Brevet FR2781267A1 — publié le 20000121

L'invention concerne un embrayage visqueux com- prenant un carter d'embrayage prévu pour transmettre un cou- ple de torsion au moyen de surfaces de cisaillement dans une chambre de travail remplie d'un liquide visqueux, qui est sé- parée par une cloison de séparation, d'une chambre de réser- voir pour liquide visqueux, le liquide visqueux pouvant être refoulé à nouveau dans la chambre de travail à partir de la chambre de réservoir, par l'intermédiaire d'un orifice de pompage dans la chambre de réservoir, ou à partir de cette dernière par l'intermédiaire d'une conduite d'amenée à laquelle est associé un organe de réglage de débit qui dis- pose d'un électroaimant servant de dispositif de réglage. On connaît par le document DE-196 45 478-A1 un embrayage visqueux avec un carter d'embrayage dans lequel est disposé un rotor pouvant être entraîné qui est prévu pour transmettre un couple de torsion au moyen de surfaces de ci- saillement dans une chambre de travail remplie d'un liquide visqueux. Cette chambre de travail est séparée par une cloi- son de séparation, d'une chambre de réservoir de liquide vis- queux, étant noté que l'on peut faire passer du liquide visqueux depuis la chambre de travail dans la chambre de ré- servoir, par l'intermédiaire d'un orifice de pompe ou le ra- mener de cette dernière dans la chambre de travail, par l'intermédiaire d'une conduite de liquide visqueux,. La con- duite d'amenée coopère avec un orifice de commande dont on peut modifier la dimension de passage par un levier d'une vanne qui peut être commandée par un électroaimant. Dès que le levier vient en appui sur l'orifice de commande, le débit de liquide visqueux se tarit entre la chambre de réservoir et la chambre de travail, si bien que cette dernière se vide du fait de l'action de l'orifice de pompe et que, de cette fa- çon, la transmission du couple de torsion diminue. Dans l'au- tre situation extrême le levier est complètement soulevé par l'orifice de commande de telle sorte que la chambre de tra- vail peut rapidement se remplir de liquide visqueux à partir de la chambre de réservoir, et que la possibilité de trans- mettre un couple de torsion tend vers un maximum. La position de ce levier peut être réglée par l'électroaimant déjà men- tionné auparavant de telle sorte que celui-ci, en même temps que la vanne qui présente le levier, fonctionne comme un dis- positif de réglage de débit entre la chambre de réservoir et la chambre de travail. Une vanne de ce type est relativement coûteuse et, en raison du levier qui présente une certaine masse, a une certaine inertie, de telle sorte que les processus de ré- glage se déroulent relativement lentement. En même temps l'électroaimant, du fait de sa distance habituellement grande par rapport au levier de la vanne, doit être très fort, ce qui a à son tour des conséquences défavorables sur ses dimensions. On connaît par le document EP-0 317 186-B1 un em- brayage visqueux qui se passe d'une vanne de ce type de même que d'une chambre de réservoir pour le fluide visqueux. Au lieu de cela le liquide visqueux, dans le cas du mode de réa- lisation selon la figure 3, est magnétorhéologique, sa visco- sité pouvant être modifiée au moyen d'un électroaimant prévu sur le côté de l'embrayage visqueux et tourné vers un moyen d'entraînement tel que par exemple un moteur à combustion in- terne. De cette façon on peut exercer une influence sur la capacité de l'embrayage visqueux à transmettre un couple de torsion. D'une manière connue un liquide visqueux magné- torhéologique de ce type est réalisé en mettant dans un agent porteur des particules magnétiques telles que par exemple des particules de fer. En envoyant un courant dans l'électroai- mant ces particules magnétisables s'enchaînent sous l'action du champ magnétique, ce qui permet d'obtenir une viscosité élevée dans le liquide visqueux. Toutefois, en sens inverse, quand on ne souhaite pas avoir un couple de torsion transmis sur l'embrayage visqueux, on débranche le champ magnétique pour faire cesser l'action des particules magnétisables. Comme par ailleurs la chambre de travail n'est pas vidée par cette mesure, on réduit bien en fait la possibilité de trans- mettre un couple de torsion, mais on ne la supprime pas. La conséquence en est qu'on a un entraînement indésirable du carter de l'embrayage lors de la rotation du rotor. On peut faire face à ce problème en utilisant un liquide porteur très fluide, ce qui a à son tour l'inconvénient de réduire consi- dérablement la possibilité maximale de transmission par l'em- brayage visqueux d'un couple de torsion. Comme autre problème il se produit le fait que l'électroaimant doit aussi agir sur le degré de viscosité qui règne dans la partie de la chambre de travail se trouvant axialement au delà du rotor. On doit en conséquence rappro- cher étroitement l'électroaimant du carter de l'embrayage, de telle sorte qu'il n'y ait aucune possibilité, sur le côté correspondant de ce dernier, de placer des ailettes de re- froidissement. En fonctionnement avec un glissement élevé, l'embrayage visqueux est de la sorte exposé en permanence au risque d'une surchauffe. En outre on doit se munir d'un élec- troaimant très puissant et en conséquence d'un appareil cher et lourd. L'invention a pour objet de réaliser un embrayage visqueux tel que, pour un coût de construction et de fabrica- tion aussi faible que possible, on puisse réaliser un réglage de la transmissibilité du couple de torsion qui soit, d'une part presque sans inertie et d'autre part, aussi élevé que possible. On résout ce problème selon l'invention par un embrayage visqueux tel que décrit dans le premier paragraphe, caractérisé en ce que: * on fait passer la conduite d'amenée au moins le long d'une partie de son étendue longitudinale, à travers une zone dans laquelle on peut produire un champ magnétique à l'aide de l'électroaimant du dispositif de réglage de débit, * le liquide visqueux est enrichi en particules magnétisables pour réaliser un mode de fonctionnement magnétorhéologique au moyen duquel on peut faire varier la vitesse d'écoule- ment du liquide visqueux dans la conduite d'amenée lors de son passage à travers le champ magnétique, en fonction de l'intensité de ce champ magnétique, et * on peut ainsi régler le débit entre la chambre de réservoir et la chambre de travail. En enrichissant le liquide visqueux en particules magnétisables, on obtient un comportement magnétorhéologique pour ce liquide visqueux. La modification de la viscosité de ce liquide n'est d'ailleurs pas directement utilisée pour mo-5 difier la transmissibilité du couple de torsion, mais pour régler la vitesse d'écoulement dans une conduite qui va d'une chambre de réservoir de l'embrayage visqueux vers une chambre de travail. En fonction de la force d'un champ magnétique créé dans la zone o s'étend la conduite, grâce à la commande correspondante d'un électroaimant, on peut freiner le liquide visqueux et, dans les cas extrêmes, on peut même l'arrêter de telle sorte que se constitue pratiquement à l'intérieur de la conduite d'amenée un "bouchon de liquide magnétisé" qui laisse encore passer dans le meilleur des cas un faible débit de fuite négligeable de la chambre de réservoir vers la cham- bre de travail. Inversement, un débranchement de l'électroai- mant et de cette façon une suppression de l'action des particules magnétisables dans le liquide visqueux, ont pour conséquence que ce dernier passe sans entrave avec sa propre viscosité à travers la conduite d'amenée, et qu'on a de cette façon une alimentation suffisante de la chambre de travail par le liquide visqueux provenant de la chambre de réservoir. Il va de soi que dans le cas de la commande correspondante de l'électroaimant entre ces deux situations extrêmes que l'on vient de décrire, on peut régler aussi n'importe quelles va- leurs intermédiaires concernant la vitesse d'écoulement du liquide visqueux et, de cette façon, son débit. Les particu- les magnétisables dans le liquide visqueux sont en conse- quence opérationnelles d'une manière semblable à celle de la vanne correspondant au document DE 196 45 478 Al mentionné au début. En raison de la faiblesse de la masse des particules magnétisables et de la fréquence de commutation élevée possi- ble de l'électroaimant, qui sert au réglage du débit, on peut réaliser presque sans inertie des processus de réglage de ce type. On peut en conséquence modifier rapidement le mode de transmission du couple de torsion de l'embrayage visqueux. La conduite d'amenée est de préférence constituée en deux parties et, en fait, avec une première partie de con- La conduite d'amenée est de préférence constituée en deux parties et, en fait, avec une première partie de con- duite qui va d'un orifice de pompe associé à la chambre de travail, vers la chambre de réservoir, et une deuxième partie de conduite qui revient de cette dernière vers la chambre de travail. Par l'agencement de ces deux parties de conduite axialement décalées, on réalise la possibilité de rapprocher une partie de conduite, de préférence la seconde, de l'élec- troaimant de réglage du débit, tandis que l'autre partie de conduite, c'est-à-dire de préférence la première, est davan- tage écartée de l'électroaimant, de telle sorte qu'il reste encore de la place axialement entre celle-ci et la partie de conduite correspondante, pour des ailettes de refroidissement prévues sur le carter d'embrayage. La distance plus grande de la première partie de conduite par rapport à l'électroaimant a une importance es- sentielle également en ce qui concerne le fait que cette par- tie de conduite doit s'étendre en dehors du champ magnétique. La raison de cela réside dans le fait que le pompage du li- quide visqueux à partir de la chambre de travail vers la chambre de réservoir doit absolument être maintenu quand l'électroaimant qui sert à produire le champ magnétique est alimenté dans la zone o passe la deuxième partie de la con- duite, pour avoir l'assurance de vider la chambre de travail. Comme les deux parties de conduite débouchent dans la chambre de réservoir et comme la partie de conduite qui relie celle- ci à la chambre de travail débouche de préférence dans sa zone périphérique en faveur d'une possibilité de remplissage rapide de la chambre de travail, les deux parties de conduite s'étendent dans des zones radiales comparables du carter d'embrayage, mais sont décalées l'une par rapport à l'autre dans le sens périphérique. De cette façon on a l'assurance d'avoir de la même façon la formation d'un champ magnétique hautement opérationnel pour la conduite d'amenée grâce à un électroaimant très léger et de faible puissance sur la deuxième partie de conduite, et une possibilité suffisante de refroidissement même dans le cas d'un glissement relativement grand dans la chambre de travail, ainsi qu'une libération de la première partie de conduite du champ magnétique de l'élec- troaimant. On a un mode de réalisation particulièrement sim- ple des parties de conduite d'amenée que l'on vient d'évoquer, quand ces parties de conduite sont formées respec- tivement à travers des alésages radiaux. Comme le réglage de la possibilité de transmettre un couple de torsion dans le cas du présent embrayage vis- queux, a lieu à lui seul au moyen du degré de remplissage de la chambre de travail, on utilise comme liquide visqueux de préférence une huile minérale ou une huile de silicone ayant au moins une viscosité moyenne, pour avoir l'assurance d'ob- tenir une transmissibilité élevée du couple de torsion. Il n'est pas nécessaire d'avoir un mode magnétorhéologique du fluide visqueux dans la chambre de travail, de telle sorte que l'on a la possibilité d'utiliser un électroaimant relati- vement faible. Dessins L'invention va être décrite ci-après plus en dé- tail à partir d'un exemple de réalisation, représenté sur les dessins annexés dans lesquels: * la figure 1 montre un embrayage visqueux selon une repre- sentation en coupe, * la figure 2 montre un dessin de la partie A tirée de la fi- gure 1, à une échelle agrandie, représentant un fragment de liquide visqueux servant à décrire la construction selon l'invention. L'embrayage visqueux représenté à la figure 1 comporte un carter d'embrayage 3 qui peut tourner autour d'un axe de rotation 1, carter d'embrayage 3 qui est centré au moyen d'un moyeu de carter 5 et d'un palier 27, par rapport à un arbre d'entraînement 25 pouvant tourner également autour de l'axe de rotation 1. Au moyeu de carter 5 se raccorde ra- dialement vers l'extérieur une paroi arrière 7 qui se trans- forme, dans la zone périphérique, en un appendice axial 9. Celui-ci reçoit à son extrémité axiale un couvercle de carter 11 sur lequel sont constituées des ailettes de refroidisse- ment 13. De même on a formé sur l'appendice axial 9, axiale- ment entre la paroi arrière 7 et le couvercle il du carter, une nervure radiale 15 qui s'étend radialement vers l'inté- rieur et reçoit radialement à cet endroit, entre elle et le moyeu 5 du carter, une bague d'étanchéité 17 servant de déli- mitation axiale à une chambre de réservoir 21 remplie au moins en partie par un fluide visqueux 19. La chambre de ré- servoir est par ailleurs limitée par le moyeu 5 du carter. En partant de l'arbre d'entraînement 25 un rotor 23 s'étend axialement entre la nervure radiale 15 et le cou- vercle 11 du carter, et radialement vers l'extérieur tandis qu'une fente de cisaillement 29 subsiste d'une part axiale- ment entre le couvercle 11 du carter et le rotor 23, et d'au- tre part entre ce dernier et la rainure radiale 15. Ces fentes de cisaillement 29 forment ensemble une chambre de travail 31, et entre celle-ci et la chambre de réservoir 21, la nervure radiale 15 est opérationnelle en tant que paroi de séparation 32 en même temps que la bague d'étanchéité 17. En revenant à la chambre de travail 31, on a fixé dans sa zone périphérique radialement en dehors du rotor 23 sur la face intérieure de l'appendice axial 9 du carter 3 de l'embrayage, un corps de retenue 33 qui coopère avec un orifice de pompe s'étendant axialement à côté et constitué dans la nervure radiale 15. Cet orifice mène à un premier alésage radial 37 qui débouche radialement vers l'intérieur dans la chambre de réservoir 21. A partir de cette dernière, un deuxième alésage radial 39 mène radialement vers l'extérieur et débouche par l'intermédiaire des orifices de sortie 41 qui sont de préfé- rence constitués dans la zone périphérique de la chambre de travail 31, dans ces derniers. Le premier alésage radial 37 est dans ce cas opérationnel comme première partie 45 d'une conduite d'amenée 43, et le deuxième alésage radial 39 comme deuxième partie 47 de la conduite d'amenée 43. Les alésages radiaux 37 et 39 sont respectivement fermés de façon étanche par des billes 51 dans leur zone périphérique. Les deux alésages radiaux 37 et 39 sont disposés avec un décalage axial 49 l'un par rapport à l'autre, et en fait sont décalés l'un par rapport à l'autre sur le pourtour du carter 3 de l'embrayage. De cette façon on a la possibili- té d'écarter le premier alésage axial 37 loin d'un électroai- mant 55 qui est disposé sur la face arrière du carter 3 d'em- brayage et peut être constitué par exemple par une bobine d'électroaimant, en étant relié à un dispositif de commande 57 par lequel on peut fournir des intensités de commande à l'électroaimant 55. Grâce à la grande distance entre le pre- mier alésage radial 37 et l'électroaimant 55, il subsiste un espace axial de montage qui est utilisé pour constituer des ailettes de refroidissement 53 sur la face arrière 7 du car- ter 3 de l'embrayage. De cette façon on veille, même dans le cas d'un grand glissement du carter 3 de l'embrayage par rap- port au rotor 23, à ce qu'il y ait un refroidissement suffi- sant sur la face arrière de l'embrayage visqueux. En outre on sort de cette façon le premier alésage radial 37 de la zone d'action du champ magnétique que l'on peut produire avec l'électroaimant 55, de telle sorte que quand l'électroaimant est branché, on peut vider sans entrave la chambre de tra- vail 31 par l'intermédiaire de l'orifice de pompe 35, dans la chambre de réservoir 21. Par contre le deuxième alésage radial 39 est très étroitement rapproché de l'électroaimant 55 de telle sorte qu'entre celui-ci et l'alésage radial 39 il ne subsiste en- core uniquement que la paroi arrière 7 du carter d'embrayage 3 et un entrefer minimal 59. Lors de l'alimentation en cou- rant de l'électroaimant 55 celui-ci produit un champ magnéti- que dont la zone radiale d'extension est indiquée à titre d'exemple par la référence numérique 65 et qui s'étend dans le sens de l'axe sur toute la largeur axiale du second alé- sage radial 39. L'électroaimant 55, d'une manière que l'on va expliquer encore plus en détail ci-après, est opérationnel en tant qu'organe de réglage 61 du débit de liquide visqueux que l'on fait passer de la chambre de réservoir 21 dans la cham- bre de travail 31 par l'intermédiaire du deuxième alésage ra- dial 39 et des orifices de sortie 41. On notera pour compléter que l'électroaimant 55 de l'organe de réglage de débit 61 peut être fixé sur un moyen d'entraînement 63 tel que par exemple le moteur à com- bustion interne d'un véhicule à moteur. A la figure 2 on a donné une indication sur la structure du fluide visqueux. Cette figure présente un agent porteur 67 sous la forme d'une huile minérale ou d'une huile de silicone appropriée à la transmission d'un couple de tor- sion entre le rotor 23 et le carter d'embrayage 3, huile qui est enrichie en particules magnétisables et présente de cette façon un comportement magnétorhéologique dans la zone d'action d'un champ magnétique. Ce comportement est utilisé dans la zone 65 du champ magnétique produit par l'électroai- mant 55 et, en fait, de la manière suivante: Dès qu'il se produit un mouvement relatif entre le rotor 23 et le carter d'embrayage 3 de l'embrayage vis- queux, il s'établit sur le corps de retenue 33 une surpres- sion par laquelle du fluide visqueux est pompé à partir de la chambre de travail 31 via l'orifice de pompage 35 et s'écoule par l'intermédiaire du premier alésage radial 37 dans la chambre de réservoir 21. A partir de là le liquide visqueux a tendance, sous l'action de la force centrifuge, à s'écouler radialement vers l'extérieur par l'intermédiaire du deuxième alésage radial 39, pour être amené à nouveau à la chambre de travail 31 par l'intermédiaire des orifices de sortie 41. Ce passage du liquide visqueux de la chambre de réservoir 21 dans la chambre de travail 31 a lieu sans entrave, tant que l'électroaimant 55 est débranché. La chambre de travail se remplit rapidement. Dès que l'électroaimant 55 est par contre alimenté en courant par l'intermédiaire du dispositif de com- mande 57, et produit de cette façon un champ magnétique dans la zone 65, les particules magnétisables 69 se trouvent en- chaînées les unes aux autres dans le liquide visqueux, d'une manière telle que le liquide devient encore plus visqueux et ne s'écoule à travers la zone 65 qu'avec une vitesse d'écou- lement considérablement réduite. De cette façon le débit du liquide visqueux entre la chambre de réservoir 21 et la cham- bre de travail 31 est réduit. Lors d'une forte alimentation en courant de l'électroaimant 55, celui-ci peut même produire un "bouchon de liquide magnétisable", ce qui signifie concrè- tement que le liquide visqueux qui se trouve dans la zone 65 est maintenu sur place dans le deuxième alésage radial 39 et ne laisse passer radialement vers l'extérieur qu'au maximum un faible courant de fuite, négligeable, de liquide visqueux, à partir de la chambre de réservoir 21 vers la chambre de travail 31. La conséquence en est que la chambre de travail 31 se vide par l'intermédiaire de l'orifice de pompage 35, mais qu'en même temps il ne peut plus s'écouler ensuite de liquide visqueux frais par l'intermédiaire des orifices de sortie 41 à partir de la chambre de réservoir 21. Avec le vi- dage de la chambre de travail 31 la possibilité de transmis-10 sion d'un couple de torsion par l'embrayage visqueux baisse. Pour élever à nouveau ensuite la possibilité de transmission du couple de torsion, il suffit de diminuer l'alimentation en courant de l'électroaimant 55 et de cette façon, d'affaiblir le champ magnétique ou de le supprimer15 complètement. Dans cette mesure l'électroaimant 55 fait par- tie du dispositif de réglage de débit 61. il NO M E N C L A T U R E D E S R E F E R E N C E S 1. Axe de rotation 35. Orifice de pompage 3. Carter d'embrayage 37. Premier alésage radial 5. Moyeu de carter 39. Deuxième alésage radial 7. Paroi arrière 41. Orifices de sortie 9. Appendice axial 43. Conduite d'amenée 11. Couvercle du carter 45. Première partie de con- duite 13. Ailettes de refroidissement 47. Deuxième partie de con- duite 15. Nervure radiale 49. Appendice axial 17. Bague d'étanchéité 51. Billes 19. Fluide visqueux 53. Ailettes de refroidisse- ment 21. Réservoir 55. Electroaimant 23. Rotor 57. Dispositif de commande 25. Arbre d'entraînement 59. Entrefer 27. Palier 61. Organe de réglage de dé- bit 29. Fentes de cisaillement 63. Moyen d'entraînement 31. Chambre de travail 65. Zone du champ magnétique 32. Cloison de séparation 67. Agent porteur 33. Corps de retenue 69. Particules magnétisables R E V E N D I C A T IONS 1 ) Embrayage visqueux comprenant un carter d'embrayage prévu pour transmettre un couple de torsion au moyen de surfaces de cisaillement dans une chambre de travail remplie d'un liquide visqueux, qui est séparée par une cloison de séparation, d'une chambre de réservoir pour liquide visqueux, le liquide visqueux pouvant être refoulé à nouveau dans la chambre de travail à partir de la chambre de réservoir, par l'intermé- diaire d'un orifice de pompage dans la chambre de réservoir, ou à partir de cette dernière par l'intermédiaire d'une con- duite d'amenée à laquelle est associé un organe de réglage de débit qui dispose d'un électroaimant servant de dispositif de réglage, caractérisé en ce qu' * on fait passer la conduite d'amenée (43) au moins le long d'une partie de son étendue longitudinale, à travers une zone (65) dans laquelle on peut produire un champ magnéti- que à l'aide de l'électroaimant (55) du dispositif de ré- glage de débit (61), * le liquide visqueux (19) est enrichi en particules magnéti- sables (69) pour réaliser un mode de fonctionnement magné- torhéologique au moyen duquel on peut faire varier la vitesse d'écoulement du liquide visqueux (19) dans la con- duite d'amenée '(43) lors de son passage à travers le champ magnétique, en fonction de l'intensité de ce champ magnéti- que, et * on peut ainsi régler le débit entre la chambre de réservoir (21) et la chambre de travail (31). 2 ) Embrayage visqueux selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on peut réduire presqu'à zéro la vitesse d'écoulement du fluide visqueux (19) dans la conduite d'amenée (43)en agis- sant en conséquence sur l'organe de réglage de débit (61) quand le champ magnétique a une intensité forte en consé- quence. 3 ) Embrayage visqueux selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce qu' on peut utiliser comme électro-aimant (55) une bobine magné- tique. ) Embrayage visqueux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite d'amenée (43) est constituée d'une première par- tie de conduite (45) qui va à la chambre de réservoir (21), et d'une deuxième partie de conduite (47) qui relie la cham- bre de réservoir (21) à la chambre de travail (31), deuxième partie de conduite (47) qui est constituée, par rapport à la première partie de conduite (45), d'un appendice axial (49) dans le carter (3) de l'embrayage, en direction de l'organe de réglage de débit (61) 0) Embrayage visqueux selon la revendication 4, caractérisé en ce que les parties de conduite (45, 47) de la conduite d'amenée (43) sont sensiblement formées par des alésages radiaux (37, 39). 6 0) Embrayage visqueux selon la revendication 1, 4 ou 5, caractérisé en ce qu' à la conduite d'amenée (43) est associé, dans la zone d'ex- trémité de la chambre de travail (31), au moins un orifice de sortie (41) qui débouche dans la chambre de travail (31) dans sa zone extérieure radiale. 7 0) Embrayage visqueux selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour former le liquide visqueux (19) on utilise une huile mi- nérale ou une huile de silicone comme agent porteur (67) pour les particules magnétisables (69).