Brevet FR2752892A1 — publié le 19980306

EMBRAYAGE A FRICTION DU TYPE A DISQUES UNILATERAUX EXEMPTS DE DEFORMATIONS THERMIQUES La présente invention concerne d'une manière générale des embrayages à friction et plus particulièrement des perfectionnements des embrayages à friction du type incorporé dans des transmissions automatiques de véhicules automobiles. Un mécanisme d'embrayage à friction classique comprend un ensemble de disques d'embrayage à denture exté- rieure clavetés sur un tambour et imbriqués avec un ensemble de disques d'embrayage à denture intérieure clave- tés sur un moyeu. Chacun des disques à denture intérieure comporte des garnitures d'embrayage situées sur ses faces opposées. Les garnitures d'embrayage sont amenées en contact par frottement avec les disques à denture exté- rieure, au moyen d'un piston hydraulique. Même dans le cas d'un embrayage à friction "à bain d'huile", refroidi par un liquide, une chaleur intense de frottement est produite dans les garnitures d'embrayage et dans les disques à den- ture extérieure. La majeure partie de la chaleur est trans- mise par les disques à denture extérieure, dont il est sou- haitable qu'ils soient épais dans la direction axiale pour présenter une capacité thermique élevée permettant une dis- sipation de chaleur améliorée. Cependant, l'épaisseur axiale importante des disques à denture extérieure contri- bue fortement à accroître le poids total et les dimensions globales du mécanisme d'embrayage. On peut réduire le poids total et les dimensions globales du mécanisme d'embrayage en adoptant une structure unilatérale, le terme "unilatéral" indiquant le fait que chacun des disques d'embrayage est pourvu d'une garniture d'embrayage sur seulement l'une de ses deux faces opposées. Par conséquent les disques à denture intérieure et les disques à denture extérieure possèdent tous des garnitures d'embrayage et toutes les garnitures d'embrayage sont tour- nées dans la même direction le long de l'axe de rotation du mécanisme. La chaleur produite dans les garnitures d'embrayage est transmise par les disques à denture inté- rieure ainsi que par les disques à denture extérieure. C'est pourquoi il n'est pas nécessaire que les disques à denture extérieure soient aussi épais que dans le cas d'un mécanisme d'embrayage classique, et on peut réduire le poids et les dimensions du mécanisme d'embrayage. Cependant, bien que la structure unilatérale fournisse des avantages d'une réduction des dimensions et du poids, il se pose le problème de la déformation due à la contrainte thermique. La chaleur de frottement est produite uniquement au niveau d'une face de chaque disque, et il existe souvent un contact inégal entre les disques d'embrayage. La déformation des disques d'embrayage entraîne un accroissement du couple existant et un brûlage des disques d'embrayage se produit, ce qui affecte grave- ment le fonctionnement correct du mécanisme d'embrayage. C'est pourquoi le but principal de la présente invention est de fournir un mécanisme d'embrayage perfec- tionné qui présente les avantages de dimensions réduites et d'un poids réduit d'un embrayage à friction du type à disques unilatéraux, mais qui évite ou supprime les pro- blèmes résultants d'une déformation thermique. La déformation thermique d'un disque d'embrayage est imputable à une contrainte thermique entre la partie périphérique intérieure et la partie périphérique exté- rieure du disque. Par exemple, si seule la partie périphé- rique extérieure d'un disque d'embrayage est en contact par frottement avec une garniture d'embrayage, sa température augmente à un niveau largement supérieur à la température de la partie périphérique intérieure du disque. La dilata- tion radiale résultante de la partie extérieure sans dila- tation correspondante de la partie intérieure entraîne une déformation du disque. Conformément à la présente inven- tion, les disques sont pourvus d'encoches permettant d'éviter une déformation provoquée par des différences de dilatation thermique des parties intérieure et extérieure des disques. Un mécanisme d'embrayage à friction du type à disques d'embrayage unilatéraux selon l'invention comprend une unité de transmission de couple comportant un premier ensemble de disques d'embrayage à denture intérieure et un second ensemble de disques d'embrayage à denture exté- rieure, qui sont imbriqués avec les disques du premier ensemble. Les disques d'embrayage de chaque ensemble com- prennent une pluralité de plaques ayant chacune des faces opposées et disposées en étant espacées les unes des autres le long d'un axe perpendiculaire aux faces des plaques. Au moins toutes les plaques de chaque ensemble sauf une possè- dent un élément de friction et l'élément de friction de chaque plaque pourvue d'un élément de friction est situé seulement sur l'une de ses faces. Les éléments de friction sont tous tournés dans la même direction le long de l'axe de sorte que chacun des éléments de friction peut engrener avec une plaque d'un disque en vis-à-vis. Un piston est prévu pour provoquer l'engrènement des éléments de friction avec les plaques de disques en vis-à-vis. Chacune des plaques des disques d'embrayage à denture intérieure est pourvue d'encoches au niveau de sa circonférence extérieure et chacune des plaques d'embrayage à denture extérieure est pourvue d'encoches au niveau de sa circonférence inté- rieure. Comme cela ressortira à l'évidence de la descrip- tion détaillée qui va suivre, les encoches absorbent les contraintes circonférentielles et radiales provoquées par la dilatation thermique, en particulier lorsque les disques d'embrayage engrènent réciproquement d'une manière non uni- forme, et par conséquent évitent ou au moins réduisent la déformation des disques d'embrayage et les problèmes qui résultent de cette déformation, dans un mécanisme d'embrayage unilatéral. Plus précisément, selon un premier aspect, l'invention concerne un mécanisme d'embrayage à friction du type à disques d'embrayage unilatéraux, comprenant une unité de transmission de couple, caractérisé en ce que cette unité de transmission de couple comprend: des disques d'embrayage à denture intérieure et des disques d'embrayage à denture extérieures, disposés de façon alternée axialement, chaque disque étant pourvu d'un élément de friction sur l'une de ses surfaces; et des moyens formant piston pour provoquer l'engrènement entre les disques d'embrayage à denture inté- rieure et les disques d'embrayage à denture extérieure pour transmettre un couple; chacun des disques d'embrayage à denture inté- rieure comprenant une plaque pourvue d'encoches au niveau de sa circonférence extérieure, et chacun des disques d'embrayage à denture extérieure comprenant une plaque pourvue d'encoches au niveau de sa circonférence inté- rieure. Selon un autre aspect, l'invention concerne un mécanisme d'embrayage à friction du type à disques d'embrayage unilatéraux comprenant une unité de transmis- sion de couple, caractérisé en ce que l'unité de transmis- sion de couple comprend: un premier ensemble de disques d'embrayage à den- ture intérieure, les disques d'embrayage de ce premier ensemble comprenant une pluralité de plaques ayant chacune des faces opposées et qui sont disposées espacées les unes des autres le long d'un axe perpendiculaire aux faces des plaques, chacune des plaques des disques d'embrayage du premier ensemble possédant une périphérie extérieure, et au moins toutes les plaques du premier ensemble sauf une pos- sédant un élément de friction, et chaque plaque du premier ensemble étant pourvue d'un élément de friction et portant ce dernier uniquement sur l'une de ses faces; un second ensemble de disques d'embrayage à den- ture extérieure, les disques d'embrayage de ce second ensemble comprenant une pluralité de plaques ayant chacune des faces opposées et qui sont disposées espacées les unes des autres le long de l'axe auquel sont perpendicu- laires les faces des plaques, les plaques des disques d'embrayage du second ensemble ayant une périphérie exté- rieure, et au moins toutes les plaques du second ensemble sauf une possédant un élément de friction, et chaque plaque du second ensemble étant pourvue d'un élément de friction et portant ce dernier uniquement sur l'une de ses faces; les disques d'embrayage des premier et second ensembles étant imbriqués les uns entre les autres et les éléments de friction étant tous tournés dans la même direction le long de l'axe, de sorte que chacun des élé- ments de friction peut engrener avec une plaque de disque en vis-à-vis; et des moyens formant piston pour provoquer l'engrènement des éléments de friction avec les plaques de disques en vis-à-vis; chacune des plaques des disques d'embrayage à denture intérieure comportant des encoches au niveau de sa circonférence intérieure et chacune des plaques des disques d'embrayage à denture extérieure comportant des encoches au niveau de sa circonférence intérieure. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une vue schématique d'un méca- nisme d'embrayage à friction typique du type à disques d'embrayage unilatéraux; - la figure 2 est une vue schématique d'un méca- nisme d'embrayage à friction typique du type à disques d'embrayage bilatéraux; - la figure 3 est une coupe lorgitudinale schéma- tique d'un mécanisme d'embrayage à friction du type à disques d'embrayage unilatéraux, dans lequel les disques d'embrayage engrènent au niveau de leurs périphéries inté- rieures; - la figure 4 est une coupe longitudinale schéma- tique d'un mécanisme d'embrayage à friction du type à disques d'embrayage unilatéraux, dans lequel les disques d'embrayage engrènent au niveau de leurs périphéries exté- rieures; - les figures 5(a), 5(b), 5(c) et 5(d) sont des vues en élévation de plaques de disques d'embrayage à den- ture extérieure, pourvues d'encoches de différents types formées au niveau de leurs circonférences intérieures; - la figure 6(a), 6(b), 6(c) et 6(d) sont des vues en élévation de plaques de disques d'embrayage à den- ture intérieure, pourvues d'encoches de différents types au niveau de leurs circonférences extérieures; - la figure 7 est un graphique représentant la relation entre la différence de température et la déforma- tion pour une plaque d'embrayage pourvue d'encoches conforme à l'invention et une plaque d'embrayage sans encoches; et - la figure 8 est une coupe longitudinale par- tielle d'un mécanisme d'embrayage à friction classique du type à disques d'embrayage bilatéraux. La figure 8 représente un mécanisme d'embrayage bilatéral classique typique 30 comportant un moyeu 32 et des disques d'embrayage 34 à denture intérieure clavetés sur le moyeu. Des disques d'embrayage à denture extérieure 38 sont placés sur un tambour 36 et sont imbriqués avec les disques d'embrayage 34 de sorte que des disques d'embrayage à denture intérieure et des disques d'embrayage à denture extérieure sont disposés selon une succession alternée, le long de l'axe de rotation du mécanisme d'embrayage. Des garnitures d'embrayage 40 sont fixées aux faces opposées de chacun des disques d'embrayage à denture intérieure 34. Un piston hyd-aulique 42 se déplace axiale- ment de manière à amener les garnitures d'embrayage 40 situées sur les disques d'embrayage à denture intérieure 34 à engrener par frottement avec les faces des disques à den- ture extérieure 38, pour transmettre un couple. Dans une transmission automatique, le mécanisme d'embrayage à fric- tion est de façon typique un "mécanisme d'embrayage à fric- tion à bain d'huile", dont les surfaces de frottement sont refroidies par un liquide de refroidissement. Dans le mécanisme d'embrayage à friction 30, une chaleur intense de frottement est produite au niveau des garnitures d'embrayage 40 et dans les disques à denture extérieure 38. La majeure partie de la chaleur ainsi pro- duite est transmise par les disques d'embrayage à denture extérieure 38. C'est pourquoi, ces disques doivent être épais dans la direction axiale, comme cela est représenté schématiquement sur la figure 2. Sur la figure 1, qui représente schématiquement un mécanisme d'embrayage 50 du type à disques d'embrayage unilatéraux, chaque plaque d'embrayage (hormis la plaque d'embrayage à denture extérieure la plus à droite) possède une garniture d'embrayage formée d'un matériau de friction. La garniture de chaque plaque d'embrayage qui possède une garniture formée d'un matériau de friction, est située uni- quement sur l'une de ses surfaces, et toutes les garnitures de friction sont tournées dans la même direction. Les disques 52 sont des disques unilatéraux à denture inté- rieure comportant des garnitures d'embrayage 56 situées sur une seule surface, et les disques 54 sont des disques uni- latéraux à denture extérieure comportant de façon similaire des garnitures d'embrayage 56 sur seulement l'une de ses surfaces. Les disques d'embrayage à denture intérieure et les disques d'embrayage à denture extérieure sont imbriqués les uns entre les autres de sorte que les disques à denture intérieure et les disques à denture extérieure sont disposés alternativement le long de l'axe de rotation du mécanisme, les garnitures d'embrayage 56 des disques à denture extérieure pouvant engrener avec les plaques des disques à denture intérieure, et les garnitures d'embrayage 56 des disques à denture intérieure pouvant engrener avec les plaques des disques à denture extérieure. Une chaleur produite par les garnitures d'embra- yage peut être transmise à la fois par les disques à den- ture intérieure 52 et par les disques à denture extérieure 54 et par conséquent ni les disques à denture intérieure, ni les disques à denture extérieure ne doivent être parti- culièrement épais dans le cas du mécanisme d'embrayage du type à disques bilatéraux de la figure 2 (art antérieur). C'est pourquoi comme le montre une comparaison des figures 1 et 2, la dimension axiale du mécanisme d'embrayage à friction 50 est inférieure à celle du mécanisme 30, et ce d'une valeur "D"', même si les deux mécanismes possèdent la même capacité de dissipation de chaleur. Les encoches prévues dans les circonférences intérieures des plaques d'embrayage à denture extérieure conformes à l'invention peuvent prendre différentes formes. La figure 5(a) représente une plaque d'embrayage typique A à denture extérieure conforme à l'invention, pourvue d'encoches rectangulaires 111 formées dans sa circonférence intérieure. La figure 5(b) représente une plaque d'embrayage 0lB pourvue d'encoches 121 en forme de V com- portant des fonds arrondis. La figure 5(c) représente une plaque d'embrayage 0lc comportant des encoches 131 en forme de U. La figure 5(d) représente une plaque d'embrayage 10D comportant des encoches 141 en forme de V. De préférence, dans tous les cas les encoches sont disposées à des inter- valles angulaires identiques. Les formes de réalisation des figures 5(a), 5(b), 5(c) et 5(d) sont efficaces lorsque les disques d'embrayage engrènent au niveau de leurs périphé- ries intérieures comme représenté sur la figure 3. Lorsque les parties périphériques intérieures respectives des disques d'embrayage à denture intérieure et des disques d'embrayage à denture extérieure engrènent réciproquement, la contrainte circonférentielle ou radiale dans les disques d'embrayage à denture extérieure est absorbée par les encoches formées dans la circonférence intérieure des disques d'embrayage à denture extérieure de sorte que les disques d'embrayage à denture extérieure ne sont pas défor- més. Les parties périphériques intérieures des disques d'embrayage à denture intérieure résistent à une contrainte thermique sous l'effet de la présence des dents au niveau de leurs parties périphériques intérieures. Les encoches prévues dans les circonférences extérieures des plaques d'embrayage à denture intérieure conformément à l'invention peuvent également prendre diffé- rentes formes, comme cela est représenté sur les figures 6(a), 6(b), 6(c) et 6(d). La figure 6(a) représente une plaque d'embrayage typique à denture intérieure 20A conforme à l'invention comportant des encoches rectangu- laires 211 formées dans sa circonférence extérieure. La figure 6(b) représente une plaque d'embrayage 20B compor- tant des encoches 221 en forme de V ayant des fonds arron- dis. La figure 6(c) représente une plaque d'embrayage 20C possédant des encoches 231 en forme de U. La figure 6(d) représente une plaque d'embrayage 20D pourvue d'encoches 241 en forme de V. A nouveau, comme dans le cas des encoches des disques à denture extérieure, les encoches sont disposées de préférence à des intervalles angulaires identiques. Les formes de réalisation des figures 6(a), 6(b), 6(c) et 6(d) sont efficaces lorsque les disques d'embrayage engrènent au niveau de leurs périphéries exté- rieures comme représenté sur la figure 4. Lorsque les par- ties périphériques extérieures respectives des disques d'embrayage à denture extérieure et des disques d'embrayage à denture intérieure engrènent réciproquement, la contrainte circonférentielle ou radiale dans les disques d'embrayage à denture intérieure est absorbée par les encoches formées dans leurs circonférences extérieures, de sorte que les disques d'embrayage à denture intérieure ne sont pas déformés. Les parties périphériques extérieures des disques d'embrayage à denture extérieure résistent à la contrainte thermique en raison de la présence de leurs dents. Le graphique de la figure 7 représente la dépen- dance de la déformation d'une plaque d'embrayage vis-à-vis de la différence de température entre ses parties périphé- riques intérieure et extérieure. Le graphique représente les effets de la différence de température entre les par- ties intérieure et extérieure d'une plaque d'embrayage ne comportant pas d'encoches et d'une plaque d'embrayage à encoches. En abscisses, on a porté des indices de diffé- rence de température, qui représentent la différence de température entre les parties périphériques intérieure et extérieure des plaques d'embrayage, et en ordonnées on a porté des indices de déformation représentant la déforma- tion. Le graphique montre que la déformation de la plaque sans encoches augmente fortement lorsque la différence de température dépasse un certain niveau correspondant à un indice de différence de température 50. Cependant la défor- mation de la plaque à encoches varie à peine indépendamment de la différence de température entre ces parties périphé- riques intérieure et extérieure. Par conséquent les encoches empêchent efficacement une déformation de la plaque. 1l Comme cela ressort à l'évidence de la description précédente, dans le mécanisme d'embrayage à friction du type à disques d'embrayage unilatéraux conforme à l'inven- tion, les encoches formées dans les plaques des disques d'embrayage absorbent la contrainte thermique et empêchent une déformation lorsque les disques d'embrayage engrènent d'une manière non uniforme par engrènement au niveau de leurs périphéries intérieures comme représenté sur la figure 3 ou au niveau de leurs périphéries extérieures comme représenté sur la figure 4. Par conséquent, le méca- nisme d'embrayage selon l'invention peut fonctionner d'une manière efficace et fiable pendant une durée prolongée. Bien qu'on l'ait décrit de façon spécifique dans le cadre d'une transmission automatique, l'embrayage à friction selon la présente invention peut être utilisé dans d'autres applications o une déformation thermique d'une charge non uniforme pose un problème. On peut apporter dif- férentes modifications à la structure d'embrayage décrite de façon spécifique. Par exemple, on peut modifier les nombres et les formes des disques d'embrayage, de même que les nombres et les formes des encoches formées dans ces disques. D'autres modifications peuvent être apportées au dispositif décrit précédemment sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'embrayage à friction du type à disques d'embrayage unilatéraux, comprenant une unité de transmission de couple, caractérisé en ce que cette unité de transmission de couple comprend: des disques d'embrayage à denture intérieure (52) et des disques d'embrayage à denture extérieures (55), dis- posés de façon alternée axialement, chaque disque étant pourvu d'un élément de friction (56) sur l'une de ses sur- faces; et des moyens formant piston pour provoquer l'engrènement entre les disques d'embrayage à denture inté- rieure et les disques d'embrayage à denture extérieure pour transmettre un couple; chacun des disques d'embrayage à denture inté- rieure comprenant une plaque (20A,20B,20C,20D) pourvue d'encoches (211, 221,231,241) au niveau de sa circonférence extérieure, et chacun des disques d'embrayage à denture extérieure comprenant une plaque (10A,10B, 10C,10D) pourvue d'encoches (111,121,131,141) au niveau de sa circonférence intérieure. 2. Mécanisme d'embrayage à friction du type à disques d'embrayage unilatéraux comprenant une unité de transmission de couple, caractérisé en ce que l'unité de transmission de couple comprend: un premier ensemble de disques d'embrayage à den- ture intérieure (52), les disques d'embrayage de ce premier ensemble comprenant une pluralité de plaques ayant chacune des faces opposées et qui sont disposées espacées les unes des autres le long d'un axe perpendiculaire aux faces des plaques, chacune des plaques des disques d'embrayage du premier ensemble possédant une périphérie extérieure, et au moins toutes les plaques du premier ensemble sauf une pos- sédant un élément de friction (56), et chaque plaque du premier ensemble étant pourvue d'un élément de friction et portant ce dernier uniquement sur l'une de ses faces; un second ensemble de disques d'embrayage à den- ture extérieure (55), les disques d'embrayage de ce second ensemble comprenant une pluralité de plaques ayant chacune des faces opposées et qui sont disposées espacécs les unes des autres le long de l'axe auquel sont perpendicu- laires les faces des plaques, les plaques des disques d'embrayage du second ensemble ayant une périphérie exté- rieure, et au moins toutes les plaques du second ensemble sauf une possédant un élément de friction, et chaque plaque du second ensemble étant pourvue d'un élément de friction et portant ce dernier uniquement sur l'une de ses faces; les disques d'embrayage (52,55) des premier et second ensembles étant imbriqués les uns entre les autres et les éléments de friction (56) étant tous tournés dans la même direction le long de l'axe, de sorte que cha- cun des éléments de friction peut engrener avec une plaque de disque en vis-à-vis; et des moyens formant piston pour provoquer l'engrènement des éléments de friction (56) avec les plaques de disques en vis-à-vis; chacune des plaques (20A,20B,20C,20D) des disques d'embrayage à denture intérieure (52) comportant des encoches (211,221,231,241) au niveau de sa circonférence intérieure et chacune des plaques (0lA,10B,10C,10D) des disques d'embrayage à denture extérieure (55) comportant des encoches (111,121,131,141) au niveau de sa circonfé- rence intérieure.