Brevet FR2311222A1 — publié le 19761210

La présente invention a trait à la construction des embrayages à friction à disques multiples, dotés d'une commande hydraulique, utilisés de préférence dans les bottes de vitesses des véhicules automobiles, tracteurs et autres engins automobiles. Principalement la présente invention concerne les embrayages à friction compacts de type donné, comportant des jeux des disques menants et menés, reliés l'un à l'autre lors de la mise en marche de la commande hydraulique de l'embrayage par le liquide moteur, qui en agissant sur le piston, le déplace le long du corps de l'accouplement, de concert avec le disque de pression assurant de cette sorte l'accouplement des disques menants et menés. En plus, la présente invention concerne les embrayages de conception donnée, dont le piston est percé d'orifices d'évacuation débouchant dans le sens parallèle à l'axe du piston près de sa partie périphérique, de sorte que lorsque le piston et le plateau de pression sont écartés sous 1' effet d'un élément élastique intermédiaire, le liquide moteur peut s'écouler par lesdits orifices au moment de débrayage de l'accouplement. Actuellement à l'étranger, les embrayages à friction à disques multiples construits par les compagnies Borg Warner", "trin Disk", "Clark Equipment" (USA) et "Richier" (France) ont trouvé une large application. Dans les embrayages de la compagnie "Borg Warner", on utilise les pistons étages, dont les cavités intérieures et extérieures sont reliées par les orifices calibrés. L'accroissement de la pression du liquide moteur et, par conséquent, la souplesse de la mise en action est obtenue par le choix des orifices calibrés. Bes inconvénients des embrayages à friction donnés sont les suivants : encrassements des orifices calibrés et des cavités des vérins, dimensions longitudinales notables, conditions sévères auxquelles doivent satisfaire les huiles utilisées et leur épuration. Pour assurer un bon fonctionnement dudit embrayage, il est nécessaire d'utiliser les filtres d'éPuration fine d'au plus de 20fit Un embrayage à friction perfectionné avec des orifices d'évacuation débouchants, percés au voisinage de la périphérie du piston et servant à accélérer le débrayage a été examiné dans le brevet USA NO 7 562 481 où on indique en particulier que lorsque la pression de fonctionnement est nulle, les éléments élastiques écartent le piston du disque voisin et c'est seulement à ce momeht que les orifices débouchants du piston s'ouvrent en assurant l'évacuation du liquide moteur. Au moment de la mise en action dudit embrayage, le piston est étroitement serré contre le disque voisin tandis que son orifice reste obturé. Parmi les inconvénients des embrayages indiqués, il convient de noter qu'à la marche à vide du piston l'éva- cuation du liquide moteur se produit par lesdits orifices et la durée de la marche à vide augmente en prolongeant de cette sorte la durée totale de mise en action de l'accouplement. Cette circonstance ne permet pas en plus d'élargir la section de passage des orifices d'évacuation ce qui augmente la durée de débrayage. Dans des embrayages similaires, il est également difficile de régler le débit d'évacuation du liquide moteur pendant r embrayage.. Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients indiqués des embrayages à friction à commande hydraulique. On se propose de mettre au point un tel embrayage à friction à disques multiples dont le système d'évacuation du liquide moteur depuis le vérin hydraulique rotatif de l'embrayage permettra d'assurer l'embrayage souple et réglable et le débrayage vite et sans-à-coups. Le problème posé est résolu par le fait que l'embrayage à friction à disques multiple,s, doté d'une commande hydraulique, comporte des jeux de disques à friction menants et menés accouplés à la mise en action de ltembryage dans le corps duquel est monté un piston mobile pouvant se déplacer dans le sens axial et percé d'orifices d'évacuation débouchants au voisinage de sa partie périphérique, le plateau de pression, qui est normalement écarté du piston par un élément intermédiaire et les ressorts de rappel servant à ramener le piston dans sa position de départ à la mise au repos de l'embrayage se caractérise par le fait que lesdits orifices d'évacuation, percés dans le piston, sont fermés par les soupapes qui sont normalement fermées à la mise au repos de l'embrayage et pendant la marche à vide du piston et dotées d'un élément commandé, qui coopère avec le plateau de pression lors du déplacement relatif du plateau de pression et du piston de manière que plus ledit plateau de pression et le piston se rapprochent, plus ledit élément asservi de la soupape se déplace en variant la capacité de rendement des orifices d'évacuation. Un tel perfectionnement de l'embrayage à friction permet de réaliser la mise en action souple de l'embrayage, dès que le piston a commencé à serrer le jeu des disques menants et menés au fur et à mesure du fléchissement des ressorts, les éléments asservis de la soupape commencent à se déplacer eux aussi en assurant de cette sorte l'évacuation imposée progressive du liquide moteur de la cavité entre le piston et le plateau de pression. Conformément à l'une des variations particulières de réalisation, l'embrayage à friction à disques multiples est caractérisé par le fait que les éléments asservis indiqués de la soupape sont réalisés sous forme d'un bouchon fendu suivant le sens longitudinal pouvant se déplacer dans les orifices axiaux débouchants du piston sous l'action du plateau de pression, la coupe longitudinale formant alors la fente d'évacuation, dont la section de passage varie pendant le glissement du bouchon, forme sur l'extrémité du bouchon des parties élastiques qui s' écartent interdisant le déplacement spontané du bouchon dans les orifices du piston immédiatement sous l'action de la pression du liquide, les bouchons indiqués étant installés de sorte que leurs extrémités butent contre le corps de l'embrayage à friction assurant le rappel des bouchons des soupapes à la position de départ en cas de retour du piston dans la position initiale. Cette réalisation des soupapes permet d'obtenir plus facilement un déplacement progressif de l'élément asservi de la soupape (bouchon fendu) et l'ouverture de l'orifice de vidange (fente du bouchon) en stricte conformité avec le déplacement du piston par rapport au corps de ltembrayage. Comme il est indiqué plus haut l'utilisation des bouchons fendus interdit de m8me le déplacement spontané des bouchons dans les orifices du piston sous l'effet seulement de la pression du liquide et assure de cette manière le blocage des bouchons dans les orifices et leur déplacement seulement sous l'action d'un contact mécanique direct avec le plateau de pression d'un côté et le corps de l'embrayage de l'autre. Suivant une autre version, l'embrayage à friction à disques multiples, est caractérisé en ce que le rôle de l'élément élastique intermédiaire, posé entre le piston et le plateau de pression est joué par un ressort conique, à rondelle, dont l'effort est suffisant pour écarter le piston et le plateau de pression en cas de coupe de la pression statique d'embrayage. L'utilisation d'un ressort à rondelle conique avec l'effort susmentionné est optimale du point de vue de la construction et nécessaire pour l'écartement str du piston et du plateau de pression après la coupe de pression du liquide moteur dans le but de mettre l'embrayage au repos. Encore une version de l'embrayage à friction proposé consiste en ce que suivant l'invention l'embrayage à friction à disques multiples est caractérisé par le fait que l'une des soupapes indiquées normalement fermée assure les fuites internes du liquide entré accidentellement dans le corps, lorsque l'embrayage est au repos, ce qui interdit la mise en action accidentelle de l'embrayage. Par l'intermédiaire d'un procédé technique susindiqué, on obtient facilement un fonctionnement sûr de l'embrayage à friction et au moyen des fuites calculées d'une seule soupape on parvient à évacuer le liquide entré accidentellement dans le vérin et on supprime de cette manière la mise en action accidentelle de l'embrayage. Ci-après, les particularités et les performances de l'embrayage à friction à disques multiples seront expliquées par la description de différentes versions avec les références aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 représente une coupe longitudinale de l'embrayage à friction suivant l'invention; la figure 2 montre une partie de l'embrayage à friction suivant l'invention pendant le rattrapage des jeux entre les disques à friction (position initiale); la figure 3 montre l'embrayage à friction suivant la figure 2 au moment de l'évacuation du liquide moteur par la soupape lors du patinage de l'embrayage en charge; la figure 4 montre l'embrayage à friction complétement embrayé, suivant l'invention; la figure 5 montre l'embrayage à friction au moment de l'évacuation du liquide moteur depuis le multiplicateur de pression au moment du débrayage;; la figure 6 montre le bouchon de la soupape de vidange de l'embrayage à friction suivant les figures 1 à 5. L'embrayage à friction à disques multiples est constitué par un corps 1 (figure 1-5), renfermant une cavité cylindrique annulaire (vérin) dans laquelle sont installés un piston 2, un plateau d'embrayage 4, quatre disques menants 5, cinq disques menés 6, un plateau de pression 7, deux ressorts à rondelle coniques 8, douze ressorts de rappel 9, et des bouchons 3 engagés dans les orifices d'évacuation du piston 2. Le corps 1 est relié rigidement avec l'arbre moteur 10 (par exemple à l'aide d'une clavette) et porte sur sa partie périphérique des rainures de part en part qui jouent le rôle des cannelures engrenant les cannelures des disques menants 5. Les disques menés 6 sont pourvus de cannelures intérieures qui sont engrenées avec les éléments menés de la transmission (par exemple le pignon ll représenté sur la figure 1 par les lignes minces). Le couple moteur est transmis depuis les disques menants 5 aux disques menés 6 grâce à la force de frottement engendrée entre eux à la suite du serrage du jeu de disques. Le serrage du jeu de disques se produit par le piston 2 par l'intermédiaire des ressorts à rondelle coniques 8 et le plateau de pression 7 après l'amenée du liquide moteur sous pression dans le corps 1 sous le piston 2 par les canalisations 12, qui sont représentées sur la figure 1 en pointillé. Sur la partie périphérique du piston 2, on a taillé des cannelures interdisant la rotation du piston par rapport au corps 1. On utilise les mêmes cannelures pour le raccordement du piston 2 avec le plateau de pression 7 qui est écarté du piston par les ressorts à rondelle coniques 8 comprimés préalablement à une certaine valeur pendant le montage de l'embrayage à friction. A la périphérie du piston 2 en face du disque de pression 7 sont percés débouchants les orifices d'évacuation dans lesquels on met les bouchons fendus 3 pouvant se déplacer dans le sens axial et faisant fonctionner un tiroir commandé de la soupape. les parties 13 des bouchons 3 élastiques s' écartent (figure 6) ce qui est nécessaire pour bloquer les bouchons 3 dans l'orifice d'évacuation du piston 2 et interdire tout déplacement spontané des bouchons sous l'effet de la pression du liquide. Comme il est représenté sur les figures 2,3,4, et 5 lesdites parties du bouchon 3 prenant contact avec le piston 2 créent une force de frottement suffisante pour permettre son déplacement seulement sous l'action du disque 7 ou du corps 1. les bouchons 3 coopèrent avec le plateau de pression 7 pendant le déplacement mutuel du plateau de pression 7 et le piston 2 de sorte que plus le disque 7 et le piston 2 se rapprochent, plus le bouchon 3 se déplace en variant le débit des soupapes dans les orifices d'évacuation du piston. L'embrayage à friction conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante Le liquide moteur entre sous pression dans le corps 1 et fait déplacer le piston 2 vers les disques à friction 5 et 6. Comme il est montré sur la figure 2, au cours du rattrapage des jeux entre les disques (marche à vide du piston) le piston 2 et le plateau de pression 7 se déplacent en bloc, les orifices d'évacuation sont fermés alors par les bouchons 3 et le retour du liquide moteur ne se produit pas à travers ces orifices, ce qui contribue à la réalisation rapide de l'étape initiale de l'embrayage et influe positivement sur la réduction de la durée de la discontinuité du flux de puissance, à l'embrayage des vitesses. Ensuite, le plateau de pression 7 bute contre le jeu de disques à friction et comme il est montré sur la figure 3 il se produit le fléchissement des ressorts à rondelle coniques 8 et le déplacement simultané des bouchons 3 dans les orifices du piston 2 permettant l'évacuation du liquide moteur depuis le corps 1. A ce moment, l'embrayage à friction patine en charge.L'effort de serrage du jeu de disques 5 et 6 à ce moment là est déterminé par la résistance des ressorts à rondelle coniques 8 et le rythme d'embrayage dépend de l'évacuation du liquide par les soupapes ouvertes au moyen des bouchons fendus. En choisissant les ressorts à rondelle coniques 8 et en variant la section de passage dans les bouchons 3, on peut obtenir un rythme optimal de la mise en action de l'embrayage et une souplesse voulue de ltembrayage. le déplacement de chaque bouchon 3 dans l'orifice du piston 2 à cette étape se produit sous l'action de l'effort du piston. Cet effort est assez grand pour assurer un fonctionnement fiable du dispositif tout entier. En fin de marche, le piston 2 bute directement contre le plateau de pression 7 et ferme les orifices d'évacuation du liquide (figure 4) en déplaçant les bouchons 3. De cette sorte, l'embrayage à friction étant complétement embrayé, l'évacuation du liquide moteur depuis le corps 1 est pratiquement interdite, ce qui réduit les fuites internes du liquide, augmente la pression sur le piston 2 et supprime l'accumulation dans le corps 1 des produits de décomposition du liquide moteur et d'autres encrassements. A cette étape l'effort de serrage du jeu de disques 5 et 6 touche sa valeur maximale et l'embrayage à friction transmet complétement le couple moteur. La mise au repos de l'embrayage à friction se produit par la voie de la communication de la canalisation 12 présentée en pointillé sur la figure 1 avec la canalisation de retour. Les ressorts à rondelle coniques 8 sont choisis de sorte que l'effort total desdits ressorts dans l'embrayage engagé et l'effort des ressorts de rappel dépassent l'effort du piston dû aux forces centrifuges du liquide moteur. Dans ce cas, le piston 2 s'écarte du plateau de pression 7 et, comme il est montré sur la figure 5, les orifices d'évacuation (fentes) dans les bouchons 3 s'ouvrent en assurant le retour du liquide résiduel dans le corps. A ce moment, les ressorts de rappel 9 ramènent le piston 2 dans sa position de départ comme il est montré sur la figure 1. Bes bouchons 3 butent alors contre le corps 1 et, en se déplaçant dans les orifices du piston 2, ferment les fentes d'évacuation. L'embrayage à friction est prêt à l'embrayage suivant. Le déplacement des bouchons 3 à cette étape se fait sous l'action des ressorts de rappel 9. On règle l'effort des ressorts de rappel pour assurer le retour du piston et la fermeture sûre des orifices d'évacuation. Dans l'un des bouchons 3 au moins, on peut laisser une petite fente permettant la fuite et l'évacuation du liquide moteur occasionnellement depuis le système de commande dans le corps de l'embrayage mis au repos ce qui rend impossible l'engagement spontané de l'embrayage à friction. Alors, une souplesse requise de la mise en action de l'embrayage à friction peut être obtenue par le fait qu'après le début du serrage du jeu de disques à friction par le piston 2 au moyen des ressorts à rondelle coniques 8 il se produit le déplacement des bouchons 3 des soupapes qui est proportionnel à la compression des ressorts à rondelle coniques 8 et la canalisation d'évacuation du liquide moteur depuis le vérin hydraulique s'ouvre. Be débit du liquide moteur passant par les soupapes d'évacuation peut varier largement; pour cela il suffit de varier la section de passage de la soupape ou leur nombre dans le piston. En imposant la variation de la section de passage de la canalisation de la soupape d'évacuation en fonction de la valeur du déplacement des bouchons 3 et la section de passage de la canalisation alimentant le vérin, on peut régler le temps d'augmentation de la pression dans le vérin et, par conséquent, l'allure d'embrayage de l'accouplement à friction. Les ressorts à rondelle coniques 8 étant fléchis au maximum, le piston 2 prend contact avec le plateau de pression 7 et coupe le retour du liquide moteur par les soupapes. Grâce à cela l'embrayage étant embrayé, le pompage du liquide moteur dans le vérin et par conséquent les fuites internes du liquide sont minimisées. La souplesse de la mise en action à friction proposée de l'embrayage est obtenue grace au réglage de la pression dans le vérin hydraulique en fonction de la marche du piston, qui à son tour est assurée par la variation de la section de passage de la fente du bouchon 3 suivant le déplacement de ce dernier. l'avantage principal de l'embrayage proposé consiste en ce que le déplacement des bouchons des soupapes en cas d'embrayage est assuré par le piston 2 et au débrayage par les ressorts de rappel 8. Ces efforts sont assez grands et sont appelés à assurer un bon fonctionnement de l'embrayage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Embrayage à friction à disques multiples doté d'une commande hydraulique, comportant des jeux de disques menants et menés à friction accouplés à la mise en action de l'embrayage à friction dans le corps duquel est installé un piston pouvant se déplacer dans le sens axial et percé d'orifices d'évacuation débouchants dans sa partie périphérique, le plateau de pression, qui est normalement écarté du piston à l'aide d'un élément intermédiaire et les ressorts de rappel servant à ramener le piston dans la position de départ lors de la mise en repos de l'embrayage à friction, c a r a c t é r i s é en ce que lesdits orifices d'évacuation percés dans le piston sont fermés par les soupapes qui sont normalement fermées pendant la mise en repos de l'embrayage, et pendant la marche à vide du piston et dotées d'un élément asservi qui coopère avec le plateau de pression pendant le déplacement mutuel du plateau de pression et du piston de manière que plus ledit plateau de pression et le piston se rapprochent plus ledit élément asservi de la soupape se déplace en variant la section de passage des orifices de vidange. 2. Embrayage à friction à disques multiples suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que les éléments asservis de la soupape sont réalisés sous forme de bouchons fendus longitudinalement, pouvant coulisser dans les orifices axiaux débouchants du piston sous l'action du plateau de pression, la fente longitudinale formant alors la canalisation d'évacuation, dont la section de passage varie pendant le déplacement du bouchon et coupe l'extrémité du bouchon en deux parties élastiques s'écartant et bloquant de cette manière les bouchons dans les orifices du piston, ce qui interdit le déplacement spontané des bouchons sous l'action du liquide, lesdits bouchons étant installés de sorte que leurs extrémités butent contre le corps de l'embrayage à friction et ramènent les bouchons des soupapes dans la position de départ après l'arrivée du piston dans la position initiale. 3. Embrayage à friction à disques multiples suivant les revendications 1 ou 2 c a r a c t é r i s é en ce que, en tant qu'élément intermédiaire élastique on met entre le piston et le plateau de pression un ressort à rondelle conique dont l'effort de fléchissement est suffisant pour écarter le piston et le plateau de pression après avoir coupé la pression statique de l'embrayage. 4. Embrayage à friction à disques multiples suivant les revendications 1 à 3, c a r a c t é r i s é en ce que, pour l'évacuation du liquide pénétré occasionnellement dans le corps lorsque l'embrayage est au repos, au moins, l'une des soupapes précitées normalement fermées laisse passer les fuites internes du liquide et supprime ainsi la mise en marche spontanée de l'embrayage à friction.