plaque isolante rapportée sur au moins l’un des éléments parmi la carcasse, le carter, le couvercle.

Selon un autre aspect de l’invention, le matériau composite feuilleté comprend au moins trois couches de matériau,

Selon une autre caractéristique de l’invention, le matériau composite feuilleté comprend une première couche externe et une deuxième couche externe et au moins une couche intermédiaire en matériau viscoélastique.

La première couche externe et la deuxième couche externe permettent de maintenir la couche intermédiaire en matériau viscoélastique et d’apporter une raideur statique et dynamique à l’ensemble.

Selon un autre aspect, le rapport entre l’épaisseur de la couche intermédiaire et celle de la première couche externe ou de la deuxième couche externe la moins épaisse sera comprise entre 0,03 et 0,6.

Selon un aspect supplémentaire, la première couche externe et la deuxième couche externe ont des épaisseurs différentes. L'utilisation de couches de matériau d'épaisseurs différentes permet d’optimiser la filtration des vibrations dans une gamme de fréquence plus étendue.

Selon un aspect additionnel, l'une des couches externes est au moins deux fois plus épaisse que l'autre.

Selon un aspect de l’invention, le matériau viscoélastique a un facteur d'amortissement tangente δ supérieur à 0,1 à 200Hz dans une plage de température comprise entre 20°C et 100°C pour une sollicitation de type actionneur d’embrayage.

Selon un autre aspect de l’invention, au moins une des couches externes est métallique. L'utilisation d'une couche métallique permet de filtrer également les ondes électromagnétiques et d'améliorer la compatibilité électromagnétique entre l’actionneur d’embrayage et le reste du véhicule.

Selon un aspect supplémentaire, au moins une des couches de matériau est en acier ou en aluminium ou en alliage acier/aluminium ou en plastique dur.

Selon un aspect additionnel, le couvercle est fixé au carter et ferme un logement du carter dans lequel est placé le mécanisme réducteur. Le couvercle peut également assurer une étanchéité acoustique, par exemple par le biais d'un joint disposé entre le carter et le couvercle. L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de deux modes de réalisation particulier de l’invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées. - la figure 1 est une vue en perspective d’un actionneur d’embrayage selon un premier mode de réalisation de l’invention, - la figure 2 est un schéma en coupe selon l'épaisseur d'un matériau composite feuilleté selon le premier mode de réalisation, - la figure 3 est une vue en perspective d’un actionneur d’embrayage selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, - la figure 4 est un schéma en coupe selon l'épaisseur d'un matériau composite feuilleté selon le deuxième mode de.

Sur toutes les figures, les éléments ayant des fonctions identiques portent les mêmes numéros de référence.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.

La figure 1 représente une vue en perspective d’un actionneur d’embrayage 1. Celui-ci comporte un moteur électrique 4 s’étendant selon un axe A et logé dans une carcasse 5, un mécanisme réducteur (non visible) relié au moteur électrique 4, un carter 2 recevant le mécanisme réducteur et un couvercle 3 destiné à être fixé au carter 2. Le carter 2 comprend une première partie 2a formant un boîtier délimitant un volume interne et une seconde partie 2b formant un boîtier, s’étendant selon un axe B depuis la première partie et délimitant également un volume interne. Le volume interne de la seconde partie 2b débouche dans le volume interne de la première partie 2a. L’axe B est parallèle à l’axe A et est décalé par rapport audit axe A.

Le volume interne de la première partie 2a peut être fermé par le couvercle 3 apte à être fixé par vissage, rivetage, encliquetage ou tout autre moyen de fixation approprié sur la première partie 2a. Le carter 2 et le couvercle 3 sont par exemple en plastique, et peuvent être soudés l’un à l’autre par soudage laser ou par soudage à ultra-sons. De manière alternative, le carter 2 et/ou le couvercle 3 peuvent être réalisés en aluminium ou en acier.

Le carter 2 de l’actionneur 1 est par exemple destiné à être fixé à un carter d’une boîte de vitesse, par exemple par l’intermédiaire d’un support non représenté.

Le moteur électrique 4 est par exemple un moteur à aimants permanents sans balais ou moteur dit « brushless », monté sur le carter 2. Le moteur 4 est logé dans la carcasse 5 formant également une bride de fixation 6, ladite bride 6 permettant la fixation de la carcasse 5 du moteur 4 sur le carter 2, par exemple par l’intermédiaire de vis 7 engagées dans des taraudages situés au niveau de la première partie 2a du carter 2. Un joint peut être ménagé entre la bride de fixation 6 et le carter 2.

La carcasse 5 comporte également au moins un connecteur électrique 8, comportant une ou plusieurs broches de connexion.

Le moteur 4 comporte en outre un axe tournant, solidaire du rotor du moteur 4. L’axe s’étend selon l’axe A et débouche dans le volume interne de la première partie 2a du carter 2. L’axe porte un premier pignon, un deuxième pignon est monté fou, c’est-à-dire librement en rotation, autour d’un axe de rotation, et un troisième pignon est solidaire en rotation d’une première extrémité d’une vis s’étendant selon l’axe B. Les trois pignons sont logés dans le volume interne du boîtier 2a. Le rapport de réduction, est par exemple compris entre 1 et 5. Les pignons peuvent être lubrifiés avec de l’huile ou de la graisse.

Le mécanisme de réduction, au sens de l’invention, est défini par ces pignons.

Le troisième pignon est fixé à l’extrémité arrière de la vis, c’est-à-dire à l’extrémité située du côté du couvercle 3.

La vis s’étendant selon l’axe B comporte un dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire comportant un écrou. L’écrou coopère avec la vis et est couplé à la fois en rotation et en translation avec un organe de poussée. L’organe de poussée permet d’actionner le déplacement d’un piston d’un maître-cylindre 9, de façon à pouvoir déplacer un volume d’huile. Le dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire est logé dans le volume interne du boîtier 2b. Le dispositif de transformation de mouvement de type roto-linéaire peut par exemple comporter un système de type vis-écrou, une vis à billes, une vis à rouleaux planétaires.

Afin d'améliorer le découplage entre l’intérieur de l’actionneur 1 et la structure du véhicule et de réduire la propagation des bruits et vibrations entre le mécanisme réducteur et la structure du véhicule, au moins un des éléments de l’actionneur, c'est-à-dire la carcasse 5, le carter 2 ou le couvercle 3, est constitué et/ou est revêtu par un matériau composite feuilleté 10 comprenant au moins deux couches dont au moins une des couches est réalisée dans un matériau viscoélastique, c'est-à-dire un matériau ayant un facteur de perte important.

Dans le cas de l’actionneur 1 de la figure 1, le carter 2 est constitué par un matériau composite feuilleté 10 comprenant au moins deux couches de matériau. Le détail de ce matériau composite feuilleté sera décrit en relation avec la figure 2.

Le couvercle 3 de l’actionneur 1 est quant à lui constitué par un matériau composite feuilleté 20 comprenant au moins deux couches dont au moins une des couches est réalisée dans un matériau viscoélastique. Le couvercle 3 comprend ici trois couches dont deux couches externes notées CE1 et CE2 et une couche intermédiaire notée Cl. La couche intermédiaire Cl est réalisée dans un matériau viscoélastique. Le détail de ce matériau composite feuilleté sera décrit en relation avec la figure 4.

La figure 2 représente les différentes couches d'un matériau composite feuilleté 10 selon un mode de réalisation comprenant deux couches, une première couche notée C1 et une deuxième couche notée C2. Un tel matériau est utilisé pour réaliser le carter 2 de l’actionneur 1 de la figure 1. La première couche C1 correspond au matériau constitutif du carter 2 et est réalisée en aluminium. En variante, la première couche C1 peut être réalisée en plastique dur, par exemple un thermoplastique polyphthalamide renforcé en fibre de verre. La deuxième couche C2 est réalisée dans un matériau viscoélastique, c'est à dire un matériau ayant un facteur de perte tangente δ supérieur à 0,1 à 200Hz, pour une température comprise dans une plage de 20°C à 100°C et dans des conditions de sollicitation vibratoire de type actionneur d’embrayage. Le facteur de perte, aussi appelé facteur d'amortissement, est une mesure du rapport de l'énergie dissipée par amortissement à l'énergie élastique conservée. Ce matériau viscoélastique est par exemple un élastomère. La deuxième couche C2 est ici pulvérisée ou surmoulé sur la première couche C1 correspondant au matériau constitutif du carter 2.

On peut également prévoir que la carcasse 5 du moteur 4 soit constituée par un matériau composite feuilleté 10 comprenant au moins deux couches de matériau. Dans ce cas de figure, la première couche C1 de matériau est le matériau de la carcasse 5 qui est par exemple en acier et la deuxième couche de matériau C2 est un matériau viscoélastique pulvérisé ou surmoulé.

Le matériau viscoélastique est ici pulvérisé ou surmoulé sur la surface externe du carter 2 ou de la carcasse 5. En variante, non représentée, le matériau viscoélastique peut être pulvérisé ou surmoulé sur la surface interne du carter 2.

La figure 3 représente une vue en perspective d’un actionneur d’embrayage 1 identique à celui de la figure 1 à la différence qu’au moins un des éléments de l’actionneur, c'est-à-dire la carcasse 5, le carter 2 ou le couvercle 3 est revêtu par un matériau composite feuilleté 20 comprenant au moins deux couches dont au moins une des couches est réalisée dans un matériau viscoélastique. Le matériau composite feuilleté est réalisé sous la forme d’une ou plusieurs plaques isolantes 11. Dans le cas de la figure 3, plusieurs plaques isolantes 11 sont disposées sur l’actionneur 1. Ces plaques isolantes 11 sont fixées sur la surface externe d’au moins un des éléments de l’actionneur 1 parmi la carcasse 5, le carter 2, le couvercle 3 par vissage, rivetage, collage ou tout autre moyen de fixation adapté. La structure du carter 2 est réalisée avec des éléments de rigidification 12 disposés entre les plaques isolantes 11 et la carcasse 5, le carter 2 ou le couvercle 3. Ces éléments de rigidification 12 ont pour rôle de rigidifier l’ensemble de l’actionneur 1. Les plaques isolantes 11 comprennent ici trois couches dont deux couches externes notées CE1 et CE2 et une couche intermédiaire notée Cl. La couche intermédiaire Cl est réalisée dans un matériau viscoélastique. Le détail de ce matériau composite feuilleté 20 sera décrit en relation avec la figure 4.

La figure 4 représente les différentes couches d'un matériau composite feuilleté 20 selon un mode de réalisation comprenant trois couches, deux couches externes notées CE1 et CE2 et une couche intermédiaire Cl. Un tel matériau est utilisé pour réaliser le couvercle 3 de l’actionneur 1 de la figure 1 ou bien les plaques isolantes 11 de la figure 3. La couche intermédiaire Cl est réalisée dans un matériau viscoélastique, c'est à dire un matériau ayant un facteur de perte tangente δ supérieur à 0,1 à 200Hz, pour une température comprise dans une plage de 20°C à 100°C et dans des conditions de sollicitation vibratoire de type actionneur d’embrayage. Le facteur de perte, aussi appelé facteur d'amortissement, est une mesure du rapport de l'énergie dissipée par amortissement à l'énergie élastique conservée. Ce matériau viscoélastique est par exemple un élastomère et le rapport entre l’épaisseur de la couche intermédiaire et celle de la couche externe la moins épaisse est par exemple compris entre 0,03 et 0,6.

Les couches externes CE1 et CE2 sont réalisées dans un matériau dont la raideur dynamique et statique sera beaucoup plus forte que celle du matériau viscoélastique, c'est-à-dire dans un matériau ayant un facteur d'amortissement inférieur à 0,1 dans les conditions décrites précédemment, comme par exemple un métal tel que l'acier ou un alliage acier/aluminium ou un plastique dur. Le rôle des couches externes CE1 et CE2 est d'assurer une rupture d’impédance ou de raideur dynamique avec la couche intermédiaire Cl en matériau viscoélastique qui est prise en « sandwich » entre les couches externes CE1 et CE2, ce qui permet de filtrer les vibrations et le bruit en transmission. Les deux couches externes CE1 et CE2 peuvent être du même matériau ou d'un matériau différent.

De manière préférentielle, l'une au moins des couches du matériau composite feuilleté 20 est métallique de manière à former une barrière pour les ondes électromagnétiques et améliorer la compatibilité électromagnétique entre le moteur électrique 4 et/ou le mécanisme réducteur et les autres éléments du véhicule.

De manière préférentielle également, si plusieurs couches du matériau composite feuilleté 20 sont réalisées dans la même matière alors leurs épaisseurs sont différentes, par exemple l'une des couches externes CE1, CE2 est au moins deux fois plus épaisse que l'autre, de manière à optimiser le découplage sur la plage de fréquence visée pour le découplage entre l’actionneur 1 et la structure du véhicule et ainsi obtenir une faible transparence acoustique du ou des éléments comprenant le matériau composite feuilleté 20 dans une plage de fréquence donnée. Cette optimisation du découplage permet de réduire la transmission du bruit à travers ces éléments. Par exemple si les deux couches externes CE1 et CE2 sont réalisées en acier, leur épaisseur sera différente, par exemple 1mm pour la couche CE1 et 2mm pour la couche CE2.

Les différentes matières constituant le matériau composite feuilleté 20 ainsi que leur épaisseur peuvent être choisies en fonction des fréquences pour lesquelles on recherche un fort découplage, par exemple la ou les fréquences de résonance de l’actionneur 1.

La composition du matériau composite feuilleté 20 utilisé dans l'un des éléments de l’actionneur 1 ne se limite pas au matériau composite feuilleté 20 présenté sur la figure 4 mais s'étend à tout matériau composite feuilleté comprenant au moins une couche réalisée dans un matériau viscoélastique et au moins une couche rigide permettant d'assurer la rigidité de l’actionneur 1 lors de son utilisation. Le matériau composite feuilleté peut par exemple comprendre cinq couches dont trois couches intermédiaires comprenant deux couches réalisées en matériau.

En effet, de manière générale, si plusieurs couches de matériau viscoélastique sont utilisées, elles seront séparées par une couche de matériau plus rigide.

Claims

REVENDICATIONS

1. Actionneur (1) pour système d’embrayage de véhicule automobile, l’actionneur (1) comprenant un moteur électrique (4) logé dans une carcasse (5), un mécanisme réducteur relié au moteur électrique (4), un carter (2) recevant le mécanisme réducteur et un couvercle (3) destiné à être fixé au carter (2), caractérisé en ce que au moins un élément parmi la carcasse (5), le carter (2), le couvercle (3) est constitué et/ou est revêtu par un matériau composite feuilleté (10, 20) comprenant au moins deux couches de matériau et dont au moins une des couches est réalisée dans un matériau viscoélas-tique.
2. Actionneur (1) selon la revendication 1 dans lequel le matériau viscoélas-tique est pulvérisé ou surmoulé sur au moins l’un des éléments parmi la carcasse (5), le carter (2), le couvercle (3).
3. Actionneur (1) selon la revendication 2 dans lequel le matériau viscoélas-tique est pulvérisé ou surmoulé sur la surface externe d’au moins l’un des éléments parmi la carcasse (5), le carter (2), le couvercle (3).
4. Actionneur (1) selon la revendication 2 ou 3 dans lequel le matériau vis-coélastique est pulvérisé ou surmoulé sur la surface interne d’au moins l’un des éléments parmi la carcasse (5), le carter (2), le couvercle (3).
5. Actionneur (1) selon la revendication 1 dans lequel le matériau composite feuilleté (20) est réalisé sous la forme d’au moins une plaque isolante (11) rapportée sur au moins l’un des éléments parmi la carcasse (5), le carter (2), le couvercle (3).
6. Actionneur (1) selon la revendication 5 dans lequel le matériau composite feuilleté (20) comprend une première couche externe (CE1) et une deuxième couche externe (CE2) et au moins une couche intermédiaire (Cl) en matériau viscoélastique.
7. Actionneur (1) selon la revendication 6 dans lequel la première (CE1) et la deuxième (CE2) couche externe ont des épaisseurs différentes.
8. Actionneur (1) selon la revendication 7 dans lequel le rapport entre l’épaisseur de la couche intermédiaire (Cl) et celle de la couche externe la moins épaisse sera comprise entre 0,03 et 0,6.
9. Actionneur selon la revendication 7 dans lequel l'une des couches externes (CE1, CE2) est au moins deux fois plus épaisse que l'autre.
10. Actionneur selon l’une des revendications précédentes dans lequel le matériau viscoélastique a un facteur d'amortissement tangente δ supérieur à 0,1 à 200Hz dans une plage de température comprise entre 20°C et 100°C pour une sollicitation de type actionneur d’embrayage.
11. Actionneur (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le matériau viscoélastique est un élastomère.