Les capteurs au service des embrayages « électronisés »

Les capteurs au service des embrayages « électronisés »

Aujourd'hui, des systèmes électroniques permettent de satisfaire de nouveaux besoins liés au contrôle-commande des embrayages, ce qui impose la mise au point de solutions à base de capteurs capables de délivrer des informations telles que position, vitesse et température. Grâce à sa capacité d'innovation et à sa maîtrise de l'ensemble des technologies de capteurs, Electricfil Automotive est en mesure d'apporter une solution optimale à chaque demande, permettant ainsi aux constructeurs automobiles d'enrichir leur offre de nouvelles fonctions liées à l'embrayage dans le but d'améliorer le confort de conduite et la sécurité tout en diminuant la consommation de carburant et bien sûr le coût.

Les embrayages sont commandés par des actionneurs électriques ou hydrauliques. Dans les boîtes de vitesses à double embrayage (DCT) et semi-automatiques (AMT), ces actionneurs sont pilotés par un système électronique ; dans les boîtes manuelles (MT), c'est le conducteur qui les commande en appuyant sur la pédale d'embrayage. Dans tous les cas, les nouveaux systèmes d'assistance à la conduite facilitent et sécurisent la tâche du conducteur tout en augmentant sensiblement la durée de vie des composants de l’embrayage. Grâce à ces systèmes électroniques, les démarrages en côte s’effectuent en douceur, sans faire patiner l’embrayage. Des verrouillages de sécurité empêchent de passer une mauvaise vitesse, de démarrer en prise ou de rétrograder sur une route glissante. Le frein à main se desserre automatiquement lors du débrayage. Parmi les autres fonctions que proposent les embrayages « électronisés », citons la limitation de couple, l’arrêt du régulateur de vitesse, le système anti-calage, l’alarme « pied sur pédale » et l’indicateur de position d’embrayage. La liste de ces fonctions reste ouverte et ne cesse de s’allonger.

Les besoins en mesures
Afin de mettre en œuvre ces fonctions, les systèmes de contrôle-commande nécessitent des capteurs pourvoyeurs d’informations concernant la position de l’embrayage. Selon le type de transmission, ces capteurs acquièrent ces informations en mesurant la position du cylindre récepteur ou émetteur, de la butée de débrayage ou de la pédale d’embrayage. Avec les boîtes électroniques telles que AMT et DCT, le conducteur n’a plus besoin d’appuyer sur une pédale et de passer les vitesses manuellement. En effet, c’est le système de commande électronique qui détermine le moment précis du changement de rapport et qui pilote les actionneurs. Cette optimisation des séquences d'embrayage et de débrayage, sans l'intervention du conducteur, facilite la conduite et réduit la consommation en carburant, ce qui explique l’essor croissant de ces boîtes électroniques avec embrayage piloté, notamment en Europe. En vue de définir le moment idéal pour embrayer et débrayer, le système de commande électronique doit connaître, outre la position de l’embrayage, la vitesse des arbres à son entrée et à sa sortie. Par ailleurs, la mesure de la température de l'huile permet de calculer la viscosité du lubrifiant, un paramètre qui offre la possibilité d'affiner le réglage de la commande de l’embrayage. D’autres informations, comme le rapport actuel et le rapport cible, ainsi que la position de la pédale d’accélérateur peuvent également se révéler utiles.

Les besoins en capteurs
Les capteurs qui fournissent ces informations doivent être précis et rapides, offrir une capacité de diagnostic et une excellente fiabilité, et ce dans des dimensions et à des coûts les plus faibles possibles. Selon l'endroit où ils sont installés, ces capteurs doivent aussi résister à des environnements sévères. En effet, ils sont soumis à des températures élevées ainsi qu’à des perturbations électromagnétiques, à des vibrations et à des liquides corrosifs. Face à un problème d’une telle complexité et à des délais souvent très courts, seul un expert reconnu est en mesure de proposer la solution la mieux adaptée.

Les solutions Electricfil
Forte de son expertise dans l'ensemble des technologies de capteurs, Electricfil Automotive est à même d’apporter des solutions optimales répondant à tous types de besoins. Les solutions Electricfil vont bien au-delà de la simple fourniture de capteurs ; elles résultent d’une succession d’étapes maîtrisées grâce aux 25 années d’expérience dont témoigne l’entreprise à l'échelle mondiale. Ainsi, pour chaque nouveau projet, les ingénieurs d’Electricfil commencent par analyser les besoins du client afin de définir la technologie de capteurs la mieux adaptée:

Mesures de position de l’embrayage
Dans l’optique d’une usure minimale et d’une fiabilité maximale, seules les technologies « sans contact » peuvent être prises en considération. La meilleure solution intègre souvent un capteur de position linéaire analogique de type LVDT, capable de mesurer avec précision les courses jusqu'à 100 mm à travers des parois en matériaux non-magnétiques et avec des entrefers jusqu'à 4,5 mm. Pour ces capteurs, Electricfil a mis au point un circuit intégré spécifique à l’application (ASIC) qui assure une haute précision, une fiabilité sans faille, une forte capacité de diagnostic et la possibilité de choisir entre un mode PWM ou analogique. Pour les applications moins exigeantes, il est possible d’utiliser des capteurs de position linéaires à Effet Hall. Par ailleurs, les capteurs à courants de Foucault seront bientôt disponibles pour des applications requérant une insensibilité totale aux champs magnétiques externes. Bien entendu, toutes ces solutions sont entièrement programmables. Pour les applications nécessitant uniquement une information concernant l’état de l’embrayage (embrayé/débrayé), Electricfil utilise des interrupteurs à base de capteurs de position linéaire à Effet Hall afin de fournir un signal de sortie binaire.

Mesures de vitesse de rotation des arbres
Au début des années 1990, Electricfil a introduit des solutions de type inductif avec des capteurs à réluctance variables (capteurs VR), qui sont de plus en plus souvent remplacés aujourd’hui par des capteurs de vitesse à effet Hall. La technologie Hall offre une plus haute précision et des entrefers jusqu'à 3 mm pour les cibles métalliques et 5 mm pour les cibles magnétiques, le tout dans un faible encombrement. Les capteurs de vitesse Hall sont d’une grande robustesse vis-à-vis des vibrations et des faux ronds. Des solutions à capteurs GMR seront bientôt disponibles pour répondre aux besoins nécessitant des entrefers encore plus grands et une répétabilité de mesure plus élevée.

Mesures de température de l’huile
Les briques technologiques Electricfil comprennent des capteurs à thermistance CTN adaptés à la plupart des besoins et des capteurs de type PT100 et PT1000 pour les applications qui demandent un temps de réponse plus court ou une plus grande précision.

Puis ils déterminent le degré d’intégration qui permet de choisir entre des solutions comprenant un ou plusieurs capteurs, ou un module mécatronique qui inclut plusieurs capteurs et des actionneurs. Après avoir conçu les circuits et si besoin l'ASIC, ils sélectionnent les composants électroniques et la technologie d’assemblage, intégrant des composants montés en surface (CMS) ou des composants discrets, selon l’application. Le boîtier est développé en parallèle, avec un choix judicieux de la matière (PA, PPS, PBT, etc.), du processus d’assemblage (à soudage thermique ou par laser ou vibrations) et des techniques d'imprégnation, de surmoulage ou d’encapsulation les mieux adaptés. Viennent ensuite le choix des interconnexions (bande métal, flexible et câbles), la conception et le dimensionnement du circuit magnétique, y compris les matériaux magnétiques et les pièces polaires. Toutes ces étapes, qui comportent des analyses AMDEC et de fiabilité, des simulations sur ordinateur, du prototypage et une multitude d’autres analyses et tests, permettent la mise au point d'une solution qui répond parfaitement aux besoins du client.

Le savoir-faire Electricfil
Les solutions à base de capteurs représentent actuellement 75% du chiffre d'affaires d'Electricfil, avec de nombreuses applications dans le contrôle-commande du moteur, de la transmission et du véhicule. Ces solutions permettent aux constructeurs automobiles d’optimiser la performance, de réduire la consommation et d'améliorer le confort des véhicules, tout en limitant les coûts et les émissions de polluants. Plus d’une centaine d’ingénieurs travaillent dans le nouveau centre technique de R&D, le Technopôle Jean Thollin, et sur les sites client dans le monde entier. Leur mission : mettre en œuvre des technologies de pointe pour fournir des solutions innovantes qui satisfont aux demandes des clients, qu'il s'agisse de capteurs simples, de modules multi-capteurs ou de systèmes mécatroniques. En adoptant une démarche d’innovation permanente, Electricfil se met à l’écoute des constructeurs et des équipementiers automobiles dans l’intention de mieux anticiper leurs besoins en capteurs. Electricfil Automotive dispose d’une expérience inégalée dans le domaine de l’optimisation des performances moteur et d’une capacité d’innovation qui lui permet de jouer un rôle majeur dans les systèmes électroniques et électromagnétiques destinés à l’automobile. Avec un effectif de 1200 personnes, Electricfil produit chaque année plus de 30 millions de capteurs et effectue plus de 25 démarrages série sur de nouveaux systèmes. Aujourd’hui, plus de 150 millions de capteurs de régime moteur conçus et produits par Electricfil circulent sur des véhicules à travers le monde.