Brevet FR2580354A1 — publié le 19861017

L'invention se rapporte à des disques fins d'accouplerent consti- tués d'une tôle d'acier, disposés dans une enveloppe fermée remplie d'un fluide visqueux de travail, destinés à un accouplement à frottement vis- queux. Des accouplements à frottement visqueux équipés de disques fins sont connus depuis le document DE-PS 21 35 791.Ces accouple- ments sont caractérisés surtout par -le fait qu'il peuvent transmettre un couple, lorsqu'il y a une différence de vitesse de rotation entre les côtés entrée et sortie de l'accouplement. C'est le fluide de travail qui est à l'origine de cette transmission de couple qui s'installe automatiquement, ce fluide générant, du fait de sa viscosité, des efforts de cisaillement qui s'opposent à larotation relative des disques reliés alternativement aux côtés entrainant, ou côté entrée, et entraîné, ou côté sortie de l'ac- couplement. L'importance de ces efforts de cisaillement et, par conséquent, du couple transmissible dépend, entre autres, du degré de viscosité du fluide de travail, de la température, de la pression, de la distance entre les disques, du taux de remplissage de l'enveloppe, etc. De tels accouple- ments à frottement visqueux sont avantageux en tant que train de différen- tiel dans la transmission de forces dans une automobile, par exemple, en- tre les deux roues d'un essieu ou, en particulier, entre deux essieux d'un véhicule entraînés par un même moteur commun. L'utilisation de tels accouplements à frottement visqueux, ce- pendant, nécessite un ajustement très précis, suivant les conditions de fonctionnement données, de la montée du couple transmis par l'accouple- ment ainsi qu'une adaptation en conséquence des vitesses de rotation des côtés entrée et sortie, en fonction du temps. Il s'est avéré, notamment, que de faibles variations de remplissage de l'enveloppe de l'accouplement amenaient, à elles seules, des variations du comportement de transmission de couple, et qu'en particulier la courbe caractéristique de l'accouplement dépendait fortement de l'usure. Sachant que le comportement de transmission de couple d'un accouplement à frottement visqueux du type précité dépend fortement du profil microscopique des disques d'ac- couplement, l'invention a pour but de proposer des disques d'accouplement, destinés aux accouplements à frottement visqueux, qui permettent d'obtenir- 258035' un comportement de transmission de couple qu- reste-le plus constant pos- sible pendant toute la durée de vie de l'accouplement, les autres condi- tions restant inchangées. Cet objectif est atteint grâce au fait que les surfaces des disques d'accouplement ont une rugosité dont la valeur moyenne arithmétique R est située entre 0,2 et 2,0 jm,et une profondeur Pt du pro- a fil située entre 2,0 et 15 pm. Donc, selon l'invention, les disques d'ac- couplement doivent avoir un profil superficiel relativement lisse réalisé sous forme d'un profil ayant une fraction portante élevée et ayant une rugoE té restante répartie assez uniformément, cela accompagné, de préférence, d'une protection efficace contre l'usure, sous forme d'une métallisation au nickel-phosphore. Les caractéristiques de l'état de surface ainsi demandées sont obtenues grâce au procédé de fabrication caractérisé par le fait qu' une tôle d'acier servant de matière première aux disques est soumise d'a- bord à un travail d'ébauche de telle sorte que-l'on obtienne, à sa surfa- ce, des valeurs de rugosité R situées entre 5 et 25 Fm et une rugosité z moyenne arithmétique R située entre 0,5 et 2,5 1m, et par le fait qu'a- a près le découpage des disques intervient un travail de finissage destiné à lisser le profil de surface et, en même temps, à enlever les bavures de découpe, qui permet d'obtenir, à la surface des disques, une rugosité moyenne arithmétique R située entre 0,2 et 2,0 pm, et une profondeur a restante Pt du profil située entre 2,0 et 15 nm, et grâce au fait qu'après usinage, les disques d'accouplement sont recouverts, sans alimenta- tion externe en courant, d'une couche de nickel-phosphore diminuant l'u- sure et sont ensuite soumis à un traitement thermique de recuit. Lés dessins annexés illustrent,de manière.non limitative,des-exe ples de réalisation de l'invention, qui seront décrits plus en détail par la suite, dessins sur lesquels: les figures 1 et 2 sont des vues de deux disques d'accouplement d'un ac- couplement à frottement visqueux, la figure 3 illustre un enregistrement de mesure du profil de surface, a- près ébauche, de la tôle d'acier utilisée pour la fabrication du disque, et la figure 4 illustre un enregistrement de mesure du profil de surface du disque après finissage. Les figures 1 et 2 ds dessins représentent chacune un exemple de realisa- tion des disques fins d'accouplement d'un accouplement à frottement visqueux, disposés les uns à côté des autres, avec un écart axial réduit, dans une enveloppe fermée, remplie d'un fluide de travail hautement visqueux. Le disque 1 en formne d'anneau circulaire illustré sur la figure 1 est muni, sur sa circonférence externe, d'une denture 4 qui s'engrène dans une denture interne correspondante de l'enveloppede l'accouplement. D'au- tre part, le disque 1 d'accouplement est pourvu d'un certain nombre de perçages 3 répartis à peu près uniformément sur un cercle concentrique par rapport à l'axe central du disque. Cependant, le disque 2 d'accouplement représenté sur la fi- gure 2 est muni d'une denture 6 sur sa circonférence interne, qui s'enga- ge dans une denture externe correspondante d'un arbre central d'entraîne- ment. D'autre part, ce disque 2 est pourvu, sur sa circonférence externe, de fentes radiales 5, réparties également d'une manière uniforme. L'épais- seur des disques 1 et 2 d'accouplement peut se situer, dans ce cas, entre 0,4 et 1,5 mm. Lors de la fabrication de ces disques, on commence par soumet- tre la tôle d'acier utilisée comme matière première à un traitement d'é- bauche par laminage à froid ou lissage par galets,suivi d'un brossage ou, le cas échéant, d'un traitement par corrosion ou décapage. Cette ébauche génère un profil de surface tel qu'il est représenté, par exemple, sur la figure 3 montrant l'état d'une tôle laminée. Les valeurs de rugosité Rz, selon la norme DIN 47 68 (Août 1974), d'une telle surface doivent alors être comprises entre 5 et 25 pm, et sa rugosité moyenne arithmétique Ra, selon la norme DIN 47 68, complément.1 (Octobre 1978), doit être de l'ordre de 0,5 à 2,5 pa. Les disques d'accouplement sont ensuite découpés par emboutis- sage d'une tôle ainsi préparée, leur forme étant, par exemple, identique à celles représentées sur les figures 1 et 2. Ces disques sont alors soumis à un finissage servant d'une part à lisser le profil de surface et, d'au- tre part, à les ébavurer. Ce finissage peut consister, par exemple, en une rectification par bande abrasive ou par ponçeuse vibrante,suivie,le cas é- chéant, d'un traitement par dresseuse à galets ou machine à planer, ou d'un 258035, deuxième lissage par galets. Alors, la surface doit se caractériser par une rugosité moyenne arithmétique R de l'ordre de 0,2 à 2 pm et une profondeur a restante Pt, selon la norme DI 47 71 (Avril 1977),de l'ordre de 2,0 à 15 figure 4 montre un exemple d'un tel profil de surface, correspondant à, par exemple, une surface d'un disque d'accouplement rectifiée par bande ab- rasive. L'écart entre deux crêtes voisines du profil peut constituer un au- tre critère de l'état de surface, cet écart devant se situer entre 50 et 750 jm. Contrairement au procédé de fabrication précité,, il est possib- le également de découper les disquesdirectement par emboutissage, dans la tôle 'ou bande d'acier laminée à froid utilisée comme matière première, ayant un état de surface standard, tel qu'il est proposé dans le commerce. C'est seulement après que les disques peuvent être traités par au moins deux passes de rectification par bande abrasive, de façon à obtenir, sur les deux faces, le profil de surface requis. Lors de ce traitement, au moins une première passe d'ébauche de rectification permet de générer le profil de base de la surface, o l'on cherche à obtenir, grâce au choix approprié des outils de rectification par bande, 'des valeurs de rugosité Ri de. 5 à 25 Am, avec une rugosité moyenne arithmétique Ra de 0,5 à 2,5 pm. Ensuite, lors d'au moins une passe consécutive de finissage de rectification, la surface est légèrement lissée, de manière à créer une ru- gosité moyenne arithmétique R d'environ 0,2 à 2,0 pm, avec une profondeur a restante Pt de profil d'environ 2,0 à 15 pi. L'avantage de ce procédé est que l'on peut utiliser non seulement des tôles laminées à froid ordinaires, par exmaple du type St 13 03 selon la norme DIN 1623 ou St 3K 40 LG selon la xrome DIN 1624,mais aussi des bandes d'acier laminées ' froid adaptées à la fabrication des ressorts, par exemple, des bandes de qualité C 55 ou - C 60 H + A selon la norme DIN 17 222, qui, du fait de leur résistance assez élevée, ne permettraient pas un nouveau laminage du profil de base de la surface selon le procédé décrit préalablement. Les disques ayant été ainsi usinés, il convient de prévoir un moyen de protection contre l'usure sous forme d'une couche de nickelphos- phore, qui est appliquée de manière normalement connue, sans alimentation ex- terne en courant2et est ensuite soumise à un traitement thermique sous forme de recuit. La profondeur de la couche est déterminée de telle façon que le profil de surface des disques, tel qu'il -st décrit ci-dessus, ne soit guère modifié, ceci surtout grâce au procédé de métallisation sans courant externe. Le résultat final de ce procédé de fabrication est la réalisa- tion de disques d'accouplement dont le micro-profil est fait de telle sorte que, lots de leur emploi dans un accouplement à frottement visqueux, o ils sont disposés alternativement, à très faibles intervalles, à l'intérieur d'une enveloppe remplie d'un fluide de haute viscosité,ils conservent un bon comportement de transmission de couple qui reste inchangé durant une longue période d'utilisation. Alors que, comme il a été signalé préalablement, le phospho- -nickelage constitue une protection contre l'usure des disques fins d'ac- couplement, la manière précitée d'usiner les disques découpés permet d'obtenir un profil de surface dont les nombreuses crêtes, présentes à l'é- tat brut, sont rodées et lissées, mais qui conserve une profondeur res- tante de profil bien définie, de façon que le fluide visqueux de travail, présent entre les disques d'accouplement et destiné à transmettre le couple de rotation, puisse s'introduire dans les creux du profil. Le prin- cipal avantage de ce lissage prédéterminé du profil qui, pour ainsi dire, fait office par avance du rodage qui se produirait normalement par usure lors du fonctionnement de l'accouplement,est que ce profil de surface ne sera plus modifié sensiblement par la suite par l'usure qui se produit lors du fonctionnement de l'accouplement à frottement visqueux. Ainsi, l'on évite les variations du comportement de transmission du couple dues à cette usure de profil. Par conséquent, la courbe caractéristique de l'accouplement à frottement visqueux ne varie plus durant la période d'utilisation de l'ac- couplement, et elle peut être définie dès le départ et ajustée avec exacti- tude aux conditions de fonctionnement par dosage approprié du fluide vis- queux de travail qui, de préférence, sera une huile silicone (polysiloxane), emplissant l'enveloppe. 6 2580354 REVENDICATIONS 1. Disques fins d'accouplement constitués d'une tôle d'acier, disposés dans une enveloppe fermée, remplie d'un fluide visqueux de travail, des- tinés à un accouplement à frottement visqueux, caractérisés par le fait que les surfaces des disques (1, 2) d'accouplement ont une rugosité dont la valeur moyenne arithmétique R est située entre 0,2 et 2,0 mn,et ne pro- a fondeur Pt du profil située entre 2,0 et 15 rm. 2. Disques d'accouplement selon la revendication 1, caractéri- sés par le fait que la distance entre deux crêtes voisines du profil de rugosité est située entre 50 et 750 pm. 3. Disque d'accouplement selon une des revendications 1 et 2, caractérisé parle fait que les surfaces sont recouvertes d'une couche de nickel-phosphore réduisant l'usure. 4. Procédé de fabrication de disques fins d'accouplement selon ur quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé par le fait qu'une tôle d'ac servant de matière première aux disques est soumise d'abord à un-travail d'ébauche de telle sorte que l'on obtienne,.à sa surface, des valeurs de rugosité R situées entre 5 et 25 juinm et une rugosité moyenne arithmé- tique R située entre 0,5 et 2,5 um, et par le fait qu'après le découpage a des disques intervient un travail de finissage destiné à lisser le profil de surface et, en même temps, à enlever les bavures de découpe, qui permet d' obtenir, à la surface des disques, une rugosité moyenne arithmétique R située entre 0,2 et 2,0 pm, et une profondeur restante Pt du profil située entre 2,0 et 15 pm. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'après usinage, les disques (1,2) d'accouplement sont recouverts, sans alimentation externe en courant, d'une couche de nickel-phosphore dimi- nuant l'usure, et sont ensuite soumis à un traitement thermique de recuit. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'usinage d'ébauche de la tôle d'acier se fait sous forme de laminage à froid. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'usinage d'ébauche de la tôle d'acier se fait sous forme de corrosion ou décapage. 8. Procédé selon la revendication 4, carcatérisé par le fait que l'usinage d'ébauche de la tôle d'acier se fait par lissage pargalets et par brossage consécutif. 9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'usinage de finissage des disques d'accouplement se fait par rectifi- cation par bande abrasive ou par ponçeuse vibrante. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la rectification par bande abrasive ou ponçeuse vibrante est suivie d'un laminage à la dresseuse à galets ou à la machine à planer. 11. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'usinage de finissage des disques se fait par un deuxième lissage par galets. 12. Procédé de fabrication de disques fins d'accouplement selon une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé par le fait que les disques (1,2) d'accouplement sont découpés dans une tôle ou une bande d'acier laminées à froid, et qu'après découpage, ils sont soumis, des deux côtés, à au moins deux passes de rectification par bande abrasive, de manière à obtenir, après au moins une première passe de rectification d'ébauche, des valeurs R de rugosité de la surface situées entre 5 et jm et une rugosité moyenne arithmétique R située entre 0,5 et 2,5 Pm, et de manière à obtenir, aprèes au moins une passe suivante de finissage, une rugosité moyenne arithm6tique Ra située entre 0,2 et 2,0 Pm, avec une profondeur Pt restante de profil située entre 2,0 et 15 mm.