Brevet FR2581147A1 — publié le 19861031

-- 1 -- Visco-coupleur L'invention concerne un visco-coupleur, notamment pour un ventila- teur d'air de refroidissement d'un moteur à combustion interne, com- prenant une partie d'entrée d'accouplement qui peut être entrainée autour d'un axe de rotation, une partie de sortie d'accouplement qui peut être amenée en rotation relative, autour du même axe, par rap- port à la partie d'entrée d'accouplement et qui définit conjointement avec la partie d'entrée d'accouplement au moins une fente de cisail- ]lement, et un carter dont l'espace intérieur, entourant au moins la zone de la fente de cisaillement, est rempli en partie de liquide vis- queux et pour le reste de gaz. On connaît des visco-coupleurs destinés aux domaines d'applica- tion les plus divers. On connaît par le brevet américain n 3 400 796 un visco-coupleur dont la largeur de la fente de cisaillement peut être modifiée, en vue de commander la force de transmission. On connait par la demande de brevet allemand n 3 416 927 un visco-cou- pleur qui sert de coupleur de prise directe dans un convertisseur de couple hydrodynamique. Enfin, on connaît du modèle d'utilité allemand n 8 235 536 un visco-coupleur pour un ventilateur d'air de re- froidissement d'un moteur à combustion interne, dont le couple de transmission peut être commandé en fonction de la température. L'huile de silicone utilisée comme liquide visqueux dans des vis- co-coupleurs de ce type est sollicitée thermiquement pendant l'utili- sation. La surcharge thermique du liquide visqueux réduit la longévité du coupleur. Cette surcharge thermique se produit notamment lorsque les performances requises du liquide visqueux en matière de capacité de transmission de couple sont élevées. La surcharge thermique du ]iquide visqueux pourrait en soi être réduite en employant des visco-coupleurs de taille et donc de puissance supérieures. Mais dans la p]upart des applications, cela est' impossible -pour des raisons de place, de poids et de coût. L'invention a pour but de fournir un visco-coupleur dans lequel le ] iquide visqueux présente une durée de vie relativement longue, même s 'i] est soumis à des sollicitations thermiques importantes. Selon]'invention, ce but est atteint du fait que le volume de - 2 l'espace intérieur qui est rempli de gaz contient moins de 18% d'oxygène (pourcentage volumique). L'invention se base sur la consta- tation qu'une cause importante de la défaillance du liquide visqueux en cas de sollicitation thermique est la réaction chimique de l'huile de silicone employée comme liquide visqueux avec l'oxygène présent dans l'espace intérieur, réaction qui entraîne la gélification de l'huile de silicone. En diminuant la teneur en oxygène, on supprime la réaction de l'huile de silicone avec l'oxygène, et on augmente con- sidérablement la durée de vie pendant laquelle l'huile de silicone peut être employée pour exercer la fonction requise. Si par exemple le gaz en question est de l'air, la teneur en oxygène peut être ré- duite en abaissant la pression du gaz en dessous de la pression atmos- phérique. On a constaté qu'une autre solution avantageuse consistait à remplacer l'air présent dans l'espace intérieur du carter par un gaz inerte exempt d'oxygène, et en particulier par un gaz rare, afin d'éviter la sollicitation supplémentaire des joints d'étanchéité du carter qu'exerce la dépression. L'invention peut être mise en oeuvre pour des visco-coupleurs de tous types, par exemple pour des coupleurs de prise directe dans des convertisseurs de couple hydrodynamiques, ou pour des coupleurs de différentiels dans des systèmes d'entraînement à quatre roues mo- trices, mais aussi notamment pour les coupleurs de ventilateurs d'air de refroidissement de moteurs à combustion interne. Un exemple de réalisation de l'invention est présenté ci-après en référence au dessin schématique annexé. L'unique figure de ce dessin est une vue en coupe longitudinale axiale d'un visco-coupleur pour un ventilateur d 'air de refroidissement d'un moteur à combustion interne. Le coupleur de ventilateur représenté sur le dessin comprend un carter étanche aux gaz, désigné globalement par la référence 1, qui présente une paroi arrière 3 et une paroi avant 5. Une paroi sépara- trice 7 divise l'espace intérieur du carter 1 en une chambre de ré- serve 9 pour un liquide visqueux, et une chambre de travail 11. Par l'intermédiaire d'un palier à roulement 13, le carter 1 est, par sa paroi arrière 3, monté rotatif sur un arbre d'entraînement 15 qui est - 3 entraînr par le moteur à combustion interne et qui porte, dans la chambre de travail. 11, un rotor 17. Le rotor 17 forme, d'un côté avec les faces de la paroi arrière 3 qui lui sont en vis-à-vis, et de l'autre avec la paroi séparatrice 7, des fentes de cisaillement 19 - qui, lorsqu'elles sont remplies du liquide de cisaillement provenant de la chambre de réserve 9, transmettent le couple d'entraînement de arbre d'entraînement 15 aux ailettes de ventilateur 21 solidaires de la paroi arrière 3 du carter. Le coupleur de ventilateur est accouplé et désaccouplé en fonction de].a température. A cet effet, il est prévu dans la paroi séparatrice une ouverture de soupape 25 qui peut être commandée par un levier de soupape 23 et qui, lorsqu'elle est ouverte, permet au liquide visqueux de s'écouler de la chambre de réserve 9 dans la chambre de travail 11. Le levier de soupape 23 est asservi par une bilame 29 montée dans un support 27 sur le côté extérieur de la paroi avant 5 du carter; la bilame 29 asservit le levier de soupape 23 par l'intermédiaire d'un axe central 31 guidé en déplacement axial en traversant de manière étanche la paroi avant 5 du carter. Une ouverture 33 disposée au niveau de la périphérie extérieure de la paroi séparatrice 7 assure le retour du liquide visqueux de la chambre de travail 11 dans la chambre de réserve 9; cette ouverture coopère, d'une manière habituelle, avec un dispositi.f de pompage 35 agissant lors d'une rotation relative entre le rotor 17 et le carter 1. A l'état froid, la bi]ame 29 ferme l'ouverture de soupape 25 par ]. 'intermédiaire du levier de soupape 23, et le dispositif de pompage pompe dans la chambre de réserve 9 le liquide visqueux qui se trou- ve dans la chambre de travail 11 et dans les fentes de cisai].lement 19. Le ventilateur d'air de refroidissement est ainsi arrêté. A l'état chaud, la bilame 29 ouvre l'ouverture de soupape, de sorte que le liquide visqueux peut s'écouler dans la chambre de travail 11 et, malgré J'action de pompage du dispositif 35, remplir les fentes de ci- saillement 19 en vue de la transmission de couple. Le coupleur de ven- ti]ateur est ainsi accouplé. Le].iquide visqueux n'occupe qu'une partie du volume fermé de la chambre de réserve et de la chambre de travail 11. Sur le dessin, la -4- référence 37 repère à titre d'exemple le niveau du liquide visqueux lorsque l'arbre d'entraînement 15 ne tourne pas. Dans les visco-cou- pleurs habituels, le volume résiduel de la chambre de réserve 9 et de la chambre de travail 11 est rempli d'air. Dans le visco-coupleur se- lon l'invention, afin d'empêcher la gélification du liquide visqueux -qui est de préférence une huile de silicone-, gélification qui est due à la réaction du liquide visqueux avec l'oxygène de l'air, on a fait le vide dans l'espace intérieur résiduel du carter 1 (c'est-à-dire de la chambre de réserve 9 et de la chambre de travail 11), de sorte que la teneur en oxygène a été nettement réduite. Afin d'éviter la pression à laquelle est soumis le carter i du fait du vi- de, il est avantageux de remplacer l'air évacué par un gaz inerte exempt d'oxygène ou par un gaz rare, gaz qui peut à nouveau avoir une pression voisine de la pression atmosphérique. Comme le liquide vis- queux n'entre plus en contact avec de l'oxygène, il peut sans problème être exposé à des sollicitations thermiques élevées. En la matière, il s'est avéré avantageux que la teneur en oxygène du gaz contenu dans le carter soit inférieure à 5% du volume résiduel occupé par le gaz (pourcentage volumique). Le coupleur de ventilateur représenté sur le dessin contient en outre un dispositif de protection qui permet de réduire encore le ris- que de surcharge thermique du coupleur. Mais ce dispositif peut éven- tuellement être supprimé. Le dispositif de protection comprend une bilame supplémentaire 39 disposée à l'intérieur de la chambre de ré- serve 9; la bilame 39 réagit à la température régnant dans la chambre de réserve 9, et asservit le levier de soupape 23 indépendamment de la bilame 29. La bilame 39 ferme partiellement l'ouverture de soupape 25 en cas de risque de surcharge thermique du liquide visqueux. Le coupleur de ventilateur est ainsi partiellement désaccouplé: la puissance convertie dans le coupleur par le liquide visqueux diminue, de sorte que la sollicitation thermique interne diminue également. 258 1 147 - 5 - REVENDICATIONS 1. Visco-coupleur, notamment pour un ventilateur d'air de refroi- dissement d'un moteur à combustion interne, comprenant une partie d'entrée d'accouplement (15, 17) qui peut être entraînée autour d'un axe de rotation, une partie de sortie d'accouplement (1, 7) qui peut être amenée en rotation relative, autour du même axe, par.rapport à la partie d'entrée d'accouplement (15, 17), et qui définit con- jointement avec la partie d'entrée d'accouplement au moins une fente de cisaillement (19), et un carter (1) dont l'espace intérieur (9, 11), entourant au moins la zone de la fente de cisaillement (19), est rempli en partie de liquide visqueux et pour le reste de gaz, caracté- risé en ce que le volume de l'espace intérieur (9, 11) qui est rempli de gaz contient moins de 18% d'oxygène (pourcentage volumique). 2. Visco-coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume de l'espace intérieur (9, 11) qui est rempli de gaz con- tient au plus 5%o d'oxygène (pourcentage volumique). 3. Visco-coupleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz présent dans l'espace intérieur (9, 11) a une pression inférieure à la pression atmosphérique. 4. Visco-coupleur selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'espace intérieur (9, 11) contient un gaz iner- te à teneur en oxygène pratiquement nulle. 5. Visco-coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace intérieur (9, 11) contient un gaz rare.