L'embrayage est un dispositif d'accouplement temporaire entre un arbre dit moteur et un autre dit récepteur. Du fait de sa transmission par adhérence, il offre une mise en charge progressive de l'accouplement qui évite les à-coups qui pourraient provoquer la rupture d'éléments de transmission ou le calage dans le cas d'une transmission depuis un moteur thermique.
Sur les véhicules automobiles, l'embrayage est nécessaire parce que les moteurs thermiques doivent continuer à tourner même si le véhicule est à l'arrêt. Le désaccouplement facilite aussi le changement de rapport de vitesses. L'embrayage trouve donc sa place sur la chaîne de transmission, entre le moteur et la boîte de vitesses, où, de plus, le couple à transmettre est le moins élevé.
« Embrayage » désigne également la phase de fonctionnement où l'accouplement est établi ; il s'agit de l'opération inverse du « débrayage » pendant laquelle les arbres sont désolidarisés. En fait « Embrayage » est une contraction de « Dispositif d'embrayage ».
On opposera les embrayages aux systèmes à crabotage qui assurent un accouplement par obstacle et qui n'autorisent donc pas une mise en charge progressive.
Les phases de fonctionnement d´un embrayage :
On distingue trois phases de fonctionnement pour un dispositif d'embrayage:
• En position embrayée : l'embrayage transmet intégralement la puissance fournie (la voiture roule, le moteur est lié à la boîte de vitesses). C'est le plus souvent la position stable du dispositif (absence d'action de commande).
• En position débrayée : La transmission est interrompue. Roue libre, ou voiture arrêtée, le moteur peut continuer à tourner sans entraîner les roues. La situation est équivalente au point mort.
• phase transitoire de glissement : en particulier pendant l'embrayage, la transmission de puissance est progressivement rétablie. Pendant cette phase, l'arbre d'entrée et de sortie ne tournent pas à la même vitesse ; il y a alors glissement entre les disques, donc dissipation d'énergie, sous forme de chaleur. Cette phase est à limiter dans le temps, même si elle est inévitable et permet de solidariser graduellement le moteur et la boîte de vitesses. L'usure des disques a lieu pendant cette phase. Phase souvent utilisée lors des démarrages en côte.
C'est la situation de glissement qui donne les conditions de dimensionnement de l'embrayage. Elle détermine le couple maximum transmissible. Au-delà, le glissement est systématique. La même configuration technologique est d'ailleurs adoptée sur les systèmes limiteurs de couple, qui vont donc patiner lorsque le couple sollicité devient trop important.
S'il est recommandé de débrayer le plus vivement possible, il faut en revanche embrayer progressivement afin d'éviter des chocs qui endommage tous les éléments de transmission: les pièces du dispositif d'embrayage lui même, mais aussi les engrenages de la boîte et du différentiel, les paliers de ces derniers, les joints de cardan, et enfin les pneumatiques.
Classification : Les solutions technologiques retenues pour ce dispositif se distinguent suivant plusieurs critères :
• la géométrie de la surface de friction :
o disques, le contact étant effectif suivant une couronne ;
o tambour (dans le cas de certains embrayages centrifuges) ;
o conique (abandonné aujourd'hui sauf quelques applications à faible puissance). Son intérêt réside dans le fait qu'il est autobloquant : l'assemblage conique reste coincé en l'absence d'effort presseur. Il faut agir pour débrayer.
• Selon le nombre de disques (quand il s'agit de disques)
o monodisque ;
o bidisque à sec à commande unique ou à commande séparée (double) ;
o multidisque humide ou à sec.
On appelle disque l'élément généralement associé à l'arbre de sortie et pincé par deux éléments liés à l'arbre moteur. Il porte les garnitures de friction, et constitue de ce fait une pièce d'usure. Le nombre de surfaces de contact est toujours pair ; ainsi les efforts presseurs n'induisent pas de contraintes dans la liaison entre le bâti et le système d'embrayage, et sont en fait repris par la cloche d'embrayage.
Le nombre de disques annoncé dans un embrayage est donc le nombre de disques pincés munis de garnitures.
• La lubrification des surfaces de contact peut :
o Fonctionner à sec ;
o Fonctionner sous bain d'huile.
• Selon le principe de commande
o Commande mécanique ;
o Commande hydraulique ;
o Commande électrique asservie électroniquement ;
o Centrifuge (dans ce cas la commande n'est pas volontaire mais induite par l'action sur l'accélérateur).
• Le sens de la commande
o Commande d'embrayage pour les dispositifs normalement débrayés (cas de petits engins tels tondeuses et motoculteur), ou des engins à embrayage centrifuge (cyclomoteur, modèles réduits radiocommandés) ;
o Commande de débrayage pour les dispositifs normalement en prise.
Embrayage à Diaphragme :
Dans ce système,les doigts d’embrayage sont remplacés par un ressort unique à diaphragme,ce qui confère à ce dispositif plusieurs avantages :
- Bien équilibré statiquement et dynamiquement,il devient insensible à la force centrifuge.
- L’effort à exercer sur la pédale est rendu plus constant,la progressivité à l’embrayage est plus grande.
- Moins influencé par l’usure due à la friction du disque,il nécessite un tarage relativement faible, l’effort à exercer est diminué.
- Lorsque la ventilation de l’ensemble est bien assurée, la pression exercée sur la friction d’embrayage reste constante malgré la chaleur dégagée par le frottement.
Schémas de commande de l’embrayage à diaphragme :
Emplacement de l'embrayage sur le moteur :
Les solutions et les types utilisés pour les embrayages :
Embrayage Commandé :
Dans ce cas,c’est un accouplement mécanique par embrayage à disques sec ou à bain d’huile.
Embrayage automatique :
Par accouplement mécanique : embrayage centrifuge, embrayage électromagnétique, embrayage piloté.
Par accouplement homocinétique : Coupleur,convertisseur.
Sur les véhicules automobiles, l'embrayage est nécessaire parce que les moteurs thermiques doivent continuer à tourner même si le véhicule est à l'arrêt. Le désaccouplement facilite aussi le changement de rapport de vitesses. L'embrayage trouve donc sa place sur la chaîne de transmission, entre le moteur et la boîte de vitesses, où, de plus, le couple à transmettre est le moins élevé.
« Embrayage » désigne également la phase de fonctionnement où l'accouplement est établi ; il s'agit de l'opération inverse du « débrayage » pendant laquelle les arbres sont désolidarisés. En fait « Embrayage » est une contraction de « Dispositif d'embrayage ».
On opposera les embrayages aux systèmes à crabotage qui assurent un accouplement par obstacle et qui n'autorisent donc pas une mise en charge progressive.
Les phases de fonctionnement d´un embrayage :
On distingue trois phases de fonctionnement pour un dispositif d'embrayage:
• En position embrayée : l'embrayage transmet intégralement la puissance fournie (la voiture roule, le moteur est lié à la boîte de vitesses). C'est le plus souvent la position stable du dispositif (absence d'action de commande).
• En position débrayée : La transmission est interrompue. Roue libre, ou voiture arrêtée, le moteur peut continuer à tourner sans entraîner les roues. La situation est équivalente au point mort.
• phase transitoire de glissement : en particulier pendant l'embrayage, la transmission de puissance est progressivement rétablie. Pendant cette phase, l'arbre d'entrée et de sortie ne tournent pas à la même vitesse ; il y a alors glissement entre les disques, donc dissipation d'énergie, sous forme de chaleur. Cette phase est à limiter dans le temps, même si elle est inévitable et permet de solidariser graduellement le moteur et la boîte de vitesses. L'usure des disques a lieu pendant cette phase. Phase souvent utilisée lors des démarrages en côte.
C'est la situation de glissement qui donne les conditions de dimensionnement de l'embrayage. Elle détermine le couple maximum transmissible. Au-delà, le glissement est systématique. La même configuration technologique est d'ailleurs adoptée sur les systèmes limiteurs de couple, qui vont donc patiner lorsque le couple sollicité devient trop important.
S'il est recommandé de débrayer le plus vivement possible, il faut en revanche embrayer progressivement afin d'éviter des chocs qui endommage tous les éléments de transmission: les pièces du dispositif d'embrayage lui même, mais aussi les engrenages de la boîte et du différentiel, les paliers de ces derniers, les joints de cardan, et enfin les pneumatiques.
Classification : Les solutions technologiques retenues pour ce dispositif se distinguent suivant plusieurs critères :
• la géométrie de la surface de friction :
o disques, le contact étant effectif suivant une couronne ;
o tambour (dans le cas de certains embrayages centrifuges) ;
o conique (abandonné aujourd'hui sauf quelques applications à faible puissance). Son intérêt réside dans le fait qu'il est autobloquant : l'assemblage conique reste coincé en l'absence d'effort presseur. Il faut agir pour débrayer.
• Selon le nombre de disques (quand il s'agit de disques)
o monodisque ;
o bidisque à sec à commande unique ou à commande séparée (double) ;
o multidisque humide ou à sec.
On appelle disque l'élément généralement associé à l'arbre de sortie et pincé par deux éléments liés à l'arbre moteur. Il porte les garnitures de friction, et constitue de ce fait une pièce d'usure. Le nombre de surfaces de contact est toujours pair ; ainsi les efforts presseurs n'induisent pas de contraintes dans la liaison entre le bâti et le système d'embrayage, et sont en fait repris par la cloche d'embrayage.
Le nombre de disques annoncé dans un embrayage est donc le nombre de disques pincés munis de garnitures.
• La lubrification des surfaces de contact peut :
o Fonctionner à sec ;
o Fonctionner sous bain d'huile.
• Selon le principe de commande
o Commande mécanique ;
o Commande hydraulique ;
o Commande électrique asservie électroniquement ;
o Centrifuge (dans ce cas la commande n'est pas volontaire mais induite par l'action sur l'accélérateur).
• Le sens de la commande
o Commande d'embrayage pour les dispositifs normalement débrayés (cas de petits engins tels tondeuses et motoculteur), ou des engins à embrayage centrifuge (cyclomoteur, modèles réduits radiocommandés) ;
o Commande de débrayage pour les dispositifs normalement en prise.
Embrayage à Diaphragme :
Dans ce système,les doigts d’embrayage sont remplacés par un ressort unique à diaphragme,ce qui confère à ce dispositif plusieurs avantages :
- Bien équilibré statiquement et dynamiquement,il devient insensible à la force centrifuge.
- L’effort à exercer sur la pédale est rendu plus constant,la progressivité à l’embrayage est plus grande.
- Moins influencé par l’usure due à la friction du disque,il nécessite un tarage relativement faible, l’effort à exercer est diminué.
- Lorsque la ventilation de l’ensemble est bien assurée, la pression exercée sur la friction d’embrayage reste constante malgré la chaleur dégagée par le frottement.
Schémas de commande de l’embrayage à diaphragme :
Emplacement de l'embrayage sur le moteur :
Les solutions et les types utilisés pour les embrayages :
Embrayage Commandé :
Dans ce cas,c’est un accouplement mécanique par embrayage à disques sec ou à bain d’huile.
Embrayage automatique :
Par accouplement mécanique : embrayage centrifuge, embrayage électromagnétique, embrayage piloté.
Par accouplement homocinétique : Coupleur,convertisseur.