Brevet FR2493937A1 — publié le 19820514

- 1 - La présente invention concerne d'une part un embrayage pour appareils fournissant un travail, notamment en association avec des moteurs à combustion interne, d'autre part un procédé pour actionner cet embrayage. Les appareils fournissant un travail, notamment en liaison avec des moteurs à combustioninterne, peuvent être par exemple des appareils de suralimen- tation par des gaz, d'insufflation d'air secondaire, de production d'air comprimé en général, de génération d'électricité, parmi d'autres. De tels appareils n'ont pas, pour la plupart, à fonctionner en permanence, c'està-dire pendant tout le temps que fonctionne le moteur qui normalement les commande. Ces appareils ne sont donc généralement pas identiques à des ma- chines motrices principales, notamment en ce qui concerne leurs principaux consommateurs d'énergie i il s'agit plutôt, le plus Euvent, de groupes auxiliaires dont la puissance peut atteindre par exemple 10 1'W. Il va de soi que ces appareils de travail peuvent parfois être équipés également pour des puissances nettement plus élevées ou aussi considérablement inférieures. Pour réaliser les accouplements mentionnés ci- dessus on connaît très généralement les embrayages actionnés magnétiquement ou mécaniquement. Mais ceux- ci présentent des inconvénients parmi lesquels il est à mentionner leur encombrement relativement grand, leur poids et leur coût de fabrication élevés. De plus, ils doivent faire l'objet de réglages de temps en temps, car leurs garnitures s'usent; il faut donc, à ce point de vue, assurer un entretien particulier de ces embrayages. Le problème auquel l'invention apporte une solu- tion était donc de créer un embrayage du genre décrit en préambule qui soit dépourvu des inconvénients cités et présente au contraire un faible encombrement et un poids réduit, qui soit simple et peu coûteux à - 2 fabriquer, qui n'ait pas besoin d'être réglé de temps en temps parce que compensant lui-même l'usure de sa garniture, et qui fonctionne avec une très grande précision, notamment en évitant tout patinage. De plus, un tel embrayage doit pouvoir répondre rapi- dement aux signaux les plus divers; en particulier, sa commande d'une part et sa manoeuvre mécanique pro- prement dite d'autre part doivent être possibles avec une consommation d'énergie aussi faible que possible. La solution à ce problème consiste à prévoir un embrayage comportant a) un plateau d'entraînement monté coaxia- lement à un disque de commande, pouvant coulisser axialement et étant en liaison active avec un rotor, ce plateau étant équipé d'un palier de butée axiale muni d'un chapeau, b) un couvercle mobile d'une enceinte soumise à une pression pneumatique et munie d'une zone de fond fixe, ce couvercle étant en liaison active avec le chapeau du pa- lier de butée axiale, et c) au moins un ressort en liaison active avec le plateau d'entrainement. TTn smbrayage ainsi conçu est particulièrement léger et d'un fonctionnement sûr; il ne patine pas lorsque l'appareil de travail à entraîner est découplé. La possibilité de coulissement axial du plateau d'entrainement par rapport au rotor est assurée de manière avantageuse par le fait que dans des alésages du rotor peuvent pénétrer en direction axiale des gou- jons fixés au plateau d'entraînement et assurant le jeu nécessaire dans la direction axiale; la disposition inverse est possible aussi, à savoir que les alésages soient ménagés dans le plateau d'entraînement et que les goujons soient fixés au rotor. Une liaison active très simple et facile à réaliser - 3 - entre le chapeau du palier de butée axiale et le couvercle mobile de l'enceinte soumise à une pression pneumatique consiste à prévoir un support d'une part sur le dit chapeau, d'autre part sur le dit couvercle, et à disposer entre ces deux supporte un levier assurant la transmission des efforts entre eux. Suivant une autre forme d'exécution, il est cependant possible que le couvercle en question soit fixé rigidement au chapeau du palier de butée axiale. Pour que la hauteur d'installation de l'embrayage pneumatique sait très réduite, on peut disposer la tubulure de raccordement de pression dans un renfon- cement du couvercle de l'enceinte soumise à une pres- sion. Comme liaison entre le couvercle et la zone de fond de l'enceinte soumise à une pression une membrane plate est particulièrement appropriée, car une telle membrane est particulièrement apte à supporter des efforts de pression alternés et, de plus, contribue aussi à réduire davantage les dimensions de la dite enceinte. D'autres membranes peuvent naturellement être utilisées pour les fins de l'invention, par exemple une membrane à déroulement. ILe fonctionnement de l'embrayage pneumatique est influencé particulièrement favorablement lorsque le ressort dont il est muni exerce sur le plateau d'en- tra;nement une force antagoniste à la pression pneuma- tique. Un ressort en cuvette agissant entre le couvercle de l'enceinte soumise à une pression et la zone de fond de celle-ci permet d'assurer un couplage ou un découplage sur même avec une pression pneumatique rela- tivement faible. Ceci est en particulier le cas lorsque ce ressort est constitué par une rondelle à effet de ressort bistable, garantissant une retenue sûre de l'embrayage dans chacune de ses deux positions de fin de course. - 4 - d Un embrayage pneumatique selon l invention est com- de préférence par des valves de passage installées en amont. De telles valves peuvent être conçues rela- tivement petites et ne requièrent que relativement peu d'énergie pour être actionnées, car elles ne font que régler l'alimentation en gaz de l'appareil pneuma- tique qui fournit le travail proprement dit, c'est- à-dire l'alimentation en gaz de la partie pneumatique de l'embrayage. Il s'agit donc ici d'un servo-système. L'énergie servo-motrice proprement dite est fournie de préférence par un réservoir de pression gazeuse installé en tête de l'embrayage pneumatique. Ce réservoir peut, à l'aide d'une source de surpression ou de dépression, être maintenu constamment à la pres- sion de travail nécessaire. Il s'est révélé particulièrement favorable de prévoir une conduite de liaison gazeuse entre un tel réservoir de pression gazeuse et la tubulure d'admie- sion des gaz d'un moteur à combustion interne surali- menté qui commande l'appareil de travail, car de cette façon ce réservoir reçoit la pression de suralimenta- tion existant lorsque le moteur à combustion interne est suralimenté. Dans une forme d'exécution plus élaborée de l'in- vention, il est également possible de prévoir un deu- xième réservoir de pression gazeuse qui est installé en tête de l'embrayage pneumatique et/ou de la dite valve à commande pneumatique et, qui, par rapport au premier, est soumis à une pression antagoniste. De cette man,.ère un fonctionnement particulièrement sûr de l'embrayage est obtenu, et le ressort qui favorise le découplage n'a à fournir que des forces relativement faibles et peut donc être conçu relativement léger. Une forme d'exécution particulièrement peu en- combrante et légère est réalisée lorsque l'embrayage selon l'invention est intégré à un moteur à gaz pour constituer une unité de suralimentation. _-5 _ Un procédé préféré pour commander l'embrayage selon l'invention consiste à faire en sorte que l'enceinte de l'embrayage sollicitée par une pression pneumatique reçoive la pression de pointe engendrée lors de la suralimentation d'un moteur à combustion interne. Un tel servo-système ne nécessite qu'une force minime pour actionner l'embrayage; de plus# la pression de suralimentation est disponible d'une manière particulièrement favorable du point de vue de l'énergiei Le couplage ou le découplage de l'appareil de travail pneumatique commandé par un moteur à combustion interne peut en principe être provoqué ou effectué par les signaux les plus divers. Si les appareils de travail considérés sont des suralimenteurs ou des dis- positifs d'insufflation d'air secondaire dans le système des gaz d'échappement du moteur à combustion internes il est particulièrement recommandé d'effectuer ces ma- noeuvres à l'aide du levier des gaz qui règle la puis- sance du moteur à combustion interne, l'une et l'autre de ces manoeuvres étant liées chacune à une position déterminée de ce levier. Ceci peut avoir lieu par exemple avec un montage dit "kick-down" (commande de charge) connu en soi. Le mode de fonctionnement d'un embrayage conforme à l'invention est simple et particulièrement fiable. Le ressort qui est en liaison active avec le plateau d'entraînement favorise préférentiellement le décou- plage; de ce fait cette manoeuvre est exécutée de ma- nière particulièrement précise et un patinage indési- rable de l'embrayage est évité. Le mieux est qu'un tel ressort s'oppose à la pres- sion gazeuse qui actionne l'embrayage pneumatique. La force engendrée par la pression pneumatique doit donc être supérieure à la force antagoniste du ressort pour que le coup;lage soit possible. D'un autre côté ce ressort - 6 - favorise le découplage également par le fait que cette manoeuvre n'alMis à être assurée par le seul appareillage pneumatique, de sorte que celui-ci peut être d'une conception particulièrement légère et simple. Il peut même suffire, pour provoquer le dé- couplage, de laisser s'échapper la pression pneuma- tique mise en oeuvre pour assurer le couplage. Il est en outre possible, à l'aide d'un autre ressort agissant au sein de l'appareillage pneumatique, de faciliter le couplage ou le découplage et de main- tenir l'embrayage dans chacune de ses positions de fin de course. Les embrayages conçus selon l'invention ont donc dans l'ensemble l'avantage d'un encombrement et d'un poids relativement faibles et d'être comparative- ment peu coûeteux à fabriquer. Un autrq/ antage à souligner réside dans le fait qu'un réglage de l'em- brayage, normalement nécessaire de temps en temps par suite de l'usure de sa garniture, n'a pas à être ef- fectuée car un embrayage pneumatique s'adapte auto- matiquement à l'usure de sa garniture, par augmentation de sa course axiale. La conception simple et surtout légère des embrayages selon l'invention est avanta- geuse particulièrement en combinaison avec un moteur à gaz et une pompe à gaz comme appareillage de commande tant pour la puissance du moteur à gaz en tant que commande de la pompe à gaz que pour les performances de l'ensemble de cette unité en tant que suralimenteur. L'invention va maintenant être décrite en détail à l'aide d'exemples d'exécution illustrés au dessi auquel on se réfère ci-après; sur ce dessin - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un embrayage selon l'invention, avec représentation schématique des appareils de travail, - la figure 2 illustre une autre forme d'exécution d'un embrayage selon la fig.1 et sans appareils de travail, et - 7 - - la figure 3 estune vue analogue aux précédentes, illustrant une variante d'exécution de l'embrayage selon l'invention. Dans l'exemple illustré à la fig.1 un disque de commande 1 tourne en permanence à une vitesse dé- terminée lorsqu'il est entraîné en rotation par une unité de travail non représentée. Cette vitesse de rotation est au cas o par exemple l'appareil de tra- vail à accoupler est un suralimenteur, calculée de telle sorte que lorsque cet appareil est accouplé la pression de suralimentation de par exemple environ 1,4 bar est assurée. A l'état embrayé le disque de commande 1 doit entraîner un rotor 2 d'un appareil de travail non représenté au dessin. Le rotor 2 est, par rapport au carter 3 de l'appareil de travail, monté avec un frottement réduit. Le disque de commande 1, constitué ici par une poulie à gorge trapézoïdale et relié par une transmission à par exemple un moteur à combustion interne, est monté à rotation libre sur un prolongement 5 du rotor 2 au moyen d'un roulement à billes 4 assurant un frottement réduit. Un Plateau d'entraînement 6 est disposé coaxialement à la poulie 1 avec possibilité de coulisser axialement par rapport au prolongement 5 du rotor 2, la disposition étant telle que ce plateau 6 peut, avec sa garniture 7, être mis en prise avec la poulie 1 ou être éloigné de cette dernière. Coaxialement au rotor 2 un ressort 8 prend appui d'une part contretxi épaulement 9 du rotor et, d'autre part, contre le plateau d'entraine- ment 6, la disposition étant telle qu'en l'absence d'une force antagoniste correspondante ce ressort main- tient le plateau 6 éloigné de la poulie 1. Du côté du plateau d'entraïnement opposé au res- sort 8, ce plateau comporte une butée axiale à billes 10 munie d'un chapeau 11. Ce dernier peut coulisser axialement dans une zone axiale 12 du carter 3, en même temps que la butée 10 et le plateau d'entralnement 6. - 8 - Le carter 3 présente une zone frontale 13 qui recouvre la partie supérieure de la poulie 1 et dé- gage la partie inférieure de cette poulie pour per- mettre la mise en place ou l'enlèvement d'une courroie trapézoïdale. Cette zone frontale 13 supporte la zone 12 du carter et forme, à son extrémité située à gauche sur le dessin, une zone de fond 14 d'une enceinte 15 qui, par l'intermédiaire d'une tubulure 16 de rac- cordement de pression, est reliée à un réservoir de pression gazeuse 17. L'enceinte 15 est formée d'une part par la zone de fond 14, d'autre part par un couvercle 19 relié à cette zone de manière étanche au moyen d'une membrane à déroulement 18. Le chapeau 11 de la butée 10 comporte un support 20, le couvercle 19 de l'enceinte 15 un support 21. Ces deux supports sont reliés entre eux par un levier 22 de telle façon que lorsqu'il y a mouvement relatif entre le chapeau 11 et la zone 12 du carter le couver- cle 19 se trouve déplacé dans la même direction que le chapeau 11. Inversement, ce dernier se trouve déplacé, par l'intermédiaire du levier 22, dans le même sens que le couvercle 19 lorsque.elui-ci décrit un mouve- ment axial. Une dépression suffisamment forte à la tubulure de raccordement de pression 16,obtenue en établissant une comrunication avec le réservoir 17 par l'intermé- diaire de valves 17a, déplacerait d'une part le cou- vercle 19 vers la zone de fond 14, d'autre part le chapeau 11 vers la droite par l'intermédiaire des sup- ports 20 et 21 ainsi que du levier 22, par le fait que cette dépression est plus forte que le ressort 8. De ce fait, la garniture 7 du plateau d'entraînement 6 peut venir en prise avec la poulie. Etant donné que le pla- teau - et le rotor 2 sont reliés l'un à l'autre dans la sens de la rotation par exemple par une denture de courroie, le rotor 2 n'est plus entraîné librement, mais est maintenant commandé en rotation par la poulie à la _9-_ vitesse à laquelle celle-ci est elle-même entratnée par exemple par un moteur à combustion interne. Cette vitesse est assez élevée pour que, lorsqu'un surali- menteur est accouplé, soit obtenue une pression de suralimentation désirée de par exemple 1,4 bar. Lorsque l'appareil de travail est découplé de la poulie 1, la dépression diminue dans l'enceinte 15, de sorte que le ressort 8 est en mesure de repousser le plateau d'entraînement 6 et donc de l'éloigner de la poulie 1. Ce processus peut aussi être favorisé en portant l'enceinte 15 à une certaine surpression, par l'intermédiaire de la tubulure 16 et d'une valve 23a, cela en établissant une liaison gazeuse à un autre réservoir de pression gazeuse 23. Les réservoirs de pression gazeuse 17 (pour la dépression) et 23 (pour la surpression) sont raccordés à des générateurs de pression connus en soi, non représentés au dessin. L'exemple d'exécution selon la fig.2 se distingue de celui selon la fig.1 par quelques améliorations supplémentaires qui ont une influence favorable sur le poids du dispositif, son encombrement et sa fabri- cation. La tubulure de raccordement de pression 16 est maintenant logée dans un renfoncement 24 du cou- vercle 19. Entre le chapeau 11 de la butée axiale 10 et le couvercle 19 a été créée une liaison par vis, de sorte que les supporte 20 et 21 et le levier 22 sont supprimés. La liaison opératoire entre le plateau d'entraînement 6 et le rotor 2 est assurée en ménageant dans une douille 26 emmanchée à force dans le rotor 2 des alésages 25 orientés axialement, dans lesquels peuvent coulisser des goujons 27 du plateau d'entral- nement 6. Ces goujons assurent la transmission des efforts dans le sens de la rotation. Ils pourraient d'ailleurs faire partie du rotor 2 et pénétrer dans des alésages axiaux ménagés dans le plateau d'entral- nement 6. Il a en outre été prévu un ressort en cuvette (rondelle Belleville) 28 entre la zone de fond 14 et - 10 - le couvercle 19 pour renforcer le processus de débrayage ou d'embrayage. Cette rondelle Belleville pourrait d'ailleurs être remplacée par une rondelle à effet de ressort bistable, auquel cas 1' embrayage se trouverait retenu de manière sûre dans ses deux positions extrêmes. Une autre variante de l'embrayage selon la fig.2 est visible sur la fig.3. Dans cette variante, la membrane de déroulement 18 est remplacée par une membrane plate 29. Ce type de membrane est encore meilleur que les membranes à déroulement pour résister aux sollicitations de pression alternée répétées qui se produisent dans un embrayage de ce type. Il est également possible de disposer le plateau d'entraînement 6 par rapport au disque de commande (poulie) 1 de façon telle que, lorsque dans l'enceinte une surpression est appliquée par l'intermédiaire de la tubulure 16, le couvercle 19 assure par son déplacement un couplage au lieu d'un découplage, et qu'en réduisant cette surpression ou en appliquant une dépression il produise un découp!age. Pour ce faire il faudrait que dans les formes d'exécution selon 16l fig. 1 à 3 le plateau d'entraînement 6 soit disposé de l'autre côté du disque de commande (poulie) 1 et que le ressort 8 ainsi que la transmission des forces par l'intermédiaire du palier de butée axiale 10 soient modifiés en conséquence. - 11 - REVENDICATIONS 1. Embrayage pour appareils fournissant un tra- vail, notamment en association avec un moteur à combustion interne, cet embrayage étant remarquable en ce qu'il comporte a) un plateau d'entraànement (6) monté coaxialement à un disque de commande (1), pouvant coulisser axialement et étant en liaison active avec un rotor (2), ce plateau étant équipé d'un palier de butée axiale (10) muni d'un chapeau (11), b) un couvercle mobile (19) d'une enceinte (15) soumise à une pression pneumatique et munie d'une zone de fond fixe (14), ce couvercle étant en liaison active avec le chapeau (11) du palier de butée axiale, et c) au moins un ressort (8) en liaison active avec le plateau d'entrainement (6). 2. Embrayage selon la revendication 1, remarquable en ce que dans des alésages (25) du rotor (2) peuvent pénétrer en direction axiale des goujons (27) fixes au plateau d'entraînement (6) ou au rotor (2). 3. Embrayage selon la revendication 1 ou 2, remar- quable en ce qu'il comporte un levier (21) opérant entre un support (20) solidaire du chapeau (11) du pa- lier de butée axiale (10) et un support (21) solidaire du couvercle (19). 4. Embrayage selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, remarquable en ce que le couvercle (19) est fixé rigidement au chapeau (11). 5. Embrayage selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, remarquable en ce qu'une tubulure de raccordement de pression (16) est logée dans un renfoncement du couvercle (19). - 12 - 6. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, remarquable en ce que le cou- vercle (19) ferme l'enceinte (15) par interposition d'une membrane plate (29) 7. Embrayage selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, remarquable en ce que le res- sort (8) exerce sur le plateau d'entraînement (6) une force antagoniste à la pression pneumatique. 8. Embrayage selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, remarquable en ce qu'un res- sort en cuvette (28) est actif entre le couvercle (19) et la zone de fond (14). 9. Embrayage selon la revendication 8, remar- quable en ce que le ressort en cuvette (28) est une rondelle à effet de ressort bistable. 10. Embrayage selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, remarquable en ce que des valves de passage (17a, 23a) sont installées en tete de l-en- ceinte (15). 11. Embrayage -selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, remarquable en ce qu'au moins un réservoir de pression gazeuse (17) est installé en tête de l'enceinte (15). 12. Embrayage selon la revendication 11, remar- quable en ce qu'il comporte, en tête de l'enceinte (15), un autre réservoir de pression gazeuse (23) dont la pression est contraire à celle du dit réservoir de pression gazeuse (17). 13. Embrayage selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, remarquable en ce qu'il est intégré à unmoteur à gaz pour fonrer une unité de suralimen- tation. 14. Embrayage selon l'une quelconque des revendi- - 13 - cations precédentes, remarquable en ce que l'enceinte (15) de l'embrayage sollicitée par une pression pneu- matique reçoit la pression de pointe engendrée lors de la suralimentation d'un moteur à combustion interne. 15. Embrayage selon la revendication 14, remar- quqble en ce que le couplage ou le d6couplage entre le rotor (2) et le disque de commande (1) a lieu lorsqu'un levier des gaz commandant la puissance du moteur à combustion interne occupe une position déterminée.