Brevet FR2680843A3 — publié le 19930305

FR 2680843 A3 19930305 FR 9110784 A 19910830 La présente invention concerne un embrayage multidisques à bain d'huile. L'invention concerne également une transmission à changement de rapport automatique incluant un tel embrayage. Dans des transmissions, telles que celles utilisant des trains planétaires comme engrenages, il est connu de prévoir un embrayage multidisques pour réaliser un couplage sélectif entre deux des éléments rotatifs de la transmission. Habituellement, l'embrayage multidisques comprend un empilement de disques axialement coulissants, alternativement liés en rotation aux deux éléments rotatifs. En serrant les disques les uns contre les autres, on réalise un couplage entre les deux éléments rotatifs. Ce serrage peut être obtenu sélectivement, par exemple par des moyens sensibles à la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la transmission, tels que des masselottes centrifuges. Dans certaines circonstances, il se produit un patinage de l'embrayage pour friction entre disques adjacents. C'est le cas notamment lorsque le couple moteur appliqué à l'entrée de la transmission augmente brusquement alors que la vitesse de rotation de l'arbre de sortie tend à serrer les disques les uns contre les autres, mais avec une force de serrage insuffisante pour résister à l'augmentation du couple moteur. Un tel patinage est d'ailleurs souhaitable pour obtenir une progressivité de l'embrayage. Or, de façon désavantageuse, la friction tend à échauffer les disques et à les user. Les disques étant appliqués les uns contre les autres1 l'huile de l'embrayage ne peut pas s'intercaler entre eux pour limiter l'élévation de température. Un but principal de la présente invention est de proposer un embrayage multidisques qui résolve le problème ci-dessus en limitant l'échauffement de l'empilement de disques. L'invention propose ainsi, selon un premier objet, un embrayage multidisques à bain d'huile, comprenant deux éléments rotatifs, un empilement de disques axialement coulissants, alternativement liés en rotation aux deux éléments rotatifs, et des moyens pour serrer sélectivement l'empilement, caractérisé en ce que l'empilement de disques forme paroi périphérique pour une chambre d'huile, en ce qu'il est prévu des moyens pour injecter de l'huile dans la chambre, et en ce que certains des disques comportent, sur l'une au moins de deux faces de friction opposées, des rainures qui définissent des passages d'huile à travers ladite paroi périphérique. Notamment lorsque ces disques sont serrés, l'huile passe par les passages définis entre les rainures et la face du disque situé en regard. S'il y a patinage de l'embrayage, l'huile contenue dans les passages enduit la face du disque situé en regard à mesure qu'elle défile devant la rainure. Ceci lubrifie le contact de patinage entre les disques et, par conséquent, limite l'élévation de température. En outre, la chaleur dégagée par la friction est évacuée par la circulation d'huile dans les rainures Un second objet de l'invention concerne une transmission à changement de rapport automatique comprenant une combinaison d'engrenages définissant des rapports de transmission différents selon qu'un embrayage conforme au premier objet de l'invention, reliant sélectivement deux éléments de cette combinaison, est ou non serré. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description cidessus d'exemples de réalisation, lue conjointement aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une transmission à embrayage multidisques conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe de l'embrayage suivant le plan II-II indiqué à la figure 1 - les figures 3 à 5 sont des vues d'un disque à denture extérieure, en coupe selon la ligne III-III de la figure 2, illustrant différents profils possibles des rainures ; et - la figure 6 est une vue partielle en coupe axiale d'une autre forme de réalisation de l'invention. La transmission à changement de rapport automatique représentée à la figure 1 comprend une combinaison d'engrenages définissant des rapports de transmission différents entre un arbre d'entrée 1 pouvant être relié à un moteur par l'intermédiaire d'un embrayage non représenté et une sortie 2 pouvant être accouplée à des roues motrices d'un véhicule par l'intermédiaire d'autres moyens de transmission non représentés. La transmission est contenue dans un boîtier 9 portant à sa base un carter 54 qui renferme de l'huile pour lubrifier les différentes parties mobiles de la transmission. Dans l'exemple représenté à la figure 1, la combinaison d'engrenages comprend un train planétaire d'un type connu. Un pignon planétaire 3 est lié rigidement à l'arbre d'entrée 1 de façon à être entraîné en rotation par celui-ci. Le planétaire 3 engrène avec des satellites 4 montés sur un porte-satellites 4 montés sur un porte-satellites 5 qui est solidaire d'un arbre central 6 relié à la sortie 2 et ayant même axe de rotation D que l'arbre d'entrée 1. On peut par exemple prévoir trois satellites 4 (dont un seul est représenté à la figure 1) montés pivotants selon trois axes E répartis autour de l'axe D. La denture des satellites 4 engrène en outre avec la denture intérieure d'une couronne 7, également centrée et mobile en rotation autour de l'axe D. De façon connue, le rapport de transmission entre l'entrée 1 et la sortie 2 dépend des couplages mécaniques qui s'exercent entre les éléments rotatifs (planétaire 3, porte-satellites 5 et couronne 7) du train planétaire. Dans l'exemple représenté, ces couplages mécaniques sont appliqués sélectivement entre le portesatellites 5 et la couronne 7. Une roue libre 8, montée entre le boîtier fixe 9 de la transmission et le bord extérieur de la couronne 7, empêche la couronne 7 de tourner en sens inverse de l'arbre d'entrée 1. Un embrayage multidisques est monté entre la couronne 7 et le porte-satellites 5 pour assurer le couplage sélectif entre ces deux éléments rotatifs. Cet embrayage comprend un empilement de disques 14, 15 axialement coulissants et alternativemet liés en rotation à la couronne 7 et au porte-satellites 5. Les disques 14, 15 sont disposés dans des plans perpendiculaires à la direction D. Ils sont ouverts à leur partie centrale, de sorte que leur empilement définit une paroi périphérique pour une chambre 16, qui est par ailleurs délimitée axialement par le porte-satellite 5 et par une plaque de serrage pleine 17 qui sera décrite plus loin. La chambre 16 est traversée par l'arbre central 6 lié au portesatellites 5. Des premiers disques 14 de l'empilement sont liés en rotation à la couronne 7. A cet effet, ces disques 14 présentent sur leur bord extérieur des dents extérieures 18 reçues dans des cannelures intérieures 19 de la couronne 7 parallèles à l'axe D (figure 2). Ces cannelures 19 sont à fond ouvert. Elles sont définies entre des doigts 20 faisant partie de la couronne 7. Ces doigts 20 sont dirigés parallèlement à l'axe D vers le côté de la sortie 2, pour permettre le coulissement axial des disques 14 relativement à la couronne 7. Les doigts 20 sont disposés à intervalles angulaires réguliers sur le pourtour de la couronne 7. Des seconds disques 15 de l'empilement, situés chacun entre deux des premiers disques 14, sont liés en rotation au porte-satellites 5. A cet effet, ces seconds disques 15 présentent sur leur bord intérieur des dents intérieures 21 reçues dans des cannelures extérieures 22 du porte-satellites 5, parallèles à l'axe D (figure 2). Le fond des cannelures extérieures 22 est traversé par des orifices 23. Ces cannelures 22 sont dirigées vers le côté de la sortie 2 et permettent le coulissement axial des disques 15 relativement au porte-satellites 5. L'empilement de disques 14, 15 peut être serré sélectivement par un mécanisme monté sur l'arbre central 6. Ce mécanisme (figure 1) comprend la plaque de serrage 17 (qui délimite axialement un côté de la chambre 16), des ressorts de rappel 29, des masselottes centrifuges 31 et un support de masselottes 30. Le support 30 est lié rigidement à l'arbre central 6, tandis que la plaque de serrage 17 est liée en rotation à cet arbre 6, mais avec liberté de coulissement axial. La périphérie de la surface de la plaque de serrage 17 adjacente à la chambre 16 est en contact avec le disque formant une extrémité de l'empilement, tandis que le disque formant l'autre extrémité de l'empilement est en contact avec le porte satellite 5. Ainsi, lorsque la plaque de serrage 17 est poussée axialement vers le porte-satellites 5 avec une force suffisante, l'empilement de disques 14, 15 est serré et la couronne 7 et le porte-satellites 5 sont accouplés. Les ressorts de rappel 29 (dont un seul est représenté à la figure 1) sont montés dans la chambre 16, entre le porte-satellites 5 et la plaque de serrage 17. La force exercée par ces ressorts 29 tend à pousser axialement la plaque de serrage 17 en l'éloignant du porte-satellites 5, et donc à desserrer l'empilement de disques 14, 15. Les masselottes 31 sont placées dans des fentes 32 prévues à la périphérie du support 30. Elles comportent chacune un bec 33 formant came définissant l'écartement entre la surface 34 de la plaque 17 opposée à la chambre 16 et une surface 35 du support 30 située en vis-à-vis de cette surface 34, les deux surfaces 34, 35 étant parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe D. Pour une vitesse de rotation nulle ou faible du porte-satellites 5 et de son arbre 6, les masselottes 31 occupent la position de repos représentée à la partie supérieure de la figure 1, au fond de leurs fentes respectives 32. Lorsque cette vitesse de rotation augmente, les masselottes 31 s'écartent de leur position de repos sous l'action de la force centrifuge. Les becs 33 des masselottes étant retenus par un rebord 36 formé à la périphérie de la surface 34 de la plaque de serrage 17, les masselottes 31 pivotent comme représenté à la partie inférieure de la figure 1. Du fait de ce pivotement, les becs 33 des masselottes 31 écartent axialement la plaque de serrage 17 du support 30, de sorte que, le support 30 étant lié rigidement à l'arbre central 6, la plaque de serrage 17 est poussée vers le porte-satellites 5, à l'encontre des ressorts de rappel 29. Ainsi, à partir d'une certaine vitesse de rotation du porte-satellites 5, l'empilement de disques 14, 15 est serré et tend à assurer le couplage entre la couronne 7 et le porte-satellites 5. Toutefois, par exemple lorsque le couple appliqué à l'arbre d'entrée augmente brusquement alors que l'empilement de disques 14, 15 est serré sous l'effet d'une vitesse de rotation stabilisée du porte-satellites 5, il peut se produire une friction entre les disques 14, 15 de l'empilement. Pour éviter que les disques 14, 15 s'échauffent excessivement à cause d'une telle friction, l'invention prévoit une circulation d'huile entre les disques 14, 15. Plus précisément, certains des disques 14, 15 comportent, sur l'une au moins de deux faces de friction opposées 43, des rainures 40 définissant des passages d'huile à travers la paroi périphérique de la chambre 16 constituée par l'empilement de disques 14, 15. Dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3, ces rainures 40 sont pratiquées sur chaque face de friction 43 des premiers disques 14, qui sont liés en rotation à la couronne 7. Ces rainures 40 sont radiales et se terminent dans des dents extérieures 18 des premiers disques 14, au-delà du bord extérieur des seconds disques adjacents 15. Pour éviter de fragiliser les premiers disques 14, les rainures 40 pratiquées sur leurs deux faces de friction opposées sont décalées d'une face à l'autre. En outre, pour éviter de fragiliser les dents extérieures 18, les rainures 40 se terminent en deçà de l'extrémité des dents 18. Le profil des rainures 40 peut être incurvé comme le montre la figure 3. On voit sur cette figure que, le long des bords longitudinaux 41 de chaque rainure 40, la surface 42 définissant cette rainure 40 rejoint selon un angle obtus la surface de friction 43 dans laquelle est pratiquée cette rainure 40. En référence à la figure 1, l'arbre central 6 lié au porte-satellites 5 comporte un conduit axial 50 et au moins un alésage radial 51 situé à l'endroit où l'arbre central 6 traverse la chambre 16. L'alésage radial 51 s'étend entre la paroi latérale du conduit axial 50 et la chambre 16. Le conduit 50 et l'alésage 51 servent pour injecter de l'huile dans la chambre 16. L'huile ainsi injectée emplit la chambre 16 en s'y écoulant comme l'indiquent schématiquement les flèches F, et elle en sort par les orifices 23 ou par l'extrémité axiale libre des cannelures 22, puis par les passages définis par les rainures 40 dans la paroi périphérique constituée par l'empilement de disques 14, 15. Ensuite cette huile passe dans le boîtier 9 à l'extérieur de la couronne 7 à travers le fond ouvert des cannelures 18 dans lesquelles débouchent les rainures 40, comme l'indiquent les flèches G. De là, l'huile retombe dans le carter 54 par une ouverture 55 du boîtier 9. Pour alimenter en huile la chambre 16 par l'intermédiaire du conduit 50, on peut prévoir une pompe 52, par exemple à engrenages 57, 58. Dans l'exemple représenté à la figure 1, un collecteur d'huile 53 prélève de l'huile dans le carter inférieur 54 situé audessous du boîtier 9 et communiquant avec celui-ci par une ou plusieurs ouvertures 55. La pompe 52 aspire l'huile recueillie par le collecteur 53 et l'injecte sous pression dans une tubulure de sortie 56. La pompe 52 est entraînée par l'arbre d'entrée 1 de la transmission (l'un des engrenages 57 de la pompe 52 est monté sur l'arbre d'entrée 1). La tubulure de sortie 56 de la pompe 52 est raccordée à une chambre annulaire 60 usinée sur la paroi intérieure d'une bague fixe 61 dans laquelle l'arbre d'entrée 1 est monté pivotant. Deux joints 62 assurent l'étanchéité entre l'arbre d'entrée 1 et la bague 61 de part et d'autre de la chambre annulaire 60. Un orifice radial 63 s'étend dans la bague 61 entre la chambre annulaire 60 et le point de raccordement de la tubulure 56 pour admettre l'huile sous pression dans la chambre 60. Un conduit axial 64 est prévu au voisinage de l'extrémité de l'arbre d'entrée 1 adjacente au planétaire 3. Le conduit axial 64 communique avec la chambre annulaire 60 de la bague 61 par un alésage radial 65. Le conduit axial 64 débouche dans un évidement cylindrique 66 présent à l'extrémité de l'arbre d'entrée 1, au niveau du planétaire 3. L'évidement cylindrique 66 reçoit avec liberté de rotation, un prolongement cylindrique 67 de l'arbre central 6, dans lequel se termine le conduit axial 50 de l'arbre 6, un joint annulaire 68 assurant l'étanchéité entre l'évidement 66 et le prolongement 67. Ainsi, l'huile sous pression sortant de la pompe 52 parvient à la chambre d'huile 16 de l'embrayage multidisques en passant successivement par la tubulure 56, l'orifice radial 63, la chambre annulaire 60, l'alésage radial 65, le conduit axial 64 de l'arbre d'entrée 1, le conduit axial 50 de l'arbre central 6, et l'alésage radial 51. On obtient ainsi la lubrification désirée entre les faces de friction des disques 14, 15 de l'embrayage. Lorsque l'embrayage multidisques est serré avec une force suffisante pour accoupler la couronne 7 et le porte-satellites 5, les satellites 4 ne roulent pas sur la denture intérieure de la couronne 7 et ne peuvent donc pas non plus rouler sur le planétaire 3. La sortie 2 de la transmission est alors en prise directe sur l'arbre d'entrée 1 (rapport de transmission égal à 1). Lorsque l'embrayage multidisques est relâché, la charge raccordée à la sortie 2 tend à limiter la vitesse de rotation du porte-satellites 5 et le roulement des satellites 4 tend alors à faire tourner la couronne 7 en sens inverse du planétaire 3. La roue libre 8 empêche cette rotation inverse de la couronne 7. Lorsque la couronne 7 est ainsi bloquée par la roue libre 8, le rapport de transmission de vitesse entre l'entrée 1 et la sortie 2, défini par le rapport entre les rayons du planétaire 3 et des satellites 4, est inférieur à 0,5. L'embrayage multidisques permet de passer de l'un à l'autre de ces rapports de manière progressive grâce au patinage entre les disques 14, 15. Aux figures 4 et 5, on a représenté en coupe transversale des variantes possibles du profil des rainures formées dans les faces de friction 43 des disques 14. Les rainures 80 représentées à la figure 4 ont un profil triangulaire défini par deux surfaces obliques 82 qui rejoignent selon un angle obtus la face de friction correspondante 43 le long des bords longitudinaux 81 des rainures 80. Les rainures 90 représentées à la figure 5 sont définies par des surfaces 92 qui délimitent chacune un volume en forme de coin avec la face de friction plane 44 du disque 15 adjacent. Lorsque les premiers disques 14 munis de rainures et les seconds disques 15 ont des mouvements relatifs dans les sens indiqués par les flèches H, ce profil des rainures 90 favorise une meilleure lubrification des faces de frictions 43, 44. A la figure 6, on a représenté partiellement une variante de l'invention dans laquelle la transmission ne comporte pas de pompe pour l'injection d'huile dans la chambre 16. En amont de la transmission, un embrayage centrifuge 100 d'un type connu assure le couplage ou le découplage entre le vilebrequin 101 d'un moteur et la transmission. L'embrayage centrifuge 100 est monté sur un volant d'inertie 102 accouplé au vilebrequin 101. De façon habituelle, le vilebrequin 101 comprend un conduit interne 103 dans lequel circule de l'huile du moteur sous pression pour lubrifier les paliers du vilebrequin et les paliers de bielle. Dans la configuration illustrée à la figure 6, ce conduit interne 103 se prolonge jusqu'à l'axe 104 du volant d'inertie 102. L'extrémité de cet axe 104 comporte un évidement cylindrique 105 recevant avec liberté de rotation une extrémité 106 de l'arbre d'entrée la de la transmission, un joint 107 assurant l'étanchéité entre l'évidement 105 et l'extrémité 106 de l'arbre la. Le conduit axial 64a ménagé dans l'arbre d'entrée la de la transmission qui, comme le conduit 64 de la figure 1, communique au niveau du planétaire 3 avec le conduit d'injection d'huile 50 de l'arbre central 6, s'étend sur toute la longueur de l'arbre d'entrée la jusqu'à son extrémité 106 adjacente au volant d'inertie 102. Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 6, l'huile sous pression circulant dans le conduit 103 est finalement injectée dans la chambre d'huile 16. Cette forme de réalisation permet une lubrification de l'embrayage multidisques sans qu'une pompe à huile supplémentaire soit indispensable. D'autres modifications aux exemples de réalisation décrits apparaîtront à l'homme du métier à la lecture du présent mémoire. Par exemple, l'action des ressorts 29 peut être remplacée par la poussée axiale, de même sens, prenant naissance dans la couronne de sortie 2 si sa denture est hélicoïdale. Dans ce cas, la plaque de serrage 17 est rendue solidaire de la couronne 7 et elle est séparée des masselottes 31 par un moyen élastique assurant un serrage initial en l'absence de couple moteur (pour empêcher la couronne 7 de tourner plus vite que le planétaire 3 lors du fonctionnement en retenue). REVENDICATIONS 1. Embrayage multidisques à bain d'huile, comprenant deux éléments rotatifs (5, 7), un empilement de disques (14, 15) axialement coulissants alternativement liés en rotation aux deux éléments rotatifs (5, 7), et des moyens (17, 29, 30, 31) pour serrer sélectivement l'empilement, caractérisé en ce que l'empilement de disques (14, 15) forme paroi périphérique pour une chambre d'huile (16), en ce qu'il est prévu des moyens (50, 51) pour injecter de l'huile dans la chambre (16), et en ce que certains des disques (14) comportent, sur l'une au moins de deux faces de friction opposées (43), des rainures (40 ; 80 ; 90) qui définissent des passages d'huile à travers ladite paroi périphérique. 2. Embrayage selon la revendication 1, dans lequel les disques comprennent des premiers disques (14) ayant des dents extérieures (18) reçues dans des cannelures intérieures (19) d'un premier (7) des éléments rotatifs, et des seconds disques (15) ayant des dents intérieures (21) reçues dans des cannelures extérieures (22) d'un second (5) des éléments rotatifs, caractérisé en ce que les rainures (40 ; 80 , 90) sont pratiquées dans les premiers disques (14). 3. Embrayage selon la revendication 1, dans lequel les disques comprennent des premiers disques (14) ayant des dents extérieures (18) reçues dans des cannelures intérieures (19) d'un premier (7) des éléments rotatifs et des seconds disques (15) ayant des dents intérieures (21) reçues dans des cannelures extérieures (22) d'un second (5) des éléments rotatifs, caractérisé en ce que certaines au moins des cannelures (19, 22) sont à fond ouvert. 4. Embrayage selon la revendication 1, dans lequel chaque élément rotatif (7, 5) comporte des cannelures (19, 22) recevant de manière coulissante des dents (18, 21) appartenant aux disques (14, 15) qui lui sont liés en rotation, caractérisé en ce que les rainures (40) se terminent dans les dents (18) des disques (14) munis de rainures. 5. Embrayage selon la revendication 4, dans lequel les rainures (40) se terminent en deçà de l'extrémité des dents (18). 6. Embrayage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les disques (14) munis de rainures comportent sur leurs deux faces de friction opposées (43) les rainures (40) décalées d'une face à 1 ' autre. 7. Embrayage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le long de l'un au moins des bords longitudinaux (41 ; 81) de chaque rainure (40 ; 80) une surface (42 ; 82) définissant la rainure (40 ; 80) rejoint selon un angle obtus la face de friction (43) dans laquelle est pratiquée la rainure (40 ; 80). 8. Embrayage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque rainure (90) est définie par une surface (92) délimitant un volume en forme de coin avec la face de friction (44) du disque adjacent (15). 9. Embrayage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la chambre (16) est définie entre l'un des éléments rotatifs (5) et une plaque (17) pouvant coulisser relativement à un arbre central (6) lié en rotation à cet élément rotatif (5), cette plaque (17) constituant une plaque de serrage pour les disques (14, 15) de l'embrayage. 10. Embrayage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre central (6) s'étendant dans la chambre (16) et lié en rotation à l'un des éléments rotatifs (5), et en ce que l'arbre central (6) comprend un conduit d'injection d'huile (50) débouchant à travers sa paroi latérale dans la chambre (16). 11. Embrayage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens (17, 29, 30, 31) pour serrer sélectivement l'embrayage sont de type centrifuge, sensibles à la vitesse de rotation de l'un des éléments rotatifs (5). 12. Transmission à changement de rapport automatique comprenant une combinaison (3, 5, 7) d'engrenages définissant des rapports de transmission différents selon qu'un embrayage reliant sélectivement deux éléments (5, 7) de cette combinaison est ou non serré, caractérisé en ce que l'embrayage est conforme à l'une des revendications 1 à 11. 13. Transmission selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens pour injecter de l'huile dans la chambre comprennent,à travers un arbre d'entrée (la) de la transmission, un conduit axial (64a) débouchant à travers une extrémité (106) de l'arbre (la) destinée à être accouplée à un arbre de moteur.