Formation technique. Transmission des Véhicules légers. Types, fonctions et diagnostics

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1 Formation technique Transmission des Véhicules légers Types, fonctions et diagnostics

2 Service technique ZF Trading GmbH Chers partenaires, Cette brochure doit contribuer à vous fournir des informations concernant la structure et le fonctionnement de nos produits liés à la transmission. A l'instar des pneumatiques et des freins, les embrayages sont des composants soumis à l'usure et dont la longévité dépend fortement du style de conduite et des conditions d'utilisation. Ces pièces ne peuvent fonctionner en toute sécurité que si elles sont utilisées, entretenues et montées avec les plus grandes précautions. Les exemples de dommages figurant dans la brochure ainsi que les remarques concernant les dysfonctionnements ont pour but de vous aider à identifier les défauts et à éviter les dommages. En vous livrant des connaissances techniques supplémentaires, nous souhaitons accroître votre sûreté de jugement au moment du diagnostic, en particulier lorsque vous conseillez vos clients. Depuis plus de soixante-dix ans, ZF Sachs AG est, à l'échelle mondiale, le partenaire par excellence de l'industrie automobile internationale concernant la technique dans les domaines de la transmission et de la liaison au sol. Avec des méthodes modernes, en étroite coopération avec les constructeurs automobiles, nous mettons au point des concepts innovants qui satisfont aux exigences croissantes du marché. Plus de 700 techniciens et ingénieurs travaillent au bureau d étude, de recherche et de développement sur des postes de travail high-tech. Avant l introduction en série de nos produits, nos 150 bancs d'essai nous permettent de simuler des tests de bon fonctionnement et d'endurance dans les conditions les plus sévères. Des installations de production ultra modernes et une organisation certifiée selon la norme ISO/TS 16949:2002 garantissent les standard de qualité élevés des pièces d'origine SACHS. Aussi, vous pouvez, sur le marché des pièces de rechange, accorder votre entière confiance à la marque SACHS tournée vers l'avenir. Service technique ZF Trading GmbH 2

3 Table des matières Embrayages, généralités Fonction, structure et calcul 04 Embrayages Mécanisme d'embrayage, version poussée Mécanisme d'embrayage, version tirée Disques d'embrayage Butée de débrayage Commande d'embrayage Embrayages multidisques : embrayages à diaphragme bi-disques 11 Mécanisme d'embrayage XTend : compensation automatique de l'usure 12 Volant bi-masses ZMS 14 Modules d embrayage, embrayage sports automobiles 16 Mécanisme d'embrayage MX 17 Convertisseur de couple 18 Pièces caoutchouc-métal 20 Remarques et conseils : erreurs de commande, contrôle de fonctionnement, maintenance, montage 21 Tableau de recherche de défaillance : Causes et solutions 24 Exemples de dommages L'embrayage patine L'embrayage ne débraye pas L'embrayage broute L'embrayage fait du bruit Problèmes autour de l'embrayage Consignes et dommages concernant le volant bi-masses Dommages sur le mécanisme d'embrayage MX Protection de l'environnement et élimination des déchets 45 Notes 46 Original SACHS Service 47 3

4 Embrayages, généralités Fonction, structure et calcul VOLANT Plateau de pression DISQUE D'EMBRAYAGE Amortisseur de torsion Vilebrequin MECANISME D'EMBRAYAGE (Carter, plateau de pression, diaphragme, bague de fil circulaire, boulons d'écartement, ressorts tangentiels à lame) Bague de fil circulaire Boulons d'écartement BUTEE DE DEBRAYAGE Tube de guidage Roulement pilote Arbre primaire de boîte de vitesses Ressort tangentiel à lame Fourchette de débrayage Cylindre récepteur Carter Fonction Les embrayages de véhicules automobiles sont intercalés entre le moteur et la boîte de vitesses. Les exigences sont multiples : Structure Un embrayage est composé, par principe, des éléments suivants : Transmettre la masse au moteur sans à-coups. Lors de l'arrêt, interrompre la transmission du couple entre le moteur et la boîte de vitesses. Interrompre la transmission du couple pour permettre le passage des rapports de boîte de vitesses. Amortir les vibrations. Protéger contre toute surcharge Volant moteur ou volant bi-masses (ZMS) Disque d'embrayage Mécanisme d'embrayage Butée de débrayage 4

5 Embrayages, généralités Fonction, structure et calcul Mécanismes d'embrayage Les mécanismes d'embrayage transmettent le couple moteur à l'arbre primaire de boîte de vitesses par le biais du disque d'embrayage. Aujourd hui, les embrayages à diaphragme existent dans de multiples variantes pour les voitures particulières et les utilitaires. Disques d'embrayage Des amortisseurs de torsion sophistiqués sont nécessaires pour résorber les vibrations en provenance du moteur et, donc, réduire les bruits émis par la boîte de vitesses. Le comportement au démarrage s'améliore grâce à l'amortissement des garnitures. Les garnitures de friction doivent présenter une grande résistance à l'usure. Butée de débrayage La butée d embrayage est l'organe de transmission entre l'embrayage et le système de commande. Elle est placée au centre et comporte un mécanisme d'autocentrage. Calcul En raison des vibrations, des forces de pression et de la force centrifuge ainsi que de la chaleur engendrée par la friction, l'embrayage figure parmi les éléments soumis aux plus fortes sollicitations de la chaîne cinématique. En même temps, sa taille et son poids doivent, pourtant, être aussi réduits que possible. Outre d'autres critères, le dimensionnement de l'embrayage et le calcul de la pression d'appui sont déterminés, en particulier, par le couple moteur maximum et par l'énergie de friction engendrée. Plus la pression d'appui est élevée, plus le diamètre et le poids de l'embrayage peuvent être réduits. La taille doit toutefois être adaptée aux exigences dues à la chaleur engendrée et à l'usure subie. r m z r i r m r a µ F Disque d'embrayage, rayon de friction moyen r m Valeurs de définition r m = rayon de friction moyen [m] r a = rayon extérieur de la garniture de friction [m] r i = rayon intérieur de la garniture de friction [m] 2 r a 3 r i 3 r m = x [m] 3 r a 2 r i 2 Couple de transmission de l'embrayage M k Selon le type d'utilisation, le couple doit transmettre le couple moteur maximum M mot avec une sécurité «S» au coefficient 1,1 à 1,6. M k = M mot x S [Nm] Le couple transmissible de l'embrayage se calcule selon la formule suivante : M k = F x r m x µ x z [Nm] Valeurs de définition : F = pression d'appui du mécanisme d'embrayage [N] r m = rayon de friction moyen [m] µ = indice de friction : 0,25 garnitures organiques 0,40 garnitures inorganiques z = indice de surface de friction (1 disque z = 2) 5

6 Mécanisme d'embrayage Version poussée Embrayage à diaphragme type M Carter Plateau de pression Boulons d'écartement Diaphragme Bague de fil circulaire Ressort à lame L'embrayage à diaphragme dispose d une grande endurance aux régimes élevés et offre, pour un encombrement extrêmement réduit, la pression d'appui la plus importante possible tout en permettant une force de débrayage réduite. La pression d'appui nécessaire au transfert du couple est générée par un diaphragme. La butée de débrayage appuie alors directement sur les extrémités des languettes trempées du diaphragme. Le diaphragme est fixé par des boulons d'écartement et deux bagues de fil circulaires sur le solide carter embouti ou par une bague de fil circulaire en cas de carter de forme spéciale. Les bagues de fil circulaires déterminent le système de levier du diaphragme. Le plateau de pression est centré et maintenu sur le carter par des ressorts à lame. Ces ressorts à lame servent également de ressorts de rappel au plateau de pression lors du processus de désaccouplement. Accouplé / Chaîne cinématique fermée L'embrayage transmet à la boîte de vitesses le couple venant du moteur. Le mécanisme d'embrayage est vissé solidement au volant moteur et appuie le disque d'embrayage contre le volant. Le disque d'embrayage, qui repose sur une denture en V, transmet le mouvement de rotation à la boîte de vitesses. Désaccouplé / Chaîne cinématique ouverte Le système de commande de l'embrayage pousse la butée de débrayage contre les languettes du diaphragme et déplace celles-ci de la valeur de la levée de débrayage prescrite. Les ressorts à lame tirent simultanément le plateau de pression jusqu'à ce qu'il débraye complètement du disque d'embrayage. Le disque d'embrayage est libre il se déplace axialement et l'on peut enclencher les vitesses. 6

7 Mécanisme d'embrayage Version poussée Embrayage à diaphragme Type MZ Carter Plateau de pression Butée de débrayage Diaphragme Bague de fil circulaire L'embrayage MZ est particulièrement mince. Le diaphragme prend appui sur le carter avec son diamètre extérieur et exerce une pression sur le plateau de pression par son diamètre intérieur. La butée de débrayage est fixée sur les languettes du diaphragme. Les efforts de débrayage sont relativement faibles, même avec une pression d'appui élevée, car les rapports de levier sont plus favorables que sur la version poussée. Les embrayages MZ sont également conçus sous forme d'embrayages bi-disques pour augmenter le couple transmissible. Ressort tangentiel à lame Accouplé / Chaîne cinématique fermée Sur les embrayages à diaphragme débrayés en traction, la butée de débrayage est fixée sur le diamètre intérieur des languettes du diaphragme. Le diaphragme prend appui sur le carter avec son diamètre extérieur. Il exerce une pression sur le plateau de pression avec son diamètre intérieur et pousse le disque d'embrayage contre le volant. Désaccouplé / Chaîne cinématique ouverte Lors du désaccouplement, la butée de débrayage est tirée en direction de la boîte de vitesses et entraîne en même temps les languettes du diaphragme. Les ressorts tangentiels à lame soulèvent le plateau de pression, qui n'est plus sollicité, des garnitures du disque d'embrayage. Le disque est alors libre et l'on peut enclencher les vitesses. 7

8 Disques d'embrayage Amortisseur de torsion, garnitures, progressivité Les vibrations du moteur sont amorti es. Les pignons de la boîte de vitesses s engrènent sans à-coups Garniture Ressort de torsion Garnitures de friction pour optimiser l'amortissement de la torsion Plaquettes de progressivité Segments Borglite Les disques d'embrayage sont extrêmement sollicités et sont des composants complexes ayant un mode de construction compact. Outre la transmission du couple, ils assument des fonctions supplémentaires comme l'amortissement des vibrations dues à la rotation, un bon confort de commande et une grande résistance à la chaleur. Amortisseur de torsion Les irrégularités cycliques du régime de rotation du moteur dues à l'allumage engendrent des vibrations de la chaîne cinématique pendant le déplacement et au ralenti, et causent des craquements de boîte de vitesses et des bruits de carrosserie. Les amortisseurs de torsion permettent de résorber en grande majorité les vibrations du moteur et, ainsi, de réduire les bruits de la boîte de vitesses. Les amortisseurs de torsion sont adaptés individuellement aux caractéristiques particulières de chaque combinaison de moteur et de véhicule. Ce système d'amortissement se compose d un jeu de rondelles de frottement ainsi que, respectivement, d un jeu de ressorts pour le fonctionnement en déplacement et au ralenti. Les ressorts hélicoïdaux permettent de limiter la torsion entre le vilebrequin et l'arbre primaire de boîte de vitesses. Garnitures Durant la phase de démarrage, les garnitures d'embrayage patinent. Grâce à la combinaison avec des ressorts à garnitures, le démarrage se fait sans à-coups. Les garnitures sont réalisées en matériaux organiques. Des filasses en fibre de verre, ainsi que du fil de cuivre et de laiton sont logés dans un mélange de résines, de caoutchouc et de matières de remplissage. Depuis le début des années 90, les garnitures Sachs sont fabriquées de manière écologique et ne comportent pas de métaux lourds comme le plomb et l'amiante. Les garnitures organiques résistent temporairement à des températures allant jusqu'à 400 C. Les garnitures inorganiques, les plaquettes frittées, peuvent encaisser des sollicitations nettement plus élevées. Progressivité Les plaquettes de progressivité améliorent le confort au démarrage et garantissent ainsi un soutien homogène des garnitures. Les plaquettes de progressivité sont des segments en tôle d'acier ondulée avec une course élastique allant jusqu'à 1 mm env. qui sont rivetés, côté boîte de vitesses, sur la tôle d'accouplement du disque d'embrayage. 8

9 Butée de débrayage Butée de débrayage autocentreuse, CSC Butée de débrayage autocentreuse Bague intérieure Bague extérieure Fixation de la fourchette de débrayage Cylindre émetteur Cylindre récepteur Système de commande CSC Cylindre récepteur Ressort de précharge Fixation sur la boîte de vitesses Cylindre émetteur Butée de débrayage CSC Butée de débrayage La butée de débrayage est le trait d'union entre l'embrayage en rotation et le système de commande au repos. Elle est essentielle à la sécurité de fonctionnement de l'embrayage. Butée de débrayage autocentreuse (commande conventionnelle) Le réglage de l'embrayage à diaphragme est sans jeu, c est-à-dire que, lorsque l'embrayage tourne, la butée tourne elle aussi. Une précharge engendrée par le système de commande garantit que l'embrayage et la bague de démarrage de la butée aient le même régime de rotation. Toute différence de régime provoquerait des bruits et une usure accrue. Pour compenser les tolérances inévitables d alignement entre le diaphragme et la surface de démarrage du roulement de butée, les butées de débrayage sont autocentreuses (elles se décalent radialement d'env. 1,5 mm). Elles se règlent automatiquement en position centrale sur les languettes du diaphragme lors des premières utilisations de l'embrayage. Pour minimiser le poids, les carters des butées de débrayage sont de plus en plus souvent fabriqués en matières plastiques. Système de commande CSC (Concentric Slave Cylinder) Ces butées sont dotées d un cylindre récepteur concentrique intégré. L avantage essentiel de ce système est de rendre superflus la fourchette de débrayage entre la butée et le cylindre récepteur concentrique ainsi que les logements correspondants. Le montage s'effectue directement sur la boîte de vitesses. On utilise des butées de débrayage CSC lorsque l'espace de montage ne suffit pas pour installer une commande d'embrayage conventionnelle. 9

10 Commande d'embrayage Commande conventionnelle, boîte de vitesses automatisée (ASG) Commande conventionnelle Fourchette de débrayage Cylindre émetteur Cylindre récepteur Le système de commande transmet au mécanisme d'embrayage la pression exercée par la pédale afin d'interrompre la transmission du couple entre le moteur et la boîte de vitesses. Ce système comporte différents éléments, hydraulique et mécanique. Le système hydraulique se compose du cylindre émetteur en combinaison avec le réservoir de liquide de frein, la conduite de pression et le cylindre récepteur concentrique, qui est fixé directement sur le carter de boîte de vitesses. La mécanique, qui se compose de la fourchette de débrayage et de la butée de débrayage, se trouve à l'intérieur de la cloche d'embrayage. La pression exercée par le conducteur sur la pédale est transmise à l'embrayage par le biais des cylindres émetteurs et des cylindres récepteurs concentriques, ainsi que par la fourchette de débrayage et la butée de débrayage. Boîte de vitesses automatisée (ASG) Actuateur de boîte de vitesses Embrayage L'automatisation augmente le confort et facilite la commande. Les boîtes de vitesses automatisées sont proposées en particulier pour les véhicules pour lesquels une boîte automatique n'entre pas en ligne de compte pour des motifs de poids, d'encombrement et de coûts. Avec les boîtes manuelles automatisées, les processus d'embrayage et de changement de vitesses sont assurés par des actuateurs à moteur électrique ou hydraulique. L'optimisation des changements de rapport réduit l'interruption de la transmission du couple. Des capteurs permettent de saisir toutes les informations importantes, comme la vitesse et les régimes de rotation du moteur et de la boîte de vitesses, les niveaux de démultiplication actuels de la boîte et la position de l'accélérateur, puis de les transmettre au système électronique de commande. Sur la base de ces données, le système calcule les lois de changement de rapport et pilote automatiquement les processus de changement de vitesse et d'embrayage. Le mode automatique peut également être désactivé. Les vitesses sont alors enclenchées à la main à l'aide du pommeau ou de palettes au volant. Actuateur d'embrayage Avantages : Gain de confort : pas de débrayage, pas de changement de vitesse. Impossibilité d'enclencher une vitesse inappropriée. Consommation réduite grâce à des lois de changements de vitesse optimisées. Plus faibles coûts, plus faible poids et encombrement moindre par rapport à ceux des boîtes automatiques. Possibilité de changer de vitesse à la main et d'adapter son style de conduite 10

11 Embrayages multidisques Embrayages à diaphragme bi-disques Disque d'embrayage côté moteur Les moteurs puissants au couple élevé et la conduite sportive soumettent la sécurité de transmission et la capacité calorifique de l'embrayage à des sollicitations particulières. Plateau intermédiaire Disque d'embrayage côté boîte de vitesses Plateau de pression Ressort hélicoïdal Comme il n est pas possible d augmenter à volonté le rayon de la surface de friction pour des motifs d'encombrement, on utilise des embrayages multidisques. En multipliant le nombre des surfaces de friction, on augmente aussi la capacité de transmission du couple et la capacité calorifique de l'embrayage en utilisant de manière optimale l'encombrement disponible. Des disques d'embrayage à inertie minimisée assurent alors la synchronisation de la boîte de vitesses. Les ressorts hélicoïdaux intégrés au plateau intermédiaire et au plateau de pression jouent le rôle de ressorts tangentiels à lame. Ils garantissent le décollage des deux plateaux. Carter Diaphragme Comparaison du dégagement thermique d'un embrayage monodisque et d'un embrayage bi-disques Avantages : Grande sécurité de transmission. Grandes surfaces absorbant et émettant de la chaleur. Changements de rapports plus faciles grâce à un moindre couple d'inertie de masse. Compacité. Faible différence d'énergie de commande grâce aux diaphragmes extérieurs avec cartographie étroite. Plateau de pression Plateau de pression Plateau intermédiaire Volant moteur Volant moteur 11

12 Mécanisme d'embrayage XTend Compensation automatique de l'usure structure et fonction Ressort de rappel (bagues d'arrêt) Bagues d'arrêt Ressort de rappel (coulisseau) Ressort-capteur de retenue Coulisseau Butée de carter Diaphragme Carter Ressort tangentiel à lame La chaîne cinématique est de plus en plus automatisée afin d'accroître performances, confort et économie. Cela implique des systèmes solides qui garantissent la constance des paramètres importants de la commande d embrayage comme les courses et les efforts. Malgré une grande qualité et une longue durée de vie, les garnitures d'embrayage sont assujetties à une usure due à l'utilisation qui entraîne un accroissement des efforts de commande. Pour les mécanismes d'embrayage XTend, ce problème est résolu, aussi bien pour les embrayages poussés que tirés, en découplant l'usure de la garniture vis-à-vis du mouvement du diaphragme. Pour cela, un mécanisme de compensation est intercalé entre le diaphragme et le plateau de pression 12

13 Mécanisme d'embrayage XTend Compensation automatique de l'usure structure et fonction Fonction Butée de carter Bague d'arrêt 1 Bague d'arrêt 2 L'usure des garnitures modifie le positionnement du diaphragme, car le plateau de pression se déplace en direction du volant moteur. Les languettes de ressort se déplacent donc dans le sens axial et adoptent une position plus inclinée. Les efforts de commande et, donc, l'énergie à exercer sur la pédale augmentent. Ressort de rappel Coulisseau Ressort-capteur de retenue Diaphragme Il se trouve toujours dans la position optimale comme à l'état neuf. Bague d'arrêt 2 Bague d'arrêt 1 Ressort de rappel pour bagues d'arrêt Bagues d'arrêt Ressort de rappel pour coulisseau Coulisseau Butée de carter Ressort-capteur de retenue Lors de chaque embrayage, la butée de carter enregistre l'usure des garnitures et relève le ressort-capteur de retenue par rapport aux bagues d'arrêt d'une valeur correspondant précisément à la course d'usure. Tiré par son ressort de rappel, le coulisseau conique se place dans l'espace libre et bloque les ressorts-capteurs de retenue dans la position supérieure. Lors du débrayage, le couple de bagues d'arrêt est déchargé dans le sens axial. Sous l'effet de la précharge des ressorts de bagues d'arrêt, la bague d'arrêt inférieure tourne jusqu'à ce la bague supérieure soit de nouveau en contact avec le ressort-capteur. Les diaphragmes se trouvent de nouveau dans la position initiale et l'usure des garnitures est compensée. Lors du démontage, s assurer impérativement que la butée de carter se décolle bien du carter d'embrayage. Si elle ne se décolle pas, le mécanisme de réglage se déclenche lors du démontage et une remise dans la position initiale n est plus possible. Etant donné que l'usure des garnitures est mémorisée mécaniquement dans le mécanisme d'embrayage, seul le remontage de l'unité déjà utilisée (mécanisme d'embrayage et disque) est possible. Si un nouveau disque d'embrayage est nécessaire, remplacer également le mécanisme d'embrayage. Etant donné que le mécanisme de compensation du mécanisme d'embrayage déjà utilisé ne peut être remis dans sa position initiale, l'embrayage ne se désaccouplerait pas. 13

14 Volant bi-masses ZMS Structure, fonction et avantages Volant primaire Volant secondaire Ressorts souples Ressorts durs Train épicycloïdal Palier axial Palier radial Couronne Ouverture pour goupille de sécurité Coupelle de ressort Patin de guidage Plaque de protection pour isoler la graisse Sur les moteurs modernes, les couples plus élevés, les pressions d'allumage supérieures et les normes de pollution plus sévères entraînent des irrégularités cycliques du régime de rotation du moteur toujours plus prononcées et, ainsi, font subir de plus fortes sollicitations sous forme de vibrations à la chaîne cinématique. Les exigences accrues en terme de confort et de souplesse de fonctionnement ainsi que les mesures prises pour ménager la boîte de vitesses exigent des amortisseurs de torsion extrêmement performants. Les amortisseurs de torsion sur les disques d'embrayage ne peuvent plus satisfaire à ces exigences, car la surface disponible sur le corps du disque est limitée. Le volant bi-masses planétaire SACHS neutralise les vibrations à la perfection. Les bruits sont efficacement atténués. 14

15 Volant bi-masses ZMS Structure, fonction et avantages Structure Fluctuations de régime Moteur Temps Volant primaire Volant secondaire Mécanisme d'embrayage Disque d'embrayage Fluctuations de régime Boîte de vitesses Embrayage Temps Le volant bi-masses ZMS est placé entre le moteur et l'embrayage. La masse du volant se compose d une masse primaire et d une masse secondaire. Le côté primaire est fixé sur le vilebrequin par une bride et supporte la couronne du démarreur. Via les paliers lisses axiaux et radiaux séparés, le côté secondaire est positionné d'une façon qui permet sa rotation contre le côté secondaire. Entre les deux masses est intercalé un système d'amortissement à ressorts extrêmement efficace comportant différents éléments de ressorts guidés par des patins et des coupelles de ressorts. Ceux-ci empêchent en outre les ressorts de talonner. Fonction Avec le volant bi-masses ZMS, la courbe caractéristique possède plusieurs niveaux d amortissement. Le premier niveau, avec des ressorts souples, garantit un excellent comportement au démarrage et à l'arrêt du moteur. Le second niveau, avec des ressorts plus durs, assure quant à lui un découplage parfait des vibrations dues à la rotation en déplacement normal. Avantages Réduction de la consommation de carburant grâce à des régimes de rotation plus faibles et une conduite sans problème à bas régime. Grand confort de changement de vitesse, car l'effort à exercer est plus réduit en raison du plus faible couple d'inertie de masse du disque d'embrayage sans ressort de torsion. Bon confort de conduite grâce à un amortissement efficace des vibrations lors des à-coups dus aux transferts de charge. Grand confort acoustique grâce à un découplage optimal des vibrations sur la totalité de la plage de régime. Comportement sans problème au démarrage et à l'arrêt. Faible encombrement Utilisation possible pour les commandes d'embrayage tirées et poussées 15

16 Module d'embrayage, embrayage sports automobiles Structure et fonction Module d'embrayage Lorsque le volant, le mécanisme d'embrayage et le disque d'embrayage constituent un seul composant qui est monté complet en une seule intervention sur le véhicule, on parle de module d'embrayage. Volant moteur Mécanisme d'embrayage Disque d'embrayage avec amortisseurs de torsion Joint à ajustement serré pour mécanisme d'embrayage vers le volant Le module Light SACHS offre des avantages particuliers : le volant et le mécanisme d'embrayage ne sont pas vissés, mais reliés l'un à l'autre par un joint à ajustement serré. C'est pourquoi, à encombrement identique, on peut utiliser un disque d'embrayage de plus grand diamètre avec des amortisseurs de torsion de plus grande taille. Le rayon de friction plus important du disque d'embrayage permet de transmettre des couples moteur plus élevés. De plus grande taille, les amortisseurs de torsion permettent de mieux harmoniser l'amortissement des vibrations dans la chaîne cinématique. La liaison centrale au vilebrequin simplifie considérablement le montage. Embrayage sports automobiles Dans le monde de la course automobile, les sollicitations subies par l'embrayage sont beaucoup plus extrêmes qu'en cas de conduite sportive avec un véhicule routier. Les températures vont jusqu'à C. Le régime de rotation dépasse tr/min. Les couples peuvent aller jusqu'à Nm. Seules des technologies particulières permettent de faire face à de telles sollicitations quand il s'agit de garantir une grande sécurité de service et une bonne capacité de dosage de l'embrayage malgré un encombrement minimal, un faible poids et un couple d'inertie de masse réduit. Des matériaux high-tech comme le carbone et le titane sont le gage d'une durabilité et résistance extrêmement grandes. ZF Sachs Race Engineering a mis au point un embrayage qui satisfait aux exigences imposées par les moteurs de Formule 1 les plus récents, avec par exemple, des vibrations plus importantes du moteur et des régimes de rotation au démarrage plus élevés. Doté de quatre disques d'entraînement et d'un diaphragme, son diamètre est seulement de 86 mm pour un poids de seulement 950 grammes. 16

17 Mécanisme d'embrayage MX Structure et fonction Carter Avec cette exécution d'embrayage, l'agencement du mécanisme d'embrayage et du volant moteur est l'opposé de celui d'un embrayage conventionnel. Plateau de pression Ressort à coupelle Bague de fil circulaire Coupelle de débrayage Ouvertures pour la fixation contre le vilebrequin Le mécanisme d'embrayage est relié directement au vilebrequin et est suivi du disque d'embrayage et du volant moteur. Le débrayage s'effectue mécaniquement à l'aide d'une tige poussoir commandée par un câble d'embrayage ou hydrauliquement. La tige poussoir traverse l'arbre primaire de boîte de vitesses et appuie alors la coupelle de débrayage contre le ressort à coupelle. 17

18 Convertisseur de couple Rôle, structure et fonction Roue de pompe Roue de turbine Stator de turbine Roue libre Support de stator Embrayage de convertisseur Entraînement Sortie Amortisseur de torsion Garniture de friction Sur les boîtes de vitesses automatiques, le convertisseur de couple hydrodynamique joue le rôle d'élément de démarrage, d'étage de démultiplication pour le régime de rotation et le couple ainsi que d'amortisseur de vibrations. L'activation de l'embrayage du convertisseur a pour effet d'annuler le patinage qui survient lors de la transmission du couple, d'améliorer le rendement et de diminuer la consommation de carburant. L'amortisseur de torsion intégré assure un confort de conduite exceptionnel et ménage en outre la boîte de vitesses. Le convertisseur de couple est intégré au circuit d'huile sous pression de la boîte de vitesses. Le refroidissement de l'huile est assuré par un circuit externe. Les principaux éléments de convertisseurs sont : la pompe d entraînement, la turbine entraînée, le stator avec roue libre à voie unique, l'embrayage de convertisseur, l'amortisseur de torsion La roue de pompe est reliée directement au vilebrequin du moteur alors que la roue de turbine est raccordée à l'arbre primaire de boîte de vitesses. Un support relie le stator au carter de boîte de vitesses. Une roue libre est intercalée entre le stator et le support de stator, laquelle roue libre assure la transmission du couple dans une seule direction. En outre, l'embrayage de convertisseur et l'amortisseur de torsion sont intégrés au carter du convertisseur. 18

19 Convertisseur de couple Rôle, structure et fonction Pompe Turbine Stator de turbine Les convertisseurs de couple travaillent en deux phases Durant la phase de conversion, la démultiplication du couple est obtenue par la modification de l'admission du stator. Durant la phase d'embrayage, durant laquelle la déviation de l'huile est superflue, le stator tourne librement. L'écoulement du flux durant les différents états de fonctionnement s'explique facilement à l'aide de ce que l'on appelle une grille d'aubes à cannelures, les aubes des trois roues sont représentées conformément à leur forme et leur action. Pompe Stator de turbine Turbine Pompe Ecoulement du flux : Au démarrage, l'huile est poussée dans la turbine par la pompe. Le flux d'huile est contraint de s'adapter à la forme des aubes et est dévié en conséquence. Au cours de cette phase, la démultiplication du couple atteint sa valeur maximale. La turbine tourne et accélère le véhicule. Le stator fixe dirige de nouveau l'huile vers la pompe. Pompe Stator de turbine Turbine Pompe Plus le régime de la turbine augmente, plus l'écoulement du flux s'allonge. L'écoulement du flux devient plus linéaire. La démultiplication du couple diminue. L'huile doit encore être déviée par le stator pour garantir un écoulement avantageux jusqu'à la pompe. Pompe Stator de turbine Turbine Pompe Si les régimes de rotation de la pompe et de la turbine sont pratiquement identiques, l'huile s'écoule pratiquement de façon linéaire à travers les différentes aubes. Durant cette phase, les aubes du stator sont alimentées par l'avant ou par l'arrière. Le stator tourne librement, car l'action de blocage de la roue libre à voie unique est annulée. Le couple n est plus amplifié. L'embrayage du convertisseur intervient. 19

20 Pièces Caoutchouc-Métal Structure et fonction Dans la transmission, l'isolation des bruits et l'amortissement des vibrations jouent un rôle important. Supports moteurs et boites de vitesse Les pièces caoutchouc-metal assument l'isolation et l'amortissement des bruits en provenance du moteur, en provenance de la boîte de vitesses, dus au transfert de charge, dus aux bourdonnements de la carrosserie. Les supports de moteur et de boîte de vitesses relient le moteur et la boîte de vitesses à la carrosserie ou au berceau auxiliaire. Ils supportent la charge statique du moteur, limitent les mouvements du moteur et découplent la transmission des vibrations et des bruits de structure. Consignes de montage pour les supports moteur : ils doivent toujours être remplacés par paire. Quand un support est défectueux, le palier de moteur intact doit, en effet, encaisser en outre les sollicitations du palier défectueux. La conséquence en est une usure accrue et une défaillance prématurée. Il convient en particulier de veiller à monter des paliers appropriés. 20

21 Remarques et conseils Erreurs de commande Il est impératif de procéder méthodiquement pour pouvoir juger avec sûreté les dysfonctionnements ou dommages du système d'embrayage. C'est le seul moyen de garantir une identification sans ambiguïté de la cause proprement dite et d y pallier avec une sûreté absolue. Il est important de constater avec précision le problème. Tout d'abord, analyser systématiquement quelles pourraient être les causes du défaut. Ne pas «démanteler» immédiatement le système complet. Après la dépose des pièces concernées, analyser avec précision le type de dommage en tenant compte de l'entourage et prendre les mesures nécessaires pour exclure toutes les possibilités de panne. Lors du montage du produit, toujours procéder à tous les contrôles mécaniques nécessaires. Remarques et conseils Une commande inappropriée de l'embrayage entraîne des dysfonctionnements et une usure superflue. Ne jamais descendre une côte avec l'embrayage désaccouplé et un petit rapport enclenché. Lorsque la vitesse de roulement est élevée en raison de la faible démultiplication de la boîte, le disque d'embrayage accélère et atteint un régime de rotation qui peut excéder très largement le régime de rotation maximum du moteur. Les garnitures de l'embrayage éclatent et se coincent entre le volant moteur et le carter du mécanisme d'embrayage. L'enclenchement soudain de l'embrayage entraîne des efforts de poussée très élevés qui ont des répercussions préjudiciables sur le mécanisme d'embrayage (suspension du plateau de pression) et sur le disque d'embrayage (amortisseur de torsion et plaquettes de progressivité). Ces sollicitations peuvent être si fortes que les composants cassent. Toute rupture de pièce entraîne des dommages graves de la cloche d'embrayage, du moteur et de la boîte de vitesses. Ne pas laisser le pied reposer sur la pédale d'embrayage. En raison du rapport de démultiplication élevé dans le système de débrayage, une sollicitation relativement faible de la pédale d'embrayage a pour effet d'influencer de façon substantielle la pression d'appui exercée sur l'embrayage. Ceci risque d'entraîner un patinage dans l'embrayage et, par conséquent, une usure prématurée des garnitures et même jusqu'à un dommage dû à la surchauffe. Durée de vie La durée de vie / durée d'utilisation peuvent être réduites à cause des facteurs suivants : les démarrages avec un rapport trop élevé ou à un régime trop élevé accentuent l'usure des garnitures, un véhicule maintenu immobilisé en côte en faisant patiner l'embrayage, une régulation de la vitesse du véhicule en faisant patiner l'embrayage, un freinage par le biais de l'embrayage en rétrogradant, une surcharge du véhicule ou un remorquage de charges attelées trop importantes, des démarrages en côtes extrêmes successifs, des manœuvres fréquentes. 21

22 Remarques et conseils Contrôle de fonction, maintenance, montage Contrôle de fonction Par principe, lors de chaque inspection, contrôler si l'embrayage débraye à la perfection et transmet correctement le couple. Quand un embrayage débraye-t-il à la perfection? Pour pouvoir juger la capacité de débrayage, débrayer le moteur au ralenti. Au bout de trois secondes d'attente environ, on doit pouvoir enclencher la marche arrière sans le moindre bruit. Lorsque l'on enclenche immédiatement la marche arrière, on entend inévitablement les bruits du changement de rapport. Quand un embrayage patine-t-il? Pour ce contrôle, l'embrayage doit avoir atteint sa température de service. Avant le test, parcourir un court trajet avec quelques embrayages et débrayages. Tirer fermement le frein à main. Enclencher le plus grand rapport possible. Après avoir débrayé, accélérer jusqu'à un régime moteur d'environ tr/min et conserver ce régime. Embrayer rapidement. Si le moteur s'étouffe, la capacité de transmission de l'embrayage est correcte. Pour éviter toute sollicitation superflue, ne répéter ce processus qu'une seule fois. Maintenance Système de débrayage Avec les systèmes de débrayage sans jeu d aujourd'hui, il convient de veiller à ce que la butée de débrayage soit enfoncée avec toute la précontrainte nécessaire contre le sous-groupe d'embrayage. La course de la butée doit être impérativement respectée conformément aux prescriptions figurant dans les manuels d'atelier. Sur les systèmes de débrayage conventionnels, la course à vide normale devant être mesurée sur la pédale d embrayage est d'environ mm. Butée de débrayage Les butées de débrayage n'assument leur tâche qu'à la condition que le système de commande fonctionne à la perfection. Sur les butées de débrayage à fixation pivotante, il convient donc de contrôler aussi par principe les paliers de la fourchette de débrayage. Les butées de débrayage à guidage central doivent pouvoir se déplacer facilement dans le sens axial sur le tube de guidage. Le tube de guidage doit être orienté exactement vers le centre du volant moteur, car sinon, il se produit des bruits et une usure prématurée. Ne pas graisser les butées de débrayage comportant des manchons coulissants en matière plastique. Volant moteur En cas de présence de rayures prononcées, il est possible de faire poncer de nouveau la surface de friction du volant moteur. Pour les prescriptions exactes, prière de consulter les manuels des constructeurs automobiles. En cas de rectification, corriger aussi de la même cote la surface de vissage pour le mécanisme d'embrayage. Le centrage du mécanisme d'embrayage doit toujours être parfait. Les paliers pilote doivent pouvoir se déplacer aisément et comporter suffisamment de lubrifiant. Mécanismes d'embrayage Les mécanismes d'embrayage ont un réglage fixe. Il est donc superflu de contrôler une nouvelle fois les valeurs de réglage. Aucune garantie n'est accordée pour les pièces modifiées. 22

23 Remarques et conseils Contrôle de fonction, maintenance, montage Maintenance Disques d'embrayage Avant le montage, contrôler par principe si les disques d'embrayage présentent un voilage. La divergence ne doit pas excéder 0,5 mm. Ce critère entraîne fréquemment des difficultés de débrayage et des réclamations, car, lors du transport ou de la manipulation, le disque d'embrayage risque de se plier. Le disque d'embrayage doit pouvoir glisser aisément sur la cannelure de l'arbre de boîte de vitesses. Si les cannelures ne sont pas graissées, il se produit rapidement une corrosion des cannelures et des difficultés de débrayage apparaissent. Il est important de graisser correctement les cannelures du moyeu et d'utiliser la bonne graisse. Cette graisse doit résister aux températures élevées et aux charges importantes par unité de surface. La graisse hautes performances SACHS (référence ) possède ces propriétés. Nous recommandons de procéder de la manière suivante : graisser les cannelures de moyeu, puis déplacer dans les deux sens le disque d'embrayage sur l'arbre de boîte de vitesses. Enlever des cannelures de moyeu et de l'arbre de boîte de vitesses l'excédent de graisse appliquée. La présence de graisse sur les garnitures a pour effet de faire brouter ou patiner l'embrayage. Avant de visser le mécanisme d'embrayage, centrer le disque d'embrayage sur le volant en utilisant un mandrin. Pour les embrayages bi-disques, procéder au centrage avec un arbre cannelé! Lors de l'introduction de la boîte de vitesses sur le moyeu du disque d'embrayage, procéder avec la plus grande prudence pour ne pas endommager les cannelures du moyeu ni les amortisseurs de torsion sensibles aux chocs. Montage Démontage et montage d'embrayages Les vis servant à fixer le couvercle ou le carter sur le volant moteur doivent systématiquement être vissées ou dévissées alternativement en croix. Après le montage, toujours enlever les étriers de montage / sécurités de transport. Préserver les garnitures d'embrayage de la poussière, de la saleté et surtout de l'huile ou de la graisse. Veiller à la bonne assise du centrage de la plage d'embrayage sur le carter du moteur afin d'éviter tout défaut d'alignement. Défaut d'alignement On entend par là la divergence par rapport à l'axe de rotation commun au vilebrequin du moteur et à l'arbre primaire de boîte de vitesses. On fait une distinction entre le désalignement parallèle (1) et le désalignement angulaire (2). 1 2 Causes de divergences non admissibles : les centrages sont endommagés, fortement encrassés, des corps étrangers se trouvent entre le moteur et la boîte de vitesses, les vis de bride ne sont pas correctement serrées ou desserrées, des douilles / goujons d'ajustage font défaut ou sont endommagés, la cloche d'embrayage est tordue, le guidage de l'arbre primaire de boîte de vitesses est usagé, des paliers pilotes font défaut. 23

24 Diagnostic des anomalies de fonctionnement Causes et solutions L'embrayage patine Pose d'un mécanisme d'embrayage inapproprié. Commander le modèle approprié auprès de votre fournisseur de pièces d'origine SACHS. Les garnitures sont complètement usées. Remplacer le disque d'embrayage. Présence d'huile ou de graisse sur les garnitures. Le joint d'étanchéité de la boîte de vitesses ou du vilebrequin est défectueux. Les cannelures du moyeu sont trop graissées. Eliminer les points non étanches. Respecter les consignes de graissage. Remplacer le disque d'embrayage. L'embrayage est surchauffé et les garnitures sont brûlées (réduction du coefficient de friction). Remplacer le mécanisme d'embrayage et le disque d'embrayage, contrôler si le volant moteur a subi des dommages à cause de la chaleur et, si nécessaire, le remplacer. Corrosion dans les cannelures du moyeu Nettoyer et graisser les cannelures. Contrôler si le disque d'embrayage présente un voilage axial. Le système de débrayage fonctionne difficilement Faire fonctionner le système de débrayage. Remplacer les pièces usées. Lubrifier les points d'articulation. La profondeur du volant moteur est trop importante. Mettre à niveau la surface de vissage par rectification ou mettre en place un volant moteur neuf. L'embrayage broute Le carter du mécanisme d'embrayage a été voilé lors de la pose. Vérifier le centrage au niveau du volant moteur. Si les centrages sont abîmés, remplacer le volant moteur / le mécanisme d'embrayage. Serrer alternativement en croix les vis de fixation. Un disque d'embrayage inapproprié a été posé. Les garnitures ne sont pas adaptées au véhicule. Commander le modèle approprié auprès de votre fournisseur de pièces d'origine SACHS. Les garnitures sont huileuses ou grasses. Remplacer le disque d'embrayage même si les garnitures ne sont que légèrement huileuses ou grasses. Corrosion dans les cannelures du moyeu. Nettoyer et graisser les cannelures. Contrôler si le disque d'embrayage présente un voilage axial. Air dans le système hydraulique. Purger l'air du système. Câble d'embrayage ou tringle de débrayage fonctionnant difficilement. Remplacer les pièces endommagées. Suite à un oubli, le roulement pilote n'a pas été mis dans le volant moteur. Mettre en place le roulement pilote. Vérifier les cannelures de l'arbre de boîte de vitesses et du moyeu des disques d'embrayage quant à la présence d'éventuels dommages. La fixation du moteur et/ou de la boîte de vitesses est défectueuse. Vérifier soigneusement les fixations et, si nécessaire, remplacer les silentblocs. 24

25 Diagnostic des anomalies de fonctionnement Causes et solutions L'embrayage ne débraye pas Voilage axial trop important du disque d'embrayage. Aligner le disque d'embrayage. Divergence admissible, environ 0,5 mm. Un disque d'embrayage inapproprié a été posé. Epaisseur du disque trop importante. Commander le modèle approprié auprès de votre fournisseur de pièces d'origine SACHS. Les garnitures collent car elles sont huileuses ou grasses. Remplacer le disque d'embrayage. Le moyeu se bloque sur l'arbre de la boîte de vitesses. Les cannelures du moyeu ont reçu un choc ou ont été endommagées lors du montage. Si les dommages sont importants, il est impératif de remplacer le disque d'embrayage. Corrosion dans les cannelures du moyeu. Nettoyer et graisser les cannelures. Contrôler si le disque d'embrayage présente un voilage axial. Le débrayage hydraulique n'engendre pas la levée de débrayage requise. Purger l'air du système de débrayage. Roulement pilote défectueux ou fonctionnant difficilement. Remplacer le roulement pilote. L'embrayage fait du bruit Poussée trop importante de l'embrayage. Les languettes du diaphragme / le levier de débrayage raclent sur le disque d'embrayage. Respecter la levée de débrayage préconisée. Remplacer les pièces abîmées. Amortisseurs de torsion usés ou couples de friction réduits par une fuite d'huile. Remplacer le disque d'embrayage. Vérifier le voilage axial. La butée de débrayage démarre de façon excentrée ou avec une précontrainte trop faible. Vérifier les points de centrage, éliminer les frictions externes dans le système de débrayage. Remplissage de graisse de la butée de débrayage épuisée suite à une surchauffe. Remplacer la butée de débrayage. Autres exemples de dommages et causes possibles Garnitures éclatées : le disque d'embrayage a fonctionné en surrégime, par exemple lors d'une descente de côte à une vitesse élevée avec un rapport enclenché trop faible et un embrayage débrayé. Les cannelures du moyeu du disque d'embrayage présentent une déviation : erreur d'alignement entre l'arb re du vilebrequin et l'arbre de boîte de vitesses. Fonctionnement cyclique irrégulier du moteur. Centrage incorrect entre le moteur et la boîte de vitesses. Mode de conduite en sous-régime (vitesse trop faible pour un rapport trop élevé). Roulement pilote détruit : erreur d'alignement entre l'arbre de boîte de vitesses et l'arbre de vilebrequin. Usure prématurée des bagues de synchronisation : la voiture a roulé trop longtemps avec un embrayage qui débrayait mal. Evidemment, les défaillances peuvent aussi être imputables à d'autres problèmes dont l'origine est extérieure à l'organe d'embrayage. Il est impossible d'énumérer ici toutes ces causes. C'est pourquoi nous ne mentionnons que les points les plus importants. 25

26 L'embrayage patine Causes Il peut y avoir différentes causes à un embrayage qui patine. Outre le mécanisme d'embrayage et le disque d'embrayage, cela est fréquemment dû au système de débrayage. D'autres causes peuvent être un volant moteur mal rectifié ou le montage d'un embrayage inapproprié. Il faut donc contrôler : l'usure du système de débrayage, sa facilité de déplacement, ses réglages, l'affectation des pièces au véhicule, que le volant moteur a été correctement rectifié. Garnitures détériorées jusqu'aux têtes de rivets usure normale en fonction des conditions d'utilisation, grande fréquence de démarrages / erreurs de commande, commande d'embrayage fonctionnant difficilement, système de commande pas réglé ou pas rectifié correctement. le mécanisme d'embrayage ne subit pas la totalité de la pression d'appui nécessaire. Garnitures fortement huileuses ou grasses joint d'étanchéité de la boîte de vitesses ou du moteur défectueux, trop de graisse sur l'arbre primaire de boîte de vitesses ou sur le roulement pilote, fuite à hauteur de la commande hydraulique. minoration du coefficient de friction des garnitures. 26

27 L'embrayage patine Causes Garnitures d'embrayage brûlées ou desserrées le conducteur a laissé en permanence patiner l'embrayage, démarrage avec un rapport trop élevé, pression d'appui trop faible, défauts du système de débrayage pas de jeu d'embrayage, donc difficulté de fonctionnement, fuite d'huile / fuite de graisse, trop grande profondeur du volant moteur. la surchauffe a fortement endommagé le liant des garnitures. La garniture n'adhère pas sur toute la surface le volant moteur n'a pas été rectifié, la surface de friction présente de profondes rayures. minoration du coefficient de friction des garnitures. Remarque : Lorsque le disque d'embrayage est neuf, la garniture ne s'appuie, au début, que près de sa circonférence (plus grand rayon de friction à cause de la surface de friction à traitement de blindage du plateau de pression). De ce fait, les pièces neuves assurent déjà l'intégralité de la capacité de transmission avant même qu'elles soient complètement rodées. Caractéristique de qualité! Ceci n est pas un défaut! Surchauffe du mécanisme d'embrayage le conducteur a laissé en permanence patiner l'embrayage, fuite d'huile / fuite de graisse, défauts du système de débrayage pas de jeu d'embrayage, donc difficulté de fonctionnement, trop grande profondeur du volant moteur erreur lors de la rectification. minoration du coefficient de friction des garnitures. En raison de la trop faible pression d'appui, le patinage permanent de l'embrayage a fait dépasser la capacité d'absorption de la chaleur. La conséquence en est une surchauffe. 27

28 L'embrayage patine Causes Pointes du diaphragme fortement usées système de commande usé, tube de guidage usé, précontrainte de la butée de débrayage trop élevée. l'effet de la pression d'appui est bloqué par la butée de débrayage restant accrochée, et est en partie annulé par la précontrainte élevée. Diaphragme cassé dépassement prononcé de la levée de débrayage admissible. la pression d'appui du diaphragme ne possède plus le dimensionnement constructeur. Remarque : provoque également des problèmes de débrayage à cause du trop faible débrayage du plateau de pression. Cames de guidage usées en forme de marches démarrage permanent ou excentré de la butée de débrayage contre la bague de débrayage et/ou les leviers de débrayage. la pression d'appui ne se fait plus sentir car les leviers de débrayage restent accrochés aux cames de guidage lors du débrayage. 28

29 L'embrayage ne débraye pas Causes Si l'embrayage ne débraye pas, la cause ne se situe pas nécessairement au niveau de l'embrayage. Les causes en sont fréquemment des défauts du système de débrayage, des blocages du palier pilote ou le non-respect de prescriptions de montage importantes. Il faut donc contrôler : tous les points de contrôle techniques ont-ils été respectés lors du montage? Système de débrayage - Pièces usées? Câble, hydraulique, points d'articulation. - Réglage correct? Voilage axial trop important du disque d'embrayage tordu lors du transport ou du montage Voilage axial d'env. 0,5 mm dépassé. le débrayage du plateau de pression prescrit ne suffit plus pour garantir un débrayage complet. Remarque : avant le montage, les disques d'embrayage doivent être systématiquement contrôlés quant à la présence de voilage axial. Corrosion de friction dans les cannelures du moyeu lors du montage, le graissage n a pas été réalisé conformément aux prescriptions. Resultat: le disque d'embrayage ne glisse pas sur l'arbre de la boîte de vitesses, mais reste accroché : la garniture d'embrayage reste en permanence en contact avec la surface de friction du volant moteur. A un stade initial, ceci peut se manifester par des à-coups. Remarque : utiliser systématiquement de la graisse de glissement hautes performances SACHS n