Brevet FR2710708A1 — publié le 19950407

L'invention concerne un accouplement destiné à la transmission de couples entre une pièce menante et une pièce menée, comprenant un système hydraulique inséré entre ces pièces, qui agit à l'encontre de mouvements de rotation relatifs des deux pièces conduisant le couple, et qui comprend un carter et un moyeu monté de manière tournante dans celui-ci, un disque susceptible de coulisser axialement se trouvant entre deux disques axialement fixes, dans une chambre annulaire étanche, formée par le carter et le moyeu, et remplie au moins partiellement par un fluide, les surfaces des disques, vus radialement, présentant un profil ondulé le long de la direction périphérique, qui est réalisé de manière telle, que dans. le cas d'une différence de vitesse de rotation entre le carter et le moyeu, le disque susceptible de coulisser axialement est déplacé de manière alternée en direction axiale, par les deux disques axialement fixes voisins, des zones de chambre sensiblement fermées par rapport au carter et au moyeu, étant formées entre chacun des disques axialement fixes et le disque susceptible de coulisser axialement, et les zones de chambre de part et d'autre du disque susceptible de coulisser axialement, de grandeur variant de manière opposée, étant reliées les unes aux autres par des ouvertures d'étranglement. Des ensembles du type de celui cité, sont mis en oeuvre dans des lignes de transmission de véhicules automobiles et de machines agricoles, en vue de produire un couple de verrouillage fonction de la différence de vitesse de rotation entre deux pièces en rotation. Une première utilisation peut être faite dans des transmissions différentielles, dans lesquelles l'accouplement est inséré entre des pièces qui tournent l'une par rapport à l'autre lors de mouvements de compensation. L'action de l'accouplement confère à ces transmissions différentielles, un effet de verrouillage partiel. Une seconde utilisation peut être faite dans la ligne de transmission d'un véhicule automobile comportant plusieurs essieux entraînés, et dans laquelle est directement inséré l'accouplement. De ce fait, la ligne de transmission correspondante n'est soumise à un couple que dans le cas d'une différence de vitesse de rotation de son essieu par rapport à un autre essieu entraîné de manière rigide, alors qu'en-dehors de cela, son essieu est traîné par le véhicule. Un accouplement du type de celui mentionné en introduction, est divulgué par le document DE-PS 11 92 887. Dans ce cas, un moyeu est monté tournant dans un carter, le moyeu et le carter formant un système étanche. Dans le carter sont disposés radialement, des disques qui pour les uns sont liés en rotation au carter et pour les autres sont liés en rotation au moyeu. Les disques sont disposés de manière telle qu'entre deux disques fixés au carter, se trouve un disque fixé au moyeu. Le carter est rempli d'un fluide visqueux dans lequel se déplacent les disques les uns par rapport aux autres lors d'une rotation relative. En raison du mouvement de cisaillement ainsi engendré dans le fluide visqueux, la rotation du moyeu par rapport au carter est freinée et du couple est de ce fait transmis de la pièce menante à la pièce menée, avec dissipation simultanée d'une partie de la puissance fournie. Cet accouplement présente une caractéristique fixe déterminée à l'avance, quant à la transmission du couple en fonction de la différence de vitesse de rotation. Il est de ce fait impossible qu'il réagisse à différentes exigences en cours de fonctionnement d'un véhicule automobile, par exemple à une inversion du couple ou une situation de freinage. Le document DE -PS 649 501 divulgue un accouplement du type de celui cité en introduction, dans lequel deux surfaces frontales intérieures du carter sont disposées de manière symétrique l'une par rapport à l'autre et forment des disques axialement fixes, et dans lequel un moyeu comportant un disque oblique mobile axialement, tourne dans le carter. En un lieu périphérique, le disque oblique est guidé étroitement entre les surfaces des disques fixes, et forme deux chambres qui sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de canaux dans le moyeu. La valeur des sections transversales des canaux peut ici être commandée. L'inconvénient de ce dispositif réside dans le fait que l'absorption de couple de l'accouplement est fortement pulsée aux points axialement extrêmes du disque, par l'inversion d'écoulement entre les zones de chambre reliées l'une à l'autre. Par ailleurs, le disque mobile axialement est constamment sollicité, au niveau de sa portée de coulissement sur le moyeu, par un couple autour d'un axe s'étendant perpendiculairement à son axe de rotation. A partir de là, le but de l'invention consiste à fournir un accouplement à caractéristique de verrouillage progressive, qui peut être fabriqué à l'aide de moyens simples, et qui, tout en étant de faibles dimensions, présente une absorption de puissance élevée et régulière. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à la solution suivante caractérisée en ce qu'au moins deux disques susceptibles de coulisser axialement sont disposés entre au moins trois disques axialement fixes, et forment au moins deux paires de zones de chambre reliées respectivement les unes aux autres, et en ce qu'au moins à l'intérieur d'un groupe de disques, les points d'inversion de sens axial des surfaces des disques susceptibles de coulisser axialement et respectivement des disques axialement fixes, sont disposés de manière décalée en direction périphérique les uns par rapport aux autres, de façon telle, que l'inversion de la variation de grandeur s'effectue, au niveau des disques individuels, lors d'une rotation relative entre le carter et le moyeu, de manière déphasée entre les paires des zones de chambre reliées les unes aux autres, et que chaque disque forme au moins deux paires de points d'inversion de sens sur sa surface, notamment trois paires de points d'inversion de sens, en délimitant ainsi le long de la périphérie, trois zones de chambre séparées les unes des autres. On a ainsi réalisé un ensemble de pompe volumétrique dans lequel un piston est à chaque fois constitué par un disque mobile axialement, qui est guidé de manière forcée par les surfaces de deux disques voisins axialement fixes. Le piston de forme ondulée en vue radiale, forme avec les surfaces des disques fixes voisins, qui en même temps peuvent également être des parties extérieures de carter, plusieurs zones de chambre individuelles. Par l'intermédiaire des ouvertures d'étranglement, on relie les unes aux autres des zones de chambre respectivement refoulantes et aspirantes, de façon à ce que pour un volume maximal des unes des zones de chambre, l'on réalise le volume minimal des autres zones de chambre. Comme l'on atteint les volumes maximum et respectivement minimum des ensembles de pompe volumétrique individuels, pour des angles de phase régulièrement répartis sur la périphérie, l'absorption de couple en principe pulsée d'un seul ensemble de pompe volumétrique individuel, est avantageusement lissée. Déjà dans le cas de trois disques coulissants formant chacun au moins une paire de zones de chambre, on garantit une absorption de couple pratiquement totalement lissée, indépendante de l'angle de phase. Plus le nombre des points d'inversion de sens est important, et plus l'on réalise de course de refoulement par tour de rotation des disques, de sorte que la puissance absorbée peut ainsi être augmentée. Le nombre d'au moins deux paires de points d'inversion de sens permet aux disques d'être libres de couples de basculement, transversalement à leur axe de rotation. Selon un développement avantageux, il est prévu que les points d'inversion de sens axial des surfaces des disques individuels, susceptibles de coulisser axialement, soient réalisés de manière à être décalés régulièrement sur la périphérie les uns par rapport aux autres. Selon une configuration avantageuse, les points d'inversion de sens axial des surfaces des disques individuels axialement fixes, sont agencés de manière à coïncider les uns aux autres, à la périphérie. Selon une autre configuration avantageuse, au moins les disques susceptibles de coulisser axialement sont réalisés sous la forme de corps de même épaisseur comportant des surfaces s'étendant parallèlement l'une à l'autre, sur les deux côtés. Selon une configuration particulière, les ouvertures d'étranglement peuvent être modifiées au moyen d'éléments de commande, notamment par des soupapes. Pour la réalisation des ouvertures d'étranglement, l'on dispose de deux possibilités. D'une part, les ouvertures d'étranglement peuvent être prévues directement dans la paroi d'un disque susceptible de coulisser axialement, sous la forme de passages; d'autre part une liaison peut être établie entre deux zones de chambre, par l'intermédiaire de canaux de commande dans le carter et/ou dans le moyeu, ou dans des pièces ou des éléments de commande associés à ceux-ci ou à l'un de ceux-ci. Dans les deux cas, des chambres situées dans la même position périphérique, de part et d'autre d'un disque mobile axialement, sont reliées les unes aux autres par l'intermédiaire des ouvertures d'étranglement. La première de ces possibilités citées est sensiblement la plus simple sur le plan de la construction. Le second de ces mcdes de réalisation cités, offre la possibilité d'une commande extérieure des ouvertures d'étranglement, de sorte qu'il est possible de régler des caractéristiques de couple déterminées de l'accouplement, en fonction de la différence de vitesse de rotation. Des moyens appropriés pour réaliser l'étranglement, qui dans la suite seront toujours désignés par ouvertures d'étranglement dans un but de simplification, sont constitués, mis à part des perçages fixes d'étranglement, également par des soupapes de limitation de débit, des soupapes de régulation ou des soupapes spéciales pour des liquides électro-rhéologiques, qui sont mises en oeuvre dans le cas de l'utilisation de tels liquides en tant que fluide de travail. Les moyens pouvant être commandés, destinés à l'étranglement, sont à disposer dans le carter. Selon une exécution préférée, en vue de réaliser des caractéristiques particulières, l'étranglement peut également s'effectuer, pour des premières paires de zones de chambre voisines, par des perçages ou passages d'étranglement dans les disques individuels susceptibles de coulisser axialement, tandis que pour des secondes paires de zones de chambre voisines, l'étranglement s'effectue par l'intermédiaire de canaux d'étranglement dans le carter et/ou dans le moyeu, ou dans des pièces qui y sont liées, les canaux d'étranglement étant notamment susceptibles d'être commandés. Le couple de l'ensemble, susceptible d'être transmis, est inversement proportionnel au carré de la section transversale d'étranglement des ouvertures d'étranglement. Une faible variation de la section transversale d'étranglement peut ainsi permettre d'obtenir une grande variation du couple absorbé, ce qui entraîne une bonne possibilité de réglage de l'accouplement. Comme l'accouplement se base sur un étranglement du débit de refoulement, le couple ne dépend qu'indirectement de la viscosité du fluide de travail. Par une configuration appropriée de la section transversale d'étranglement, il est possible de maintenir pratiquement constant le coefficient de résistance des ouvertures d'étranglement, sur une grande plage de la viscosité du fluide de travail. Cela permet de réduire l'influence de la viscosité, exercée sur le couple absorbé. La densité ne dépend que faiblement de la température. Ainsi, l'influence de la température sur le couple est également négligeable. La différence de vitesse de rotation entre le carter et le moyeu intervient au carré dans le couple absorbé. On obtient de ce fait une courbe caractéristique progressive de l'accouplement, en fonction de la différence de vitesse de rotation. Si l'ouverture d'étranglement est réalisée sous la forme d'une association d'un diaphragme d'étranglement et d'un canal d'étranglement, l'on obtient pour le couple, un terme de somme composé d'une partie linéaire et d'une partie du second degré. Un dimensionnement approprié du diaphragme d'étranglement et du canal d'étranglement, permet ainsi de produire une caractéristique de couple, dans une large mesure librement réglable. Selon un mode de réalisation préféré, le profil ondulé des surfaces des disques est réalisé sous forme sinusoïdale en direction périphérique, relativement à un plan radial, et deux disques axialement fixes se faisant face, présentent un profil de sens opposé. Par ailleurs, les surfaces frontales intérieures du carter peuvent être réalisées de manière à présenter un profil ondulé, en vue de faire office de disques axialement fixes, extérieurs. Un exemple de réalisation de l'invention va être décrit plus en détail dans la suite, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une coupe longitudinale d'un accouplement conforme à l'invention; Fig. 2 une vue radiale des disques et couvercles d'un accouplement conforme à l'invention, selon la figure 1, sans nveloppe de carter et sans moyeu; Fig. 3 deux disques fixes et un disque axialement mobile, en vue partielle dans deux positions; Fig. 4 une coupe longitudinale d'un second mode de réalisation, dans lequel une partie des ouvertures d'étranglement sont associées aux moyeu; Fig. 5 une coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation, dans lequel une partie des ouvertures d'étranglement sont associées au carter, et à un élément de commande qui y est relié. Sur la figure 1 est représenté un accouplement comportant un carter 1 composé d'une enveloppe de carter sensiblement cylindrique ainsi que de couvercles frontaux 11, 12, carter dans lequel est monté en rotation, un moyeu 2 rendu étanche par rapport au carter, par l'intermédiaire de joints d'étanchéité 21, 22. Le carter 1 et le moyeu 2 forment ensemble une chambre annulaire 13 étanche. Les surfaces des couvercles 11, 12 forment des premiers disques axialement fixes 3, 4. Entre ceux-ci sont enserrés, au moyen d'entretoises, d'autres disques axialement fixes , 6 qui sont liés en rotation à l'enveloppe de carter , par l'intermédiaire d'une denture intérieure 14. Entre les surfaces de chaque paire de deux disques fixes voisins, qui sont disposés de manière symétrique inverse les uns par rapport aux autres, sont maintenus des disques susceptibles de coulisser axialement 7, 8, 9, qui sont maintenus, par l'intermédiaire de dentures intérieures, sur un profil de denture 15 du moyeu 2, de manière à pouvoir y coulisser axialement et à y être liés en rotation. Dans chacun des disques susceptibles de coulisser axialement 7, 8, 9 sont montrés deux de plusieurs ouvertures d'étranglement 17, 18, 19, réalisées sous la forme de perçages d'étranglement. Les ouvertures d'étranglement 17, 18, 19 relient des zones de chambre qui ne sont pas désignées par des repères sur cette figure, et se trouvant à chaque fois de part et d'autre des disques 7, 8, 9. Sur la figure 2 sont représentés en vue de direction radiale, en tant que détails, les disques fixes 3, 4; 5, 6 dont les disques 3, 4 font partie intégrante des couvercles 11, 12, ainsi que les disques mobiles 7, 8, 9. Dans ce cas, il est possible de voir les zones de chambre individuelles 23-28, chacune entre deux disques, ainsi que la configuration de forme ondulée des surfaces des disques fixes 3, 4; 5, 6 et des disques susceptibles de coulisser axialement 7, 8, 9. Sur le disque 3, sont visibles des premiers et des seconds points d'inversion de sens 31, 32; 33 décalés les uns des autres de 60, et sur le disque 7, des premiers et des seconds points d'inversion de sens 35, 36; 37, correspondants, également décalés de 60 les uns par rapport aux autres. La figure 3, tout en ne représentant pas les ouvertures d'étranglement, laisse entrevoir un premier disque axialement fixe 5 et un second disque axialement fixe 6, en faisant apparaître l'allure de forme sinusoïdale de leurs surfaces. Les deux disques 5, 6 sont fixes en rotation l'un par rapport à l'autre et tournent selon un premier sens (vers la droite sur la représentation) autour d'un axe de rotation à supposer vertical. Entre les deux disques axialement fixes 5, 6, est disposé un disque pouvant coulisser axialement 8. Celui-ci tourne selon un second sens de rotation (vers la gauche sur la représentation), autour de l'axe de rotation précédemment cité. En raison des surfaces symétriques des disques 5 et 6 et de leur forme ondulée, le disque 8, lors de sa rotation, est déplacé axialement de sa position représentée en trait continu dans sa position représentée en pointillés, dans le cas d'une rotation d'un quart de période de la fonction représentant l'ondulation. La zone de chambre 25 tout d'abord maximale se réduit à cette occasion, à son minimum. La zone de chambre 26 tout d'abord minimale s'agrandit à cette occasion, à son maximum. Une flèche horizontale Vu indique le sens de la rotation relative du disque 8 par rapport aux disques 5, 6, et une flèche verticale Va indique le déplacement axial du disque 8 mobile axialement, par rapport aux disques 5, 6. Sur la figure 4 est représenté, selon une demi-coupe longitudinale, un second mode de réalisation d'un accouplement, la conception du carter 1 correspondant à celle de la figure 1, l'ensemble comprenant également des disques fixes 3, 4, 5, 6 ainsi que des disques susceptibles de coulisser axialement 7, 8, 9. Le moyeu 2' logé en rotation dans le carter 1 se présente sous forme divisée. Le moyeu 2' comporte un insert 29 se présentant sous la forme d'une douille et inséré de manière étanche dans l'alésage du moyeu. Dans la surface extérieure de l'insert 29, sont usinés, de manière répartie sur la périphérie et de façon à correspondre aux paires de zones de chambre, des canaux de commande 17', 18', 19', qui sont situés en regard de canaux de liaison 31, 31' se présentant sous la forme de perçages radiaux dans la paroi du moyeu 2', de sorte que ces canaux relient entre-elles deux zones de chambre. Les canaux de commande sont agencés de manière multiple et décalée dans la direction périphérique, conformément aux paires possibles de zones de chambre. En-dehors des canaux de commande, sont toutefois également prévus en guise d'ouvertures d'étranglement, des perçages 17, 18, 19 tels que ceux déjà montrés sur la figure 1. Dans le cas du mode de réalisation selon la figure 5 représentant une troisième configuration, un élément de commande 30 est disposé de manière coulissante dans le carter, parallèlement à son axe longitudinal, dans un alésage 32. Cet élément de commande 30 peut, par exemple, se présenter sous la forme d'un arbre comportant, de manière axialement répartie, des canaux de commande 17", 18" et 19", qui sont disposés en regard de canaux de liaison radiaux 31, 31' dans un insert 29' monté dans le carter, et servent à relier des zones de chambre correspondantes. Les flèches d'indication de sens représentées pour le canal de liaison 18", permettent de visualiser l'échange de fluide entre les zones de chambre formées entre les disques fixes 5, 6 et le disque coulissant 8. En supplément, les canaux de commande 17", 18", 19" peuvent présenter en outre, en direction de leurs extrémités, c'est à dire dans leur zone de recouvrement possible avec les canaux de liaison 31, 31', une réduction de section transversale, de sorte que dans le cas d'une translation de l'élément de commande 30, il s'établit une variation plus ou moins importante de l'effet d'étranglement. REVENDICATIONS. 1. Accouplement destiné à la transmission de couples entre une pièce menante et une pièce menée, comprenant un système hydraulique inséré entre ces pièces, qui agit à l'encontre de mouvements de rotation relatifs des deux pièces conduisant le couple, et qui comprend un carter (1) et un moyeu (2) monté de manière tournante dans celui-ci, un disque susceptible de coulisser axialement (7, 8, 9) se trouvant entre deux disques axialement fixes (3, 5; 5, 6; 6, 4), dans une chambre annulaire (13) étanche, formée par le carter (1) et le moyeu (2), et remplie au moins partiellement par un fluide, les surfaces des disques (3- 9), vus radialement, présentant un profil ondulé le long de la direction périphérique, qui est réalisé de manière telle, que dans le cas d'une différence de vitesse de rotation entre le carter (1) et le moyeu (2), le disque susceptible de coulisser axialement (7, 8, 9) est déplacé de manière alternée en direction axiale, par les deux disques axialement fixes (3, 5; 5, 6; 6, 4) voisins, des zones de chambre (23-28) sensiblement fermées par rapport au carter (1) et au moyeu (2) étant formées entre chacun des disques axialement fixes (3-6) et le disque susceptible de coulisser axialement (7, 8, 9), et les zones de chambre (23, 24; 25, 26; 27, 28) de part et d'autre du disque susceptible de coulisser axialement (7, 8, 9), de grandeur variant de manière opposée, étant reliées les unes aux autres par des ouvertures d'étranglement (17, 18, 19), caractérisé en ce qu'au moins deux disques susceptibles de coulisser axialement (7, 8, 9) sont disposés entre au moins trois disques axialement fixes (3-6), et forment au moins deux paires de zones de chambre (23-28) reliées respectivement les unes aux autres, et en ce qu'au moins à l'intérieur d'un groupe de disques, les points d'inversion de sens axial des surfaces des disques susceptibles de coulisser axialement (7, 8, 9) et respectivement des disques axialement fixes (3-6), sont disposés de manière décalée en direction périphérique les uns par rapport aux autres, de façon telle, que l'inversion de la variation de grandeur s'effectue, au niveau des disques individuels, lors d'une rotation relative entre le carter (1) et le moyeu (2), de manière déphasée entre les paires des zones de chambre reliées les unes aux autres, et que chaque disque (3-9) forme au moins deux paires de points d'inversion de sens sur sa surface. 2. Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points d'inversion de sens axial des surfaces des disques susceptibles de coulisser axialement (7, 8, 9) sont réalisés de manière à être décalés régulièrement sur la périphérie les uns par rapport aux autres. 3. Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points d'inversion de sens axial des surfaces des disques axialement fixes (3-6) sont agencés de manière à coïncider les uns aux autres, à la périphérie. 4. Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins les disques susceptibles de coulisser axialement (7, 8, 9) sont réalisés sous la forme de corps de même épaisseur comportant des surfaces s'étendant parallèlement l'une à l'autre, sur les deux côtés. 5. Accouplement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ouvertures d'étranglement (17, 18, 19) peuvent être modifiées au moyen d'éléments de commande (30), notamment par des soupapes. 6. Accouplement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les ouvertures d'étranglement (17', 18', 19'; 17", 18", 19") sont prévues dans le carter (1), dans le moyeu (2'), ou bien dans des éléments de commande (30) associés à l'un des deux. 7. Accouplement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les ouvertures d'étranglement sont prévues sous la forme de passages (17, 18, 19) dans les disques susceptibles de coulisser axialement (7, 8, 9). 8. Accouplement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les ouvertures d'étranglement sont prévues en tant que combinaison de passages (17, 18, 19) dans les disques susceptibles de coulisser axialement (7, 8, 9) pour des premières paires de zones de chambre, et de canaux de commande (17', 18', 19'; 17", 18", 19") dans le carter (1) et/ou le moyeu (2'), ou des pièces qui y sont reliées, pour des secondes paires de zones de chambre. 9. Accouplement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le profil ondulé des surfaces des disques (3-9) est réalisé sous forme sinusoïdale en direction périphérique, relativement à un plan radial, et en ce que deux disques axialement fixes se faisant face (3, 5; 5, 6; 6, 4) présentent un profil de sens opposé. 10. Accouplement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les surfaces frontales intérieures du carter (1) sont réalisées de manière à présenter un profil ondulé, en vue de faire5 office de disques axialement fixes, extérieurs (3, 4).