Brevet FR2490304A2 — publié le 19820319

FR 2490304 A2 19820319 FR 8113266 A 19810706 La présente invention se rapporte à des plaques de fric- tion réversibles et à des paquets de plaques de friction. De nombreux mécanismes utilisés en machinerie emploient des plaques de friction et des paquets de plaques de friction. Par exemple, des embrayages de grande puissance, tout comme des freins à disque de grande puissance, peuvent employer de telles plaques et de tels paquets de plaques. De même, des mécanismes à engrenages planétaires, tels que par exemple des transmissions, dans lesquels des couples importants sont impliqués, peuvent utiliser de tels paquets de plaques de friction pour freiner les engrenages annulaires de l'un ou de plusieurs ensembles d'engre- nages planétaires. Dans un grand nombre de ces mécanismes, particulièrement dans les transmissions dans lesquelles plusieurs paquets de friction sont utilisés, un pour chaque ensemble d'engrenages planétaires, les plaques fixes de chaque paquet de friction ont été fixées entre des parties de bottier, d'une manière quelcon- que parmi de nombreuses, et dans le cas le plus fréquent, des goujons ont été employés pour positionner les parties de bottier les unes par rapport aux autres afin d'obtenir une orientation appropriée des différents composants. Ces goujons exigent un usi- nage de précision afin d'obtenir un alignement précis et en con- séquence, la fabrication de ces mécanismes revient nettement plus chéie que si l'usinage de précision pouvait être réduit au minimum ou complètement supprimé. De plus, les plaques de friction fixes dans un paquet donné ne sont pas toutes identiques. Dans le cas classique oi, le paquet est comprimé par un piston actionné par fluide, une plaque fixe est en contact immédiat avec le piston afin d'éviter un mouvement relatif de rotation entre eux. Afin de réaliser la rétraction du piston lorsque ce dernier n'est plus soumis au fluide sous pres- sion, un ressort de rétraction est en prise avec cette plaque fi- xe pour appliquer, par l'intermédiaire de celle-ci uneforce de rétraction sur le piston. De façon caractéristique, le ressort de rétraction agit axialement par rapport au paquet, ce qui a pour conséquence le fait que les autres plaques fixes du paquet doivent Atre détalonnées d'une manière ou d'une autre pour loger les ressorts de rétraction. En conséquence, il se pose a la fois des problèmes de stockage et de fabrication en ce sens que deux types différents de plaques de friction fixes doivent être disponibles et, bien entendu, fabriqués de façon différenrte. La présente invention a pour but de surmonter l'un au moins des problèmes indiqués plus haut. Conformément à l'ln des aspects de la présente invention, ce1e9-ci concerne une plaque de friction réversible qui comprend un élément en forme de disque sensiblement circulaire, ayant des surfaces de friction opposées sensiblement parallèles; une ou- verulre dans le centre de l'élément; plusieurs premières pattes espacées angeulairement et s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la périphérie de cet élément, le nombre de ces pattes étant un entier pair; ces premières pattes comprenant plusieurs secondes pattes définies par certaines premières pattes prédéter- minées et ayant chacune au moins une dimension supérieure à celle des pattes restantes, le nombre de ces secondes pattes étant un entier pair; plusieurs ouvertures espacées angulairement, une dans chaque patte pour recevoir des éléments de réaction; et de montage plusieurs points/de ressort, un sur chacuredes secondes pattes, sr leur partie ayant la plus grande dimension; chacune des pattes restantes étant diamétralement opposée à une autre des pattes restantes, chacune des secondes pattes étant diamétrale- ment opposée à une autre des secondes pattes, et toutes les pattes étant situées autour de l'élément dans des positions samétriues nar rapport à un diamètre prédéterminé de celui-ci. Une telle Vaque de friction peut Otre utilisée dans n'im- porte quelle position dans un paquet de friction, soit en contact avec le piston, soit loin de celui-ci. D'autres buts et avantages de la présente invention ressorti- ront plus clairement de la description aui va suivre donnée unique- ment à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'une trans- mission à engrenages Planétaires - la figure 2 est une vue davantage partielle de la trans- mission; - la figure 3 est une vue en coupe prise approximativement selon la ligne 3-3 de la figure 2 et représentant une seule pla- que de friction; et - la figure 4 est une vue en coupe prise approximativement selon la ligne 4-4 de la figure 2 et représentant plusieurs pla- ques de friction réalisées conformément Ua présente invention, et alignées les unes avec les autres. Les différentes figures représentent une forme de réalisa- tion de la présente invention donnée à titre d'exemple et qui va être décrite en relation avec une transmission à engrenages pla- nétaires. Il convient toutefois de noter que certains aspects de la présente invention peuvent être utilisés dans des mécanismes autres que des transmissions à engrenages planétaires. Il con- vient aussi de noter que la description qui va suivre des ensem- bles d'engrenages planétaires à l'intérieur de la transmission ne sera faite que de façon sommaire dans le but de familiariser le lecteur avec l'une des possibilités d'utilisation, puisque la nature précise des ensembles d'engrenages planétaires dans la transmission, les rapports des engrenages et leur interaction ne font pas partie de la présente invention. Sur la figure 1 on voit que la transmission comprend un arbre d'entrée rotatif 10 qui peut être entraîné par un moteur par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple ou autre, dont ni l'un, ni l'autre n'est représenté. La sortie de la transmis- sion est prise à partir des dents 12 d'engrenage prévues sur un arbre creux 14 disposé concentriquement par rapport à l'arbre d'entrée 10. Un planétaire 16 ayant deux groupes de dents d'en- grenage 18 et 20 est relié par des cannelures à l'arbre d'entrée l0.1es dents 18 sont en prise avec plusieurs satellites 22 (dont l'un seulement est représenté) montés rotatifs sur un porte-satel- lites 24 monté rotatif sur une partie de boîtier 26 par l'inter- médiaire de paliers 28. Une couronne dentée 30 est en prise avec les satellites 22 et est montée rotative à l'intérieur de l'assemblage sur des pa- liers 32 par l'intermédiaire d'un porte-satellites 34 pour les satellites 36 (dont l'un seulement est représenté) en prise avec les dents r'engrenage 20. Une couronne dentée 40 est en prise avec les satellites 36. Un troisième groupe d'engrenages planétaires comportant plusieurs satellites 42 (dont l'un seulement est représenté) comporte un portesatellites44 pour ceux-ci,qui est relié au porte-satellit%34. Les satellites 42 sont en prise avec un pla- nétaire 46 sur l'arbre creux 14 et avec une couronne dentée 48. Un porte-satellites 50 pour un quatrième ensemble d'engre- nages planétaires est relié à la couronne dentée 48 et porte plusieurs satellites 52 (dont l'un seulement est représenté), qui sont en prise avec un planétaire 54 relié par des cannelures à l'arbre creux 14 et à une couronne dentée 56. La couronne dentée 56 peut étr reliée sélectivement à l'arbre creux 14 par l'intermédiaire d'un ensemble d'embrayage rotatif actionné par piston, désigné dans son ensemble en 58, de construction classique. La partie de bottier 26 comporte une chambre annulaire recevant un piston annulaire- qui agit pour entraîner une plaque de friction fixe 62 dans le sens axial afin de comprimer un paquet de friction comportant des plaques fixes additionnelles 62 et des plaques rotatives intercalées 64 contre une partie de bottier 66. la partie de boltier 66 est maintenue contre toute rotation par le fait qu'elle est prise entre la partie de bottier 26, comme on le voit mieux dans la partie supérieure droite de la figure 1 et une partie de boltier 68. Les plaques de friction rotatives 64 sont reliées par des cannelures au porte-satellites 24 avec comme conséquence le fait que lorsque le piston 60 est en extension le porte-satellites 24 est freiné pour interrompre la rotation de celui-ci. La partie de boîtier 68 comporte une chambre annulaire recevant un piston annulaire 70 avec lequel entre en contact une plaque de friction fixe 72 identique à la plaque de friction 62 et qui agit pour comprimer un paquet de friction comportant des plaques de friction fixes additionnelles 72 et des)laques de friction rotatives intercalées 74. Le paquet est comprimé contre la partie de bottier 66. les plaques de friction rotatives 74 sont reliées par des cannelures à la couronne dentée 40 du second ensemble d'en- grenages planétaires et lorsque le piston 70 est en extension, à un moment donné, la couronne dentée 40 est freinée jusau'à l'arrêt Comme on le sait bien, des commandes sont prévues afin que les pistons 60 et 70 ne soient jamais sous pression simultanément. Io La partie de bottier 68 comporte une ehambre annulaire supplémentaire recevant un piston annulaire 80 avec lequel entre en contact une plaque de friction fixe 82 identique aux plaques de friction 62 et 72. La plaque de friction 82 peut comprimer un autre paquet de friction comportant des plaques de friction fixes additionnelles 82 et des plaques de friction rotatives inter, calées 84 contre une partie de bottier 86. La partie de bottier 86 est maintenue fixe du fait qu'elle est prise entre la partie de bottier 68 et une partie de bottier 88, comme on le voit mieux dans la partie centrale supérieure de la figure 1. Les plaques de friction rot ives 84 sont reliées par des cannelures au porte- satellites 50 du troisième ensemble d'engrenages planétaires et ainsi, lorsqu'elles sont comprimées contre les plaques 82, elles en arrêtent la rotation. la partie de bottier 88 comporte une chambre annulaire recevant un piston annulaire 90 qui entre en contact avec une plaque de friction fixe 92. La plaque de friction fixe 92 peut comprimer un paquet de friction comportant une plaque de friction fixe additionnelle 92 et des plaques de friction rotatives intercalées 94 contre la partie de bottier 86. Les plaques de friction 92 sont identiques aux plaques de friction 62, 72 et 82. Lorsque le piston 90 est en extension pour comprimer le paquet y compris les plaques 92 et 94, la couronne dentée 56 du quatrième ensemble d'engrenages planétaires est freinée. Là aussi, des commandes appropriées sont prévues pour empocher la mise sous pression simultanée des pistons 80 et 90. Les spécialistes peuvent immédiatement se rendre compte du fait oue l'arbre -r'et-rée et l'arbre creux de sortie 14 peuvent être accouplés é-lectivement par l'intermédiaire des divers en- sembles d'engrenages planétaires et/ou l'embrayage déplagable 58 afin de réaliser une grande variété de rapports d'engrenages. Conformément à la présente invention, un montage unique est prévu pour provocuer la rétraction des pistons 60, 70, 80 ou 90 lorsqu'ilsne sent pas soumis au fluide sous pression. Plus préci- sement, en des points espacés angulairement, dans le mode de réalisation préféré, quatre de ces points sont prévus et les différentes oarties de boîtiers sont pourvues d'alésages qui peuvent etre alignés. Cormme on le voit sur la figure l, la partie de boiîtier 2o est pourvue d'un tel alésage en 100, la partie de boîtier 66 en 102, la partie de boîtier 68 en 104, la partie de boîtier 86 en 106 et la partie de boîtier 88 en 108. Les alésages 102 et 106 sont plus grands que les alésages lO0, 104 et 108 et les alésages 100-108 alignés reçoivent librement une tige flottante de forme allongée. La tige llO passe dans des trous dans cha- cune des plaques de friction fixes 62, 72, 82 et 92 qui sont en contact avec les pistons correspondants 60, 70, 80 et 90, trous oui seront décrits plus loin. Comme on le verra, la tige llO ne passe pas cependant dans les autres plaques fixes 52, 72, 82 et 92. Un ressert hélicoEdal de compression 112 est disposé autour de la tige 110 de façon à s'étendre dans l'alésage 102 et à entrer en contact avec les plaques fixes 62 et 72 en contact avec les pistons 60 et 70. Un ressort hélicoidal de compression 114 simi- laire s'étend dans l'alésage 106 pour entrer en contact avec las plaques de friction fixes 82 et 92 en contact avec les pistons et 90. la conséquence de ce mode de construction, c'est que les plaaues fixes 62, 72, 82 et 92 en contact direct avec les pistons 60, 70, 80 et 90 sont sollicitées élastiquement par le ressort 112 ou 114 qui leur est associé, de telle sorte qu'elles provoquent le déplacement du piston associé en position rétractée. Ainsi, lorsque le fluide sous pression n'est pas appliqué à l'un des pistons, il est déplacé en position rétractée pour diminuer la compression sur le paquet de friction associé. Ce mode de construction assure la rétraction adéquate des pistons et le re- lâchement de la compression dans tous les paquets de friction lcrsque cela est souhaité et du fait que les alésages ont un dia- mètre supérieur à celui de la tige 110, ce oui lui permet de flotter, on peut avoir d'importantes tolérances qui suppriment ainsi la nécessité d'alésages usinés avec précision ainsi que les goujons qui leur sont associés. Espacés circonférentiellement des alésages 100-108 et en des points équidistants angulairement autour de l'axe de l'arbre 10, se trouvent plusieurs alésages supplémentaires, six dans la forme de réalisation choisie à titre d'exemple. La partie de boîtier 26 comporte un tel alésage en 116, la partie de bottier 66 un alésage 118, la partie de boîtier 68 un alésage 120, la partie de bottier 86 un alésage 122 et la partie de bottier 88 un alésage 124. 'Les alésages correspondants 116-124 sont alignés pour recevoir un nombre correspondant de boulons d'entretoise 126. Comme on le voit mieux sur la figure 2, les boulons d'entre- toise 126 possèdent une tète hexagonale 128 à une extrémité et une extrémité filetée 130 de l'autre côté, qui est vissée dans une partie taraudée 132 dé l'alésage 116 de la partie de bottier 26. les boulons d'entretoise servent, de façon classique, à maintenir les composants assemblés. De plus, les boulons d'entretoise 126 servent d'éléments de réaction pour toutes les plaques de friction fixes 62, 72, 82 et 92, y compris les plaques 62, 72, 82 et 92 en contact direct ave passent les boulons d'entretoise 126 correspondants. Dans une forme de réalisation nettement proférée, les bou- lons d'entretoise 126 au moins sont durcis superficiellement et ont une dureté supérieure à celle des plaques de friction 62, 72, 82 et 92 au voisinage des ouvertures 134. Ceci assure que l'usure due à la réaction de couple à la suite du contact entre les divers paquets de friction reste limitée à la plaque de friction et ne s'étende pas à la surface des boulons d'entretoise 126 avec lesquels les plaques de friction sont en contact. La figure 3 représente une forme de réalisation d'une seule plaque de friction qui peut 8tre utilisée comme n'importe laquelle des plaques de friction 62, 72, 82 et 92. Bien que la figure 3, pour des raisons qui vont suivre, ne concerne de manière spécifi- que que la plaque 92 en contact avec le piston 90, il convient de noter que sa construction est caractéristique. Sur la figure 3, la plaque de friction 182 est formée d'un élément sensiblement circulaire en forme de disque 140 ayant des surfaceS de friction 142 et 144 opposées (figure 2) parallèles entre elles. L'élément 140 comporte une ouverture circulaire centrale 146 ainsi que plusieurs pattes 148, 150, 152, 154, 156 et 158 équidistantes angulairement et s'étendant radialement vers l'extérieur.à partir de la périphérie de l'élément 140. Confor- m6ment à la présente invention le nombre des pattes 148-158 est un entier pair, c'est-à-dire 2,4, 6, 8 etc... chacune des pattes 148-150 comporte une ouverture 134 rece- vant un boulon d'entretoise et on voit sur la figure 3 que les ouvertures 134 sont équidistantes angulairement. De plus, elles sont radialement espacées de façon égale à partir du centre du disque 140 et sont de préférence de forme allongée radialement, étant par exemple formées de deux alésages 160 et 162 non concen- triques et sécants. Par suite de la forme allongée radiale des ouvertures 134, elles peuvent se déplacer quelque peu afin de permettre un autoalignement du centre de rotation du paquet de friction associé, ce qui ici encore supprime la nécessité d'un usinage de précision. Il convient aussi de noter que les ouvertures 134 dans les pattes 152, 154, 156 et 158 sont déportées sur un côté du centre de ces pattes. Des trous 164 sont déportés sur un cOté du centre des plus grandes pattes 152, 154, 156 et 158, en face des ouvertures 134. Les trous 164, quand ils sont utilisés, reçoivent les tiges ll0 et la zone qui entoure immédiatement chacune des pattes 152, 154, 156 et 158, lorsque les trous 164 reçoivent les tiges llO, est contactée par l'un des ressorts 112 ou 114. Dans cette forme de réalisation, quatre des pattes les plus grandes sont prévues. Là o les plu; grandes pattes ont leur plus grande dimension s'étendant dans le sens circonférentiel, les pattes les plus petites 148 et 150 peuvent être omises pour ne garder que les plus grandes. Toutefois, en général, il y aura au moins quatre grandes pattes et au moins deux petites pour assurer un guidage approprié des plaques fixes ainsi que pour éviter toutes force de relèvement aui pourrait provoquer le grippage des plaques sur les boulons d'entretoise 126. Il est évident que l'utilisation de pattes plus petites, comme les pattes 148 et , sur la figure 3, diminue le coût et est par conséquent pré- férable. De la construction qui précède résulte la formation d'une plaque de friction réversible. Cette plaque peut être utilisée dans n'importe laquelle des positions de plaques de friction fixe représentées et n'est pas limitée à un usage en tant que plaque de friction en contact avec un des pistons. Sur la figure 4 on voit comment ces plaques sont orientées les unes par rapport aux autres dans le paquet afin de remplir cette fonction. La plaque de friction la plus en avant représentée sur la figure 4 est la plaque de friction 82 en contact avec le piston 80 et on va voir que même si le piston 80 agit à l'inverse du piston 90, la plaque de friction la plus en avant 82 est disposée de façon iden- tique à la plaque de friction 92 en contact avec le piston 90. Les ressorts hélicoïdaux 114 sont représentés en nointillés autour des tiges 110 et sont, comme on le voit sur la figure 1, en contact avec le bord arrière de la plaque la plus en avant 82. Sur la figure 4, on voit aussi une plaque de friction 82 qui n'est pas en contact direct avec le piston 80 et cette rlaque de friction est désignée en 82 R sur la figure 4. La plaque 82 R est identique à la plaque 82 mais elle a subi une rotation de 1800 autour d'un diamètre de celle-ci, c'est-à-dire qu'elle a été dépla- cée. Elle a aussi tourné autour de son centre de telle sorte oue les ouvertures 134 dans la plaque 82 et les ouvertures 134 dans la plaque 82 R sont alignées pour recevoir les boulons d'entre- toise 126. le résultat c'est une configuration de paquet dans laquelle le bord arrière des pattes les plus grandes 152, 154, 156 et 158 de la pljaque la plus en avant 82 ont aes portions directement en face d'une partie de bottier éloigné, telle que la partie de bottier 86 (figure 2), de sorte Gue les ressorts 114 peuvent entrer en contact avee celui-ci sans qu'il y ait contact ou interférence avec l'une quelconque des pattes de la plaque la plus en arrière 82 R. Sur la figure 3 sont réalisés plusieurs premières pattes s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la plaque 92. Coonme cela est plus précisément représenté il y a six premières pattes 148, 150, 152, 154, 156 et 158 sur chacune des plaques. Les pattes 152-158 forment plusieurs secondes pattes à l'intérieur des premières pattes. Les premières et secondes pattes sont tou- jours des nombres entiers pairs et le plus souvent mais pas toujours le nombre des secondes est un entier pair inférieur au nombre des premières. Sur la figure 3 les premières pattes sont au nombre de six tandis que les secondes sont au nombre de quatre. Chaque patte étroite 148 et 150 a son équivalent diamétrale- ment opposé et la même chose est vraie pour chaque patte 152-158 incluse. Bien que sur la figure 4 Ies pattes soient équidistantes angulairement, ceci n'est pas nécessaire. Du moment que chaque patte a son équivalent qui lui est diamétralement opposé et que la position des pattes est telle que pour les placer en des points symétriques par rapport à un diamètre choisi à l'avance, il n'est pas nécessaire qu'elles soient également espacées angu- lairement. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4, ce diamètre prédéterminé peut être soit le diamètre passant par les pattes 148 et 150 ou un diamètre transversal au diamètre passant par les pattes 144 et 150. Du fait de ce mode de construction, pour obtenir les résul- tats de la présente invention tels qu'ils ont été décrits plus haut, il suffit de déplacer les plaques pour que le rapport 114 ne soit pas en contact avec elles, comme par exemple la plaque 82 R de 1800 autour de ce diamètre prédéterminé. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4, la plaque 82 R a été ll tournée autour du diamètre passant par les pattes 148 et 150. Ainsi un seul modèle de Dlaque fournit des plaques qui peuvent servir alternativement de plaques sollicitées par ressort ou de plaques non sollicitées par ressort sans que cela ait d'influence sur le dispositif de sollicitation par ressort et les autres composants. Il convient donc de noter qu'une plaque de friction réver- sible faite conformément â. la présente invention peut être utili- sée en toute position dans un paquet de friction là oi.i une plaque d'embrayage fixe est nécessaire. En conséquence, la nécessité d'avoir deux types non semblables de plaques fixes dans un seul paquet de friction, ce qui était souvent le cas dans les techni- ques antérieures, se trouve éliminée. Les dépenses de stockage ainsi que les coûts de fabrication s'en trouvent diminués puisqu' il suffit de fabriquer et de stocker uneseule plaque au lieu de deux. Ce trait caractéristique de la présente invention peut être employé dans nombre de mécanismes comme cela a été dit plus haut et se trouve particulièrement utile en relation avec le mécanisme représenté sur les figures 1 et 2 et pour lequel l'usi- nage de précision a été éliminé. REVEMICATICNS 1) Plaque de friction réversible, caractérisé en ce qu'ele comprend: - un él1ment en forme de disque 140 sensiblement circulaire et ayant des surfaces de friction opposées (142, 144) sensiblement parallèles; - une ouverture (146) dans le centre de cet élément; - plusieurs premières pattes espacées angulairement (148,... 158), s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la périphérie O10 de cet élément, le nombre de ces premières pattes étant un entier pair; - les premières pattes comportant plusieurs secondes pattes dé- finies par des premières pattes prédéterminées et ayant chacune au moins une dimension supérieure à celle des pattes restantes, le nombre de ces secondes pattes étant un entier pair; - plusieurs ouvertures (134) espacées angulairement, une dans chaque patte, pour recevoir des éléments de réaction (126); et - plusieurs points de montage de ressort, un sur chacune des secondes pattes, sur leur partie ayant la plus grande dimension; chacune des pattes restantes étant diamétralement opposée à une autre des pattes restantes,'chacune des secondes pattes étant diamétralement opposée à une autre des secondes pattes, toutes les pattes étant situées autour de l'élément, en des endroits symétriques par rapport à un diamètre prédéterminé de celui-ci. 2) Plaque de friction réversible selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plus grande dimension s'étend dans le sens circonférentiel.