Brevet FR2456257A1 — publié le 19801205

EMBRAYAGE ACTIONNE PAR FLUIDE. La présente invention se rapporte à un embrayage actionné par fluide. On connalt des ernbrayages qui constituent des dispositifs à friction et qui ont une durée de service limitée. Ainsi, dans des embrayages à un seul plateau et à plusieurs plateaux, qui sont utilisés dans des sytèmes actionnés par pédale dans des véhicules, des composants tels que les garnitures.doivent être remplacés au bout d'un temps relativement court. Egalement, du fait de l'usure et de l'arrachement d'autres parties mobiles, il est normalement nécessaire de monter un embrayage neuf au bout d'une période limitée. On a constaté les mêmes inconvénients pour des embrayages automatiques qui comprennent normalement un embrayage sélecteur de vitesse et un embrayage de demarrage supplémentaire qui peut être embrayé par action centrifuge, ou bien qui peut se présenter sous la forme d'un embrayage à volant sollicité par fluide, ou bien d'un embrayage magnétique. Cependant, les embrayages automatiques, du fait de leur structure complexe, se sont avérés relativement coûteux, en étant cependant d'un prix bien supérieur à ceux des embrayages manuels qui constituent eux-mêmes des composants assez coûteux. il faut également prendre en considération le fait que des embrayages classiques sont normalement actionnés par un mécanisme de manoeuvre qui exécute les opérations d'embrayage et de debrayage, ces mouvements de manoeuvre étant également la cause de l'usure et de l'arrachement se produisant sur les composants intervenant dans le mécanisme de manoeuvre. L'invention a en conséquence pour but de fournir un embrayage actionné par fluide, qui soit à la fois d'une construction et d'un fonctionnement simples et qui ait une durée de service relativement longue. L'embrayage actionné par fluide selon l'invention comprend un élément menant, un élément mené, un dispositif de commande relié à un réservoir de fluide, un mécanisme à engrenages associé à 1 'élément menant, et une ou plusieurs cavités placées dans des positions adjacentes au mécanisme à engrenages, l'embrayage étant construit et agence de manière que, lors de l'actionnement du dispositif de commande, du fluide puisse pénétrer dans une ou plusieurs cavités pour produire une action de pompe à engrenages et pour assurer un accouplement entre le mécanisme à engrenages et l'élément mené de manière que celui-ci soit entrainé par 1 'élément menant. L'élément venant peut être constitué par une roue ou un arbre tournant, qui est lui-même entrain par une source d'énergie externe. Ainsi, l'arbre peut être accouplé à l'arbre de sortie d'un moteur à explosion ou d'un autre moteur par exemple. Dans le cas d'une roue, celle-ci peut être entraînée par un pignon ou un autre organe approprié, ou bien, en variante, elle peut constituer le volant monté sur l'arbre de sortie d'un moteur à explosion ou autre moteur. En relation avec le mécanisme à engrenages qui est associé à l'élément menant, dans le cas où l'élément menant est constitué par un arbre, ledit élement peut comporter une roue dentée fixée sur l'arbre. Cette roue peut à son tour entraîner un élément mené, tel qu'une roue, par l'intermédiaire d'un ou plusieurs organes auxiliaires interposés entre l'élément menant et l'élément mené. Dans le mode de réalisation decrit ci-dessus, la roue menée peut être annulaire et entourer la roue dentée associée à l'arbre d'entraînement. I1 peut exister des cavités fluidiques qui sont placées dans des positions adjacentes à chaque engrenage auxiliaire. Lorsque du fluide est introduit dans le mécanisme à engrenages de l'embrayage par actionnement du dispositif de commande, le mouvement de rotation de chaque engrenage auxiliaire et de la roue dentée qui est fixée sur l'arbre d'entrafnement propulse du fluide dans chaque cavité, en formant ainsi une pompe à engrenages et en assurant finalement un blocage de la périphérie intérieure de la roue annulaire menée dans une position où elle tourne avec la roue dentée associée à l'arbre d'entrafnement. En conséquence, la roue menée et l'engrenage d'entrainement peuvent tourner à l'unisson. I1 est à noter que, dans cet agencement, les positions relatives peuvent être inverses, c'est-à-dire que l'élément menant est constitué par la roue et que l'élément mené est constitué par l'arbre. Lors de l'actionnement du dispositif de commande afin de faire sortir le fluide des cavités correspondantes, l'arbre d'entrainement peut être désaccouplé de la roue menée. Egalement, dans l'agencement décrit ci-dessus, la roue menée peut comporter des dents sur sa périphérie intérieure et fonctionner ainsi, le cas échéant, comme une couronne dentée. Avantageusement, il est également prévu des valves d'arrêt qui sont associées à chaque engrenage auxiliaire. Le dispositif de coniande peut etre de tout type approprié, notaniment de type électrique, mécanique ou hydraulique. Dans un mode de réalisation, le dispositif de commande peut comporter un microprocesseur et un moteur électrique. Dans un autre mode de réalisation, du fluide peut être fourni par un vérin hydraulique. Dans encore un autre mode de réalisation, l'ecou- lement fluidique peut etre produit par un système mecanique à leviers ou a cames. Dans l'agencement décrit ci-dessus ou un arbre tournant est utilisé pour entraîner une roue menée, le dispositif de commande peut comporter un piston qui peut coulisser dans un cylindre associé à l'arbre menant ou mené. Dans cet agencement, le piston de commande peut comporter une base munie d'un ou plusieurs évidements afin de permettre un écoulement de fluide dans un passage d'admission et un passage de sortie qui sont associés à la paroi laterale de l'arbre d'entrainement creux, afin que du fluide puisse pénétrer dans les cavités et en sortir. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 est une vue schématique d'une roue menée, qui est associée à un arbre d'entraînement utilisant un embrayage actionné par fluide agencé conformément à la présente invention. La Figure 2 est une vue en coupe, faite sur la ligne 2-2 de la Fig. 1. La Figure 3 est une vue en coupe, faite sur la ligne 3-3 de la Fig. 1. La Figure 4 est une vue d'un système de transmission de véhicule comportant l'embrayage actionné par fluide conforme aux Figures 1 à 3. Sur les dessins, on a. représenté un arbre d'entraînement 3, qui est associé à une roue menée 1. La roue 1 est montée sur l'arbre 3 par l'intermédiaire d'un palier 4, la roue dentée 2 étant également accouplée à l'arbre 3. Des flasques latéraux 5 maintiennent la roue 1 en position par rapport à l'arbre 3. Un piston de commande comportant une tête 10 coulisse dans un alésage 11 de l'arbre 3. La tête de piston 10 comporte également des évidements 23 et une tige 24. La roue dentée 2 est en prise avec deux engrenages auxiliaires 8, comme le montre la Figure 3. On a également indiqué un joint à labyrinthe 9 qui peut également fonctionner comme une pompe à engrenages, en coopération avec la roue dentée 2. Des cavités fluidiques 6 et 7 sont également associées à chaque engrenage 8. Le trou ou alésage 11 communique avec un réservoir de fluide (non représenté) et un clapet anti-retour (également non représenté). La tête 10 du piston de comllla,lde comporte également des passages de dérivation 25 qui, lorsque l'embrayage se trouve dans la position embrayee indiquée sur la Figure 2, coïncident avec des passages d'admission 13 placés en des endroits opposés de la paroi latérale de l'arbre d'entrainement 3. Le piston 10 comporte un passage d'égalisation de pression 12, qui est relié avec chaque cavité 6 sur des côtés opposés et avec chaque cavité 7 sur des côtés opposés. On a également représenté une valve d'arrêt 14, qui est sollicitée par ressort de façon à être normalement fermée en direction du passage 12. On a aussi indiqué sur les dessins des évidements 15 et 16 qui sont reliés aux cavités associées 6, 7 par des passages 26. Les évidements 15 et 16 peuvent être remplis d'une matière absorbante, telle que du feutre, utilisée pour assurer la lubrification de chaque axe des engrenages 8 par l'intermédiaire d'un petit canal (non représente) ménagé dans les flasques latéraux 5 correspondants. Des valves d'arrêt 20 et 21 ont également éte mises en évidence sur la Fig. 3. Ces valves d'arrêt 20 et 21 sont reliées aux canaux 18 et 19. Lors du fonctionnement de l'embrayage, du fluide est refoulé par mouvement de la tête de piston 10 dans l'alésage 11 de façon à pénétrer dans les passages de dérivation 25 à partir du passage interne 24. Lorsque l'embrayage se trouve dans la position embrayée, les passages 25 coïncident avec les passages d'entrée 13 de l'arbre 3 par l'intermédiaire des évidements 23. Du fluide peut alors pénétrer dans les cavités 6 ou 7 sous l'action des engrenages tournants 2 et 8 et du joint 9 agissant comme une pompe à engrenages de chaque côté des cavités fluidiques 6, 7. Les cavités 6, 7 sont remplies aussi rapidement que de l'huile est fournie et cette huile est refoulée par l'intermédiaire des canaux 26 dans les cavités 15 et 16 afin d'assurer une lubrification lorsque l'embrayage n'est pas en position embrayée. La valve d'arrêt 14 assure en premier la décharge de l'air qui a été emprisonné et elle arrête le passage du fluide dans le conduit 12 du fait que la bille de la valve est maintenue appliquée contre le siège correspondant. Sous l'effet du remplissage des cavités 6 et 7, la roue menée 1 est entraînée en rotation avec l'arbre 3 quand l'embrayage se trouve dans la position embrayée. Lorsquele piston 10 est déplacé dans son alésage correspondant 11, de telle sorte que les passages 12 et 13 puissent communiquer avec l'alésage 11, du fluide peut alors être évacué par l'intermédiaire dudit alésage 11. Lorsque cela se produit, les cavites 6 et 7 sont rapidement dechargees et de l'huile sort par les passages 12 et 13 et s'écoule ensuite dans les. passages de décharge 22 et l'alésage 11. Les valves d'arrêt 20 et 21 s'ouvrent du fait de la forte réduction de pression dans le circuit, par comparaison à la position embrayée. L'embrayage se trouve maintenant dans la position débrayée et la roue menee 1 est désaccouplée de l'arbre d'entraînement 3. Il est à noter que les positions peuvent être inversées et que la roue 1 peut assurer l'entraînement de l'arbre 3 en utilisant le même agencement que celui décrit ci-dessus. Le système pourrait comporter plusieurs engrenages répartis sur la longueur de l'arbre 3, espacés les uns des autres, et sélectivement embrayés et débrayés par un mouvement du piston 10 vers l'avant et vers l'arrière. Dans cette condition, la roue menée 1 correspondrait à un engrenage particulier. En conséquence, dans des systemes de transmission, il est possible d'obtenir huit rapport ou plus et par conséquent de réaliser une économie de carburant supérieure à 30%, le frottement engendré étant bien inférieur à celui qui est produit dans des boites atttomatiques à trois vitesses. Ainsi, l'embrayage peut fonctionner d'une manière bien plus uniforme tout en permettant d'obtenir une meilleure accélération avec une vitesse moindre du moteur et en nécessitant moins de réparation du fait que, lorsque les engrenages respectifs sont en prise, ils ne tournent pas les uns par rapport aux autres. Le cas échéant, on peut faire patiner l'embrayage, lorsque cela est nécessaire, par insertion d'une soupape de sécurité à la pression dans les cavités 6 ou 7 en vue de limiter ainsi le couple. Dans une variante du mode de réalisation décrit ci-dessus, lorsqu'on fait en sorte que l'huile pénètre directement dans les cavités 6 et 7 sans faire intervenir de valves d'arrêt, et lorsqu'on supprime toutes les autres cavités, l'embrayage selon l'invention peut servir de dispositif de freinage par un simple étranglement de l'écoulement sur le côté haute pression du circuit. Le fluide peut être pris au système de refroidissement du véhicule afin d'éliminer la sollicitation par echauffement. Dans le domaine des machines de lavage, on peut utiliser l'embrayage selon'l'invention pour faire tourner le tambour de lavage de quelques tours dans un sens, puis dans le sens inverse. En utilisant un tel système, il ne se produit pas d'emmêlement des pièces de linge. Les machines réalisées à l'heure actuelle pour produire une telle action nécessitent un embrayage classique qui s'use très rapidement, les axes des engrenages étant souvent endommagés par rupture. En fait, dans les différentes applications, l'embrayage selon l'invention, qui est un dispositif operant sous pression, peut être utilisé d'une manière très efficace. L'embrayage peut etre agencé de manière à s'adapter exactement au désir de l'utilisateur, l'échauffement étant produit en majeure partie dans le fluide, et l'usure étant réduite du fait que les pièces fonctionnent dans la plupart des cas sous un coussin de fluide, ou bien en étant immergées dans un fluide. Sur la Figure 4, l'arbre d'entraînement 3 assure l'entraînement des pignons centraux des embrayages 1A, 1B, 1C et 1D. On a représenté un piston 24 qui comporte une tête de commande 10. De l'huile est introduite par l'intermédiaire de l'alésage 11 de l'arbre 3 à l'aide de l'entrée d'huile 27 qui conmnunique avec l'ensemble d'étanchéité de palier 28. La tête de commande 10 est représentée dans sa condition de sollicitation de l'embrayage 1A. Lorsque l'embrayage 1A est débrayé, la majeure partie de l'huile est déchargée par l'intermédiaire des valves d'arrêt 20 et 21 précédemment décrites. Seulement une proportion relativement faible de l'huile revient dans l'alésage 11. Chaque embrayage 1A, 1B, 1C et 1D peut être actionné indépendamment des autres par mouvement de la tête de commande 10 afin d'assurer l'accouplement des engrenages menants 1E, 1M, 1G et 1H qui sont accouplés à leur tour avec les engrenages menés 29, 30, 31 et 32. On a représenté les engrenages 29 à 32 comme étant fixés sur un arbre 33. Cet arbre 33 porte un pignon central 34. Le pignon central 34 est en prise avec des satellites 35 qui sont eux-memes en prise avec une couronne annulaire 39. Les satellites 35 sont portés par un porte-satellites 38. Ce porte-satellites 38 est verrouillé dans la position indiquée sur la Figure 4 par l'intermédiaire d'un organe de manoeuvre 36 qui fait déplacer un anneau coulissant 37. Dans la position indiquée sur la Figure 4, on voit que les satellites 35 sont en prise avec la couronne dentée 39 et que le porte-satellites 38 est stationnaire, la couronne 39 tournant en sens inverse de celui du pignon central 34. La couronne 39 est fixée sur un engrenage 42 qui peut tourner indépendamment de l'arbre 33. L'arbre 33 est accouplé à l'arbre 41 par l'intermédiaire d'un crabot d'accouplement 43, mais il peut tourner indépendamment dudit arbre. Le pignon 42 est en prise avec un engrenage 46 fixé sur un arbre intermédiaire 44, qui porte également un arbre intermédiaire 47 en prise avec un pignon de marche arrière 40, en vue de faire tourner l'arbre 41 dans une direction inverse de celle de l'arbre 33. Le pignon 40 est fixé sur l'arbre 41. La description faite ci-dessus montre également que le porte-satellites 38 peut tourner indépendamment de l'arbre 41. Lorsque l'anneau coulissant 37 est déplacé axialement de façon à entrer en prise avec l'engrenage 40 par mouvement de organe de manoeuvre 36, l'arbre intermédiaire 44 est également déplacé par l'anneau coulissant 45 de façon à être désaccouplé des pignons 40 et 42. En passant ainsi de la marche arrière à la marche avant à vitesse basse, on provoque maintenant un accoupleent direct de l'arbre 41 avec le portesatellites 48, qui peut tourner librement par rapport au pignon central 34 et à la couronne dentée 39. Lorsque le collier 52 est appliqué contre la couronne dentée 39, le porte-satellites 38 tourne à vitesse réduite par rapport au pignon central 34. Lorsque la tête de commande 10 est déplacée au travers de la gamme des embrayages 1A à 1D, l'arbre 41 tourne à une vitesse accrue. Lorsqu'il faut établir un rapport supérieur à celui défini par l'embrayage 1D et les éléments 1H et 32, un mécanisme actionné par pression ou bien un solénoïde électrique assure le mouvement de retour de la tête de commande 10 vers l'embrayage lAet les élénients 1E et 29. A ce starie, le collier 52 est écarté de la couronne annulaire 39 par un moyen hydraulique (non représenté). Le train planétaire ne fonctionne plus à ce stade comme un train réducteur. Dans cette condition, l'arbre 33 tourne à l'unisson avec l'arbre 41. Pour atteindre une vitesse maximale et un rapport de réduction minimal, on fait déplacer la tête de commande 10 de manière à enclencher l'embrayage 1H. Lerégulateur 53 assure le désaccouplement des pignons lorsque le moteur du véhicule tourne au ralenti en marche avant ou en marche arrière. Sur la Figure 4, on a également mis en évidence des paliers 48, 49, 50, 51, 54 et 55. Un train planétaire d'un rapport d'environ 4/1 permet d'obtenir une gamme de vitesses très basses et, dans de telles conditions, seuls les pignons satellites ont besoin de transmettre un couple élevé pour des rapports réduits. En conséquence, on peut se dispenser de l'utilisation d'un convertisseur de couple ou d'un dispositif d'entrainement fluidique, avec les grandes pertes d'énergie qui en résultent. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDIATIONS 1.- Embrayage actionné par fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un élément menant (3), un élément mené (1), un dispositif de commande (10) relié à un réservoir de fluide, un mécanisnie à engrenages (2, 8) associé à l'élément menant (3), et une ou plusieurs cavites (6, 7) placées dans des positions adjacentes au mecanisme à engrenages (2, 8), l'embrayage étant construit et agencé de minière que, lors de l'actionnement du dispositif de commande (10), du fluide puisse penétrer dans une ou plusieurs cavités (7) pour produire une action de pompe à engrenages et pour assurer un accouplement entre le mécanisme à engrenages et l'élément mené (1) de manière que celui-ci soit entraîné par l'élément menant (3). 2.- Embrayage actionné par fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément menant est un arbre (3), en ce que le mécanisme à engrenages comprend une roue dentée (2) fixée sur l'arbre (3), en ce que l'élément mené est constitué par une roue annulaire (1) entourant l'arbre (3), en ce que ledit mécanisme à engrenages comporte également un ou plusieurs engrenages auxiliaires (8) qui sont en prise avec la roue dentée (1), en ce qu'il est également prévu une ou plusieurs cavités fluidiques (6, 7) placées dans des positions adjacentes auxdits engrenages auxiliaires de manière que, lors de l'introduction de fluide dans les cavités par actionnement du dispositif de commande, ledit fluide soit introduit dans la ou chaque cavité par rotation de la roue dentée et des engrenages auxiliaires en vue de fonctionner comme une pompe à engrenages et de bloquer ainsi la périphérie interne de la roue dentée dans une position où elle tourne avec la roue dentée associée à l'arbre d'entraînement. 3.- Embrayage actionné par fluide selon la revendication 2, carac térisé en ce que la périphérie intérieure de la roue annulaire menée est pourvue d'un ou plusieurs joints d'étanchéité (9) qui sont placés dans des positions adjacentes à la ou à chaque cavité fluidique (6, 7) et à chaque engrenage auxiliaire (8). 4.- Embrayage actionné par fluide selon la revendication 3, carac térisé en ce qu'il est prévu deux engrenages auxiliaires (8) placés dans des positions opposées et respectivement en prise avec la roue dentée (2) de l'arbre d'entraînement (3), en ce qu'il est prévu deux joints à labyrinthe (9) placés dans des positions opposées sur la périphérie intérieure de la roue annulaire menée (2), en ce que chaque joint en labyrinthe est interposé entre les deux engrenaqes auxiliaires et en ce qu'il est prévu quatre cavités fluidiques (6, 7), chaque cavité étant ménagée entre la roue dentée de l'arbre menant et la périphérie intérieure de ladite roue menée et étant interposée entre un engrenage auxiliaire respectif et un joint à labyrinthe respectif. 5.- Embrayage actionné par fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est en outre prévu des évidements de lubrification (15, 16) dans l'élément mené (1) dans une zone adjacente à chaque cavité fluidique (6, 7). 6.- Embrayage actionné par fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise en ce que le dispositif de commande comprend un piston actionné par fluide (10) qui est mobile dans un alésage interne (11) de l'élément menant ou de l'élément mené. 7.- Embrayage actionné par fluide selon la revendication 6, caractérisé en ce que le piston (10) comprend une tête pourvue d'évidements placés dans des positions opposées et qui coïncident avec des orifices correspondants ménagés dans une paroi latérale d'un arbre tubulaire menant ou mené lorsque ledit embrayage se trouve dans la position de service, ledit piston étant mobile dans ledit alésage de l'arbre tubulaire. 8.- Embrayage actionné par fluide selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tête de piston (10) comporte des passages fluidiques (25) qui sont situés en dessous desdits évidements (15, 16), chaque passage étant associé à une valve d'arrêt (14) servant d'abord à évacuer l'air lorsque du fluide pénètre dans lesdites cavités, chaque passage assurant simultanément une répartition de l'huile dans l'embrayage et également une décharge du fluide quand la tete de piston se trouve dans la position de repos.