Brevet FR2107856A1 — publié le 19720512

X. 2107856 La présente invention se rapporte à un dispositif de commande par fluide tel qu'employé, par exemple, en relation avec des dispositifs à fonction de rotation, tels que des freins ou des embrayages . 5 Les soupapes de retenue à bille à décharge centrifuge ont été utilisées dans des structures de transmission pour décharger du fluide résiduel depuis la chambre d'application pour un dispositif de friction rotatif commandé par piston, tel qu'un frein ou un embrayage, quand le dispositif de friction est dégagé. Si aucu-10 ne soupape de retenue n'était présente, la force centrifuge exercée sur le fluide résiduel pourrait commander le piston et engager le dispositif de friction à un moment peu souhaitable. Dans la structure dans laquelle le dispositif de friction et son dispositif de commande tournent à des vitesses du moteur relativement é-15 levées et lorsque l'on emploie des diamètres relativement grands, en créant ainsi des forces centrifuges relativement élevées, il est très difficile sinon impossible de construire une soupape à décharge centrifuge à hauteur de pression dans laquelle la bille s'applique facilement sur son siège et ferme de manière étanche con-20 venablement l'orifice d'évacuation, lorsqu'il est nécessaire de maintenir une pression de fluide dans la chambre d'application, et puis se décale facilement lorsqu'on exige la purge du fluide résiduel. La force centrifuge élevée agissant sur la bille rend difficile pour la pression de fluide le maintien de cette bille à la 25 position appliquée sur son siège. D'un autre côté, si l'angle de portage de la soupape est rendu assez large pour faciliter un déplacement sûr de la bille hors du siège lorsqu'on le désire, il est probable que la force centrifuge sur la bille la déplacera durant la présence de pression de fluide. D'autre part, si l'angle 30 de portage est suffisamment limité pour que la bille ne puisse pas être retirée de sa position par la force centrifuge lorsqu'il y a une pression de fluide, la bille se calera alors quelquefois sur son siège et ne pourra pas être éjectée quand la pression de fluide sera supprimée. 35 Par suite, les soupapes à décharge centrifuge à hauteur de pression ont été soumises à une limitation de vitesse maxima pour que les forces centrifugea puissent être maintenues dans une gamme pratique. Ces soupapes ne pouvaient pas être utilisées lorsque le dispositif de commande par fluide devait fonctionner à des vi-40 tessesde rotation extrêmement élevées. On a maintenant remédié à 71 33581 2. 2107856 cet inconvénient grâce à la présente invention. La soupape indiquée à décharge centrifuge à hauteur de pression fonctionne convenablement à des vitesses de rotation considérablement supérieures à ce qui était possible précédemment. 5 En conséquence, c'est un objet de la présente invention de prévoir une nouvelle soupape améliorée à décharge centrifuge à hauteur de pression pour un dispositif de commande par fluide et de prévoir une soupape de retenue à bille à décharge centrifuge qui convient à l'utilisation à des vitesses bien supérieures à ce 10 qui était antérieurement possible. La présente invention sera décrite en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une partie d'une structure de transmission incorporant un dispositif de com-15 mande par fluide construit selon un exemple de réalisation de la présente invention ; et La figure 2 est une vue agrandie de la partie du dispositif de commande par fluide de la figure 1 qui contient la soupape à décharge centrifuge à hauteur de pression ; on désigne sur cette 20 figure par A l'axe de siège, par B l'angle de basculement, par C l'angle de rampe, par D l'angle de portage de la soupape et par E l'axe de piston. La structure de transmission décrite comprend une boîte de transmission fixe 10 ayant un arbre d'entrée 11 et un arbre inter-25 médiaire 12 pour transmettre un entraînement à la partie d'engrenage de la transmission. La boîte fixe 10 a une partie annulaire de moyeu ou de manchon 14 pour recevoir un arbre creux fixe 16 dans lequel l'arbre d'entrée 11 est guidé et tourillonné. Un carter d'embrayage 18, monté pour tourner sur le moyeu 14, contient un 30 piston annulaire 19 qui est monté en vue d'un mouvement axial à l'intérieur du carter 18 et qui tourne à la même vitesse que celui-ci. Une chambre ou cavité annulaire 21 d'application de pression est prévue pour le piston 19. L'arbre intermédiaire 12 a un tambour d'embrayage 22 qui y est relié pour un entraînement. Un em-35 brayage 24 comprend une série de disques d'embrayage 25 reliés pour être entraînés au carter d'embrayage 18 et une série de disques d'embrayage 27 intercalés avec les disques 25 et reliés pour être entraînés au tambour 22. Un plateau d'appui ou élément de réaction 29 est solidaire 40 du carter 18 pour maintenir les disques d'embrayage en place quand 71 33581 - 2107856 le piston 19 est déplacé vers sa position de commande dans laquelle l'embrayage 24 est embrayé et le carter d'embrayage tournant 18 est relié pour être entraîné à l'élément entraîné 22. Tel que représenté, l'embrayage 24 est débrayé et le piston Ie est dans sa 5 position de non application ou au repos. Un ressort de type ondulé 31 pousse efficacement et élastiquement le piston 19 afin qu'il occupe normalement cette position. Tout moyen de commande et toute source de pression de fluide convenables peuvent être employés pour introduire la pression 10 de fluide dans la chambre 21 afin de déplacer le piston 19 vers sa position de commande et pour drainer ultérieurement le fluide à partir de cette chambre afin de permettre au ressort 31 de ramener le piston à sa position de non application. Dans le cas illustré, un passage de fluide 34 (représenté en pointillés) s'étend à tra-15 vers le carter rotatif 18 et communique avec une rainure circon-férentielle 35 dans le moyeu fixe 14 afin de faciliter la transmission de la pression de fluide à la chambre 21 et l'épuisement de cette pression de fluide à partir de la chambre. La soupape à décharge centrifuge à hauteur de pression, 20 selon la présente invention, assure qu'après que le fluide ait été drainé à travers le passage 34 et que l'embrayage 24 ait été débrayé, le fluide résiduel emprisonné dans la chambre 21 sera alors libéré pour que la force centrifuge ne puisse pas agir avec ce fluide résiduel et fournir line pression suffisante sur l'arrière 25 du piston 19 pour le déplacer et l'engager dans l'embrayage 24. Ceci est obtenu au moyen d'un orifice d'évacuation ou passage 37 (qu'on voit bien sur la figure 2) qui s'étend à travers une des parois de la chambre 21 sous un angle aigu par rapport à l'axe de piston, l'axe de l'orifice 37 et celui du piston étant dans le 30 même plan. Alors que dans l'exemple de réalisation représenté l'orifice 37 est situé dans le piston 19, il pourrait, bien sûr, être formé dans le carter 18. Un siège de soupape conique ou évasé 38, dont l'ouverture la plus grande est adjacente à la chambre 21, est usiné dans l'orifice 37 et coaxial à celui-ci. La soupape à déchar-35 ge comprend également un élément de clapet, sous forme d'une bille métallique 41, qui est emprisonnée de manière lâche dans la partie agrandie de l'orifice d'évacuation 37 par exemple en repoussant la matière (voir référence 42) du piston 19 après que la bille ait été insérée dans l'orifice. 40 Alors qu'une seule soupape à décharge est représentée sur 71 33581 h. 2107856 le dessin, on prévoit que plusieurs de ces soupapes pourraient être uniformément espacées tout autour de la partie circonféren-tielle du piston 19. En cours de fonctionnement, quand la pression de fluide 5 est fournie par l'intermédiaire du passage 34 à la chambre 21 et que le piston 19 embraye l'embrayage 24, la bille 41 est poussée vers le siège 38 et maintenue dans celui-ci par la pression de fluide dans la chambre 21, en fermant ainsi l'orifice 37 de manière étanche. Puisque le piston 19 tourne, la force centrifuge ten-10 dra à amener radialement vers l'extérieur la bille 41 à partir de l'axe du piston et en dehors du siège 38 jusqu'à sa position déplacée du siège, tel qu'indiqué en traits mixtes dans la construction de la figure 2 par la bille marquée 41'. Cependant, selon la présente invention, cette force centrifuge sera inefficace lorsque la 15 pression de fluide sera présente dans la chambre 21 et ceci est vrai même lorsque le piston 19 fonctionne à une vitesse de rotation extrêmement élevée et crée une force centrifuge élevée de manière correspondante. Ceci est rendu possible parce que les axes copla-naires du piston et du siège sont inclinés ou penchés l'un par rap-20 port à l'autre, à la suite de quoi l'angle de rampe formé entre l'axe du piston et la partie ou surface de siège 38 radialement vers l'extérieur à partir de l'axe du piston (tel qu'illustré sur la figure 2} est relativement petit et est beaucoup plus petit que 1'angle entre la partie ou surface de siège radialement vers 1'in-25 térieur et l'axe du piston. A titre d'explication, la force centrifuge sur la bille 41 est dans une direction radialement vers l'extérieur à partir de l'axecru piston et ainsi est perpendiculaire à cet axe. La force peut être décomposée en deux vecteurs composants, l'ion normal ou 30 perpendiculaire à la partie radialement extérieure du siège 38 et l'autre parallèle à cette partie de siège. Plus l'angle de rampe est petit (et de ce fait plus l'angle de basculement formé entre les axes du siège et du piston est grand), plus grand sera la composante de force vectorielle normale à la partie de siège extérieu-35 re et plus petite sera la composante de force parallèle à la partie de siège. Puisqu'on exige une force parallèle pour déplacer la bille 41 vers sa position déplacée du siège, en minimisant l'angle de rampe on peut tolérer une force centrifuge très élevée sur la bille 41 et, cependant, la composante de cette force parallèle à la 40 partie de siège extérieure sera insuffisante pour surmonter la près- 71 33581 5. 2107856 sion de fluide dans la chambre 21, d'où il résulte que la bille 41 demeure dans sa position placée sur le siège. Le piston 19 peut ainsi fonctionner à des vitesses de rotation extrêmement élevées et la bille 41 restera placée sur le siège quand la pression de 5 fluide sera présente dans la chambre 21. Quand la pression de fluide est épuisée à travers le passage 34 et que le ressort 31 ramène le piston à sa position de repos, la force centrifuge agissant sur la bille 41 sera alors efficace pour la déplacer jusqu'à sa position non placée sur le siège, 10 si bien que l'orifice 37 s1ouvrira7après quoi tout fluide retenu dans la chambre 21 sera drainé à travers cet orifice. Par un choix approprié des angles de basculement et de portage de la soupape, on peut obtenir le fonctionnement pour n'importe quelle combinaison de pression de fluide et de gamme de vi-15 tesses. La bille ne sera pas retirée de son siège par la force centrifuge à la vitesse opératoire maxima quand la pression de fluide sera fournie et, cependant, lors d'un drainage de la pression de fluide et pour une vitesse opératoire minima, la bille sera éjectée de son siège en réponse à la force centrifuge. 20 Bien que, dans le cas illustré, le siège de soupape 38 et l'orifice 37 partagent le même axe, ceci n'est pas essentiel. Seul l'axe du siège a besoin d'être incliné par rapport à l'axe de piston. Les axes de l'orifice et du piston peuvent être parallèles. Il n'est également pas essentiel que le dispositif de commande par 25 fluide soit incorporé dans un mécanisme de transmission. Il peut être utilisé dans n'importe quel environnement où un dispositif rotatif de friction engageable est commandé par un piston rotatif, tel que dans une structure de frein. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de 30 réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 71 33581 6- 2107856 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande par fluide comprenant un élément de carter rotatif contenant une chambre annulaire d'application de pression pour commander hydrauliquement un élément de pis-5 ton rotatif mobile, en réponse à une pression de fluide dans cette chambre d'application, vers une position de commande et comprenant des moyens pour introduire la pression de fluide vers cette chambre afin de déplacer l'élément de piston vers sa position de commande et pour épuiser ultérieurement le fluide à partir de la cham-10 bre, caractérisé en ce qu'il renferme une soupape de décharge centrifuge comprenant un orifice d'évacuation, s'étendant à travers un des éléments et ayant un siège de soupape conique dont l'extrémité la plus grande est adjacente à la chambre et un élément de clapet qui tend à se déplacer radialement vers l'extérieur à par-15 tir de l'axe de piston par suite de la force centrifuge, mais qui est poussé vers le siège et maintenu dans celui-ci par ls pression de fluide dans la chambre, en fermant ainsi l'orifice, lorsque cette pression de fluide est fournie à la chambre, cet élément de clapet pouvant être éjecté hors du siège par la force centrifu-20 ge en l'absence de cette pression de fluide dans la chambre, et ouvrant ainsi cet orifice pour décharger tout fluide résiduel emprisonné dans la chambre afin d'empêcher une fausse commande non désirée de l'élément de piston résultant de la force centrifuge agissant sur ce fluide résiduel, les axes de piston et le siège 25 étant inclinés l'un par rapport à l'autre pour minimiser l'angle de rampe, formé entre l'axe de piston et la partie du siège radialement vers l'extérieur à partir de l'axe de piston, afin de rendre maxima la vitesse de rotation à laquelle le dispositif de commande par fluide peut fonctionner. 30 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'évacuation et le siège sont coaxiaux et les a-xes du piston et du siège se trouvent dans le même plan. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'orifice d'évacuation est situé 35 dans l'élément de piston et s'étend à travers celui-ci sous un angle aigu par rapport à l'axe du piston, de manière telle que les -axes du siège et du piston aient une séparation plus intime à la grande ouverture de siège par rapport à leur séparation à l'ouverture plus petite. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications! BAD ORIGINAL 71 33581 7. 2107856 à 3, caractérisé en ce que l'élément de clapet a la forme d'une bille métallique. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plus grande ouverture du siège de soupape est reliée à la chambre et l'axe de ce siège est incliné par rapport à l'axe de rotation, et de ce fait, la surfane radialement extérieure du siège est sous un angle plus petit par rapport à l'axe de rotation que sa surface radialement intérieure.