Brevet FR2675866A1 — publié le 19921030

La présente invention concerne les dispositifs de transmission pour véhicules automobiles et notamment de tels dispositifs comportant un accouplement à fluide visqueux désigné en général par le terme viscocoupleur. Ces accouplements peuvent être du type comprenant deux éléments coaxiaux délimitant une enceinte étanche dans laquelle est reçu un fluide visqueux, chacun de ces éléments étant solidaire en rotation d'une série de disques, les disques des deux séries étant alternés et noyés au moins en partie dans le fluide visqueux On sait que dans un tel accouplement, le couple résistant qui provoque l'entraînement de l'un des deux éléments par l'autre est fonction de la différence de vitesse entre ces deux éléments Ces accouplements peuvent être utilisés, dans des véhicules, par exemple pour contrôler le glissement entre les deux arbres de sortie d'un différentiel, ou bien encore être incorporés à une transmission longitudinale, dans un véhicule à quatre roues motrices, auquel cas ils peuvent être désignés par le terme de viscotransmetteur. Dans certaines situations de fonctionnement, la présence de tels accouplements peut présenter un inconvénient Tel est notamment le cas lors d'une manoeuvre du véhicule à faible vitesse, par exemple lors d'une manoeuvre de parking, au cours de laquelle il serait préférable de ne pas fonctionner en quatre roues motrices. Dans d'autres conditions de fonctionnement, au contraire, il serait souhaitable de rendre solidaires en rotation les deux organes entre lesquels est disposé le dispositif d'accouplement, au-dessus d'une vitesse de rotation déterminée de l'un d'entre eux. Le but de cette invention est par conséquent de proposer un dispositif de transmission comprenant un accouplement du type à fluide visqueux, dans lequel la liaison entre les deux organes à relier soit commandée en fonction de la vitesse de rotation de l'un de ces deux organes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de transmission entre deux organes rotatifs coaxiaux, d'entrée et de sortie, comprenant un dispositif d'accouplement à fluide visqueux, comportant deux éléments rotatifs respectivement menant et mené, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un embrayage à friction et des moyens intégrés pour commander le serrage et de desserrage de cet embrayage en fonction de la vitesse de rotation de l'un des deux organes d'entrée et de sortie ou de l'un des deux éléments du dispositif d'accouplement. Suivant d'autres caractéristiques l'embrayage à friction est disposé en série avec le dispositif d'accouplement à fluide visqueux; l'embrayage à friction est disposé en parallèle avec le dispositif d'accouplement à fluide visqueux; l'embrayage comprend au moins un plateau mobile axialement, pouvant être actionné par au moins un organe mobile radialement sous l'effet de la force centrifuge, à l'encontre de la force exercée par un ressort de rappel; les deux organes à relier constituent deux tronçons d'un arbre de transmission; les deux organes à relier sont deux des organes d'entrée et de sortie d'un différentiel. L'invention va être décrite plus en détails ci-dessous en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et sur lesquels les Fig. 1 à 7 sont des vues partielles en coupe illustrant différents modes de réalisation de l'invention. Sur la Fig 1, le dispositif suivant l'invention est destiné à relier un arbre d'entrée 1 et un arbre de sortie 2 coaxiaux d'axe X-X et centrés l'un par rapport à l'autre par exemple au moyen d'aiguilles 3. L'arbre d'entrée 1 constitue l'élément interne d'un accouplement 4 à disques et à fluide visqueux, dont l'élément externe 5 est constitué par un boîtier prolongé en direction de l'arbre de sortie, d'une part par un tronçon d'arbre creux 6 traversé par l'arbre d'entrée 1 et d'autre part par un manchon extérieur 7. L'arbre d'entrée 1 et le boîtier 5 sont cannelés respectivement extérieurement et intérieurement et sont solidaires en rotation chacun d'une série de disques 8, 9, les disques des deux séries étant alternés et noyés au moins en partie dans un fluide visqueux contenu dans l'enceinte 10 délimitée par le boîtier et l'arbre. L'arbre de sortie 2 se prolonge à l'intérieur du volume délimité par le tronçon d'arbre creux 6 et le manchon 7 du boîtier et comporte, à l'intérieur de ce volume, deux flasques radiaux 11, 12 reliés par une portion cylindrique 13 Cette portion cylindrique est guidée et centrée en rotation dans le manchon 7 par des aiguilles 14. Le tronçon d'arbre creux 6 est cannelé extérieurement et porte deux plateaux d'embrayage 15, 16 solidaires en rotation mais pouvant coulisser axialement et qui portent sur leur faces externes des garnitures de friction 17, 18 adaptées pour coopérer avec les faces en regard des deux flasques radiaux 11 et 12 en constituant un embrayage 20. Les plateaux d'embrayage comportent sur leurs faces internes des alvéoles 21, 22 délimitant des rampes inclinées et entre lesquelles sont disposées des billes 23, ces billes étant rappelées élastiquement, radialement vers l'intérieur, par un ressort 24 qui peut être par exemple constitué par un jonc fendu - Des garnitures 25, 26 et 27 assurent l'étanchéité des différentes enceintes du dispositif. Dans un tel agencement le dispositif d'accouplement à fluide visqueux 4 et l'embrayage à friction 20 sont disposés en série, entre l'arbre d'entrée 1 et l'arbre de sortie 2 Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: lorsque l'arbre d'entrée est entraîné en rotation, le couple résistant dû au cisaillement du fluide visqueux par les disques 8, 9 provoque l'entraînement en rotation du boîtier 5 En deçà d'une vitesse de rotation déterminée de ce boîtier, qui peut être par exemple de l'ordre de quelques centaines de tours, le ressort 24 maintient les billes 23 à l'encontre de la force centrifuge à laquelle elles sont soumises Les plateaux 15, 16 conservent leur position représentée au dessin et l'arbre de sortie n'est donc pas entraîné. Lorsqu'une vitesse de rotation suffisante du boîtier est atteinte, les billes 23 s'écartent radialement sous l'effet de la force centrifuge et provoquent l'écartement axial des deux plateaux 15, 16, le serrage progressif de l'embrayage et par conséquent l'entraînement de l'arbre de sortie. L'objectif recherché est bien atteint, à savoir que le dispositif de transmission entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie ne devient efficace qu'à partir d'une vitesse de-rotation minimale. Le dispositif représenté à la Fig 2 est basé sur le même principe que celui de la Fig 1, la différence essentielle résidant dans le fait que l'organe d'entrée 30 est relié au boîtier 5 de l'accouplement 4 à fluide visqueux tandis que l'arbre qui constitue l'élément intérieur de cet accouplement sert d'organe intermédiaire entre l'accouplement 4 et l'embrayage 20 A cet effet, le tronçon d'arbre 28 comporte d'une part des cannelures 28 a destinées à porter les disques de l'accouplement à fluide visqueux et d'autre part des cannelures 28 b sur lesquelles sont montés les deux plateaux d'embrayage 15 et 16 Le boîtier de l'accouplement à fluide visqueux ne comporte pas de tronçon d'arbre creux, comme dans le premier mode de réalisation Par contre les autres composants du dispositif de transmission sont inchangés et sont donc désignés par les mêmes numéros de référence que sur la Fig 1. Dans ces deux premiers modes de réalisation, l'accouplement 4 à fluide visqueux et l'embrayage 20 sont montés en série Dans le mode de réalisation de la Fig 3, cet accouplement et cet embrayage sont montés en parallèle. Dans ce cas un arbre 31 comprend une première série de cannelures 31 ' portant les disques 8 du dispositif d'accouplement à fluide visqueux, puis une deuxième série de cannelures 31 b sur lesquelles sont disposés les deux plateaux d'embrayage 15 et 16, et enfin une portée lisse 31 c permettant son centrage par rapport à l'arbre 2, par l'intermédiaire d'aiguilles. Le boîtier 5 de l'accouplement à fluide visqueux est rendu solidaire de l'arbre 2 qui est prolongé pour former un carter 32 entourant l'embrayage 20 Le carter délimite également, avec l'une des parois du boîtier, les deux surfaces 33, 34 avec lesquelles peuvent coopérer les garnitures de friction 17, 18 des plateaux d'embrayage Comme dans les modes de réalisation précédents ce dernier est actionné par des billes 23 qui peuvent se déplacer radialement vers l'extérieur à l'encontre de l'action d'un organe élastique de rappel 24. Si l'on considère que l'arbre 31 constitue l'organe d'entrée, le fonctionnement du dispositif est le suivant: dans un premier temps et en deçà d'une vitesse de rotation déterminée, l'arbre de sortie 2 est entraîné par l'intermédiaire du viscocoupleur 4 et l'embrayage 20 est inactif Lorsqu'une vitesse déterminée de l'arbre d'entrée est atteinte, par exemple de quelques centaines de tours par minute, les billes 23 S 'écartent progressivement et provoquent l'écartement axial des plateaux d'embrayage et la solidarisation progressive de l'organe d'entrée et de l'organe de sortie Pendant une phase transitoire, l'accouplement à fluide visqueux et l'embrayage jouent chacun leur rôle, celui de l'accouplement diminuant bien entendu au fur et à mesure que l'embrayage se serre. Il est à noter que dans un tel agencement, l'organe d'entrée peut aussi être constitué par l'arbre 2 auquel cas la commande de l'embrayage centrifuge n'est plus réalisé en fonction de la vitesse de l'organe d'entrée, mais en fonction de la vitesse de l'arbre de sortie 31. Dans le mode de réalisation de la Fig 4, les deux organes à relier sont d'une part un organe 41 solidaire du boîtier 5 de l'accouplement 4 à fluide visqueux et d'autre part un arbre 2 L'accouplement 4 et l'embrayage 20 sont là encore disposés en parallèle. L'élément intérieur de l'accouplement 4 est un tronçon d'arbre 42 relié par des cannelures 43 à l'arbre de sortie 2 Le boîtier 5 et l'arbre 2 sont par ailleurs réalisés comme représenté à la Fig 1. Dans ce mode de réalisation, si l'organe d'entrée est l'organe 41 relié au boîtier 5 de l'accouplement à fluide visqueux, le couple est transmis de ce boîtier au tronçon d'arbre 42 et de là à l'arbre de sortie 2 En deçà d'une certaine vitesse de rotation de l'arbre d'entrée, l'embrayage 20 est desserré Lorsqu'une vitesse déterminée de l'organe d'entrée 41 est atteinte, l'embrayage se serre progressivement et réalise une liaison directe entre le boîtier 5 et l'arbre 2. Dans ce cas, l'embrayage est commandé en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée. Dans un tel agencement, 1 'organe d' entrée peut aussi être constitué par l'arbre 2, qui entraîne le tronçon d'arbre 42 puis le boîtier 5 de l'accouplement à fluide visqueux Dans ce cas, l'embrayage est commandé en fonction de la vitesse de rotation de l'organe de sortie constitué par l'organe 41 et le boîtier 5 de l'accouplement à fluide visqueux. Le mode de réalisation de la Fig 5 correspond à une variante du mode de réalisation de la Fig 3 Dans cette variante, une fonction supplé- mentaire est ajoutée: le plateau d'embrayage 15 & le plus proche du dispositif d'accouplement à fluide visqueux est agencé de façon à pouvoir modifier le caractéristique de fonctionnement de cet accouplement en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre 31 A cet effet, la paroi 51 du boîtier 5 adjacente à l'embrayage comporte au moins un perçage 52 dans lequel est reçue une navette 53 en appui sur le plateau d'embrayage 15 qui se prolonge au-delà de la garniture de friction On comprend que lorsque les billes 23 sont déplacées radialement vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge, dans un premier temps les plateaux d'embrayage s'écartent, ce qui a pour effet de repousser la ou chaque navette 23 et de modifier le volume de l'enceinte de l'accouplement 4 et par conséquent sa pression interne Cela a pour effet de modifier la caractéristique C = f (z, n) de ce dispositif d'accouplement, o C est le couple résistant et t Sn la différence de vitesse de rotation entre les deux éléments de l'accouplement. Un résultat analogue peut être obtenu en faisant agir le plateau d'embrayage sur un plateau mobile disposé à l'intérieur de l'accouplement et ayant pour effet de modifier l'écartement entre les disques. Dans le mode de réalisation de la Fig 6, un dispositif selon l'invention est associé à un différentiel qui peut être un différentiel avant ou arrière, dans un véhicule. Le différentiel comprend un boîtier 61, des planétaires dont un seul 62 est représenté au dessin et des satellites 63 portés par un axe porte-satellites 64. Le planétaire 62 est solidaire d'un arbre de sortie 65 relié, par tout moyen convenable, à une roue motrice du véhicule. Le boîtier du différentiel est prolongé latéralement pour délimiter un carter 66 fermé par un couvercle 67 supporté à rotation par un roulement, sur la structure du véhicule. A l'intérieur de l'enceinte délimitée par ce prolongement 66 du boîtier et par le couvercle 67 est disposé un ensemble selon l'invention comprenant un accouplement 68 à fluide visqueux dont l'élément intérieur est un manchon solidaire en rotation de l'arbre 65 et portant une première série de disques 70 et dont l'élément extérieur est un boîtier 71 portant une deuxième série de disques 72 et prolongé latéralement en 73 pour constituer une partie d'un dispositif d'embrayage 74 Ce dernier comprend deux plateaux d'embrayage 75, 76 montés coulissants et solidaires en rotation sur un prolongement latéral 77 du boîtier 61 de différentiel Ces deux plateaux, comme dans les modes de réalisation précédents, portent des garnitures de friction 78, 79 et peuvent être écartés axialement au moyen de billes 80 soumises à la force centrifuge et qui peuvent se déplacer radialement vers l'extérieur à l'encontre d'un organe élastique de rappel 81. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant: au-dessous d'une certaine vitesse de rotation du boîtier de différentiel 61, qui peut être de l'ordre de quelques centaines de tours, le dispositif d'accouplement à fluide visqueux 68 ne joue aucun rôle puisque l'embrayage 74 n'est pas serré. Par contre, au-delà d'une telle vitesse de rotation du boîtier, l'embrayage 74 est actionné dans le sens du serrage, et le boîtier 61 du différentiel devient solidaire en rotation du boîtier 71 de l'accouplement à fluide visqueux Ce dernier joue alors son rôle et contrôle le glissement du différentiel. Dans ce mode de réalisation, les dispositifs d'accouplement 68 et d'embrayage 74 sont intégrés au différentiel. Dans le mode de réalisation de la Fig 7, ces deux dispositifs 68, 74 sont disposés à l'extérieur d'un carter 90 et de roulements 91 supportant le boîtier de différentiel 92 A cet effet ce dernier est prolongé à l'extérieur du carter 90, du roulement adjacent 91 et d'une garniture d'étanchéité 93, par un tronçon d'arbre creux 94 dont l'extrémité cannelée 95 supporte les plateaux du dispositif d'embrayage Ces plateaux sont disposés à l'intérieur d'un boîtier 96, lui-même solidaire du boîtier adjacent 97 de l'accouplement à fluide visqueux L'élément interne 98 de cet accouplement à fluide visqueux est solidaire en rotation de l' arbre de sortie adjacent 99 du différentiel, qui s'étend à travers le prolongement creux 94 du boîtier 92. Le fonctionnement de ce dispositif est analogue à celui décrit à propos de la Fig 6, avec cette différence que les deux dispositifs d'embrayage et d'accouplement sont disposés à l'extérieur du carter du différentiel ce qui procure une accessibilité améliorée ainsi qu'une plus grande facilité d'adaptation. On notera que deux dispositifs tels que représentés aux Fig 1 à 5 peuvent être combinés, par exemple pour remplacer un différentiel classique Il suffit dans ce cas de prévoir un organe d'entrée commun aux deux accouplements à fluide visqueux, et de relier par tout moyen approprié les deux organes de sortie aux deux roues motrices du véhicule. 11. REVENDICATIONS 1 Dispositif de transmission entre deux organes rotatifs coaxiaux, d'entrée et de sortie, comprenant un dispositif d'accouplement à fluide visqueux ( 4; 68), comportant deux éléments rotatifs, respectivement menant et mené, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un embrayage à friction ( 20; 74) et des moyens intégrés pour commander le serrage et le desserrage de cet embrayage en fonction de la vitesse de rotation de l'un des deux organes rotatifs coaxiaux ou de l'un des deux éléments du dispositif d'accouplement. 2 Dispositif de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 1 ' embrayage à friction est disposé en série avec le dispositif d'accouplement à fluide visqueux. 3 Dispositif de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage à friction est disposé en parallèle avec le dispositif d'accouplement à fluide visqueux. 4 Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embrayage est actionné en fonction de la vitesse de l'organe d'entrée. 5 Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'embrayage est actionné en fonction de la vitesse de l'organe de sortie. 6 Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'embrayage est actionné en fonction de la vitesse de rotation de l'élément mené du dispositif d'accouplement. 7 Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement à fluide visqueux est du type comprenant un élément intérieur ( 1; 28; 31; 42; 69) et un élément extérieur ( 5; 71; 97) délimitant entre eux une enceinte étanche dans laquelle est reçu le fluide visqueux, chacun de ces éléments étant solidaire en rotation d'une série de disques, les disques des deux séries étant alternés et noyés au moins en partie dans le fluide visqueux. 8 Dispositif de transmission suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la puissance à transmettre est introduite dans le dispositif d'accouplement par l'élément intérieur. 9 Dispositif de transmission suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la puissance à transmettre est introduite dans le dispositif d'accouplement par l'élément extérieur. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'embrayage comprend au moins un plateau ( 15, 16) mobile axialement, pouvant être actionné par au moins un organe ( 23) mobile radialement sous l'effet de la force centrifuge, à l'encontre de la force exercée par un ressort de rappel ( 24). 11 Dispositif de transmission suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe d'entrée est solidaire de l'élément intérieur ( 1; 31) du dispositif d'accouplement, l'élément extérieur ( 5) de ce dernier étant prolongé latéralement pour recevoir l'embrayage, qui est interposé entre ledit élément extérieur et l'organe de sortie du dispositif. 12 Disposition de transmission suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe d'entrée ( 30; 41) est relié à l'élément extérieur ( 5) du dispositif d' accouplement, l'élément intérieur de ce dispositif étant constitué par un tronçon d'arbre ( 28; 42) qui porte au moins un plateau mobile ( 15, 16) de l'embrayage ainsi que les moyens de commande ce dernier. 13 Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'un des deux organes d'entrée et de sortie constitue l'élément intérieur du dispositif d'accouplement et porte le ou chaque plateau mobile de 1 'embrayage ainsi que les moyens de commande de ce dernier, tandis que l'autre desdits organes d'entrée et de sortie est solidaire de l'élément extérieur du dispositif d'accouplement. 14 Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'un desdits organes d'entrée et de sortie est relié à l'élément extérieur du dispositif d'accou- plement, l'embrayage étant interposé entre cet élément extérieur et l'autre organe d'entrée et de sortie, et l'embrayage étant commandé en fonction de la vitesse de rotation de l'élément extérieur de l'accouplement, l'élément intérieur de ce dernier étant constitué par un tronçon d'arbre qui est par ailleurs solidaire en rotation de l'autre desdits organes d'entrée et de sortie. 15 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens ( 53) actionnés en même temps que l'embrayage, pour faire varier la caractéristique de fonctionnement du dispositif ( 4) d'accouplement à fluide visqueux, par modification de la pression dans l'enceinte, modification de l'écartement entre les disques ou autre. 16 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux organes à relier constituent deux tronçons d'un arbre de transmission - 17 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les deux organes à relier sont deux des organes d'entrée et de sortie d'un différentiel. 18 Dispositif suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif est interposé entre le boîtier ( 61; 92) et l'un des arbres de sortie ( 65; 99) d'un différentiel - 19 Dispositif de transmission suivant la revendication 18, caractérisé en ce que ledit arbre de sortie est solidaire en rotation de l'élément intérieur du dispositif d'accouplement et l'embrayage est interposé entre le boîtier du différentiel et ledit élément extérieur du dispositif d'accouplement, ledit embrayage étant commandé en fonction de la vitesse de rotation dudit boîtier. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embrayage agit par tout ou rien. 21 Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que l'embrayage agit de façon progressive. 22 Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16, 20, 21, caractérisé en ce qu'il est double et comprend un organe d'entrée unique pour les deux accouplements et deux organe de sortie reliés, respectivement, à l'une des roues motrices d'un véhicule.