Brevet FR2423679A1 — publié le 19791116

On utilise des embrayages à ventilateur pouvant être actionnés par fluide conjointement avec des moteurs à combustion interne et, plus particulièrement, avec des moteurs Diesel, dans des véhicules à grande puissance en vue d'assurer un effet de refroidissement en cas de surchauffe du moteur. De l'air ou un autre fluide est distribué à l'embrayage à ventilateur en vue de l'actionner en réponse au fonctionnement d'une soupape à air à commande thermique telle que celle décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N? 3.955.760. Un mécanisme d'embrayage de ce type actionné par fluide est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3.253.687 dans lequel une garniture de friction est fixée à un réa monté pour tourner sur un arbre, tandis qu'un moyeu est monté sur ce dernier à proximité du réa, ce moyeu étant muni d'un piston an nulaire intérieur pouvant être poussé en contact avec la garniture de friction sous l'action de l'air ou d'un autre fluide sous pression. Toutefois, dans des dispositifs de ce type, la poussée exercée vers l'exterieur par le piston lorsqu'il est poussé en contact avec la garniture de friction a pour effet d'imposer, aux paliers, une charge importante pouvant entraîner une defaillance prématurée. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3.762.517, on décrit un embrayage à ventilateur actionné par fluide et dans lequel on utilise des pistons intérieurs doubles agissant dans des directions opposées. Toutefois, ce type d'embrayage nécessite un dispositif mécanique assez compliqué et > en outre, une réaction de poussée dirigée vers l'extérieur continue à etre exercée au cours du fonctionnement du dispositif. Dans le bulletin NO 20-061-Z de la "Schwitzer division of Wallace-Murray Corporation", Box 80-B, Indianapolis, Indiana, on décrit un embrayage à ventilateur dans lequel un disque de commande vient s'engager sur le moyeu d'un embrayage à ventilateur par un effet de compression exercé entre un piston logé dans le moyeu et une plaque fixée à ce dernier. Toutefois, dans ce dispositif, le piston, le disque de commande et la plaque d'appui sont disposés sur la circonférence extérieure du moyeu, tandis que la plaque d'appui est assemblée à ce dernier sur sa circonférence extérieure, si bien que cette construction est toujours soumise à une poussée considérable. En conséquence, uh objet de la présente invention est de fournir un embrayage à ventilateur pouvant être actionné par fluide et dans lequel pratiquement aucune force de poussée dirigée vers l'extérieur n'est exercée sur les paliers. La présente invention coneerne un embrayage à ventilateur pouvant être actionné par fluide et à effet de calibrage interne d'absorption d'énergie. Cet embrayage à ventilateur comprend un réa monté pour tourner sur l'extrémité intérieure d'un arbre fixe, ainsi qu'un moyeu de ventilateur monté pour tourner sur l'extrémité extérieure de cet arbre. Le réa comporte une garniture de friction annulaire fixée sur sa surface in extérieure Le moyeu comporte une cavité annulaire ou un cylindre dans lequel est logé un piston dont la face avant est tournée vers la garniture de friction fixée au réa. Un chapeau de butée est adapté derrière la garniture de friction et fixé au moyeu du ventilateur. Un ressort pousse le piston à l'écart de la garniture de friction dans un mode inopérant.Des passages d'air appropriés sont prévus pour acheminer l'air vers le côté arrière du piston. Dans un mode opérant, de l'air est dirigé vers le côté arrière du piston pour pousser ce dernier en contact avec la garniture de friction et contre le chapeau de butée, engageant ainsi le moyeu du ventilateur sur le réa. L'embrayage comporte un chapeau amovible assemblé au moyeu du ventilateur sur l'extrémité extérieure de l'arbre. Ce chapeau amovible permet un accès aisé au joint étanche à l'air prévu à l'extrémité extérieure de I'arbre, permettant ainsi son remplacement aisé en cas de rupture. Une bague de retenue de sûreté est adaptée sur l'arbre dans une position dans laquelle elle empêche le moyeu du ventilateur d'être poussé vers l'extérieur à l'écart de l'arbre en cas de défaillance de l'embrayage. On décrira ci-après les formes de réalisation préférées de la présente invention en se référant à l'unique dessin anne xé. Comme le montre ce dessin, l'embrayage à ventilateur pouvant être actionné par fluide suivant la présente invention comporte un support de montage 10 conçu pour être fixé au blocmoteur d'un moteur à combustion interne. Un arbre 11 est fixé à ce support de montage 10, par exemple, par soudage. Cet arbre 11 comporte une extrémité intérieure 12 et une extrémité exté rieure 13. Un réa 14 est monté pour tourner sur l'extrémité intérieure 12 de l'arbre 11 au moyen de paliers 15 et 16. Une garniture de friction annulaire 17 est fixée à la surface intérieure du réa 14 au moyen de plusieurs broches d'entraînement à garniture de friction 18 dont une seule est représentée. La garniture de friction 17 peut glisser vers l'arrière et vers l'avant sur les broches d'entraînement 18. Comme le montre le dessin, au moins une partie annulaire des deux faces de la garniture de friction annulaire 17 est exposée. Un moyeu de ventilateur 19 est monté pour tourner sur l'extrémité extérieure de l'arbre 11 au moyen de paliers 20 et 21. Une cavité annulaire ou un cylindre 22 localisé sur la face intérieure du moyeu de ventilateur 19 renferme un piston annulaire 23 comportant un prolongement annulaire 23a dirigé vers et en alignement avec la garniture de friction 17. Des joints toriques 24 et 25 assurent l'étanchéité aux fluides entre le piston 23 et la cavité 22 recevant ce dernier. Un chapeau de butée annulaire 26 comportant une partie annulaire formant enclume 26a est localisé sur le côté de la garniture de friction 17 qui est opposé au côté dirigé vers le piston 23. Ce chapeau de butée 26 est assemblé au moyeu 19 au moyen de broches 27 dont deux seulement sont représentées. Selon une caractéristique de la présente invention, les broches 27 destinées à assembler le chapeau de butée 26 sont localisées dans une position située entre les voies de roulement extérieures des paliers 20 et 21 du moyeu de ventilateur et la garniture de friction 17, à proximité immédiate des paliers, éliminant ainsi tout effet de poussée exercé sur ces derniers, tout en atténuant l'effet de poussée préjudiciable exercé entre le moyeu et le chapeau de butée. Un ressort 28 est monté entre le chapeau de butée 26 et le piston 23 et il pousse normalement ce dernier en dehors de tout contact avec la garniture de friction 17. De l'air ou un autre fluide est introduit dans l'em- brayage à ventilateur via un orifice 29 pratiqué dans une tige 30, pour passer ensuite par un passage 31 ménagé dans le support de montage 10, puis par un passage axial 32 ménagé dans l'arbre 11 et duquel il pénètre dans une chambre 33 prévue dans le chapeau 34, pour pénétrer finalement, via des passages 35a et 35b, dans la cavité 22 destinée à recevoir le piston. -Le chapeau 34 est vissé sur le moyeu 19 et il peut être introduit ou retiré en utilisant un outil muni de deux branches que l'on introduit dans des rainures 36 et 37. Un joint rotatif étanche aux fluides 38 est prévu entre l'extrémité extérieure 13 de l'arbre 11 et le chapeau 34. Les voies de roulement des paliers 15 et 16 sont espacées l'une de l'autre par un organe d'écartement 39, tandis que les voies de roulement des paliers 20 et 21 sont espacées l'une de l'autre par un organe d'écartement 40. En outre, les paliers 15, 16, 20 et 21 sont maintenus en place par des colliers adaptés sur des pièces adjacentes comme le montre le dessin, les voies de roulement intérieures des paliers étant calées à la presse sur l'arbre 11. En outre, les paliers sont maintenus en place sur l'arbre 11 au moyen d'un organe dtécartement 41 adapté sur le collier formé entre le corps principal de plus grand diamètre de l'arbre 11 et une partie extérieure de plus petit diamètre 13 de ce dernier. Cet organe d'écartement 41 est maintenu en place par un élément de fixation approprié 42, par exemple, un écrou. Des broches d'entraînement appropriées 43 dont une seulement est representée, sont assujetties dans le moyeu de ventilateur 19 et introduites par glissement dans des douilles formées dans le piston 23. Ces broches d'entraînement 43 transmettent le mouvement du piston au moyeu d'une manière qui sera décrite ci-après. Des goujons appropriés 44 et 45=(ainsi que n'importe quel nombre de goujons supplémentaires requis qui ne sont pas représentés) sont assujettis à la face frontale du moyeu de ventilateur 19 en vue de fixer une pale de ventilateur appropriée 52 à ce moeu. Une ouverture 46 pratiquée dans le moyeu de ventilateur 19 et une ouverture 47 pratiquée dans le réa 14 sont prévues pour être utilisées en cas d'urgence lorsque, pour l'une ou l'autre raison, l'embrayage viendrait à tomber en panne, de façon à pouvoir introduire un élément defixationapproprié48 dans ces ouvertures en vue d'assujettir le réa 14 au moyeu 19 On décrira à présent le fonctionnement de l'embrayage à ventilateur suivant la présente invention. Lors d'un fonctionnement normal, les pièces occupent pratiquement les positions illustrées dans le dessin. Dans cette position (l'embrayage étant monté sur un moteur à combustion interne approprie, tandis que des pales de ventilateur 52 sont fixées au moyeu 19 à l'aide des goujons 44 et 45), le réa 14 est relié au moteur par des courroies de transmission appropriées. Dans le mode de fonctionnement illustré, le réa tourne sur l'arbre 11 conjointement avec la garniture de friction 17 qui y est fixée. Cette-garniture de friction 17 qui peut glisser vers l'arrière et vers l'avant sur les broches d'entraînement 18, se déplace librement dans l'espace compris entre le piston 23 et le chapeau de butée 26 sans aucune transmission de mouvement.Le ressort 28 pousse le piston 23 vers I'extérieur, si bien que ce dernier n'entre pas en contact avec la garniture de friction 17 et que le mouvement du réa 14 n'est pas transmis au moyeu de ventilateur 19. Dès que le moteur atteint une température nécessitant la mise en service du ventilateur à des fins de refroidissement, une soupape à fluide à commande thermostatique (telle que celle illustrée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 3.955.760) est déclenchée et laisse passer de l'air ou un autre fluide comprimé d'une source appropriée vers l'orifice 29 de la tige 30 via une conduite appropriée (non représentée).Le fluide passe successivement dans la tige 3O, le passage 31 du support de montage et le pas-sage axial 32 ménagé dans l'arbre 11 pour sortir par l'extrémité extérieure 13 de ce dernier et pénétrer dans la chambre 33 ménagée dans le chapeau 34 et de laquelle il passe ensuite par les passages 35a et 35b pour se diriger vers la cavité 22 ménagée dans le moyeu de ventilateur 19 et destinée à recevoir le piston. Une pression est alors exercée par le fluide sur le côté arrière du piston 23, ce qui a pour effet de pousser ce dernier vers l'avant à l'encontre de la force du ressort 28 en l'amenant en contact avec une face exposée de la garniture de friction 17.La pression exercée par le fluide est suffisante pour comprimer la garniture de friction 17 entre le piston 23 et le chapeau de butée 26, si bien que l'autre face exposée de cette garniture de friction 17 entre en contact avec la partie formant enclume 26a du chapeau de butée 26. Le mouvement du réa 14 est alors transmis, par les broches d'entraînement 18, à la garniture de friction 17 et, partant, au piston ?3, lequel transmet à son tour son mouvement de rotation au moyeu de ventilateur 19 via les broches d'entraînement 43. En position d'engagement total, le moyeu de ventilateur 19 tourne à la même vitesse que le réa 14, entraînant ainsi en rotation les pales fixées à ce moyeu de ventilateur 19 au moyen des goujons 44 et 45. Lorsque le moteur est suffisamment refroidi, la soupape à air à commande thermostatique (non représentée) coupe la distribution d'air ou d'un autre fluide vers l'embrayage à ventilateur et fait communiquer la cavité prévue pour le piston avec l'atmosphère. Lorsque le fluide est épuisé, le ressort 28 pousse à nouveau le piston 23 en dehors de tout contact avec la garniture de friction 17, dégageant ainsi le moyeu de ventilateur 19 à l'écart du réa 14. Le moyeu de ventilateur 19 ralentit progressivement pour finalement s'arrêter pratiquement. Selon une caractéristique supplémentaire de la présente invention, on prévoit une bague de retenue de sûreté 49 qui est ajustée à la presse sur l'arbre 11 et comporte un collier 50 s'détendant vers l'extérieur. Ce collier 50 et un collier 51 localisé sur le chapeau de butée 26 se chevauchent comme le montre le dessin. En cas de défaillance de l'embrayage et lorsque des forces de poussée s' exercent vers l'extérieur sur le moyeu de ventilateur 19 et le chapeau de butée 26 en ayant tendance à déplacer ces éléments vers l'extérieur à l'écart de l'arbre 11, la bague de retenue de sûreté 49 empêche ces éléments de glisser hors de l'arbre 11 du fait que son collier 50 entre en contact avec le collier 51 du chapeau de butée 26. Lorsque le joint rotatif 38 doit être remplacé, on peut aisément procéder à cette opération dans le dispositif de la présente invention en introduisant un outil à deux branches dans les rainures 36 et 37 du chapeau 34 et en dévissant ce dernier pour le retirer du moyeu de ventilateur 19. En utilisant un effet de calibrage d'absorption d'énergie, c'est-à-dire l'effet de compression exercé entre le piston 23 et le chapeau de butée 26 sur la garniture de friction 17, la pression de serrage d'environ 140 kg/cm2 produite par le piston est absorbée dans l'assemblage de moyeu lui-même et non par les paliers. Dans ce type de calibre, on utilise les deux faces de la garniture de friction pour obtenir une plus grande surface de friction dans un volume réduit. En assujetissant le cha peau de butée sur le moyeu de-ventilateur au moyen des broches 27 à un endroit situé entre les voies de roulement extérieures des paliers 20, 21 et la zone de contact entre le piston 23, la garniture de friction 17 et le chapeau de butée 26, à proximité immédiate de cette zone, une force de levier faible ou nulle est exercée entre le piston et le chapeau de butée. REVLND ICATIONS 1. Embrayage à ventilateur pouvant être actionné par fluide, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un arbre fixe; (b) un réa monté pour tourner sur cet arbre et conçu pour être entraîné par une source d'énergie; (c) une garniture de friction annulaire assemblée à la surface intérieure de ce réa, de façon à exposer au moins une par tie annulaire des deux faces de cette garniture de friction annulaire; (d) un moyeu de ventilateur monté pour tourner sur cet arbre à proximité du réa et de la garniture de friction; (e) une cavité annulaire destinée à recevoir un piston et ména gée dans la face du moyeu de ventilateur qui est dirigée vers le réa; (f) un piston annulaire logé dans cette cavité annulaire et dont au moins une partie est en alignement avec une face exposée de la garniture de friction annulaire;; (g) un chapeau de butée localisé sur le côté. de la garniture de friction qui est opposé au piston annulaire, au moins une partie de ce chapeau de butée étant en alignement avec tre face exposée de la garniture de friction annulaire, ce chapeau de butée étant assemblé au moyeu de ventilateur au moyen d'éléments localisés entre l'arbre et la partie de ce chapeau qui est en alignement avec la garniture-de friction annulaire. (h) un élément poussant normalement ce piston annulaire en de hors de tout contact avec la garniture de friction; et (i) des éléments destinés à acheminer un fluide sous pression vers la cavité annulaire dans laquelle est logé le piston annulaire en vue de déplacer ce dernier en contact avec la garniture de friction annulaire, tout en poussant celle-ci contre le chapeau de butée, de façon à comprimer la garni ture de friction annulaire entre le piston annulaire et le chapeau de butée et de transmettre le mouvement du réa au moyeu de ventilateur. 2. Embrayage à ventilateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu de ventilateur comporte > dans sa partie axiale, un chapeau amovible permettant d'avoir accès à un organe d'étanchéification rotatif adapté à l'extrémité extérieure de l'arbre. 3. Embrayage à ventilateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une bague de retenue de sûreté est adaptée sur l'arbre dans une position empêchant le moyeu de ventilateur d'être poussé vers l'extérieur hors de cet arbre.