Brevet FR2644534A1 — publié le 19900921

L'invention concerne un coupleur hydraulique et à friction, comprenant un carter formant une partie d'accouplement et au moins un moyeu disposé rotatif dans ce carter et formant une autre partie d'accouplement, autant de séries de disques qu'il y a de parties d'accouplement, chaque série de disques étant solida- risée en rotation avec L'une des parties d'accouplement et les disques des séries étant disposés alternativement suivant un ordre déterminé dans une partie de l'espace intérieur du carter constituant la chambre principale, un fluide visqueux remplissant au moins partiellement l'espace intérieur non occupé par les disques et une chambre réceptrice étant prévue en plus pour ce fluide visqueux. Par le document DE 37 25 103 C 1, il est connu, dans le cas d'un système de propulsion d'un véhicule à quatre roues motrices, de prévoir un coupleur hydraulique et à friction, compor- tant une chambre principale, dans laquelle sont disposés les disques, et une chambre supplémentaire pour la réception de liquide visqueux. Le coupleur sert à produire des caractéristiques de transmission de couple différentes dans les deux sens de rotation, le couple moteur à transmettre dans le sens de rotation principal devant être relativement important, tandis que, dans l'autre sens de rotation, le couple transmis doit être nul ou peu important. Les coupleurs hydrauliques et à friction sont utilisés de préférence dans les véhicules automobiles pour, en cas d'apparition de coefficients d'adhérence différents, produire, par la suppres- sion de la fonction de différentiel, une force de propulsion par l'entraînement de l'essieu qui n'est pas entraîné en permanence ou de l'autre roue du même essieu. Le coupleur établit ou transmet toujours un couple lorsqu'il y a une différence entre les vitesses de rotation des disques, donc un mouvement relatif entre les disques. Aux faibles vitesses de rotation, c'est-à-dire aux basses vitesses ou à l'arrêt du véhicule, il est souhaitable que le coupleur puisse être amené rapidement au mode dit d'embrayage complet ("hump mode") afin de produire l'embrayage à 100 % du coupleur. Il s'agit donc, dans ce mode, d'établir une liaison rigide en rotation entre un arbre menant et un arbre mené d'un véhicule automobile afin de dépLacer Le véhicule. Toutefois, aux grandes vitesses du véhicule, un tel embrayage complet aurait un effet négatif sur la tenue de cap du véhicule. Partant de cet état de la technique, l'invention vise à réaliser un coupleur, du type mentionné au début, de manière qu'aux vitesses de rotation absolues élevées du coupleur, le passage de celui-ci de l'état de cisaillement normal du liquide visqueux au mode d'embrayage complet, s'effectue avec du retard ou soit empêché complètement. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que la chambre principale de l'espace intérieur du carter, dans Laquelle se trouvent les disques, est séparée de La chambre récep- trice par au moins un disque séparateur coordonné à une partie d'accouplement et presentant dans sa surface annulaire au moins une percée axiale, entre la chambre principale et la chambre réceptrice, qui est ouverte par un obturateur lorsqu'une vitesse de rotation déterminée est dépassée. A l'état normal, c'est-à-dire lorsque les vitesses de rotation absolues sont faibles, ou lorsque la vitesse de rotation absolue est nulle, les percées sont fermées tandis que, aux vitesses de rotation absolues élevées, elles sont ouvertes et permettent ainsi l'échange de liquide entre les deux chambres. Grâce à l'incorporation des disques séparateurs dans le carter, iL n'y a pas de séparation complète des deux chambres l'une de l'autre: même lorsque La percée ou chaque percée est fermée par l'obturateur, il subsiste un passage - agissant comme un étrangle- ment - entre les deux chambres. On obtient ainsi que, à l'état statique, la même pression règne dans les deux chambres et leur degré de remplissage est le même et correspond à une valeur préfixée. - Lorsqu'une différence relativement grande s'établit entre les vitesses de rotation des deux parties d'accouplement alors que Les vitesses de rotation absolues sont basses et que les percées sont fermées, La pression augmentera rapidement par suite de l'élévation de la température sous l'effet de la transformation d'énergie dans La chambre principale du coupLeur et il se produit alors l'action d'embrayage par friction (effet "hump") connue des coupleurs de ce type et qui est d'ailleurs désirée dans une telle situation. Par contre, lorsqu'une différence relativement grande entre les vitesses de rotation s'établit alors que la vitesse de rotation absolue du coupleur est éLevée, donc lorsque les deux parties d'accouplement tournent à grande vitesse, les percées du disque séparateur sont ouvertes, de sorte que la pression interne dans le carter peut s'égaliser entre la chambre principale et la chambre réceptrice, dans laquelle il n'y a pas de transformation d'énergie, donc pas davantage d'élévation de la température ou de la pression. Le passage au mode d'embrayage complet est ainsi retardé ou empêché complètement suivant la conception des percées et des obturateurs coordonnés. Bien qu'il suffise, pour certaines applications, de coordonner un disque séparateur à une partie d'accouplement, il peut être avantageux, selon une autre caractéristique de l'inven- tion, de coordonner un disque séparateur à chaque partie d'accou- plement. Il en sera ainsi, par exemple, lorsque le coupleur est utilisé à la façon d'un différentiel bloquable entre les deux roues d'un essieu. Lorsque le coupleur est installé entre deux essieux moteurs, il suffit de prévoir un seul disque séparateur, lequel doit cependant être coordonné au côté mené du coupleur. Il est préférable, conformément à une autre caractéris- tique de l'invention, de prévoir trois percées uniformément réparties circonférentiellement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'obturateur est un tiroir qui est guidé dans une glissière du disque séparateur de manière qu'il puisse se déplacer dans le sens radial entre une position intérieure et une position extérieure, le tiroir étant rappelé par un ressort à la position radialement intérieure, o il recouvre La percée coordonnée. Le tiroir cons- titue une sorte de masselotte qui, sous la force centrifuge et à l'encontre de la force accordée du ressort, est déplacée, à mesure que la vitesse de rotation augmente, notamment à partir d'une vitesse déterminée, depuis la position radialement intérieure, c'est-à-dire depuis La position o elle recouvre la percée, en direction radialement vers l'extérieur, éventuellement jusqu'à la position située radialement le plus à l'extérieur, en découvrant ainsi de plus en plus la percée faisant communiquer la chambre principale avec la chambre réceptrice. D'autres caractéristiques êt avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation préférés mais nullement limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur Lesquels: - la figure 1 est une demi-coupe axiale d'un coupleur hydraulique et à friction comportant deux séries de disques; - la figure 2 est un détail à plus grande échelle de la figure 1, montrant un disque-séparateur entre les deux chambres; - la figure 3 est une vue de côté correspondant au détail de la figure 2, mais avec omission du carter; - la figure 4 est une demi-coupe axiale d'un coupleur hydraulique et à friction avec trois séries de disques; - la figure 5 montre schématiquement le système de propulsion d'un véhicule à quatre roues motrices, comportant des coupleurs selon l'invention; et - la figure 6 est une représentation semblable d'un système comportant un diviseur de couple ("torque splitter"). La figure 1 représente un coupleur hydraulique et à friction 1, comportant une première partie d'accouplement 2 formée par le carter du coupleur. Sur sa paroi latérale cylindrique, le carter 2 porte une denture externe 3 par laquelle le coupleur 1 peut être relié à un organe menant ou un organe mené pour la trans- mission d'un couple. La denture externe 3 peut être constituée aussi par une roue dentée par exemple. Un moyeu 4, constituant la deuxième partie d'accouple- ment, est monté rotatif dans - et par rapport à eux - deux couvercles 12 du carter 2. L'un des couvercles 12 est relié à la paroi latérale du carter par un joint de soudure, tandis que l'autre couvercle 12 est monté amovible et est maintenu en place au moyen d'un jonc 13. Des garnitures d'étanchéité 16 sont prévues entre la surface externe du moyeu 4 et les deux couvercles 12. Le couvercle amovible est en outre étanché vis-à-vis de la paroi latérale du carter par un joint 17. Intérieurement, la paroi latérale du carter 2 porte une denture interne 14. Le moyeu 4 est pourvu d'une denture externe 15. L'espace intérieur 11 du carter est partagé en deux parties: une chambre principale 22, dans laquelle sont disposés les disques extérieurs 6 et les disques intérieurs 7, et une chambre réceptrice 23 qui est séparée de la chambre principale par des disques séparateurs 18, 19 et ne contient pas de disques. Le pourtour des disques extérieurs 6 forme une denture 7 qui est complémentaire à la denture interne 14 du carter 2, dans laquelle elle est engagée, de sorte que les disques extérieurs sont solidarisés en rotation avec le carter. Le bord délimitant l'ouver- ture des disques intérieurs 8 forme une denture interne 9 qui est complémentaire à la denture externe 15 du moyeu 4. Les disques extérieurs 6 sont maintenus à une certaine distance les uns des autres, de préférence au moyen d'anneaux d'espacement 10, tandis que les disques intérieurs, se trouvant entre eux, sont reçus axialement mobiles dans la denture 15 et peuvent s'approcher d'un des disques extérieurs 6 voisins. L'exemple considéré ici comporte deux disques séparateurs 18, 19 dont L'un, celui désigné par 18, est coordonné au carter 2 et dont le deuxième, 19, est coordonné au moyeu 4. Les deux disques séparateurs 18, 19 sont également pourvus chacun d'une denture, l'une externe et l'autre interne, par laquelle ils sont solidarisés en rotation avec la partie d'accou- plement considérée, donc avec le carter 2 dans un cas et avec le moyeu 4 dans l'autre. Les deux disques séparateurs s'appuient axialement sur des anneaux de fixation 21. Il est ainsi garanti que la partie formant la chambre réceptrice 23 peut conserver le même volume. Des fentes sont formées entre les disques séparateurs 18, 19, en raison des zones dentées par lesquelles ils sont reçus dans les dentures 14, 15 correpondantes du carter 2 et du moyeu 4, ainsi qu'entre les disques séparateurs 18, 19 proprement dits, situés à distance l'un de l'autre, de sorte qu'un liquide, par exemple l'huile silicone avec laquelle l'espace intérieur 11 du carter est rempli en partie au moins, peut passer de l'une à L'autre des deux chambres 22 et 23. Ceci est le cas également Lorsque Les percées 24 prévues dans les disques séparateurs 18, 19 sont recouvertes, comme décrit ci-après, par des tiroirs 25. La conformation des percées 24 et le guidage des tiroirs seront maintenant décrits plus en détail en référence aux figures 2 et 3 pour le disque séparateur 18. On voit sur La figure 2 que le pourtour de ce disque possède une denture externe 7 par laquelle il est reçu dans la denture interne 14 du carter 2. Le disque 18 possède des percées 24, de préférence au nombre de trois, qui sont réparties circonférentiellement, mais dont l'une seulement est représentée. Les percées 24 sont constituées par des découpes en arc de cercle et sont à peu près réniformes. Pour chaque percée 24, les disques séparateurs 18, 19 possèdent un tiroir obturateur 25 disposé radialement mobile dans une glissière 26 en queue d'aronde. Les bords Latéraux 25a des tiroirs 25 sont conformés en conséquence. A faible vitesse, des ressorts de traction 27 maintiennent les tiroirs 25 à leur position radialement intérieure, o ils recouvrent La percée 24 correspondante. A mesure que la vitesse de rotation augmente, le tiroir obturateur est sollicité par une force centrifuge croissante qui finit par provoquer le déplacement radialement vers l'extérieur du tiroir, lequeL découvre ainsi la percée 24 coordonnée dans une mesure plus ou moins grande. Entre la chambre principale 22 et la chambre réceptrice 23, est ainsi créée une communication plus ou moins grande, si bien que, lorque le liquide dans La chambre principale est soumis à des efforts de cisaillement, une égalisation de température et de pression peut s'opérer entre les deux chambres, ce qui empêche que Les disques axialement mobiles, les disques intérieurs 8 dans cet exemple, soient amenés en contact de friction avec les disques extérieurs 7 voisins. Ainsi est évité l'embrayage complet, lequel aurait provoqué la transmission à % du couple moteur au c8té mené. Lorsque la vitesse de rotation absolue diminue, le ressort 27 ramène le tiroir 25 à la position de départ, c'est-à-dire la position radialement inté- rieure, o il recouvre la percée 24 correspondante. La figure 4 représente ce que l'on appelle un diviseur de couple ("torque splitter") 39. Il s'agit d'un coupleur hydraulique et à friction avec un carter 2 dans lequel deux moyeux 4 sont montés rotatifs indépendamment L'un de l'autre. Des disques exté- rieurs 6 sont coordonnés au carter 2, tandis qu'une série de disques intérieurs 8 est coordonnéeà chacun des deux moyeux 4. Lorsque le carter 2 par exemple est entrainé en rotation, un couple est transmis aux deux moyeux 4 sous l'effet du cisaillement auquel est soumis le fluide visqueux dans Les deux chambres principales 22 formées dans Le carter. Celui-ci contient en outre deux chambres réceptrices 23 qui sont chacune séparées par deux disques sépara- teurs 18, 19 de la chambre principale 22 voisine. La conformation des disques séparateurs 18, 19 correspond à celle décrite relative- ment aux figures 2 et 3. La figure 5 représente schématiquement le système de propulsion d'un véhicule 28 à quatre roues motrices, mais dont le concept de base est celui d'un véhicule à traction avant. Les deux roues avant 29 sont entraînées par le moteur 31 par l'intermédiaire de La boite de vitesses principale 32, du différentiel d'essieu avant 33 et des arbres de roues avant 34. L'entrainement pour les roues arrière 30 est dérivé de l'entrainement du différentiel d'essieu avant 33. Dans ce but, on a coordonné au différentiel d'essieu avant un différentiel central 35 qui est équipé, par exemple, d'un coupleur hydraulique et à friction 1 selon la figure 1, mais avec prévision de seulement un disque séparateur, le disque 18. Dans un tel cas, le moyeu 4 serait la partie menante, tandis que le carter 2 serait la partie menée, pouvant être reliée par l'intermédiaire d'un arbre longitudinal de transmission 37 au différentiel d'essieu arrière 36 et de là, par des arbres de roues arrière 38, aux roues arrière 30 pour l'entrainement de ces dernières. Le différentiel d'essieu arrière 36 peut être muni, par exemple, d'un coupleur hydraulique et à friction selon la figure 1, avec deux disques séparateurs 18, 19, coupleur par Lequel Le diffé- rentiel d'essieu arrière, de type ouvert, constitué par exemple par un différentiel à roues coniques, peut être bloqué lorsqu'un glissement se produit sur l'une des deux roues arrière. A la place du différentiel d'essieu arrière 36, on peut prévoir aussi un diviseur de couple 5 correspondant à l'exécution du coupleur hydraulique et à friction selon la figure 4. On peut se dispenser alors du différentiel central 35 puisqu'un tel coupleur assure à La fois la fonction du différentiel central et celle d'un différentiel d'essieu arrière bloquable. On obtient alors le système représenté sur la figure 6. Lorsque, dans un système équipé d'un différentiel central , les deux roues avant 29, entraînées directement, du véhicule 28 arrivent sur une surface o le coefficient d'adhérence est plus faible que celui des roues arrière 30, le fluide visqueux contenu dans la chambre principale 22 du coupleur, faisant partie du diffé- rentiel central 35, est soumis à un cisaillement, de sorte qu'un couple est transmis aux roues arrière 30 par l'arbre longitudinal de transmission 37, le différentiel d'essieu arrière 36 et les arbres de roues arrière 38. A vitesse élevée du véhicule, il pourrait cependant être gênant si, par suite d'une différence des coefficients d'adhérence, les roues arrière étaient brusquement entraînées, par suite de l'application d'un couple à la transmis- sion arrière, puisque la haute vitesse de rotation absolue provo- querait un passage rapide au mode d'embrayage complet, ce qui pourrait avoir un effet nuisible sur la stabilité de marche. Pour cette raison, le coupleur est mis hors fonction ou sa capacité de transmission d'un couple est réduite à une mesure qui, suivant la conception, correspond au couple normalement transmissible par le seul liquide visqueux, mais équivaut pour le moins à une transmis- sion réduite du couple moteur. REVENDICATIONS 1. Coupleur hydraulique et à friction, comprenant un carter formant une partie d'accouplement et au moins un moyeu disposé rotatif dans ce carter et formant une autre partie d'accou- plement, autant de séries de disquesKqu'il y a de parties d'accou- plement, chaque série de disques étant solidarisée en rotation avec l'une des parties d'accouplement et les disques des séries étant disposés alternativement suivant un ordre déterminé dans une partie de l'espace intérieur du carter constituant la chambre principale, un fluide visqueux remplissant au moins partiellement l'espace intérieur non occupé par les disques et une chambre récep- trice étant prévue en plus pour ce fluide visqueux, caractérisé en ce que la chambre principale (22) de l'espace intérieur (11) du carter (2), dans laquelle se trouvent les disques (6, 8), est séparée de la chambre réceptrice (23) par au moins un disque sépa- rateur (18, 19) coordonné à une partie d'accouplement (2, 4) et présentant dans sa surface annulaire (20) au moins une percée (24) axiale, entre la chambre principale (22) et la chambre réceptrice (23), qui est ouverte par un obturateur (25) lorsqu'une vitesse de rotation déterminée est dépassée. 2. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un disque séparateur (18, 19) est coordonné à chaque partie d'accouplement (2, 4). 3. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque séparateur présente trois percées (24) qui sont réparties circonférentiellement. 4. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur est un tiroir (25) qui est guidé dans une glissière (26) du disque séparateur (18, 19) de manière qu'il puisse se déplacer dans le sens radial entre une position inté- rieure et une position extérieure, le tiroir étant rappelé par un ressort (27) à la position radialement intérieure, o il recouvre la percée (24) coordonnée. 5. Coupleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort (27) et le tiroir obturateur (25) sont mutuellement accordés de manière que le tiroir (25) soit déplaçable à la posi- tion radialement extérieure à partir d'une vitesse de rotation déterminée. 6. Coupleur selon la revendication 4, caractérisé en ce OS que la glissière (26) est en queue d'aronde et est formée dans la surface annulaire (20) du disque séparateur (18, 19), les bords latéraux (25a) du tiroir (25) ayant une forme complémentaire.