Brevet FR2557236A3 — publié le 19850628

FR 2557236 A3 19850628 FR 8416992 A 19841108 EMBRAYAGE A FRICTION COMMANDE HYDRAULIQUEMENT ET GROUPE D'ENTRAINEMENT DE VEHICULE AUTOMOBILE UTILISANT CET EMBRAYAGE La présente invention concerne des embrayages à friction commandés hydrauliquement pour l'accouplement d'un élément tournant d'entrée coaxialement avec un élément tournant de sortie de manière qu'ils tournent l'un avec l'autre. En particulier, l'invention se rapporte un un em- brayage à friction du type dans lequel l'élément d'en- trée et l'élément de sortie sont pourvus de disques de friction coaxiaux alternés respectifs qui peuvent être appliqués axialement l'un contre l'autre au moyen de la commande hydraulique, et dans lequel cette commande hydraulique comprend un dispositif d'actionnement cons- titué par un corps cylindrique relié de façon tournante à l'élément d'entrée et dans lequel peut coulisser un piston dirigé vers lesdits disques, le piston définis- sant avec le cylindre une chambre de poussée, et dans lequel il est prévu un circuit de commande hydraulique comprenant une source de liquide sous pression, un moyen d'alimentation pour introduire le liquide sous pression dans ladite chambre de poussée et un moyen de décharge servant à évacuer le liquide de la chambre de poussée et comportant une soupape d'interception normalement ouverte, pouvant tourner avec le dispositif d'actionne- ment hydraulique et actionnée par centrifugation en condition de fermeture. L'objet de l'invention est de créer un embrayage à friction du type défini ci-dessus, d'une construction simple et robuste et pouvant fonctionner d'une manière sûre et entièrement automatique en relation avec la vitesse de rotation de l'élément d'entrée. Ce problème est résolu en ce que dans le corps cylindrique du dispositif d'actionnement hydraulique est formé un passage de décharge comportant une partie orien- tée radialement, et en ce que la soupape d'interception comprend un siège formé dans ladite partie radiale du passage de décharge et une masselotte centrifuge pouvant coulisser dans ladite partie radiale entre le siège de soupape et l'axe du dispositif d'actionnement hydrauli- que, en portant un obturateur coopérant avec ledit siège de soupape; ladite masselotte centrifuge étant dimensionnée et positionnée d'une manière telle que la course de fermeture de l'obturateur de la soupape d'in- terception commence quand la vitesse de rotation de l'élément d'entrée est de l'ordre de 1000 t/min et soit terminée quand la vitesse de rotation de cet élément d'entrée est de l'ordre de 2500 t/min. Selon d'autres particularités de l'embrayage con- forme à l'invention: 1. Le passage de décharge communique, en aval de la soupape d'interception, avec une chambre de lubrifi- cation pour les disques de friction. 2. L'obturateur de soupape est conique. 3. L'obturateur de soupape est sphérique. 4. Lamasselotte centrifuge est sphérique et cons- titue elle-même l'obturateur de soupape. 5. L'embrayage est monté sur un groupe d'entraine- ment d'un véhicule automobile comprenant un moteur, une boîte de vitesses et un différentiel et il est disposé entre la boite de vitesses et le différentiel, son élé- ment d'entrée étant accouplé à l'arbre de sortie de la boite de vitesses et son élément de sortie étant accou- plé au différentiel. 6. L'embrayage est monté dans un groupe d'entrai- nement d'un véhicule automobile comprenant un moteur, une boite de vitesses et un différentiel et il est dis- posé entre le moteur et la boite de vitesses. L'embrayage à friction conforme à l'invention est en particulier applicable avantageusement à des groupes d'entraînement de véhicules automobiles comprenant un moteur, une boite de vitesses g changement de vitesses échelonné ou graduel, et un différentiel. Dans cette application, l'embrayage conforme à l'invention peut être utilisé pour la liaison entre la sortie de la boîte de vitesses et l'entrée du différen- tiel, ou également pour la liaison entre l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Le second agencement est préféré, en particulier dans le cas o une boite de vitesses à changement de vitesse graduel est utilisée, du fait qu'avec cet agen- cement, un enclenchement de l'embrayage à friction est obtenu en fonction de la vitesse de rotation du moteur avec le sélecteur de petit rapport alors que le débrayage s'effectue en fonction de la vitesse du véhicule ou bien de la vitesse de rotation de l'élément d'entrée du dif- férentiel. En conséquence, lorsque le véhicule ralentit, l'embrayage à friction conforme à l'invention se comporte d'une façon analogue à un "élément de blocage", indépen- damment du rapport de la boite de vitesses et de la vitesse de rotation du moteur. Lors d'un freinage rapide du véhicule, un blocage du variateur de vitesse dans un rapport autre que le rapport minimal est empêché, en évitant ainsi le risque d'endommagement du variateur proprement dit et une difficulté de redémarrage du véhi- cule. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en réfé- rence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique et en coupe partielle d'un groupe d'entraînement d'un véhicule auto- mobile, comportant un embrayage à friction conforme à l'invention; la figure 2 représente à échelle agrandie une pre- mière variante d'un détail de l'embrayage; la figure 3 représente à échelle agrandie une seconde variante; la figure 4 représente à échelle agrandie une toisième variante; et la figure 5 est un graphique illustrant la carac- téristique de fonctionnement de l'embrayage à friction. La figure 1 représente schématiquement un groupe d'entraînement pour véhicules automobiles, comprenant un moteur à combustion interne 10 dont l'arbre 12 est relié à l'arbre d'entrée 14 d'une boite de vitesses 16 comportant un arbre de sortie 18 accouplé, par l'inter- médiaire d'un embrayage à friction 20, à un différentiel 22 qui entraîne les demi-arbres 24 des roues motrices du véhicule. La boîte de vitesses 16 peut être du type à change- ment échelonné de vitesses ou bien du type à variation graduelle de vitesse. Dans le second cas, elle peut être constituée par un variateur du type à poulies expansibles ou bien par un variateur épicyclique comportant des pi- gnons planétaires coniques. L'embrayage à friction 20 comprend un volant ou corps cylindrique 26 formé par un élément annulaire 28 accouplé de manière à tourner avec l'arbre de sortie 18 de la boîte de vitesses 16 et comportant une partie axiale radialement intérieure 30 et une partie axiale radialement extérieure 32 entre lesquelles peut se dé- placer un piston annulaire enfermé 34. La face intérieure du piston annulaire 34 définit, avec le corps cylindri- que 28, une chambre de poussée 36 et elle est soumise sur sa partie opposée à l'action d'un organe élastique, constitué dans l'exemple représenté par un ressort en forme de cuvette 38, qui a tendance à pousser le piston 34 contre le corps cylindrique 28. La partie axiale extérieure 32 du corps cylindrique 28 porte une jupe annulaire 40 dans laquelle sont dis- 2557236. posés plusieurs disques annulaires de friction menants 42 pouvant coulisser axialement. La référence numérique 44 désigne un engrenage supporté coaxialement de façon tournante sur l'arbre de sortie 18 de la boite de vitesses 16 et en prise avec une couronne dentée 46 formée sur le carter du différen- tiel 22. La couronne dentée 44 comporte une saillie tu- bulaire axiale 48 s'étendant dans la direction du corps cylindrique 28 et portant une série de disques annulai- res de friction menés 50 pouvant coulisser axialement et intercalés dans les disques menants 32. La chambre de poussée 36 est reliée à un circuit d'alimentation hydraulique comprenant un ou plusieurs passages 52 formés dans la partie axiale 30 du corps cylindrique 28 et communiquant, par l'intermédiaire de passages radiaux 54 et d'un passage axial 56 formé dans l'arbre 18, avec une unité d'alimentation et de commande 58. L'unité 58 comprend un distributeur de commande à deux positions 60 du type "marche-arrêt" de type connu, normalement du type comportant une commande électrique proportionnelle, qui permet de distribuer de l'huile sélectivement d'un réservoir collecteur 62 au conduit 56 par l'intermédiaire d'une pompe hydraulique 64 ou bien de couper cette alimentation en reliant le conduit 56 au réservoir 62. Dans le corps cylindrique 26, il est prévu un passa- ge de décharge comportant une section axiale radialement extérieure 66 formée dans la partie 28 proche de la par- tie 32, une section axiale radialement intérieure 68 formée dans la partie axiale 30 et une section radiale qui relie entre elles les sections axiales 66 et 68. L'extrémité de la section axiale 68 qui est opposée à la section radiale 70 débouche dans une chambre annu- laire 72 définie entre la partie axiale 48 de l'engre- nage 44 et la partie axiale 30 du corps cylindrique 26 et communiquant avec la zone contenant les disques de friction 42 et 50 par l'intermédiaire de passages radiaux de lubrification 74 ménagés dans la saillie 48. Dans la section radiale 70, il est prévu une soupape d'interception désignée dans son ensemble par 76 et com- prenant un siège 70 qui coopère avec un obturateur 80 porté par une masselotte centrifuge 82 pouvant coulisser librement à l'intérieur-de la section radiale 70 entre le siège 78 et la partie axiale 30 du corps cylindrique 28. Dans l'exemple représenté, l'obturateur de soupape a une forme conique et la masselotte centrifuge 82 comporte une série de rainures axiales périphériques 84 pour le passage d'huile. La masselotte centrifuge 82 est disposée et dimen- sionnée de manière à assurer une fermeture graduelle du siège 78 par l'obturateur de soupape 80, en coupant ainsi la communication entre la chambre de poussée 36 et la chambre 72 quand la vitesse de rotation de l'arbre 18, et par conséquent du corps cylindrique 26, dépasse une valeur de seuil prédéterminée. On va maintenant décrire dans la suite le fonction- nement de l'embrayage à friction 20. L'actionnement de l'embrayage à friction 20 est commandé, pendant la marche du moteur 10, par l'inter- médiaire du distributeur "marche-arrêt" qui est commandé au moyen d'un levier sélecteur classique actionné par le conducteur. Quand ce levier est disposé dans la posi- tion neutre, le distributeur 60 est placé dans une posi- tion de fermeture de sorte que la communication entre la pompe 64 et le conduit 56 est interrompue tandis que la communication entre ce conduit 56 et la décharge 62 est ouverte. Dans cette condition, de l'huile pouvant se trouver dans la chambre de poussée 36 n'est pas sou- -7 mise à une pression statique et elle sort à l'extérieur, par l'intermédiaire d'un clapet à bille automatique 86 de type classique qui est monté dans le piston 34, en étant collectée dans le réservoir 62. Les disques de friction 42 et 50 sont par conséquent complètement libres de sorte que l'arbre de sortie 18 de la boite de vitesses 16 est désaccouplé du différentiel 22. Quand le levier sélecteur est placé dans la posi- tion de marche avant ou de marche arrière, le distribu- teur 60 est placé dans la position d'ouverture en éta- blissant ainsi une communication entre la pompe 64 et la passage 56. De l'huile sous pression est alors cana- lisée par l'intermédiaire des passages radiaux 54 et des passages 52 jusque dans la chambre de poussée 36. Dans la condition de ralenti du moteur 10, ou bien quand l'arbre de sortie 18 de la boite de vitesses 16 tourne à une vitesse inférieure à la valeur d'étalonnage de la soupape 76, de l'huile envoyée dans la chambre 36 se décharge par l'intermédiaire des passages 66, 70 et 68 dans la chambre 72 de manière à lubrifier les disques de friction 42 et 50 dans la période o ils glissent l'un par rapport à l'autre. Lors d'une augmentation de la vitesse de rotation du moteur 10, et par consequent de l'arbre de sortie 18 de la boite de vitesses 16, la masselotte centrifuge 82 a tendance à se déplacer radialement vers l'extérieur, en fermant ainsi progressivement l'obturateur 80 contre le siège de soupape 78. En conséquence, la pression d'huile régnant dans la chambre de poussée 36 augmente graduellement en rapprochant le piston 34 des disques de friction 42 et 50 jusqu'à ce qu'ils soient complète- ment appliqués l'un contre l'autre. Lorsque la soupape 76 se ferme complètement, la pression nécessaire pour l'enclenchement complet de l'embrayage 20 est établie dans la chambre de poussée 36 tandis que la lubrification des disques 42 et 50 est évidemment interrompue, ce qui provoque leur blocage mutuel. Quand la vitesse du corps cylindrique 26 diminue à nouveau en dessous de la valeur de seuil, la soupape 76 s'ouvre graduellement en produisant à nouveau un débrayage de l'embrayage 20. Dans le cas de l'embrayage à friction 20 représenté dans l'exemple de la figure 1, o la boîte de vitesses 16 est du type à variation graduelle de vitesse, l'em- brayage à friction 20 a un comportement du type à"ver- rouillage" indépendamment du rapport du variateur 16 et de la vitesse de rotation du moteur 10. En fait, bien que l'enclenchement de l'embrayage 20 s'effectue en fonc- tion de la vitesse de rotation du moteur 10, alors que le variateur 16 se trouve dans un petit rapport, un débrayage se produit en fonction de la vitesse du véhi- cule et toujours à la même vitesse pour n'importe quel rapport du variateur 16. En fait, il est clair que cette vitesse correspond à une vitesse angulaire définie du carter du différentiel 22 et par consequent de l'élément de sortie 44 de l'embrayage 20. Le fonctionnement de l'embrayage à friction 20 dans de telles conditions est représenté sur le graphique de la figure 5, o on a porté en abscisses respectivement la vitesse de rotation du moteur 10 pour le petit rapport du variateur 16 et la vitesse du véhicule et on a porté en ordonnées le couple transmis par l'embrayage 20. Comme on peut le voir, le début d'enclenchement de l'embrayage 20 se produit, à titre d'exemple, à une vitesse de rota- tion du moteur 10 à peu près égale à 1000 t/min et l'en- clenchement complet se produit approximativement à 2500 t/min, tandis que le débrayage commence à une vitesse du véhicule d'environ 16 à 17 km/h et est ter- miné à une vitesse d'environ 7 à 8 km/h. Comme on peut le voir, la caractéristique d'enclenchement de l'embraya- ge 10 est extrêmement graduelle et progressive et elle est analogue à celle des embrayages centrifuges classi- ques de type mécanique. Il est naturellement évident que l'embrayage à friction 20 pourrait être utilisé d'une manière diffé- rente de celle illustrée et décrite ci-dessus et pour- rait par exemple être interposé entre le moteur 10 et la boîte de vitesses 16. Cependant, dans ce cas l'em- brayage serait évidemment sensible à la vitesse de rotation du moteur 10 et par conséquent un débrayage non intentionnel de l'embrayage pourrait s'effectuer à de basses vitesses de rotation du moteur 10, avec la boite de vitesses 16 placée dans un grand rapport. En outre, il est nécessaire de noter que la soupape d'interception 76 pourrait avoir des configurations dif- férentes de celle illustrée sur la figure 1 et pourrait par exemple être du type illustré dans les variantes des figures 2 à 4. Dans le cas de la figure 2, le passage axial 68 n'existe pas et le passage 66 est relié à une sortie latérale de décharge 87 adjacente au siège de soupape 78. L'obturateur de soupape 80 et la masselotte centri- fuge 82 ont dans ce cas une conformation analogue à celle de la figure 1. Dans le cas de la figure 3, l'obturateur de soupape 76 est constitué par une bille 88 venant s'appliquer contre la masselotte centrifuge 82 tandis que dans le cas de la figure 4, la masselotte centrifuge est constituée par une bille 90 adaptée pour servir égale- ment d'obturateur de soupape. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Embrayage à friction commandé hydrauliquement pour accoupler de fa-gon tournante un élément rotatif d'entrée avec un élément rotatif de sortie coaxiale, en particulier pour des groupes d'entraînement de véhi- cules automobiles, o l'élément d'entrée et l'élément de sortie sont pourvus de disques de friction coaxiaux alternés respectifs qui peuvent être appliqués axiale- ment l'un contre l'autre au moyen de la commande hydrau- lique, et dans lequel ladite commande hydraulique com- prend un organe d'actionnement constitué par un corps cylindrique relié rigidement de manière à tourner avec l'élément d'entrée de l'embrayage et dans lequel le piston dirigé vers lesdits disques peut coulisser, ledit piston définissant avec le cylindre une chambre de pous- sée, et un circuit hydraulique de commande comprenant une source de liquide sous pression, un moyen d'alimen- tation pour alimenter en liquide sous pression ladite chambre de poussée, et un moyen de décharge pour assurer la décharge du liquide à partir de la chambre de poussée, ledit moyen de décharge comprenant une soupape d'inter- ception normalement ouverte qui peut tourner avec l'organe d'actionnement hydraulique et qui est actionnée par centrifugation dans la condition de fermeture, carac- térisé en ce que dans le corps cylindrique (28) du dis- positif d'actionnement hydraulique (26) est formé un passage de décharge (66, 70, 68) comportant une partie orientée radialement (70), et en ce que la soupape d'interception (76) comprend un siège (78) formé dans ladite partie radiale (70) du passage de décharge et une masselotte centrifuge (82, 90) pouvant coulisser dans ladite partie radiale (70) entre le siège de sou- pape (78) et l'axe du dispositif d'actionnement hydrau- lique (28), et portant un obturateur (80, 88, 90) coo- pérant avec ledit siège de soupape (78);ladite masse- ll lotte centrifuge (82, 90) étant dimensionnée et posi- tionnée d'une manière telle que la course de fermeture de l'obturateur (80, 88, 90) de la soupape d'interception (76) commence quand la vitesse de rotation de l'élément d'entrée (18) est de l'ordre de 1000 t/min et soit ter- minée quand la vitesse de rotation de cet élément d'entrée (18) est de l'ordre de 2500 t/min. 2. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage de décharge (66, 70, 68) communique, en aval de la soupape d'interception (76), avec une chambre de lubrification (72) pour les disques de fric- tion (42, 50). 3. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur de soupape (80) est conique. 4. Embrayage selon la revendication l! caractérisé en ce que l'obturateur de soupape (88, 90) est sphérique. 5. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masselotte centrifuge (88) est sphérique et constitue elle-méme l'obturateur de soupape. 6. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté sur un groupe d'entraînement d'un véhicule automobile comprenant un moteur (10), une boîte de vitesses (16) et un différentiel (22), son élément d'entrée (26) étant accouplé à l'arbre de sortie (18) de la boîte de vitesses (16) et son élément de sortie (48, 44) étant accouplé au différentiel (22). 7. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté dans un groupe d'entraînement d'un véhicule automobile comprenant un moteur (10), une boite de vitesses (16) et un différentiel (22) et est disposé entre le moteur (10) et la boîte de vitesses (16). 8. Groupe d'entraînement pour un véhicule automobile, comprenant un moteur, une boîte de vitesses reliée à l'arbre du moteur et comportant un arbre de sortie, un différentiel relié à la boîte de vitesses, et un embrayage à friction commandé hydrauliquement selon une ou plu- sieurs des revendications 1 à 7 et interposé entre le moteur et le différentiel, caractérisé en ce que l'em- brayage à friction (20) est associé à une unité de com- mande (58) comportant un distributeur (60) déplaçable entre une position de travail dans laquelle il permet l'alimentation en liquide sous pression de l'embrayage à friction (20) et une position de fermeture dans laquelle cette alimentation est coupée. 9. Groupe d'entraînement selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'embrayage à friction (20) est monté entre la boîte de vitesses (16) et le différentiel (22). 10. Groupe d'entraînement selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'embrayage à friction (20) est interposé entre le moteur (10) et la boîte de vitesses (16). 11. Groupe d'entraînement selon la revendication 9 ou la revendication -10, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (16) est constituée par un variateur de vitesse.