Brevet FR2596830A1 — publié le 19871009

La présente invention se rapporte à un vérin à fluide sous pression pour la commande d'un embrayage à disques, dans lequel un cylindre est disposé fixe en déplacement aussi bien par rapport à un support de disques 5 que par rapport à un segment d'arbre qui présente au moins un perçage radial pour l'arrivée de l'huile de lubrification et qui renferme un piston axial, lequel est relié aussi bien à une bague de pression coopérant avec le paquet de disques de l'embrayage qu'à un organe obtu10 rateur de soupape appartenant à une soupape de lubrification, laquelle libère le courant d'huile de lubrification allant du perçage radial de l'arbre au paquet de disques lors du serrage de l'embrayage tandis qu'elle étrangle ou interrompt ce courant de fluide lors.du des15 serrage de l'embrayage. Dans un vérin à fluide sous -pression de ce genre qui est déjà connu (DEA-2 802 676), le piston axial est réalisé en une seule pièce avec un tiroir annulaire concentrique au segment d'arbre, tiroir qui coopère di20 rectement avec le perçage radial de l'arbre et, dans la position desserrée de l'embrayage, libère déjà un courant de lubrifiant étranglé en direction du paquet de disques tandis qu'il augmente le courant de lubrifiant, par élargissement de la section d'étranglement, lors du 25 serrage de l'embrayage. Dans ce vérin déjà connu, il se produit, d'une part, lorsque l'embrayage est desserré, des pertes relativement grandes par suite du courant de lubrifiant, en raison des forces de cisaillement de l'huile qui se mani30 festent sur les disques. D'un autre côté, la quantité de lubrifiant par unité de temps dont on dispose lors du serrage de l'embrayage est limitée par les particularités de construction du segment d'arbre, de sorte qu'il n'est pas possible de tenir suffisamment compte de l'ac35 croissement du dégagement de chaleur qui se produit dans le paquet de disques lors du serrage de l'embrayage. On connait, du fait du DE-A-3 220 746, un dispositif de lubrification étranger au genre du dispositif selon l'invention, prévu pour un mécanisme de changement de vitesses à pignons manoeuvré à la main, dans lequel 5 un piston doseur est maintenu dans une de ses positions de fin de course par la force d'un ressort et peut être amené dans son autre position de fin de course par une force auxiliaire qui est déclenchée au moment d'un passage de vitesse. Dans cette action, le piston agit sur une 10 quantité de lubrifiant qui a été aspirée du carter d'huile vers la chambre du ressort, à travers un premier clapet anti-retour, et la refoule à travers un deuxième clapet anti-retour vers une conduite de lubrification menant aux dispositifs d'embrayage et de synchronisation 15 des différents pignons de la botte de vitesses. Dans ce dispositif de lubrification, il se produit inévitablement de grandes pertes par frottement liquide parce que, à chaque changement de rapport, tous les dispositifs d'embrayage et de synchronisation, même ceux qui n'inter20 viennent Pas, reçoivent du lubrifiant. Le problème qui est à la base de l'invention consiste essentiellement, dans le cas d'un vérin à fluide sous pression possédant une soupape de lubrification et destiné à la commande d'un embrayage à disques, à li25 miter les pertes provoquées par des forces de cisaillement d'huile à une faible valeur lorsque l'embrayage est débrayé et à mettre à disposition une quantité de lubrifiant suffisamment grande pour absorber le plus fort dégagement de chaleur qui se produit lors du serrage de 30 l'embrayage. En prenant pour base un vérin à fluide sous pression équipé d'une soupape de lubrification conforme à celui qui est décrit au début du présent mémoire, ce problème est avantageusement résolu par le fait que la 35 face frontale du piston axial qui est dirigée vers le paquet de disques, et une paroi de retenue radiale fixée sur le segment d'arbre enferment entre elles à joint étanche à la pression une chambre de retenue et par le fait que le perçage de l'arbre débouche dans la chambre de retenue et que le piston axial prend appui sur le seg5 ment d'arbre par l'intermédiaire d'au moins un ressort de rappel et que la soupape de lubrification est agencée physiquement dans la paroi de retenue et est agencée fonctionnellement entre la chambre de retenue et la chambre d'embrayage qui renferme le paquet de disques. Selon une autre caractéristique de l'invention, un ressort de rappel est disposé concentriquement à l'organe obturateur de la soupape et donne appui au piston axial par l'intermédiaire de cet organe. Selon une autre caractéristique de l'invention, 15 la Daroi de retenue présente une chambre d'équilibrage qui, d'une part, est en communication libre avec la chambre d'embrayage qui contient le paquet de disques, dans une zone radialement intérieure par rapport à la soupape de lubrification et, d'autre part, est raccordée à la 20 chambre de retenue par la soupape de lubrification. L'invention apporte les avantages suivants: Le lubrifiant qui est accumulé dans la chambre de retenue et dans la chambre d'équilibrage lorsque l'embrayage est débrayé est disponible en supplément pour 25 l'évacuation de la chaleur dégagée au moment du serrage de l'embrayage. Lorsque l'embrayage est débrayé, l'écoulement du lubrifiant en direction du paquet de disques est entièrement interrompu par la soupape de lubrification, de 30 sorte que les pertes par frottement de cisaillement sont négligeables. Ceci est important pour l'utilisation dans cas d'un ensemble de satellites jouant le rôle d'un étage de surmultiplication, dans lequel, lorsque l'embrayage à disques est débrayé, l'organe de sortie de la botte 35 est entraîné rapidement et l'organe de la boite qui est relié à l'autre moitié de l'embrayage est immobilisé par freinage, de sorte que la vitesse de rotation relative entre les deux demi-embrayages est particulièrement grande. En outre, la fréquence de passage entre un rapport constituant un étage de surmultiplication et la prise di5 recte adjacente est grande et, de ce fait, l'évacuation de la chaleur dégagée sur le paquet de disques est particulièrement nécessaire. Lorsque l'embrayage est embrayé, sous l'effet de la quantité de lubrifiant emprisonnée dans la chambre 10 de retenue et dans la chambre d'équilibrage, on obtient un équilibrage des forces centrifuges en ce qui concerne la quantité d'huile injectée dans la chambre de pression de travail pour solliciter le piston axial. L'arrêt de l'écoulement de lubrifiant en direc15 tion du paquet de disques permet d'obtenir une plus grande arrivée de fluide lubrifiant aux zones d'engrènement du jeu de pignons satellites correspondant. Lorsque le jeu de satellites travaille avec un accouplement à roue libre pour faciliter les passages de rapports, la plus 20 forte arrivée de lubrifiant peut être utilisée pour améliorer la lubrification de l'accouplement à roue libre. Grâce à l'utilisation d'un ressort de rappel du piston axial, il n'est pas indispensable de prévoir un ressort de fermetureparticulier pour la soupape de lubrification. 25 La soupape de lubrification se comporte comme une soupape à levée et, de cette façon, au moment du serrage de l'embrayage, elle libère déjà un courant suffisant de lubrifiant vers le paquet de disques dès que le piston axial a décrit une petite course. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé. Dans un carter 19 d'une botte de vitesses à 35 changement automatique, tourillonnent un arbre intermédiaire central 20 - qui peut être entraîné d'une façon non représentée, en prenant son mouvement sur un moteur primaire, éventuellement avec interposition d'au moins un autre jeu de satellites et un arbre secondaire 28 ou arbre de sortie de la botte de vitesses - qui est en 5 liaison cinématique de la façon habituelle avec l'organe d'attaque de l'essieu d'un véhicule. En outre, le carter 19 de la botte de vitesses renferme un vérin à fluide sous pression 1 et un ensemble concentrique qui y fait suite-axialement et qui com10 prend un frein à disques 22 disposé en position radialement extérieure et un accouplement à roue libre 23 placé en position radialement intérieure, ainsi qu'un embrayaqe à disques 2 interposé entre ces deux organes. A cet ensemble de trois organes, sont juxtaposés axialement un 15 jeu de pignons satellites 21 comprenant un portesatellites 25 qui porte des pignons satellites montés rotatifs et est relié solidairement en rotation à l'arbre intermédiaire 20 par une cannelure 24, une couronne extérieure 26 reliée solidairement en rotation à l'arbre 28 de sor20 tie de la boite de vitesses, et une roue planétaire 27 qui est d'une seule pièce avec un arbre creux 29 qui tourillonne sur l'arbre intermédiaire 20, les pignons satellites engrenant avec la couronne et avec la roue planétaire. Alors que l'arbre creux 29 est relié solidairement en rotation à la bague intérieure 30 de l'accouplement à roue libre 23, la bague extérieure 33 de cet accouplement est reliée solidairement en rotation à un support de disques intérieur 32 de l'embrayage à disques 2 30 ainsi qu'à la couronne 26. Sur le support de disques intérieur 32, sont montés solidairement en rotation et libres en translation axiale des disques intérieurs 9 entre lesquels sont intercalés des disques extérieurs 8 qui sont montés solidairement en rotation et libres en 35 translation axiale sur un support de disques extérieur 4. -Le paquet de disques 8, 9 peut être actionné par l'intermédiaire d'un ressort à disque 33, au moyen d'une bague de pression 10 qui est formée d'une seule pièce avec un piston axial 7 qui travaille en transla5 tion axiale dans le cylindre 3. Le paquet de disques 8, 9 s'appuie, par l'intermédiaire d'une plaque de butée 34, contre un jonc d'arrêt logé dans une gorge circonférentielle du support de disques extérieur 4. Les disques intérieurs 36 du frein 22, qui coo10 pèrent avec les disques extérieurs 35, sont montés sur la périphérie extérieure du support de disques 4, libres en translation axiale mais solidairement en rotation, les disques extérieurs 35 étant engagés solidairement en rotation et libres en translation axiale dans des rainu15 res axiales du carter 9 de la botte de vitesses, et l'ensemble du paquet de disques 35, 36 peut prendre appui, sous l'action d'un piston de commande non représenté, contre une plaque de butée 37 qui, de son côté, s'appuie sur le carter 19 de la botte de vitesses par l'intermé20 diaire d'un jonc d'arrêt. Le cylindre 3 est formé d'une seule pièce avec un segment d'arbre creux 6 radialement intérieur, qui est relié solidairement en rotation à l'arbre creux 29 par une cannelure et présente un perçage d'arbre radial 25 5 servant à l'alimentation en lubrifiant et qui débouche dans une chambre de retenue 14. La chambre de retenue 14 est enfermée, à joint étanche à la pression, entre la face frontale du piston axial 7 qui regarde vers le paquet de disques 8, 9 et une paroi de retenue 13, avec interpo30 sition d'une garniture d'étanchéité annulaire 38, la paroi de retenue 13 étant retenue sur le segment d'arbre 6 à l'aide d'un jonc d'arrêt 39. Le piston axial 7 prend appui sur le segment d'arbre 6, dans le sens allant vers le paquet de disques 35 8, 9, par l'intermédiaire de ressorts de rappel 15 et de la paroi de retenue 13, cependant que l'un des ressorts de rappel 15 est disposé concentriquement à un organe obturateur de soupape 11 appartenant à une soupape de lubrification et relié au piston axial 7, cette soupape étant agencée physiquement dans la paroi de retenue 13 5 et fonctionnellement entre la chambre de retenue 14 et la chambre d'embrayage 18 qui renferme le paquet de disques 8, 9. Il est encore prévu, interposée fonctionnellement, entre la soupape de lubrification 12 et la chambre 10 d'embrayage 18, une chambre d'équilibrage 16quiestdisposée fixe en position par rapport à la paroi de retenue 13, est fermée en soi mais présente, dans une zone radialement intérieure par rapport à la soupape de lubrification 12, une liaison 17 de communication libre avec la 15 chambre d'embrayage 18. L'arbre intermédiaire 20 est muni d'un canal de lubrification axial central 40 qui est alimenté en lubrifiant oar l'alimentation en lubrifiant de la botte de vitesses et est relié à la chambre de retenue 14 par un 20 perçage radial 41 de l'arbre et par l'intermédiaire du perçage 5 du segment d'arbre 6, tandis qu'il est relié à l'accouplement à roue libre 23 par un perçage radial 42 de l'arbre et par l'intermédiaire d'un perçage radial 44 de l'arbre creux 29 et d'un perçage radial 45 de la ba25 gue intérieure 30 de l'accouplement à roue libre. Le canal de lubrification 40 est par ailleurs ouvert sur l'extrémité de l'arbre intermédiaire 20 qui est adjacente à l'arbre de sortie 28 et il est en communication avec les dentures du jeu de satellites 21 par l'intermédiaire de 30 son débouché 43 sur cet arbre et par des passages de lubrifiant axiaux formés entre les arbres 20 et 28. Le piston axial 7 renferme, conjointement avec le cylindre 3, une chambre de pression de travail 46 dans laquelle débouche un perçage radial 47 du cylindre 35 3. Le perçage 47 communique avec un canal de pression 48 de l'arbre intermédiaire 20 par l'intermédiaire d'un per- çage radial 49 ménagé dans un manchon 50 monté fixe dans le carter 19 de la botte de vitesses. Lorsque la botte de vitesses est mise en étage de surmultiplication, l'embrayage à disques 2 se trouve dans l'état débrayé représenté tandis que le cylindre 3 est immobilisé par freinage et conjointement avec la bague intérieure 30 de l'accouplement à roue libre et la roue planétaire 27, par le serrage du frein à disques 22. De cette façon, la couronne 26 est entraînée à gran10 de vitesse avec l'arbre de sortie 28, de sorte que les vitesses relatives de la bague extérieure tournante 31 de l'accouplement à roue libre par rapport à la bague intérieure immobilisée 30 de l'accouplement à roue libre et des disques intérieurs tournants 9 par rapport aux 15 disques extérieurs fixes 8 sont très grandes. Toutefois, dans ces conditions, la soupape de lubrification est fermée, de sorte que la chambre de retenue 14 et la chambre d'équilibrage 16 renferment des quantités de lubrifiant qui sont isolées du paquet de disques 8, 9. De cette 20 façon, les forces de frottement de cisaillement qui se manifestent dans le paquet de disques 8, 9 sont réduites. Sous l'effet de l'arrêt de l'écoulement du lubrifiant dans le perçage radial 41 de l'arbre qui est as-25 suré par la soupape de lubrification 12, on dispose maintenant d'une plus grande quantité de lubrifiant par unité de temps pour l'accouplement à roue libre 23, par l'intermédiaire du perçage radial 42 de l'arbre, et pour les dentures du jeu de satellites 21 par l'intermédiaire 30 du débouché frontal 43 du canal de lubrification 40. S'il se produit un rétrogradage de la boite de vitesses, sous l'effet duquel le frein à disques 22 et l'embrayage à disques 2 sont serrés, la soupape de lubrifiant 12, qui est réalisée sous la forme d'une soupape à 35 levée, libère déjà après une petite course du piston axial 7, une section de soupape relativement grande pour le passage allant vers le paquet de disques 8, 9, de sorte que l'accroissement du dégagement de chaleur peut être maintenu dans certaines limites. Grace à la chambre de retenue 14 et à la chambre d'équilibrage 16, le volu5 me de lubrifiant qui est disponible au moment du serrage de l'embrayage à disques 2 est considérablement agrandi. Dans l'état serré de l'embrayage à disques 2, et sous l'effet des quantités de lubrifiant emprisonnées 10 dans la chambre de retenue 14 et dans la chambre d'équilibrage 16, ainsi que sous l'effet que les forces centrifuges de ces quantités de lubrifiant exercent sur le piston axial 7, il s'établit un équilibre par rapport à l'effet centrifuge de la quantité de fluide sous pres15 sion qui est injectée dans la chambre de pression de travail 46 par l'intermédiaire du canal de pression 48, équilibre auquel contribue le fait que la liaison 17 est située sur un plus petit rayon, par rapport à l'axe de l'embrayage, que la soupape de lubrification 12. R E V E N D IC AT IONS 1 - Vérin à fluide sous pression pour la commande d'un embrayage à disques, dans lequel un cylindre est disposé fixe en déplacement aussi bien par rapport à un support de disques que par rapport à un segment d'arbre 5 qui présente au moins un perçage radial pour l'arrivée de l'huile de lubrification et qui renferme un piston axial, lequel est relié aussi bien à une bague de pression coopérant avec le paquet de disques de l'embrayage qu'à un organe obturateur de soupape appartenant à une 10 soupape de lubrification, laquelle libère le courant d'huile de lubrification allant du perçage radial de l'arbre au paquet de disques lors du serrage de l'embrayage tandis qu'elle étrangle ou interrompt cet écoulement de fluide lors du desserrage de l'embrayage, carac15 térisé en ce que la face frontale du piston axial (7) qui est dirigée vers le paquet de disques (8, 9), et une paroi de retenue radiale (13) fixée sur le segment d'arbre (6) enferment entre elles à joint étanche à la pression une chambre de retenue (14) et en ce que le perçage 20 (5) de l'arbre débouche dans la chambre de retenue (14) et que le piston axial (7) prend appui sur le segment d'arbre (6) par l'intermédiaire d'au moins un ressort de rappel (15) et que la soupape de lubrification (12) est agencée physiquement dans la paroi de retenue (15) et 25 fonctionnellement entre la chambre de retenue (14) et la chambre d'embrayage (18) qui renferme le paquet de disques (8, 9). 2 - Vérin à fluide sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel 30 (15) est disposé concentriquement à l'organe obturateur (11) de la soupape et donne appui au piston axial (7) par l'intermédiaire de cet organe. 3 - Vérin à fluide sous pression selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la il 2596830 paroi de retenue (13) présente une chambre d'équilibrage (16) qui, d'une part, est en communication libre (17) avec la chambre d'embrayage (18) qui contient le paquet de disques (8, 9), dans une zone radialement intérieure 5 par rapport à la soupape de lubrification (12) et, d'autre part, est raccordée à la chambre de retenue (14) par la soupape de lubrification (12).