Brevet FR2609127A1 — publié le 19880701

DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE COUPLE COMPORTANT DES PASSAGES D'ECOULEMENT DU FLUIDE La présente invention se rapporte à un dispo- sitif de transmission de couple destiné à transmettre un couple par l'utilisation d'un fluide visqueux. Les dispositifs d'accouplement utilisant le cisaillement d'un fluide visqueux sont connus en tant que dispositifs pour transmettre un couple par l'uti- lisation de la viscosité d'un fluide. Ces dispositifs comprennent généralement un carter comprenant un cylindre, un arbre monté tournant dans le carter concentriquement au cylindre, une chambre à fluide définie entre la surface intérieure du carter et la surface périphérique de l'arbre, une pluralité de plaques extérieures qui peuvent tourner dans la chambre à fluide à l'unisson du carter, une plura- lité de plaques intérieures disposées dans la chambre à fluide en alternance avec les plaques extérieures et qui peuvent tourner en même temps que l'arbre, ainsi qu'un fluide très visqueux remplissant la chambre à fluide. Les accouplements à fluide visqueux sont Largement utilisés pour relier deux arbres coaxiaux l'un à l'autre dans des différentiels et des dispo- sitifs analogues. La demande de brevet japonaise mise à la dispositif du public n 58-50349 (demande de brevet britannique n 8 119 769) décrit un tel dispositif d'accouplement à fluide visqueux faisant partie d'un différentiel automobile. Lorsque l'on transmet un couple au moyen d'un accouplement à fluide visqueux, la température du fluide s'élève étant donné que la transmission du couple dépend de la résistance visqueuse développée lorsque les plaques extérieures et intérieures cisaillent le fluide présent entre elles. Si le fluide s'écoule dans la chambre à fluide par circu- lation ou convection, toute augmentation localisée de température du fluide est empêchée et, par consé- quent, le fluide présente une durée de vie augmentée, ce qui permet de maintenir des caractéristiques de transmission de couple désirées. Toutefois, avec les structures d'accouplement traditionnelles, les péri- phéries extérieures des plaques extérieures sont adaptées dans la surface périphérique intérieure du carter et les plaques extérieures et intérieures qui alternent sont placées proches l'une de l'autre. Pour s'écouler dans la chambre à fluide, le fluide doit passer à travers un labyrinthe étroit défini par les plaques extérieures, les plaques intérieures et le carter. Par conséquent, le fluide ne peut pas circuler facilement dans la chambre à fluide par convection. Il en résulte qu'une augmentation loca- lisée de température indésirable ne peut pas être empêchée de manière efficace. Etant donné que la chambre à fluide est un labyrinthe, le fluide ne peut pas être introduit rapidement et ne peut pas être évacué de la chambre à fluide au moment de l'assemblage ou de l'entretien de cette chambre à fluide. En outre, dans la mesure o le fluide est introduit dans la chambre à fluide avec une petite quantité d'air piégée dans celle-ci, une répartition inégale ou unilatérale du fluide, lorsqu'il est introduit, ne peut pas être corrigée. Lorsque l'accouplement par cisaillement visqueux est combiné avec un différentiel automobile, comme décrit dans la demande de brever britannique n 8 119 769, si l'un seulement des arbres latéraux tourne diffé- rentiellement par rapport au carter de l'accouple- ment, seule la température du fluide présent à proxi- mité de cet arbre s'élèvera. Ceci peut conduire à l'apparition de caractéristiques de transmission de couple différentes pour Les arbres au cours d'un usage très prolongé. Compte tenu des difficultés mentionnées ci- dessus provenant des accouplements à cisaillement visqueux de type classique, un objet de la présente invention est de créer un dispositif de transmission de couple qui comporte un bottier rempli d'un fluide de durée de vie plus élévée, permet que Le fluide soit introduit et évacué facilement lorsque le dis- positif est assemblé ou entretenu, et qui maintient des caractéristiques convenables de transmission de couple du carter aux deux arbres de sortie particu- lièrement lorsque le dispositif est incorporé dans un différentiel. Conformément à la présente invention, il est créé un dispositif de transmission de couple comprenant un carter présentant un cylindre présentant des extré- mités opposées fermées; des arbres montés tournants dans ledit carter concentriquement audit cylindre; une chambre à fluide définie par une surface périphé- rique intérieure du carter et des surfaces périphériques exté- rieure desdits arbres; une pluralité de plaques exté- rieures annulaires disposées dans la chambre à fluide et tournant avec le carter; une pluralité de plaques annulaires intérieures disposées dans la chambre à fluide en alternance avec les plaques annulaires exté- rieures et tournant avec les arbres; un fluide présent dans la chambre à fluide; dans lequel un couple peut être transmis entre ledit carter et les arbres par la viscosité du fluide présent entre les plaques extérieures et les plaques intérieures; et dans lequel des passages d'écoulement définis dans la chambre à fluide et s'étendant axialement aux arbres pour permettre au fluide de s'écouler dans la chambre à fluide axiale- ment aux arbres sont prévus. D'autres caractéristiques et avantages de La présente invention apparaîtront encore à La Lecture de La description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif en référence aux figures annexées, sur lesquelles: - La figure 1 est une vue en section trans- versale d'un dispositif de transmission de couple conforme à la présente invention faisant partie d'un différentiel automobile; - La figure 2 est une vue en élévation fron- tale d'une plaque extérieure conforme à un premier mode de réalisation; - la figure 3 est une vue en élévation fron- tale d'une plaque extérieure conforme à un second mode de réalisation; - La figure 4 est une vue en section trans- versale d'un cylindre de carter conforme à un troi- sième mode de réalisation; - La figure 5 est une vue en élévation fron- tale d'une plaque intérieure conforme à un quatrième mode de réalisation; - La figure 6 est une vue en section trans- versale d'une extrémité d'arbre conforme à un sixième mode de réalisation; - La figure 7 est une vue en section fragmen- taire d'un corps de carter conforme à un sixième mode de réalisation; - La figure 8 est une vue en section trans- versale fragmentaire d'un corps de carter conforme à un septième mode de réalisation; - La figure 9 est une vue en section trans- versale d'un dispositif de transmission de couple conforme à un huitième mode de réalisation; et - La figure 10 est une vue en section trans- versale prise selon la ligne X-X de la figure 9. Comme représenté sur La figure 1, un arbre d'entraînement 1 est coupLé de manière fonctionnelle - à l'arbre de sortie d'un moteur (non représenté), et deux arbres latéraux (3, 5) sont disposés coaxiaLe- ment L'un avec l'autre et sont reliés à des roues d'entraînement respectives (non représentées). L'arbre d'entraînement I et les arbres 3, 5 sont reliés fonctionnellement au moyen d'un dispositif de transmission de couple 7 qui sert à transmettre un couple de l'arbre d'entraînement I aux arbres 3, 5. Le dispositif de transmission de couple 7 comporte un carter 13 qui est monté tournant dans des paliers 17, 19 dans un boîtier 15 monté sur un châssis de véhicule (non représenté). Un pignon conique 11 monté sur une surface périphérique extérieure du carter 13 engrène avec un pignon conique 9 fixé à l'arbre d'entraînement 1, de telle sorte que le carter 13 peut être entraîné en rotation en réponse à une rotation de l'arbre d'entraînement 1. Le carter 13 comprend un corps de carter 21 comportant un cylindre 21A présentant une extrémité fermée et un couvercle 23 monté sur une extrémité ouverte du cylindre 21A. Les arbres 3, 5 comportent les extrémités respectives 3A, 5A disposées dans le carter 13 avec des joints d'étanchéité 25 respectifs disposés entre eux. Les extrémités 3A, 5A sont concen- triques au cylindre 21A et sont en butée l'une contre l'autre. Une chambre à fluide 27 est définie entre les surfaces intérieures du carter 13 et les surfaces périphériques des arbres 3, 5. La chambre à fluide 27 reçoit une pluralité de plaques extérieures 29 et une pluralité de plaques intérieures 31. Les plaques exté- rieures 29 et les plaques intérieures 31 sont disposé- sées en alternance et adjacentes les unes aux autres. La chambre à fluide 27 est remplie d'un fluide extrê- mement visqueux tel qu'une huile de silicone. Chacune des plaques extérieures 29 présente une forme annulaire avec un trou d'insertion centrale 35 et des dents 29A sur son bord périphérique exté- rieur. Les dents 29A sont montées respectivement dans des cannelures définies dans la surface périphérique intérieure du cylindre 21A. Les extrémités d'arbre 3A ou 5A comportant des cannelures 37 définies dans leur surface périphérique extérieure sont insérées dans les trous d'insertion 35. Un espace annulaire 39 est défini entre le bord du trou d'insertion 35 et les surfaces des cannelures 37 des extrémités d'arbre 3A ou 5A. Chacune des plaques intérieures 31 présente une forme annulaire comportant des dents 31A sur son bord périphérique intérieur. Les dents 31A sont montées respectivement dans les cannelures 37 définies dans la surface périphérique extérieure des extrémités d'arbre 3A ou 5A. Un espace annulaire est défini entre la sur- face périphérique extérieure 31B des plaques annulaires et les surfaces des cannelures 33. Conformément à un premier mode de réalisation représenté sur la figure 2, le bord périphérique exté- rieur 29B de chaque plaque extérieure 29 comportant les dents 29A présente une pluralité d'évidements 43 régu- lièrement espacés circonférentiellement et qui présentent une forme d'arc de cercle. Comme indiqué par la ligne imaginaire représentée sur la figure 2, une pluralité de passages d'écoulement 45 sont définis dans la chambre à fluide 27 par les évidements 43 et l'espace 41 dans une partie périphérique extérieure de la chambre à fluide 27, les passages d'écoulement 45 s'étendant longitudinalement par rapport au carter 13, c'est-à- dire selon l'axe des arbres 3, 5. Par suite, dans le premier mode de réalisa- tion, lorsque la température du fluide dans la chambre à fluide 27 s'élève sous l'effet d'une transmission de couple, le fluide peut circuler au travers des passages d'écoulement 45 pour assurer une convection dans la chambre à fluide 27. En conséquence, toute augmentation localisée indésirable de la température est réduite ou éliminée dans la chambre à fluide, et le fluide présente une durée de vie augmentée. Lorsque l'un seulement des arbres 3, 5 tourne de manière différentielle relativement au carter 13, le fluide situé à proximité de cet arbre augmente en température et se dilate. Le fluide dilaté peut alors circuler au travers des passages 45 pour assurer sa circulation ou sa convection dans la totalité de la chambre à fluide 27. Par conséquent, même lorsque le dispositif de transmission de couple est utilisé pen- dant une long.ue période de temps, les caractéristiques de transmission de couple des arbres 3, 5 restent égales. Etant donné que les passages d'écoulements 45 s'étendent axialement par rapport aux arbres 3, 5, le fluide peut rapidement et aisément être introduit et évacué lorsque le dispositif de transmission de couple est assemblé ou entretenu. Si le fluide est réparti de façon déséquilibrée ou d'un seul côté lorsqu'il est introduit dans la chambre 27, son état peut être rapi- dement corrigé. En conséquence, l'entretien du dispo- sitif de transmission de couple 7 peut être réalisé de manière efficace. La taille des évidements 43 dépend de la visco- sité du fluide utilisé, mais leur surface devrait de préférence être comprise entre 5 et 15 % de la surface des plaques extérieures 29. Le nombre des évidements 43 est de préférence diviseur du nombre de dents extérieures 29A afin de permettre un assemblage facile. La figure 3 représente une plaque extérieure conforme à un second mode de réalisation de La pré- sente invention. Conformément au second mode de réalisation, les évidements 243 présentent une taille plus petite que les évidements 43 du premier mode de réalisation, et le nombre des évidements 243 est plus grand que le nombre des évidements 43 du premier mode de réalisa- tion. Un troisième mode de réalisation de la pré- sente invention sera décrit en référence à la figure 4. La figure 4 représente une vue en coupe du cylindre 21A faisant partie du corps de carter 21. La surface périphérique intérieure 21B du cylindre de carter 21A comportant les cannelures 33 présente une pluralité de gorges 343 espacées circon- férentiellement, s'étendant axialement par rapport aux arbres 3, 5. Comme indiqué par la ligne imaginaire de la figure 4, les gorges 343 définissent des passages d'écoulement 345 s'étendant axialement par rapport aux arbres 3, 5. Le fonctionnement et les avantages de ce troisième mode de réalisation sont les mêmes que ceux du premier mode de réalisation. La section trans- versale des gorges 343 devrait de préférence être comprise entre 5 et 15 % de la surface de la plaque extérieure 29. Il est possible de combiner le premier et le troisième mode de réalisation. Dans cette variante, la somme de la surface des évidements 43 et de la section transversale des gorges 343 devrait de préférence être comprise entre 5 et 15 % de la surface de la plaque extérieure 29. La figure 5 illustre un cinquième mode de réalisation de la présente invention. Conformément au quatrième mode de réalisation, la surface périphérique intérieure 31C de chaque plaque intérieure 31 comportant les dents intérieures 31A pré- sente des évidements espacés circonférentiellement 443. Comme indiqué par la Ligne imaginaire de la figure 5, les évidements 443 et L'espace 39 définissent ensemble des passages d'écoulement 445 s'étendant selon la direc- tion axiale des arbres 3, 5. Le fonctionnement et les avantages de ce quatrième mode de réalisation sont les mêmes que ceux du premier mode de réalisation. La surface des gorges 443 devrait de préférence être comprise entre 5 et 15 % de La surface de la plaque intérieure 31. Un cinquième mode de réalisation de la présente invention sera décrit en référence à la figure 6. La figure 6 représente une section transversale de l'extrémité d'arbre 3A (SA). Dans le cinquième mode de réalisation, la sur- face périphérique extérieure 3B (SB) de l'extrémité d'arbre 3A (SA) comportant les cannelures 37 présente une pLuralité de gorges espacées circonférentieLLement, s'étendant axialement selon Les arbres 3, 5. Comme indi- qué par La ligne imaginaire de La figure 6, les gorges 543 définissent des passages d'écoulement 545. La sur- face de la section transversale des gorges 543 devrait de préférence être dans le même rapport que celle du premier mode de réalisation. Lorsque l'on combine le quatrième et le cin- quième mode de réalisation, la somme de la surface des évidements 443 et de la section transversale des gorges 543 devrait de préférence être comprise entre 5 et 15 % de la surface de la plaque intérieure 31. Un sixième mode de réalisation de la présente invention sera maintenant décrit en référence à la figure 7. La figure 7 représente, en coupe, une moitié d'un corps de carter. La surface périphérique intérieure 21B du cylindre de carter 21A comporte une pluralité de gorges 643 espacées circonférentiellement, s'étendant axiale- ment selon les arbres 3, 5. Les gorges 643 comportent des surfaces de fond qui sont plus profondes à leurs parties centrales selon une direction longitudinale et qui deviennent progressivement coniques ou moins profondes vers leurs extrémités opposées. Les gorges 643 définissent des passages d'écoulement 645. En plus des avantages présentés par le premier mode de réalisation, ce sixième mode de réalisation présente l'avantage supplémentaire que l'on peut forcer le fluide à s'écouler vers le centre de la chambre à fluide 27 afin qu'il y circule sous l'effet des forces centrifuges produites par la rotation du carter 13. Un septième mode de réalisation de la présente invention sera maintenant décrit en référence à la figure 8. La figure 8 représente,en section transversale, une moitié de corps de carter. La surface périphérique intérieure 21B du cylindre de carter 21A comporte une pluralité de gorges 743 espacées circonférentiellement s'étendant axiale- ment selon les arbres 3, 5. Les gorges 743 comprennent des gorges 743-1 qui présentent des surfaces de fond qui sont plus profondes à leurs parties centrales selon une direction longitudinale et qui deviennent progres- sivement moins profondes vers leurs extrémités opposées, et des gorges 743-2 qui présentent des surfaces de fond qui sont moins profondes à leurs parties centrales longitudinalement et qui deviennent progressivement plus profondes vers leurs extrémités opposées, les gorges 743-1, 743-2 étant placées en alternance. Les gorges 743 définissent Les passages d'écoule- ment 745. En plus des avantages présentés par le pre- mier mode de réalisation, le septième mode de réali- sation présente L'avantage que le fLuide peut être contraint de s'écouler dans La chambre à fluide pour y circuler par écoulement de fluide vers Les zones centrales longitudinalement et les extrémités oppo- sées des gorges. Un huitième mode de réalisation de la pré- sente invention sera décrit en référence aux figures 9 et 10. Conformément au huitième mode de réalisation, en plus des passages d'écoulement conformément au modes de réalisation 1 à 7, une pompe à engrenage 101 est disposée dans la chambre à fluide 27 pour faire circuler à force le fluide dans la chambre à fluide. La pompe à engrenage 101 comprend un pignon planétaire 103 fixé à l'extrémité de l'arbre 5A et tournant avec l'arbre 5A, un support 105 présentant une région de guidage sensiblement triangulaire 105A et des plaques de support 105B qui enserrent la région de guidage 105A, trois engrenages satellites 109 montés tournants sur des arbres 107 montés sur les plaques de support 105B et engrenant avec l'en- grenage planétaire 103, et une couronne 111 formée sur la surface périphérique intérieure 218 du cylindre de carter 21A et engrenant avec les engrenages satel- lites 109. La périphérie intérieure du pignon planétaire 103 est montée tournante sur l'extrémité de l'arbre 3A. Les extrémités extérieures des plaques de support 105B_ sont guidées par les c8tés opposés de la couronne den- tée 111. Les plaques de support 105B comportent des évidements (non représentés) définis dans leurs bords périphériques extérieurs pour permettre le passage du fluide. Les arbres 3A, 5A comportent des passages d'huile 113, 115 respectivement, s'étendant de la périphérie extérieure de l'engrenage planétaire 103 vers les extrémités opposées de la chambre à fluide 27. La pompe 101 est entraînée par la rotation différentielle entre le carter 13 et l'arbre 5A pour faire circuler à force le fluide de la zone centrale de la chambre à fluide vers les extrémités opposées de cette chambre par les passages d'huile 113, 115. Par suite, le fluide subit une circulation forcée dans la chambre à fluide 27 sous l'effet de la pompe 101, par les passages d'huile 113, 115 et les passages d'écoulement décrits ci-dessus en référence aux modes de réalisation précédents. Dans les modes de réalisation 1 à 8, la pré- sente invention est appliquée à un différentiel. Toutefois, elle s'applique également à un dispositif permettant de relier deux arbres coaxiaux l'un à l'autre. Dans cette variante, l'un des arbres est couplé au carter et l'autre arbre présente une extré- mité disposée dans la chambre à fluide du carter. Avec la disposition de la présente invention telle que décrite ci-dessus, le fluide peut s'écouler facilement dans la chambre à fluide par les passages d'écoulement définis dans celle-ci pour y circuler ou subir une convection dans la chambre à fluide. Par conséquent, on empêche que le fluide soit soumis à une augmentation de température localisée. Il présente par conséquent un degré accru de durabilité. Lorsque le dispositif de transmission de couple est assemblé ou entretenu, le fluide peut aisément être introduit et évacué. De plus, lorsque le fluide est introduit dans la chambre à fluide, son état peut être rapidement corrigé S'il est réparti de manière désé- quilibrée ou d'un seul c6té. Lorsque le dispositif de transmission de couple est incorporé dans un différentiel, étant donné que le fluide peut s'écouLer dans la chambre à fluide, la viscosité et d'autres propriétés du fluide peuvent être uniformisées dans la chambre à fluide à tout moment, et Les caractéristiques de transmission de couple aux deux arbres de sortie restent égales sur une longue période de temps. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission de couple comprenant: un carter (13) présentant un cylindre (21A) présentant des extrémités opposées fermées; des arbres (3, 5) montés tournants dans ledit carter (13) concentriquement audit cylindre (21A); une chambre à fluide (27) définie par une sur- face périphérique intérieure du carter (13) et des surfaces périphériques extérieures des arbres (3, 5); une pluralité de plaques extérieures annu- laires (29) disposées dans la chambre à fluide (27) et tournant avec le carter (13); une pluralité de plaques annulaires intérieures (31) disposées dans la chambre à fluide (27) en alter- nance avec les plaques annulaires extérieures (29) et tournant avec les arbres (3, 5); un fluide présent dans la chambre à fluide (27); et dans lequel un couple peut être transmis entre ledit carter (13) et les arbres (3, 5) par la viscosité du fluide présent entre les plaques extérieures (29) et les plaques intérieures (31); caractérisé en ce que des passages d'écoulement (45, 345, 445, 545, 645, 745) sont définis dans la chambre à fluide (27) et s'étendent axialement selon les arbres (3, 5) pour permettre l'écoulement du fluide dans la chambre à fluide axialement selon les arbres (3, 5). 2. Dispositif de transmission de couple (7) conforme à la revendication 1, dans lequel les pas- sages d'écoulement (45, 345, 445, 545, 645, 745) sont définis entre le cylindre de carter (21A) et les sur- faces périphériques extérieures (29B) desdites plaques extérieures. 3. Dispositif de transmission de couple (7) conformément à la revendication 2, dans lequel les- dites plaques extérieures comportent une pluralité d'évidements (43, 243) définis dans Leur périphérie extérieure (29B), lesdits passages d'écoulement (45) étant définis par le cylindre de carter (21A) et lesdits évidements (43, 243). 4. Dispositif de transmission de couple (7) conformément à la revendication 3, dans Lequel les évidements (43, 243) sont également espacés dans la direction circonférentielle des plaques extérieures (29). 5. Dispositif de transmission de couple (7) conformément à la revendication 3, dans lequel les évidements (43, 243) présentent la forme d'arcs de cercle. 6. Dispositif de transmission de coupLe (7) selon la revendication 2, dans lequel le cylindre de carter (21A) comporte une pluralité de gorges (343) définies dans sa périphérie intérieure, les- dits passages d'écoulement (345) étant définis par ces gorges (343) et les périphéries extérieures (29B) desdites plaques extérieures. 7. Dispositif de transmission de couple (7) selon la revendication 6, dans lequel lesdites gorges (343) sont le plus profond à leurs parties centrales et deviennent progressivement moins pro- fondes vers Leurs extrémités opposées. 8. Dispositif de transmission de couple (7) selon la revendication 6, dans lequel lesdites gorges (343) comprennent des gorges (743-1) qui sont le plus profond à leurs parties centrales et qui deviennent progressivement moins profondes vers leurs extrémités opposées, et des gorges (743-2) qui sont le moins profond à leurs parties centrales et qui deviennent progressivement plus profondes vers leurs extrémités opposées. 9. Dispositif de transmission de couple (7) selon la revendication 1, dans lequel lesdits passages d'écoulements (445, 545) sont définis entre les surfaces périphériques desdits abres (3, 5) et les périphéries intérieures (31C) desdites plaques intérieures (31). 10. Dispositif de transmission de couple (7) selon la revendication 9, dans lequel lesdites plaques intérieures (31) présentent une pluralité d'évidements (443) définis leur périphérie intérieure (31C), les dits passages d'écoulement (45) étant définis par les- surfaces périphériques des arbres (3, 5) et lesdits évidements (443). 11. Dispositif de transmission de couple (7) selon la revendication 9, dans lequel lesdits arbres (3, 5) présentent une pluralité de gorges (543) s'étendant selon leur direction axiale, lesdits passages (545) étant définis par lesdites gorges (543) et les périphéries intérieures (31C) desdites plaques intérieures. 12. Dispositif de transmission de couple (7) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pompe à engrenage (101), cette pompe à engrenage (101) comprenant un engrenage pla- nétaire (103) qui tourne avec ledit arbre (3, 5), une couronne dentée (111) solidaire du carter (13), une pluralité de pignons satellites (109) disposés entre et engrenant avec ledit engrenage planétaire (103) et ladite couronne dentée (111), et un support (105) supportant lesdits engrenages satellites (109). 13. Dispositif de transmission de couple (7) selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite pompe à engrenage (101) est disposée au centre de la chambre à fluide (27), lesdits arbres (3, 5) comportant des passages d'écoulement (113, 115) qui établissent une communication entre la partie centrale et les parties opposées de la chambre à fluide (27).