Brevet FR2636109A1 — publié le 19900309

L'invention concerne un embrayage comprenant une partie extérieure et une partie intérieure dont l'une représente La partie menante, laquelle peut être solidarisée avec L'autre ou partie à mener, en vue de la transmission d'un couple, ainsi que, pour la transmission du couple, des pièces de solidarisation par coincement qu'un dispositif de manoeuvre peut faire passer d'une position de transmission du couple à une position de désolidarisation des deux parties de l'embrayage. Le but de l'invention est de créer un embrayage pouvant être commandé sélectivement, dont La construction soit simple, qui puisse être embrayé pour la transmission d'un couple d'entraînement dans les deux sens et dans lequel les éléments prévus pour la transmission du couple soient rappelés automatiquement à la position o l'embrayage ne transmet pas de couple. Conformément à l'invention, on obtient ces résultats par le fait que les pièces de solidarisation sont constituées par des éléments de roulement cylindriques qui sont guidés avec du jeu latéral, d'un côté sur un chemin de roulement extérieur cylindrique de la partie extérieure et de l'autre côté sur un chemin de roulement cylindrique de la partie intérieure, et que le dispositif de manoeuvre comprend une cage composée de deux anneaux maintenant les pièces de soLidarisation latéralement, anneaux qui sont reliés entre eux par des entretoises élastiques de liaison de manière à pouvoir être déplacés L'un par rapport à l'autre dans le sens circonférentiel, ainsi qu'un dispositif de freinage par lequel une force de retenue peut être exercée sur l'un des anneaux. A la position o iL ne transmet pas de couple, l'embrayage forme pratiquement un roulement dans lequel Les pièces de solidarisation peuvent rouler librement sur les pistes des parties extérieure et intérieure, comme dans un roulement. Les pièces sont guidées latéralement par les deux anneaux reliés l'un à L'autre par les entretoises élastiques. Ces dernières assurent que les pièces sont normalement alignées avec leur axe parallèle à l'axe de rotation des parties extérieure et intérieure. Cependant, lorsqu'une force de retenue est exercée sur Ltun des anneaux, les 2636 109 pièces se mettent en biais et établissent alors des contacts ponctuels, d'une part, au milieu de leur étendue axiale, avec la piste de la partie intérieure, et, d'autre part, sur leurs extrémités opposées, avec la piste de la partie extérieure. Les deux parties sont ainsi bloquées l'une par rapport à l'autre et un couple peut être transmis de la partie extérieure à la partie intérieure ou inversement. Cette construction a l'avantage que l'embrayage travaille pratiquement sans usure car les pièces de solidarisation agissent comme des pièces de roulement à l'état débrayé, de sorte que des forces de frottement notables ne sont pas produites pendant ce fonctionnement à la façon d'un roulement. Il est préféré que l'un des anneaux soit solidaire en rotation avec un disque de frein sur lequel agit la force de retenue du dispositif de freinage. Le dispositif de freinage peut être réalisé comme un frein agisssant sans contact, en particulier comme un frein à hystérésis ou à courants de Foucault. Ainsi, il n'y a pas non plus d'usure au niveau du dispositif de freinage. Le matériau à hystérésis utilisé pour le disque, en cas d'utilisation d'un frein à hystérésis, doit avoir une faible intensité de champ coercitif et une rémanence et une perméabilité comparativement importantes. Le couple de freinage maximal est déjà obtenu à des vitesses relatives faibles et il reste également à peu près constant lorsque La vitesse est accrue. On obtient un mode de réalisation particulièrement simple lorsqu'on utilise un aimant permanent déplacable entre une position approchée et une position éloignée du disque de frein. A la position approchée, une force de retenue est établie sous l'effet des courants de Foucault générés dans le disque de frein, tandis que, à la position éloignée, l'entrefer est si grand que pratiquement aucune force n'est exercée sur le disque. L'aimant permanent possède de préférence une forme annulaire et est fixé par une couche interposée de résine à couler dans un manchon en fer doux. Ce manchon peut être déplacé, ensemble avec l'aimant, sur un arbre traversant le manchon et solidaire en rotation avec la partie intérieure de L'embrayage, entre une 2636 10 9 position approchée du disque de frein et une position éloignée de celui-ci, le manchon étant lui-même supporté fixe en rotation. Ce mode de réatisation a l'avantage que la partie intérieure - prolongée par l'arbre - peut être utilisée pour le montage du dispositif de freinage. L'aimant est déplaçable par rapport à l'arbre, dans le sens de l'axe de celui-ci, mais il est supporté de façon qu'il ne puisse pas tourner avec l'arbre. Un mode de réalisation préféré prévoit que le frein est du type à courants de Foucault et comporte un électroaimant. Une autre caractéristique de l'invention prévoit que les entretoises de la cage sont réparties circonférentiellement et sont constituées par des tiges élastiques. Pour le guidage des pièces de solidarisation, les anneaux peuvent présenter des creux destinés à recevoir les extrémités des pièces. Les anneaux peuvent être fabriqués d'une matière plastique, notamment d'un polyamide. Les pièces de solidarisation sont constituées de préférence par des rouleaux ou des aiguilles cylindriques. On obtient des conditions particulièrement favorables pour le coincement ou le blocage, de même que pour les manoeuvres d'embrayage et de débrayage, lorsque le rapport du diamètre à la longueur des pièces est compris entre 1: 1 et 1: 20. Conformément -à une autre caractéristique de L'invention, un domaine d'application particulièrement avantageux de l'embrayage est son utilisation pour La mise en action et le désaccouplement d'un coupleur à fluide visqueux comprenant un carter de coupleur, un moyeu disposé rotatif dans ce carter, ainsi que des Lamelles ou disques intérieurs et des lamelles ou disques extérieurs qui se recouvrent, les disques intérieurs étant solidaires en rotation avec le moyeu et pouvant coulisser axialement par rapport à lui et les disques extérieurs étant disposés fixes en rotation dans Le carter du coupleur, o ils sont notamment disposés fixes avec des espacements mutuels dans le sens axial, Les disques intérieurs et extérieurs alternant individuellement ou par groupes dans l'espace intérieur du carter du coupleur, dont le volume non occupé par les disques est au moins partiellement rempli d'un liquide visqueux, 2636 1 09 en particulier d'huile silicone, Le carter du coupleur étant solidarisé en rotation avec la partie extérieure de l'embrayage et la partie intérieure de celui-ci étant solidarisée en rotation avec un arbre. Un mode de mise en oeuvre d'une telle application est caractérisé en ce que sa partie extérieure est solidarisée en rotation avec le carter du coupleur par l'intermédiaire d'un carter de jonction, que l'arbre, solidaire en rotation avec la partie intérieure, est monté rotatif sur un manchon-palier, lui-même fixé sur le moyeu, lequel est sorti axialement du carter du coupleur, que le disque de frein est monté rotatif sur l'arbre et que l'arbre est sorti axialement du carter de jonction. Dans une telle application, l'arbre peut être creux à une extrémité et être monté rotatif par cette extrémité sur le manchonpalier avec interposition de roulements. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré mais nullement limitatif, dans une application à un véhicule automobile à quatre roues motrices, ainsi que des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un embrayage combiné à un coupleur à fluide visqueux; - la figure 2 est un détail de la cage avec les pièces de solidarisation à la position débrayée; - la figure 3 est une représentation correspondant & celle de la figure 2, mais o les pièces de solidarisation ont été mises en biais, ce qui correspond à la position embrayée ou de transmission du couple; - la figure 4 est une coupe axiale comparable à la figure 1 et montrant le principe de l'agencement d'un disque de frein sur lequel agit un électroaimant; et - la figure 5 montre le schéma du système de propulsion d'un véhicule automobile à quatre roues motrices. La figure 1 montre un embrayage 1 raccordé à un coupleur 18 à fluide visqueux. L'embrayage 1 se compose d'une partie extérieure 2, d'une partie intérieure 3 et de pièces de solida- 263610 9 risation 4 disposées entre elles. La partie extérieure 2 possède une piste extérieure 5 de forme cylindrique. La partie intérieure 3 possède une piste intérieure 6, également cylindrique. Les pièces 4, constituées par des rouleaux cylindriques, sont disposées entre les deux pistes. Sur la piste extérieure 5 de La partie extérieure 2, les pièces 4 sont guidées axiaLement avec du jeu entre deux rebords. La partie intérieure 3 est pourvue d'une piste cylindrique 6 qui est continue en ce sens qu'elle ne comporte pas de butées Latérales pour les pièces 4. Il est possible aussi, à l'inverse, que la piste extérieure 5 soit continue et que la piste intérieure 6 présente des rebords. Ainsi que cela ressort mieux des figures 2 à 4, les pièces 4 sont maintenues par une cage 7. Dans L'exemple de réalisation selon les figures 2 et 3, la cage 7 est composée de deux anneaux 8, 9 présentant des creux 17 dans lesquels sont reçues les extrémités axiales des pièces 4 en vue de leur guidage latéral. Les anneaux 8, 9 sont reliés l'un à l'autre par des entretoises élastiques 10 qui agissent à la façon de ressorts; lorsqu'elles sont détendues, elles maintiennent les deux anneaux à la position relative illustrée sur la figure 2. Les axes des pièces 4 sont alors parallèles à l'axe de rotation des parties extérieure 2 et intérieure 3. Un disque de frein 12 est relié solidaire en rotation à un anneau, l'anneau 8 en l'occurrence. Le disque 12 est exposé à l'action d'un dispostif de freinage 11 qui, par exemple lorsque l'arbre 16 et la partie intérieure 3 tournent, peut provoquer un déplacement relatif des deux anneaux 8, 9 dans le sens circonfé- rentiel, provoquant ainsi la mise en biais des pièces 4, comme on peut le voir sur la figure 3. Ce déplacement circonférentiet s'effectue à l'encontre de la force des entretoises élastiques 10 reliant les anneaux 8, 9 et réparties circonférentiellement. Cette mise en biais produit Le coincement des pièces 4 entre La partie extérieure 2 et la partie intérieure 3, si bien que la partie non commandée est à présent entraînée et ce tant que le dispositif de freinage 11 exerce une force de retenue sur le disque de frein 12. Dans cet exemple d'application de L'embrayage 1, o il est combiné à un coupleur 18 à fluide visqueux, un carter de jonction 24 est fixé rigidement au carter 19 du coupleur. La partie extérieure 2 de L'embrayage 1 est calée dans ce carter de jonction 24. Le disque 12 - tournant avec l'anneau 8 de la cage 7 - est fait d'un matériau à hystérésis s'il s'agit d'un frein à hystérésis ou d'un matériau composite cuivre/fer doux s'il s'agit d'un frein à courants de Foucault. L'organe de freinage proprement dit, c'est-à-dire la partie agissant sur le disque 12, comprend un aimant permanent 13 reçu dans un manchon 14 formant boÂtier, en fer doux. La fente entre les deux pôles de l'aimant permanent est remplie d'une couche 15 de résine à couler qui assure en même temps la fixation de l'aimant 13 dans le manchon-boitier 14. Pour produire le freinage du disque 12, cet organe de freinage est déplacé axialement jusqu'à proximité du disque tournant 12, la force de freinage retenant le disque étant produite dans le disque même. Pour produire le débrayage, c'est-à-dire pour désoli- dariser les parties 2, 3 de l'embrayage 1, l'aimant permanent est axialement éloigné sur une distance suffisante du disque de frein 12. Le carter 19 du coupleur 18 contient des disques extérieurs 22 coordonnés à ce carter et alternant dans le sens axial avec des disques intérieurs 21 - disposés en recouvrement avec eux - dans l'espace intérieur 23 du carter. Les disques intérieurs 21 sont disposés solidaires en rotation mais axialement coulissants sur le moyeu 20. Les disques extérieurs 22 peuvent être maintenus à une distance déterminée les uns des autres par des bagues d'espacement non représentées, mais ils peuvent également être axialement déplaçables par rapport au carter 19. IL est pos- sible aussi, par exemple, de placer chaque fois deux disques inté- rieurs 21 entre deux disques extérieurs 22. Le moyeu 20 est monté rotatif par rapport au carter 19 et est sorti axialement de celui- ci. Un manchon-palier 25 est calé sur l'extrémité sortie du moyeu 20 et porte des roulements 27 pour le montage rotatif de l'arbre 16 2636 109 tournant conjointement avec la partie intérieure 3 de l'embrayage 1. Dans ce but, l'arbre 16 présente un alésage 26 recevant les roulements 27. L'arbre 16 est lui-même sorti axialement du carter de jonction 24. Le disque de frein 12 - relié à la cage 7 ou, plus précisément, à l'anneau 8 de cette cage - est également sorti du carter de jonction 24 et est monté rotatif par rapport à l'arbre 16. Le frein à hystérésis 11, comprenant l'aimant permanent 13, est disposé axialement mobile entre deux positions au moyen du manchon 14. Ce dernier est cependant maintenu immobile en rotation. Comme déjà décrit, l'aimant permanent 13 est fixé dans le manchon 14, formant en même temps boîtier, par interposition d'une couche 15 de résine à couler. A la position approchée, l'aimant 13 exerce une force de retenue sur le disque 12, sans venir en contact avec lui, de sorte que le disque peut continuer à tourner avec la cage 7 lorqu'une liaison pour la transmission du couple est établie entre l'arbre 16, reliée à la partie intérieure 3, et le carter de jonction 24 solidaire de la partie extérieure 2 de L'embrayage. Lorque L'aimant 13 est amené à la position éloignée du disque 12, l'entrefer entre l'aimant et le disque devient relativement grand, avec le résultat qu'une force de retenue n'est plus exercée sur le disque. A ce moment, les entretoises élastiques 10 ramènent les deux anneaux 8, 9 de la cage à la position relative illustrée sur la figure 2. Les pièces 4 agissent alors comme des rouleaux d'un roulement à rouleaux. Un couple ne peut plus être transmis entre la partie intérieure 3 et la partie extérieure 2. Au moyen de l'embrayage 1, le coupleur 18 peut être mis en action pour la transmission d'un couple dans une chaîne cinématique par exemple, ainsi que pour arrêter cette transmission. En effet, dans le cas d'un mouvement relatif entre les disques intérieurs 21 et Les disques extérieurs 22, un couple est transmis sous l'effet des efforts de cisaillement du liquide visqueux, de préférence d'une huile silicone, contenu dans l'espace intérieur 23 du coupleur; or, la transmission d'un tel couple - en cas d'application d'une vitesse de rotation différentielle aux deux parties du coupleur - à la partie aval de la chaine cinématique, n'est pas souhaitée dans tous Les cas. L'embrayage 1 est donc prévu pour La mise en action sélective du coupLeur. La figure 4 montre Le principe d'un dispositif de freinage 11 comprenant un éLectroaimant 13 pour agir sur le disque de frein 12. Un exemple préféré d'application d'un coupLeur 18 combiné à un embrayage 1 est le système de propulsion de véhicules auto- mobiles à quatre roues motrices. La figure 5 montre le schéma du système de propulsion d'un tel véhicule. Ce véhicule, désigné par 28, est équipé d'un moteur 30 et d'un changement de vitesse principal 31 qui peut être constitué par une boite de vitesses à commande manuelle ou par une boite automatique. Celle-ci commande le différentiel d'essieu avant 32 pour l'entraînement des roues avant 29 par les arbres latéraux 33 à l'avant. De l'entraînement du différentiel 32 est dérivé l'entraînement d'un dispositif 34 pour faire participer les roues arrière 38 à la propulsion du véhicule, par l'intermédiaire de l'arbre longitudinal 35, d'un différentiel d'essieu arrière 36 et d'arbres latéraux 37 à l'arrière. Le dispositif 34 est constitué en partie par la combinaison d'un coupleur 18 à fluide visqueux et d'un embrayage 1, comme celle représentée sur la figure 1. Si l'on avait seulement prévu le coupleur 18, il y aurait le risque, en cas de blocage des roues avant 29 - entraînées en permanence -, par exemple à l'actionnement des freins de service désignés par 39, que les roues arrière 38 seraient également freinées par les roues avant 29, de sorte que Les roues arrière ne pourraient plus fournir de forces de guidage Latéral. De ce fait, la direction du véhicule deviendrait instable et le véhicule finirait par déraper. Pour cette raison, on a coordonné au coupleur 18 l'embrayage 1, Lequel peut être actionné au moyen d'un dispositif de commande 40 ou 40a. Il y a deux modes d'utilisation de l'embrayage 1 donc aussi du coupleur 18. Selon un premier mode, l'embrayage I occupe en permanence la position de transmission d'un couple, c'est-à-dire la position embrayée, de sorte que le coupleur 18 agit en permanence et que, à l'apparition d'une plus faible adhérence des roues avant par exemple, entraînant le 26e6 109 glissement de ceLLes-ci, le couple moteur est transmis immédiate- ment aux roues arrière 38. Dans un tel mode d'utilisation, le dispositif de commande 40 reçoit automatiquement un signal pour débrayer l'embrayage 1 à l'actionnement des freins 39, ce qui pro- voque le désaccouplement du coupleur 18. Il est ainsi garanti, en particulier sur des véhicules équipés d'un système d'antiblocage, qu'une interférence entre Le coupleur 18 - par la mise en action des roues arrière en tant que roues motrices supplémentaires - et le système d'antiblocage ne puisse pas avoir lieu. On peut cependant concevoir aussi un autre mode d'utilisation, selon lequel l'embrayage 1 se trouve en permanence dans la position débrayée et est seulement amené, sélectivement, à la position de transmission d'un couple lorsque cela est désiré, par le conducteur par exemple, ce qui se manifeste par l'actionnement du dispositif de commande 40a, lequel produit l'activation et le déplacement de l'aimant permanent 13 à la position approchée du disque de frein 12, ce qui fait passer l'embrayage 1 à la position de transmission d'un couple. Cependant, le dispositif de commande 40 assure, dans ce cas également, malgré le fait que les roues arrière aient également été rendues motrices, que cette adjonction des roues arrière dans le système de propulsion est de nouveau supprimée lors de l'actionnement des freins, du fait que l'aimant permanent 13 est alors ramené automatiquement à la position éloignée du disque 12, avec le résultat que les pièces 4 peuvent retourner à la position neutre ou position débrayée. REVENDICATIONS 1. Embrayage comprenant une partie extérieure et une partie intérieure dont L'une représente La partie menante, laquelle peut être solidarisée avec l'autre ou partie à mener, en vue de la transmission d'un couple, ainsi que, pour la transmission du couple, des pièces de solidarisation par coincement qu'un dispositif de manoeuvre peut faire passer d'une position de transmission du couple à une position de désolidarisation des deux parties de l'embrayage, caractérisé en ce les pièces de solidarisation (4) sont constituées par des éléments de roulement cylindriques qui sont guidés avec du jeu latéral, d'un côté sur un chemin de roulement extérieur cylindrique (5) de la partie extérieure (2) et de l'autre côté sur un chemin de roulement cylindrique (6) de la partie intérieure (3), et que le dispositif de manoeuvre comprend une cage (7) composée de deux anneaux (8, 9) maintenant les pièces de solidarisation (4) latéralement, anneaux qui sont reliés entre eux par des entretoises élastiques de liaison (10) de manière à pouvoir être déplacés l'un par rapport à l'autre dans le sens circonférentiel, ainsi qu'un dispositif de freinage (11) par lequel une force de retenue peut être exercée sur l'un des anneaux (8). 2. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un (8) des anneaux est solidarisé en rotation avec un disque de frein (12) sur lequel agit la force de retenue du dispositif de freinage (11). 3. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de freinage (11) est un frein agissant sans contact, en particulier un frein à hystérésis ou un frein à courants de Foucault. 4. Embrayage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le disque de frein (12) est formé d'un matériau à hystérésis et qu'un aimant (13), notamment un aimant permanent, peut être amené à une position approchée du disque pour faire passer les pièces de solidarisation (4) à la position de transmission du couple. 2636 10 9 5. Embrayage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'aimant permanent (13) est annulaire et est fixé au moyen d'une couche de résine à couler (15) interposée dans un manchon (14) en fer doux et que ce manchon est déplacable, ensemble avec l'aimant (13), par coulissement sur un arbre (16) qui traverse le manchon et est solidaire en rotation avec la partie intérieure (3) de l'embrayage, entre une position approchée du disque de frein (12) et une position éloignée de ce disque, par rapport auquel le manchon est suporté fixe en rotation. 6. Embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de freinage (11) est un frein à courants de Foucault comprenant un électroaimant (13) (figure 4). 7. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les entretoises (10) reliant les deux anneaux (8, 9) de la cage sont réparties circonférentiellement et sont constituées par des tiges élastiques. 8. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les anneaux (8, 9) présentent des creux (17) pour la réception et le maintien des pièces de solidarisation (4). 9. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les anneaux (8, 9) sont en matière plastique, en particulier en polyamide. 10. Embrayage selon La revendication 1, caractérisé en ce que les pièces de solidarisation (4) sont constituées par des rouleaux ou des aiguilles cylindriques. 11. Embrayage selon La revendication 1, caractérisé par son utilisation pour la mise en action et le désaccouplement d'un coupLeur (18) à fluide visqueux, comprenant un carter de coupleur (19), un moyeu (20) disposé rotatif dans ce carter, ainsi que des lamelles ou disques intérieurs (21) et des lamelles ou disques extérieurs (22) qui se recouvrent, les disques intérieurs (21) étant solidaires en rotation avec le moyeu (20) et pouvant coulisser axialement par rapport à lui et les disques extérieurs (22) étant disposés fixes en rotation dans le carter (19) du coupleur, o ils sont notamment disposés fixes avec des espacements mutuels dans le sens axial, les disques intérieurs et extérieurs alternant individuellement ou par groupes dans l'espace intérieur (23) du carter du coupleur, dont le volume non occupé par les disques (21,22) est au moins partiellement rempli d'un liquide visqueux, en particulier d'huile silicone, le carter (19) du coupleur étant solidarisé en rotation avec la partie extérieure (2) de l'embrayage et la partie intérieure (3) de celui- ci étant solidarisée en rotation avec un arbre (16). 12. Embrayage selon la revendication 11, caractérisé en ce que sa partie extérieure (2) est solidarisée en rotation avec le carter (19) du coupleur par l'intermédiaire d'un carter de jonction (24), que l'arbre (16), solidaire en rotation avec la partie intérieure (3), est monté rotatif sur un manchon-palier (25), lui-même fixé sur le moyeu (20), lequel est sorti axialement du carter (19) du coupleur, que le disque de frein (12) est monté rotatif sur l'arbre (16) et que l'arbre (16) est sorti axialement du carter de jonction (24). 13. Embrayage selon La revendication 12, caractérisé en ce que l'arbre (16) est creux et qu'il est monté rotatif sur le manchon-palier (25), par une extrêmité, au moyen de roulements (27).