Brevet FR2635568A1 — publié le 19900223

L'invention concerne des disques pour accouplement ou embrayage à fluide visqueux comportant une première partie d'accouplement réalisée en tant que moyeu et une deuxième partie d'accouplement réalisée en tant que carter au moins partiellement rempli d'un. liquide visqueux, un jeu de disques étant, par des liaisons par cannelures, solidarisé en rotation à la première partie d'accouplement, et un autre jeu de disques à la deuxième partie d'accouplement, et les disques possédant des ajours qui s'étendent sur une partie de leur étendue radiale et présentent des arêtes de raclage. Il est connu de prévoir sur les disques, pour des accouplements ou embrayages a fluide visqueux, des arêtes de raclage sous forme d'épaississements (brevet allemand DE-P 36 32 283). Ces arêtes de raclage définies améliorent la transition de l'accouplement entre le mode de travail normal dans lequel le liquide est simplement sollicité en cisaillement, à un mode dans lequel les disques viennent en contact de frottement mutuel et y sont maintenus. L'arête de raclage assure que le film de liquide sur la surface plane de l'autre disque sera raclé par un effet du genre effet d'essuie-glace. Ces réalisations connues présentent toutefois l'inconvénient que seule une partie des disques vient en contact de frottement, de sorte que la caractéristique de couple de l'accouplement se trouve limitée. L'invention a pour but d'améliorer le mode d'action des disques connus, notamment de rendre plus efficace l'effet de raclage de la surface plane du disque conjugué et d'obtenir une transition plus rapide vers la condition de contact mutuel de deux disques. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les secteurs que les disques d'un jeu de disques présentent entre deux ajours consécutifs sont munis de reliefs ou gaufrures formés par estampage, lesquels partent chacun d'une surface radiale du disque et sont agencés de manière à suivre une étendue radiale corresxpondant sensiblement à l'étendue radiale des ajours. On obtient ainsi une déformation des secteurs, de sorte que les bords de délimitation des fentes sont relevés et peuvent ainsi s'appliquer par une arête vive contre la surface plane de l'autre disque. La forme de réalisation selon l'invention permet en outre d'obtenir que les disques munis de reliefs ou gaufrures formés par estampage reçoivent une composante de force farinée hydrodynamiquement, s'établissant en direction axiale, agissant vers le côté ouvert des gaufrures formant les reliefs. On est ainsi assuré que les disques viendront sûrement en contact de frottement et que la possibilité de transmission de couple par l'accouplement sera améliorée. Dans un développement de l'invention, il est prévu que les reliefs sont réalisés par des déformations ayant en coupe transversale une forme de secteur de cercle. On obtient ainsi la formation d'un genre de canal par lequel l'huile silicone raclée, utilisée par exemple en tant que fluide visqueux, peut être évacuée radialement vers l'extérieur. L'effet de frottèrent s'en trouve donc accru. Il est en outre prévu que les ajours peuvent être réalisés e? tant que fentes radiales ouvertes vers un bord périphérique. De préférence, ies disques présentant les reliefs formés par est&mpage sont assocés au moyeu et sont donc réalisés en tant que disques intérieurs. On a constaté qu'il était avantageux que les disques intérieurs soient agencés côte à côte, par paires, sur le moyeu, les côtés saillants des reliefs étant mutuellement en regard. Cet agencement a pour résultat que les deux disques intérieurs sont plus rapidement écartes l'un de l'autre et déplacés vers les disques extérieurs. En outre, un disque extérieur se trouve sollicité à chaque fois latéralement par deux disques intérieurs, de sorte que l'on obtient au total, pour un plus faible serrage des surfaces, une plus grande capacité de couple de transmission dans le mode dit "en butte (Hump), a savoir le mode dans lequel les disques de l'accouplement ont leurs surfaces en contact mutuel. Enfin, dans une autre forme de l'invention, il est prévu d'utiliser un tel accouplement à fluide visqueux, présentant de tels disques, dans la chaîne cinématique d'entraînement d'un - véhicule automobile, notamment en combinaison avec -un différentiel à verrouillage automatique. Dans de tels cas d'application, par exemple lorsque le véhicule. reste retenu contre le bord d'un talus et que des conditions de frottement différentes existent aux roues motrices ou aux roues des deux essieus entraîinés, on peut obtenir un blocage de l'accouplement de sorte qu'un couple accru peut être brièvement transmis uniquement à une roue motrice ou aux roues d'un esieu moteur validé. Deux exemples de forme de réalisation préférée des disques, et des agencements dans des accouplements ou embrayages A fluide visqueux, sont représentés schématiquement sur le dessin. Les figures représentent: - la figure 1, un accouplement à fluide visqueux monté dans un différentiel à verrouillage; - la figure 2, un accouplement individuel à fluide visqueux; - la figure 3, une vue en plan d'un disque intérieur, montrant la surface plane radiale à partir de laquelle les gaufrures au reliefs sont aménagés; - la figure 4, un détail d'un secteur avec relief; - la figure 5, une variante de réalisation du relief, égelement en considérant un détail d'un secteur de disque intérieur; - la figure 6, un agencement avec disques intérieurs agencés en paire, en mode de travail normal; - la figure 7, le mode de conjugaison mutuelle des disques intérieurs et extérieurs selon la figure 6, dans le mode dit 'en butte'; la figure 8, un agencement d'un disque intérieur entre deux disques extérieurs, dans le mode de travail normal; et - la figure 9, un schéma de chaîne cinématique d'entraînement d'un véhicule automobile à quatre roues motrices. La figure 1 montre un mécanisme de transmission compensateur à roues coniques, verrouillable, constitué par le différentiel 2 proprement dit et par l'accouplement à fluide visqueux l. L'accouplement ou embrayage à fluide visqueux 1 est agencé dans la coquille 10 du différentiel, prolongée, réalisée en tant que carter 3 de l'accouplement. Le différentiel 2 comporte deux roues coniques de sortie 11, 12 agencées coaxialement à l'axe de rotation I-I de la coquille 10 du différentiel et situées en condition d'engrènement avec deux roues satellites coniques 14 agencees à rotation, perpendiculairement à l'axe X-X, sur ut porte-satellites 13. Uine denture 4 dans laquelle des disques extérieurs 8 sont reçus est aménagée dans la partie carter d'accouplement 3 de la coquille de différentiel 10. Le carter d'accouplement 3 est fermé latéralement par deux couvercles 6. Ces deux couvercles 6 sont agencés sur le carter d'accouplement 3 ou encore sur la coquille de différentiel 10. Un moyeu d'accouplement 5 est agencé à rotation en face de ces deux couvercles 6. Ce moyeu 5 -présente une denture extérieure 21 sur laquelle les disques intérieurs 9a, 9b sont reçus avec solidarisation en rotation et avec possibilité de déplacement axial. De préférence, les disques extérieurs 8 sont maintenus écartés les uns des autres par des anneaux d'écartement. Les disques intérieurs 9a, 9b et les disques extérieurs 8 sont agencés en alternat. Le volume intérieur subsistant du carter de l'accouplement à fluide visqueux 1 est rempli, au moins partiellement, ]5 d'un fluide visqueux, notamment une huile silicone. Les deux roues coniques de sortie d'entraînement, 12 et 11, peuvent être liées à des arbres d'entrainement. Le moyeu 5 de l'accouplement à fluide visqueux 1 peut aussi être lié à l'arbre d'entraînement conjugue à la roue conique de sortie 11. De préférence, la coquille 10 du différentiel est entraînée en rotation. Le couple de rotation se répartit sur les deux roues coniques de sortie 11, 12. Dans le cas o l'une des roues coniques de sortie 11il ou 12 tourne plus vite que l'autre, la sollicitation en cisaillement du liquide provoque l'établissement d'un couple de rotation dans l'accouplement 1, d'o il résulte un freinage et un entraînement de la roue conique de sortie tournant plus lentement, ou se trouvant mème immobile. Dans certaines conditions de fonctionnement, par exemple lorsqu'une différence de vitesses de rotation existe pendant une assez longue durée, il est souhaitable qu'il y ait une fonction de protection de l'accouplement à fluide visqueux 1, obtenue par le phénomène dit de butte CHump). Lorsqu'il y a effet de butte, les disques intérieurs mobiles axialement 9a se déplacent vers l'un des disques extérieurs voisins 8. Ils viennent en contact de frottement avec ces derniers, de sorte que l'on obtient au moins un mode de fonctionnement mixte, c'est-à-dire qu'au moins quelques uns des disques ne sont en contact qu'avec le fluide tandis que les autres, déjà en contact surfacique avec les disques extérieurs voisins 8; assurent une transmission de couple de rotation à la manière d'un accouplement ou embrayage à friction. Dans cette condition, l'huile silicone peut refroidir, de sorte que le degré de remplissage diminue et que l'accouplement est ramené au mode de sollicitation en cisaillement pur de l'huile silicone, puisque les disques intérieurs 9a, 9b sont de nouveau écartés des disques extérieurs voisins 8. Pour ce qui est de la forme de réalisation selon la figure 1, on peut voir que dans le mode dit avec effet de butte", le disque extérieur 8 est à chaque fois sollicité unilatéralement, en contact de frottement, par un disque intérieur 9a. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, deux disques intérieurs 9a, 9b sont agencés à chaque fois par paire, de sorte qu'un disque extérieur 8 est à -chaque fois sollicité latéralement par deux disques intérieurs 9a et 9b. On évite ainsi une déformation par flexion des disques extérieurs 8, appelée "mise en cuvette. On est assuré d'un contact plan pendant une plus grande durée de fonctionnement. En outre, le pourcentage des surfaces en frottement est augmenté, de sorte que la capacité de couple de rotation de l'accouplement à fluide visqueux 1 est augmentée dans le mode "avec effet de butte", même en présence d'un plus faible serrage des surfaces. Pour le reste, la structure de l'accouplement ou embrayage à fluide visqueux 1 selon la figure 2 correspond a celle de l'accouplement utilisé dans le différentiel à roues coniques selon la figure 1. Il est simplement conçu en tant que module séparé dont le carter 3 comprend une enveloppe périphérique 7 également fermée par un couvercle 6, et munie intérieurement de dentures 4 à tracés axiaux. Le moyeu 5 est reçu à rotation dans les deux couvercles 6 et est également muni d'une denture extérieure 21 pour recevoir les disques intérieurs 9a, 9b. On peut voir qu'à un premier disque extérieur 8 succèdent deux disques intérieurs 9a et 9b, puis de nouveau un disque extérieur 8 et deux disques intérieurs 9a, 9b, et ainsi de suite. Les exemples de réalisation selon les figures 3 à 8 permettent de voir différentes exécutions des disques visant à améliorer l'action d'enlèvement de l'huile silicone par raclage d'unme surface plane 33 d'un disque extérieur 8. Sur la figure 3, on a représenté une vue d'une surface plane radiale 16 d'un disque intérieur 9a, 9b, surface d'o partent des reliefs ou gaufrures formés par estampage. Les figures 4 à 8 du dessin permettent de voir la forme des reliefs 18. On peut en outre voir que le disque intérieur 9a, 9b est muni d'un alésage denté 20 par lequel il est reçu avec solidarisation en rotation sur la denture extérieure 21 du moyeu 5. Le disque intérieur ]0 9a, 9b est muni d'ajours 17 réalisés sous forme de fentes radiales réparties sur son pourtour. Les ajours sont réalisés ouverts sur une arête périphérique 19. Dans chaque intervalle entre ajours consécutifs 17 est formé un secteur 15 dans la région médiane duquel est agencé au moins un relief 18. Les reliefs ou gaufrures 18 s'étendent radialement sur une étendue radiale correspondant à peu prés à celle des ajours 17. Les figures 4 et 5 montrent une forme de réalisation différente des reliefs 18. Alors que, dan la forme de réalisation selon la figure 4, les reliefs 18 sont dus à une déformation à arête plus ou moins vive créant une zone en forme de toit du secteur 15, on a prévu, dans la forme de réalisation selon la figure 5, une déformation conduisant à une configuration ayant en coupe transversale une forme de secteur d'anneau circulaire. Sur les arêtes bordant les ajours on a obtenu des arêtes de raclage 32 engendrant l'effet du genre essuie-glace lors du mouvement relatif de rotation. Les figures 6 et 7 permettent de voir l'agencement mutuel des disques intérieurs 9a, 9b et des disques extérieurs 8. L'agencement relatif de deux disques extérieurs 8 et de disques intérieurs correspondants 9a, 9b n'est représenté que sous forme de vue partielle en coupe. La figure 6 permet de voir l'agencement mutuel danms le mode de fonctionnement normal. Entre deux disques extérieurs 8 est agencée une paire de disques intérieurs 9a, 9b dont les surfaces planes radiales 16, présentant les arêtes de raclage 32 et d'o partent les gaufrures 18, ne sont pas en regard l'une de l'autre. Les cotés saillants des gaufrures 18 sont donc tournés lun vers l'autre. S'il y a un mouvement relatif d'assez longue durée entre les disques 8 et 9a, 9b, il se produit alors un mouvement d'éloignement mutuel des deux disques intérieurs 9 et 9b qui se déplacent chacun vers l'autre disque extérieur 8, de sorte que les arêtes de raclage 32 viennent au contact des surfaces planes voisines 33 des disques extérieurs 8. Cette condition est représentée sur la figure 7. Lors du mouvement relatif, les arêtes de raclage 32 glissent contre la surface plane 33 et raclent l'huile silicone qu'elles enlèvent de cette surface plane 30. Les canaux résultant de la forme en toit due aux gaufrures 18 ou encore au façonnage en relief, assurent une évacuation rapide de -l'huile silicone, radialement vers l'extérieur, ce qui accroit la liaison de frottement entre les disques extérieurs 8 et les disques intérieurs 9a, 9b. Comme, dans l'exemple de réalisation selon les figures 6 et 7, on a prévu un agencement par paire des disques intérieurs 9a et 9b, il en résulte que chaque disque extérieur 8 est sollicité par deux disques intérieurs 9a, 9b. Le principe d'un tel agencement est également illustré dans l'accouplement à fluide visqueux selon la figure 2. L'agencement et le mode de conjugaison mutuel des disques - intérieurs 9a et des disques extérieurs 8 correspondant à la forme de réalisation de l'accouplement à fluide visqueux selon la figure 1 est également représenté pour un secteur, sur la figure 8. On peut voir qu'un seul disque intérieur 9a est agencé entre deux disques extérieurs 8 et que, par conséquent, ses arêtes de raclage 32 ne s'appliquent que sur la surface plane 33 d'un disque extérieur 8. Un domaine d'application préféré pour des accouplements à fluide visqueux, dans lesquels on désire la fonction décrite en rapport avec les arêtes de raclage et les reliefs 18, est la chaîne cinématique d'entraînement de véhicules automobiles. La figure 9 représente un schéma de chaîne cinématique d'entraînement d'un véhicule à quatre roues motrices. Le véhicule est désigné par 22. n s'agit ici dun véhicule avec un ensemble moteur-boite de vitesses 23 monté transversalement. Les roues avant 24 sont entraînées par un différentiel médian 28, un différentiel d'essieu avant 26 et des demi- arbres avant 27. La chaîne cinématique d'entrainement des roues arrière part du différentiel médian 28, passe par l'arbre longitudinal 29, le différentiel d'essieu arrière 30 et les demi-arbres arrière 31. Certains des différentiels 26, 28, 30 représentés, ou la totalité d'entre eux, peuvent être réalisés conforméent au différentiel & verrouillage automatique selon la figure 1. Toutefois, à titre d.exemple, le différentiel médian 28 pourrait, dans une forte de réalisation, être remplacé par un accouplement ou embrayage comme celui représenté sur la figure 2. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, san saortir du cadre de l'invention. REVENDICATIOXS 1. Disques pour accouplement à fluide visqueux comportant une première partie d'accouplement réalisée en tant que moyeu et une deuxième partie d'accouplement réalisée en tant que carter au moin partiellement rempli d'un liquide visqueux, un Jeu de disques étant, par des liaisons par cannelures, solidarisé en rotation à la première partie d'accouplement, et un autre Jeu de disques à la deuxième partie d'accouplement, et les disques possédant des ajours qui s'étendent sur une partie de leur étendue radiale et présentent des arétes de raclage, caractérisés par le fait que les secteurs (15) que les disques (9a, 9b) d'un jeu de disques présentent entre deux aJours consécutifs (17) sont munis de reliefs (18) formes par estampage, lesquels partent chacun d'une surface radiale (16) du disque (ga, 9b) et sont agencés de mnière à suivre une étendue radiale correspondant sensiblement à l'étendue radiale des ajours (17). 2. Disque selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les reliefs (18) sont réalisés par des déformations ayant en coupe transversale une forme de secteur de cercle. 3. Disques selon la revendication 1, caractérisés par le fait que les aJours (17) sont réalisés en tant que fentes radiales ouvertes vers une arête périphérique (19). 4. Disques selon l'une quelconque des revendications 1 & 3, caractérisés par leur réalisation en tant que disques intérieurs (oa, 9b) associés au moyeu (5) de l'accouplement à fluide visqueux (1). 5. Disques selon la revendication 4, caractérisés par un agencement côte à côte, par paires, sur le moyeu (5), les parties saillantes des reliefs formés par estampage (18) étant mutuellement en regard. 6. Disques selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisés par leur utilisation dans la chaîne cinématique d'entraînement d'un véhicule automobile (22), notamment en combinaison avec un différentiel à verrouillage automatique.