Brevet FR2694796A1 — publié le 19940218

Embravage visqueux Description L'invention concerne un embrayage visqueux comprenant un carter, qui consiste en une paroi de carter et des couvercles montés aux extrémités de la paroi de carter et s'étendant radialement par rapport à l'axe de rotation, comprenant un moyeu logé en rotation autour de l'axe de rotation dans les couvercles, comprenant des premières lamelles annulaires, présentant en particulier des traversées agencées de façon répartie, les faces latérales des lamelles étant planes et les lamelles étant associées solidairement en rotation à l'une des deux parties de l'embrayage, à savoir le carter ou le moyeu, au moyen de l'une de leurs surfaces périphériques, et les lamelles étant maintenues à distance les unes par rapport aux autres, l'embrayage comprenant également des secondes lamelles annulaires qui sont associées - solidairement en rotation et mobiles le long de l'axe de rotation à l'autre des deux parties de l'embrayage, à savoir le moyeu ou le carter, par l'intermédiaire de l'une de leurs surfaces périphériques, au moins une seconde lamelle étant disposée à chaque fois entre deux premières lamelles écartées et les secondes lamelles étant pourvues, en partant de la surface périphérique qui ne sert pas à liaison solidaire en rotation, de fentes réparties à la périphérie et s'étendant sur une partie de l'épaisseur annulaire, les bords des fentes étant formés de telle manière qu'ils dépassent tous axialement d'une surface plane latérale des secteurs formés entre les fentes, et les premières et les secondes lamelles se recouvrant radialement au moins partiellement, et comprenant un fluide à haute viscosité, en particulier une huile aux silicones, qui remplit au moins partiellement l'espace intérieur du carter qui n'est pas occupé par les lamelles. 2 - De tels embrayages visqueux sont connus par exemple du US- PS 49 89 687 et US-PS 50 41 065 Les lamelles mobiles v sont subdivisées en secteurs par des fentes Les fentes présentent des bords de délimitation qui dépassent d'un côté à partir de l'une des surfaces planes Les lamelles fixées en écartement sont réalisées de manière plane, c'est-à-dire qu'elles présentent deux surfaces planes Le cas échéant, on peut prévoir dans ces lamelles fixées à distance les unes des autres des traversées réparties dans leurs surfaces annulaires Lors de l'apparition d'une vitesse de rotation différentielle entre le carter et le moyeu les lamelles non fixées se déplacent axialement dans la denture en direction des lamelles fixes en position voisines, en direction desquelles sont dirigés leurs bords qui dépassent, et ceci en raison de l'effet hydrodynamique qui apparaît dans ce cas et qui est favorisé par les bords, parce que ceux-ci forment un entonnoir d'entrée, comme il ressort des documents précités, et avant tout en raison de la différence de pression Le déplacement se produit aussi longtemps que les lamelles mobiles pourvues de fentes et de bords incurvés viennent respectivement en contact contre les lamelles fixes voisines. Ceci s'applique également dans le mode dit "visqueux" Dans ce cas il apparaît une solidarisation à friction entre les lamelles axialement mobiles et les lamelles fixes Si la différence des vitesses de rotation devient nettement plus importante, la différence de pression devient alors nettement plus importante en raison de l'échauffement et apparaît le mode dit "hump" Dans le mode hump, la vitesse de rotation différentielle tend approximativement vers zéro en raison de la solidarisation complète par friction, de sorte qu'il apparaît une augmentation importante du couple transmissible. La solidarisation par friction, surtout en mode visqueux, mène à ce que des particules individuelles des lamelles sont arrachées par frottement Ces particules de métal détachées 3 - sont emmenées par le fluide visqueux, mais elles ont cependant une influence néfaste sur la durée de vie et le fonctionnement du fluide visqueux Il s'est avéré qu'au cours de l'utilisation il se produit une transformation du fluide visqueux en gel (huile aux silicones avec une viscosité importante de 5000 à 300000 c St) Ceci limite la durée de vie de l'embrayage. L'invention a pour objectif principal de réaliser un embrayage visqueux avec lequel on atteint une durée de vie plus importante du fluide. D'après l'invention, cet objectif est atteint en ce que l'on prévoit au moins une traversée respectivement dans les secteurs des secondes lamelles. Grâce aux traversées la différence de pression est réduite dans certaines limites dans le mode visqueux, de sorte que même lorsque les lamelles viennent en contact contre les contre-lamelles, il existe une faible friction dans le cas de la différence qui apparaît normalement entre les vitesses de rotation En cas de montée de la pression différentielle, il ne peut cependant se produire d'égalisation de pression aussi rapidement, de sorte qu'il existe dans l'embrayage comme d'habitude un soi-disant "hump", c'est-à-dire la position pour laquelle apparaît une solidarisation en friction entre les lamelles mobiles et les lamelles fixes En cas de vitesse de rotation différentielle importante, une quantité de fluide visqueux plus importante est évacuée hors de la région entre deux fentes via les bords en contact, qu'il ne peut s'en écouler à travers les traversées, de sorte qu'il se produit une venue en contact accélérée des lamelles axialement mobiles avec les bords des fentes sur les lamelles fixes opposées Les secteurs fléchissent et les traversées sont obturées Ainsi, la valeur de la vitesse de rotation différentielle est également réduite, de sorte que l'entraînement est également réduit La force d'application des bords contre les surfaces planes opposées des lamelles fixes est augmentée L'état dans lequel les lamelles ne peuvent plus effectuer de déplacement relatif est donc atteint de manière accélérée Puisqu'il se produit moins de friction, on peut également atteindre une durée de vie plus longue Ainsi, l'effet de gélification apparaît nettement plus tard. De préférence, les secondes lamelles ont une épaisseur de 0,4 à 1 mm. Une conception avantageuse résulte de la réalisation des traversées sous la forme de perçages cylindriques. Un mode de fonctionnement particulièrement avantageux est obtenu lorsque chaque traversée occupe une proportion de surface de 3 % à 25 % de la surface du secteur délimité par deux fentes voisines, par la surface périphérique à partir de laquelle s'étendent les fentes, et par un cercle imaginaire qui atteint les extrémités des fentes De préférence, les traversées sont agencées respectivement au centre des secteurs. Un mode de réalisation préféré de l'embrayage visqueux et son application vis-à-vis d'un véhicule automobile ressortent des dessins Ceux-ci montrent: Fig 1 un véhicule automobile à quatre roues motrices, Fig 2 une demi-coupe longitudinale de l'embrayage visqueux, Fig 3 une vue sur une surface plane d'une seconde lamelle, Fig 4 une vue latérale et en coupe se rapportant à la fig. 3, et Fig 5 un détail x de la fig 3, représenté suivant la ligne de coupe A-A. On peut reconnaître à la fig 1 le schéma d'entraînement pour un véhicule 1 à quatre roues motrices Les deux roues avant 2 sont entraînées par le moteur 3, le réducteur 4, le différentiel avant 5 commun aux deux roues avant 2, et un arbre latéral 6 respectif Par l'intermédiaire de la dérivation 7, la rotation est dérivée depuis le différentiel10 avant 5 et transmise à l'arbre longitudinal 8 L'arbre longitudinal 8 entraîne le différentiel arrière 9 qui sert à transmettre le mouvement d'entraînement aux deux roues arrières Il via les arbres latéraux 10. L'entraînement du véhicule 1 peut être conçu de telle manière que les roues arrières 11 et les roues avant 2 soient entraînées en permanence, mais également de telle manière que les roues arrières 11 ne soient mises en prise que lorsque les roues avant 2 entraînées en permanence se trouvent sur un20 sol à faible coefficient d'adhérence et qu'il se produit un patinage par rapport au sol L'embrayage visqueux décrit plus en détail en relation avec les figs 2 à 5 sert à transmettre la rotation aux roues qui ne sont pas entraînées en permanence, dès qu'un patinage se produit au niveau des roues25 entraînées A cet effet, l'embrayage visqueux peut être associé par exemple au différentiel de l'un des deux arbres, ou encore à la ligne d'entraînement qui agit entre les deux arbres. L'embravage visqueux 12 illustré à la fig 2 comprend un carter 13 Le carter 13 comprend une enveloppe de carter 14 de forme essentiellement cylindrique, qui est pourvue d'une denture d'entraînement, par exemple à sa surface extérieure, via laquelle elle est en liaison avec une partie menante ou35 menée de la ligne d'entraînement Aux extrémités axiales de 6 - l'enveloppe de carter 14 essentiellement cylindrique et creuse, sont raccordés des couvercles 15, 16 qui s'étendent radialement vers l'intérieur et sont dirigés vers l'axe de rotation 17 Le couvercle 15 est soudé à sa périphérie extérieure à l'enveloppe de carter 14 et il est reçu de manière centrée par l'intermédiaire d'une surface d'appui dans une dépouille correspondante de l'enveloppe de carter 14 Le second couvercle 16 est introduit dans un perçage de l'enveloppe de carter 14 et il est fixé dans ce boîtier à l'encontre d'un déplacement axial grâce à la denture 22, qui dépasse de la surface intérieure de l'enveloppe de carter 14 en direction de l'axe de rotation 17 d'une part, et par un anneau de sécurité 29 d'autre part Le joint 28 sert à l'étanchéité vis-à-vis de l'enveloppe de carter 14 Les deux couvercles de carter 15, 16 présentent chacun un perçage 18, 19 respectivement Un moyeu 20 est logé dans ces perçages 18, 19 de manière à pouvoir se déplacer en rotation relative par l'intermédiaire de ses surfaces de montage cylindriques 25. Le déplacement axial du moyeu est limité par une denture 26 qui dépasse radialement vers l'extérieur et qui comporte des dents réparties à la périphérie Entre le perçage 18, 19 des deux couvercles 15, 16 et la surface de montage correspondante 25 du moyeu 20 sont agencés des joints 27 Les deux dentures 22 et 26 du carter 13 et du moyeu 20 comportent des dents qui s'étendent parallèlement à l'axe de rotation 17 Le perçage central du moyeu 20 est pourvu d'une denture d'entraînement 20 a par l'intermédiaire de laquelle le moyeu peut être relié à un organe menant ou mené de la ligne d'entraînement du véhicule 1. La denture 22 sert à recevoir des premières lamelles 21, qui sont reçues solidairement en rotation dans la denture 22 par l'intermédiaire de leur périphérie extérieure profilée Un anneau d'écartement 23 est aqencé à chaque fois entre deux premières lamelles 21 Cet anneau maintient les premières 7 - lamelles 21 en écartement axial les unes par rapport aux autres Dans le mode de réalisation illustré, deux secondes lamelles 24 sont agencées à chaque fois entre deux premières lamelles 21 Ces secondes lamelles 24 sont recues solidairement en rotation dans la denture 26 du moyeu 20 avec une denture prévue à leur périphérie intérieure, et en outre de manière à pouvoir se déplacer le long de l'axe de rotation 17 Les secondes lamelles ne sont pas placées à distance les unes des autres Il est également possible de ne prévoir qu'une seule seconde lamelle 24 à chaque fois entre deux premières lamelles 21 L'espace intérieur 30 du carter 13 qui n'est pas occupé par les lamelles 21, 24 est rempli au moins partiellement avec un fluide visqueux, en particulier une huile aux silicones-à haute viscosité, avec une viscosité de l'ordre de grandeur de 5000 à 300000 c St (centistokes) Le remplissage est effectué via un perçage de remplissage 31 qui est obturé par la bille d'obturation 31 a. Lorsqu'apparaît une différence de vitesse de rotation, donc une rotation relative du carter 13 et du moyeu 20 autour de l'axe de rotation 17 l'un par rapport à l'autre, il se produit un cisaillement du fluide visqueux qui se trouve dans l'espace intermédiaire entre les lamelles 21, 24 qui se recouvrent radialement, et de ce fait une montée en température ainsi qu'une montée en pression qui en résulte dans le volume intérieur 30 du carter 13 Cette montée en pression, compte tenu de la construction des secondes lamelles 24, comme elle est expliquée ci- après en se rapportant aux figs 3 à 5, mène à un déplacement axial des secondes lamelles 24, chacune en direction de la première lamelle voisine 21, jusqu'à ce qu'elles viennent en contact l'une contre l'autre Dans les modes de réalisation connus une telle condition peut déjà se produire pour de faibles différences de vitesse de rotation, puisqu'il se produit une différence de pression en raison de la différence des 8 - vitesses de rotation De faibles différences de vitesse de rotation se produisent en raison des données constructives. Ceci a pour conséquence un déplacement axial des lamelles qui ne sont pas fixées Si la différence des vitesses de rotation augmente plus fortement, il se produit une solidarisation en friction, dans un degré tel que ceci conduit à un accroissement important du couple de rotation transmissible. L'embrayage est passé depuis le mode soi-disant visqueux, dans lequel il se produit un cisaillement pur du fluide visqueux, ou dans lequel il existe des rapports mitigés, au soi-disant mode "hump" dans lequel la transmission du couple de rotation se produit par solidarisation de friction avec une différence de vitesse de rotation voisine de zéro. Les rapports mitigés, pour lesquels ne se produit aucun mode visqueux pur, et la vitesse du passage dans le mode "hump", dans lequel il n'y a pratiquement aucune différence de vitesse de rotation entre les lamelles 21, 24 en contact mutuel, est déterminante pour le degré de l'usure qui se produit en raison de la friction Plus l'amplitude totale des déplacements relatifs des lamelles depuis le passage du mode visqueux au mode "hump" est faible, plus faible est l'usure. Plus faible est également la détérioration du fluide visqueux La durée de vie de l'embrayage visqueux augmente de façon correspondante. La seconde lamelle 24 que l'on peut voir aux figs 3 à 5 est réalisée sous forme annulaire Elle est relativement mince (environ 0,4 à 1 mm, en fonction du diamètre) et elle est réalisée en acier Les surfaces sont traitées afin d'améliorer le comportement à l'usure. La surface périphérique intérieure 33 des lamelles 24 est pourvue d'une denture qui est adaptée à la denture extérieure 26 du moveu d'embravage 20 que l'on peut voir à la fig 2. La surface périphérique extérieure est désignée par 32 La surface périphérique extérieure 32 qui ne sert pas à la liaison solidaire en rotation avec le moyeu 20 forme le point de départ pour des fentes 36 réparties à la périphérie, qui s'étendent sur une longueur radiale limitée L'extrémité des fentes est désignée par 37 On a dessiné un cercle imaginaire 41 qui passe par les extrémités des fentes 37. Entre deux fentes 36 qui se suivent dans la direction périphérique, entre la surface périphérique extérieure 32 et le cercle imaginaire 41, est formé à chaque fois un secteur Les deux surfaces planes du secteur 40 sont désignées par 34 et 35 Les fentes 36 comportent des bords 38, 39 qui dépassent depuis l'une des deux surfaces planes, à savoir la surface plane 35, dans une direction, d'un ordre de grandeur de 0,03 à 0, 05 mm Des traversées 42, par exemple sous la forme de perçages, sont prévues dans les secteurs 40 Entre les bords 38, 39 est formé une sorte d'entonnoir Celui-ci favorise l'effet hydrodynamique lors de l'apparition d'une différence de vitesse de rotation, de sorte que le déplacement axial des lamelles 24, afin d'amener celles-ci en contact avec les lamelles 21 voisines maintenues fixes dans le carter 13, est accéléré La direction de déplacement est déterminée par la réalisation des fentes 36 avec des bords dépassants 38, 39 Dans le mode de réalisation illustré, la lamelle 24 se déplace de telle manière que les bords 38, 39 viennent en contact contre les surfaces planes de la lamelle fixe 21 voisine suivante, comme on le voit à la fig 2, et est rendue solidaire de celle-ci par friction Les bords 38, 39 sont alors appliqués intimement contre la surface de la lamelle fixe voisine 21 Du fait que les bords 38, 39 viennent en contact contre la surface plane opposée de la lamelle fixe voisine, le fluide visqueux est évacué hors du volume enfermé par les bords 38, 39, dont il résulte que la - différence de pression par rapport à l'autre surface plane de la lamelle mobile 24 est aucimentée et qu'il se produit uin appui renforcé Grâce aux traversées 42, prévues conformément à l'invention, on obtient d'améliorer les rapports mitigés défavorables Dans le cas d'une petite différence de pression, si la lamelle 24 munie des bords 38, 39, était déjà en contact contre la lamelle fixe voisine 21, il se produit alors via les traversées une réduction de la différence de pression, dans une certaine mesure Le visco-fluide peut s'écouler via les traversées 42 dans l'espace entre les deux bords 38, 39 d'un secteur 40 Le stade de fonctionnement en mode visqueux est conservé avec pour conséquence une faible usure du métal par friction Toutefois, s'il se produit une différence plus importante entre les vitesses de rotation, l'équilibrage ne peut pas se produire si rapidement en raison du dimensionnement des traversées La pression renforcée par un réchauffement qui se produit alors, avec la différence de pression qui en résulte, mène à un passage rapide dans le mode "hump". Dans ce cas, en raison de l'amplitude des forces d'appui, il se produit une déformation élastique du secteur 40, jusqu'à ce qu'il se produise un contact avec la surface plane des lamelles fixes 21 De ce fait, les traversées 42 sont obturées Le visco-fluide ne peut alors plus arriver dans le volume du secteur 40 entre deux bords respectifs 38, 39 même pour la différence de vitesse de rotation qui tend vers zéro. il - Liste de 4 9 il 14 14 a ,16 18, 19 20 a 24 28 31 a 32 références Véhicule Roues avant Moteur Transmission Différentiel avant Arbre latéral Entraînement dérivé Arbre longitudinal Différentiel arrière Arbre latéral Roues arrière Embrayage visqueux Carter Enveloppe de carter Denture d'entraînement Couvercle Axe de rotation Percage dans le couvercle Moyeu Denture d'entrainement du moyeu Premières lamelles/lamelles extérieures Denture Anneau d'écartement Secondes lamelles/lamelles intérieures Surface extérieure du moyeu/surface de montage du moyeu Denture Joint du moyeu Joint du couvercle Anneau de sécurité Volume intérieur du carter Percage de remplissage Bille d'obturation Surface périphérique extérieure 12 - 33 Surface périphérique intérieure 34, 35 Surfaces planes latérales 36 Fente 37 Extrémité de la fente 38, 39 Bords Secteur 41 Cercle 42 Traversée/percacge 13 - Revendications 1 Embrayage visqueux comprenant un carter ( 13), qui consiste en une paroi de carter ( 14) et des couvercles ( 15, 16) montés aux extrémités de la paroi de carter et s'étendant radialement par rapport à l'axe de rotation ( 17), comprenant un moyeu ( 20) logé en rotation autour de l'axe de rotation ( 10) dans les couvercles ( 15, 16), comprenant des premières lamelles ( 21) annulaires, présentant en particulier des traversées agencées de facon répartie, les faces latérales des lamelles étant planes et les lamelles ( 21) étant associées solidairement en rotation à l'une des deux parties de l'embravage, à savoir le carter ( 13) ou le moyeu ( 20), au moyen de l'une de leurs surfaces périphériques, et les lamelles étant maintenues à distance les unes par rapport aux autres, l'embrayage comprenant également des secondes lamelles annulaires ( 24) qui sont associées, solidairement en rotation et mobiles le long de l'axe de rotation ( 17), à l'autre des deux parties de l'embrayage, à savoir le moyeu ( 20) ou le carter ( 13), par l'intermédiaire de l'une de leurs surfaces périphériques ( 32, 33), au moins une seconde lamelle ( 24) étant disposée à chaque fois entre deux premières lamelles écartées ( 21) et les secondes lamelles ( 24) étant pourvues, en partant de la surface périphérique ( 32) qui ne sert pas à liaison solidaire en rotation, de fentes réparties à la périphérie et s'étendant sur une partie de l'épaisseur annulaire, les bords ( 38, 39) des fentes étant formés de telle manière qu'ils dépassent tous axialement d'une surface plane latérale ( 35) des secteurs ( 40) formés entre les fentes ( 36), et les premières et les secondes lamelles ( 21, 24) se recouvrant radialement au moins partiellement, et comprenant un fluide à haute viscosité, en particulier une huile aux silicones, qui remplit au moins partiellement l'espace intérieur ( 30) du carter ( 13) qui n'est pas occupé par les lamelles ( 21, 24), :t 14 - caractérisé en ce que au moins une traversée ( 42) est prévue à chaque fois dans les secteurs ( 40) des secondes lamelles ( 24). 2 Embrayage visqueux selon la revendication 1, caractérisé en ce que les secondes lamelles ( 24) ont une épaisseur de 0,4 mm à 1 mm. 3 Embravage visqueux selon l'une des revendications 1 ou 2, r caractérisé en ce que le passage ( 42) est réalisé sous la forme d'un percage cylindrique. 4 Embrayage visqueux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la traversée ( 43) occupe une proportion superficielle de 3 % à 25 % de la surface du secteur ( 40) délimité par deux fentes voisines ( 36), par la surface périphérique ( 32) à Dartir de laquelle s'étendent les fentes ( 36), et par un cercle imaginaire ( 41) qui atteint l'extrémité des fentes ( 37). Embrayage visqueux selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les traversées ( 42) sont agencées respectivement au centre dans les secteurs ( 40).