Brevet FR2783298A1 — publié le 20000317

Z La présente invention concerne les appareils d'accouplement hydrocinétique, notamment pour véhicule automobile, tel que décrit dans le document FR-A-2 734 038. Cet appareil comporte un élément d'entrée doté d'une paroi transversale, un élément de sortie et un embrayage de verrouillage intervenant entre l'élément de sortie, destiné à être lié en rotation à un arbre mené, et l'élément d'entrée destiné à être lié en rotation à un arbre menant. L'embrayage comporte un piston lié en rotation à la paroi transversale, tout en étant monté mobile axialement par rapport à celle-ci. Le piston et la paroi transversale définissent une chambre à volume variable délimitée extérieurement par un disque, destiné à être lié en rotation de manière rigide ou élastique à l'élément de sortie, et des garnitures de frottement adaptées à être serrées respectivement entre le piston et le disque et entre le disque et la paroi transversale. Chaque garniture de frottement est solidaire de l'un des éléments disque respectivement piston - paroi transversale entre lesquels elle est destinée à être serrée. Chaque garniture est dotée de rainures en forme d'arc de cercle décentré par rapport au centre du disque. Ces rainures s'étendent donc globalement en portion de spirale de la périphérie interne à la périphérie externe de chaque garniture. Les rainures sont plus larges à leurs périphéries interne et externe et permettent une circulation de liquide permettant de refroidir l'embrayage de verrouillage. Il en résulte des problèmes de résistance mécanique des garnitures de frottement au voisinage de la périphérie interne et externe de chaque rainure compte tenu de la présence de pointes de matière à ce niveau. La présente invention a pour objet de pallier cet inconvénient. Suivant l'invention, un appareil d'accouplement hydrocinétique du type susindiqué comprenant au moins une garniture de friction de forme annulaire avec une face dotée d'au moins une rainure avec une partie principale s'étendant en portion de spirale entre ses deux extrémités de la périphérie interne à la périphérie externe de la garniture de friction, est caractérisé en ce que chaque extrémité de la rainure est d'orientation radiale, en sorte que la rainure débouche radialement à la périphérie interne et externe de la garniture de friction. Grâce à l'invention la matière de la garniture de friction ne s'arrachera pas en fonctionnement au niveau des extrémités de la rainure. La solution est simple et économique. En effet, il n'est plus besoin de prévoir d'évasement, en sorte que la garniture est plus facile à mouler. La surface utile de la garniture est conservée. Avantageusement la rainure est de largeur constante. Suivant une autre caractéristique, pour conserver une longueur maximum à la rainure, chaque extrémité d'orientation radiale d'une rainure se raccorde à la partie principale de la rainure par une zone de raccordement arrondie de rayon inférieur ou égal à la largeur de la rainure. Cette disposition permet également de conserver globalement la surface utile de la garniture de friction. La description qui va suivre illustre l'invention en regard des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un appareil d'accouplement hydrocinétique selon l'invention, les garnitures de friction étant libérées; - la figure 2 est une vue en perspective qui illustre le voile et le disque de friction de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle en coupe axiale montrant la partie centrale de l'appareil de la figure 1; - la figure 4 est une vue de face de la face de friction du disque de friction tournée vers la paroi transversale de l'appareil de la figure 1. L'appareil d'accouplement hydrocinétique des figures 1 à 3 est du type de celui décrit dans le document FR 98 02808 déposé le 3 mars 1998 auquel on se reportera pour plus de précisions. L'appareil, ici pour véhicule automobile, comporte donc un élément d'entrée 12 étanche en forme de carter, un élément de sortie 54 en forme de moyeu et un embrayage de verrouillage. L'embrayage de verrouillage comporte une portion annulaire périphérique 114, un piston 40 et un disque de friction 152 annulaire équipé de garnitures de friction 1,7. Le piston 40 est solidaire en rotation de l'élément d'entrée 12. Cet appareil est monté tournant autour d'un axe de rotation X-X constituant l'axe de symétrie axial de l'appareil rempli de liquide, ici de l'huile. A cet effet le carter 12 est doté d'une paroi 14, globalement d'orientation transversale, propre à être liée en rotation à un arbre menant, dans ce cas l'arbre de sortie de moteur à combustion interne du véhicule automobile. Cette liaison est réalisée de manière connue à l'aide d'un flasque et c'est pour cette raison que l'on voit, à la figure 1, une des parties filetées pour la fixation du flasque à la paroi 14 appartenant à une demie coquille dont on voit, à la figure 1, le rebord annulaire, d'orientation axiale, (non référencé) sur lequel se fixe, de manière étanche, usuellement par soudage, une autre demi-coquille appartenant au carter 12. Cette autre demi- coquille est conformée pour former la roue d'impulseur à aubes d'un convertisseur de couple comprenant également une roue de turbine 104 à aubes solidaire du moyeu 54. Ce moyeu 54, et donc la roue de turbine 104, est propre à être lié en rotation à un arbre mené, ici l'arbre d'entrée de la transmission de couple. Normalement, notamment au démarrage du véhicule, la roue de turbine 104 est entraînée en rotation par la roue d'impulseur grâce à la circulation d'huile entre les aubes des roues de turbine et d'impulseur. L'embrayage de verrouillage permet, après démarrage du véhicule, d'effectuer une liaison en rotation directe entre la paroi 14 et le moyeu 54 pour notamment éviter tout glissement entre les roues d'impulseur et de turbine 104. Cela permet d'économiser du carburant. L'embrayage de verrouillage permet de filtrer les vibrations. Ici, par exemple, on fait patiner l'embrayage pour filtrer les vibrations pour des régimes déterminés du moteur à combustion interne du véhicule automobile. Il importe donc de refroidir cet embrayage dont les garnitures de friction 1,7 sont dotées à cet effet de rainures de refroidissement 4,5 décrites après. Ces rainures 4,5 autorisent un passage du fluide contenu dans le carter étanche 12, ici de l'huile, même lorsque l'embrayage est engagé ou ponté. Le disque de friction 152 est accouplé ici de manière rigide ou élastique à la portion annulaire périphérique 114, d'orientation globalement axiale solidaire en rotation de la roue de turbine 104. Cette portion 114 est solidaire d'un voile 94, lui-même solidaire du moyeu 54 ou de la roue de turbine 104, sachant que la roue de turbine 104 est solidaire en rotation du moyeu usuellement par l'intermédiaire d'un anneau 106 que présente cette roue 104 à sa périphérie interne. L'anneau 106 (figure3) est usuellement fixé par rivetage au moyeu 54. Les rivets 95 assurent également ici la fixation du voile 94 au moyeu 54. En variante, le voile 94 est fixé, par exemple, par soudage ou agrafage directement à la roue de turbine 104. Le disque de friction 152 peut engrener directement avec le voile comme dans le mode de réalisation des figures et 6 du document FR-98 02808 précité. Dans les figures 1 et 2, le disque de friction 152 est accouplé de manière élastique au voile 94 à l'aide d'organes élastiques à action circonférentielle 122, ici en forme de ressorts hélicoïdaux, comme mieux visible à la figure 2. Les ressorts 122 sont ici portés par le disque 152. Le disque 152, globalement d'orientation radiale, est propre à être serré axialement par le piston 40 entre le piston 40 et la paroi 14. Ce disque 152, ici métallique, comporte à sa périphérie externe, des pattes d'entraînement 128 qui s'étendent axialement vers la roue de turbine 104 pour être reçues chacune entre deux ressorts consécutifs 122. Le disque 152 est mobile axialement par rapport à la portion périphérique 114 du voile 94 conformée en gorge axiale ouverte axialement vers la paroi 14. Chaque patte d'entraînement 128, d'orientation axiale, est reliée au bord extérieur 153 du disque 152 par des coudes de raccordement et pénètre axialement dans la portion 114 en forme de gorge pour réception des ressorts 122 entre les pattes d'entraînement 128. Ces pattes 128 présentent, à cet effet, deux plots opposés 134 qui s'étendent circonférentiellement en sens opposé pour pénétrer chacun dans un ressort 122 et le retenir. Le disque 152 présente également, à sa périphérie externe, des pattes de retenue 140, qui s'étendent globalement vers l'extérieur à partir du bord extérieur du disque 152 en regard des ressorts 122 et qui alternent circonférentiellement avec les pattes d'entraînement 128. Les pattesl40 sont coudées en S de manière à s'étendre globalement de manière inclinée vers la portion 114. Le bord extérieur d'extrémité libre 142 d'une patte est reçu dans une encoche 144 formée dans le bord annulaire 146 d'extrémité axiale de la partie annulaire extérieure 116 que comporte la portion 114 en forme de gorge. Le déplacement angulaire du disque 152 par rapport au voile 94 est ainsi limité. Les ressorts 122 sont retenus axialement, dans un sens, par les pattes 140 et axialement, dans l'autre sens, par le fond de la gorge constituée par la portion 114. La partie annulaire interne de la gorge 114 est inclinée de façon à ne pas gêner le mouvement axial des ressorts 122 et du disque 152. La partie extérieure 116 présente des emboutis 124 pour l'appui des extrémités circonférentielles des ressorts 122. Il en est de même de la partie inférieure, la portion 114 ayant en section globalement la forme d'un C. Ainsi, lors d'un mouvement relatif entre les pattes 128 du disque 152 et la portion 114 du voile 94, on comprime circonférentiellement les ressorts 122. Le piston 40 est monté mobile axialement par rapport à la paroi transversale 14, axialement fixe, par des languettes 180 liant en rotation le piston 40 à la paroi transversale 14. Les languettes 180 sont élastiquement déformables et s'étendent globalement tangentiellement par rapport à une circonférence. Les languettes sont fixées par rivetage à l'une de leurs extrémités au piston 40 et à leur autre extrémité à la paroi transversale 14, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une rondelle d'entraînement commune décrite par exemple dans le document FR-A-2 726 620. Ici (figure 3) le piston 40 est guidé, de manière étanche, par un centreur 30 présentant un alésage central 33 et des perçages 50 pour faire communiquer cet alésage avec l'extérieur. Ce centreur 30 permet de centrer l'appareil par rapport à l'arbre menant et présente, à l'intérieur du carter, une bague 31 dotée de plots 32 pour appui sur la paroi 14 traversée centralement par le centreur 30 rapporté par soudage étanche sur la paroi 14. Les plots 32 permettent un passage de fluide. Le piston 40 est monté coulissant axialement sur la périphérie externe de la bague 31 et présente une virole non référencée à cet effet. Un joint d'étanchéité (non référencé) est prévu pour garantir l'étanchéité. L'alésage 33 est en communication avec l'arbre mené (non visible) doté d'un canal d'alimentation de la chambre de commande 48 délimitée axialement par le piston 40 et la paroi 14. Radialement la chambre 48 est délimitée intérieurement par la bague 31 et extérieurement par le disque 152. En faisant varier la pression de part et d'autre du piston 40, on déplace axialement ce piston 40 dans un sens ou dans l'autre pour serrer ou libérer les garnitures de friction 1,7. Lorsque les garnitures 1,7 sont serrées l'embrayage de verrouillage est engagé ou ponté et le couple est transmis directement de la paroi 14 au voile 94 et au moyeu via le disque 152 et les ressorts. Lorsque les garnitures 1,7 sont libérées l'embrayage est déponté ou désengagé et le couple est transmis de la paroi 14 au moyeu 54 via les roues de turbine et d'impulseur. Le mouvement axial du piston 40 est provoqué en faisant varier par exemple la pression dans la chambre 48 via le canal de l'arbre mené. Il importe donc de refroidir les garnitures 1,7 en assurant, dans tous les cas, une communication de la chambre 48 avec le reste du volume délimité par le carter 12. Ceci est réalisé grâce aux rainures 4,5. En variante le piston 40 est lié en rotation à la paroi 14 via un disque solidaire de la paroi transversale 114 et engrenant à sa périphérie interne avec un manchon solidaire du piston grâce à une liaison du type tenons- mortaises autorisant un mouvement axial du piston par rapport à la paroi transversale, comme décrit dans le document WO 93/13339. Les garnitures de friction 1,7 ont une forme annulaire et présentent une périphérie externe 10 et interne 11. Dans les figures la partie principale du disque de friction 152 est en forme d'anneau 154 sur lequel sont fixées les garnitures de friction 1, 7. Ces garnitures 1,7 sont fixées par exemple par collage ou soudage sur les faces opposées de l'anneau 154. Les garnitures 1,7 sont solidaires du disque 152 en étant disposées de part et d'autre de l'anneau de celui- ci. Les garnitures 1,7 sont intercalées respectivement entre la paroi 14 et l'anneau 154 et entre l'anneau 154 et le piston 40. Les garnitures 1,7 frottent directement sur une portée transversale 170 de la paroi 14 et sur une portée transversale 171 du piston 40. Ces portées 170,171 sont des portées de réaction et sont formées directement sur la paroi 14 et le piston 40 et ont une forme annulaire. En variante ces portées sont formées à la faveur de pièces solidaires de la paroi 14 et du piston 40. La portée de la paroi 14 peut être formée à la faveur du disque assurant une liaison en rotation du piston 40 avec la paroi, comme décrit dans le document WO 93/13339 précité. En variante les garnitures 1,7 sont solidaires, par exemple par soudage, collage ou brasage, respectivement de la portée 170 de la paroi 14 et de la portée 171 du piston 40. Les garnitures 1,7 frottent alors sur les faces opposées de l'anneau 154 du disque 152. En variante l'anneau 154 est noyé dans une garniture dont les faces opposées sont destinées à coopérer avec le piston 40 et la paroi 14. Ainsi, au moins une garniture de friction est interposée entre le piston 40 et la paroi 14. Le piston 40 présente, dans tous les cas, à sa périphérie externe une portée annulaire d'orientation transversale formant face de frottement ou face de fixation pour la garniture de friction 7. Les rainures de refroidissement 4,5 sont formées sur les garnitures de friction 1,7 de forme annulaire, dans l'exemple de réalisation sur les faces des garnitures 1,7 tournées respectivement vers la paroi 14 et vers le piston 40. Une rainure 4,5 au moins est prévue par garniture de friction 1,7. Ici deux rainures 4,5 identiques sont prévues par garniture de friction. Les rainures 4,5 s'étendent globalement en portion de spirale de la périphérie externe 10 à la périphérie interne 11 de chaque garniture 1,7. Les rainures 4,5 sont réparties régulièrement, ici de manière diamétralement opposée. Les rainures 4,5 sont globalement en forme d'arc de cercle décentré par rapport au centre du disque de friction 152. Elles s'enroulent donc selon une portion de spirale. Les rainures sont réparties d'une manière alternée d'une garniture de frottement à l'autre et ont ici une largeur constante pour avoir une surface utile maximum pour les garnitures 1,7. En outre cela favorise la fabrication des garnitures 1,7. Suivant une caractéristique de l'invention, chaque extrémité 2,3 d'une rainure est d'orientation radiale. L'extrémité 2, dite extrémité interne, débouche à la périphérie interne 11 de la garniture de friction 1,7, tandis que l'autre extrémité 3, dite extrémité externe, débouche à la périphérie externe 10 de la garniture de friction 1,7. La partie principale de chaque rainure 4,5 a une partie principale en portion de spirale de manière précitée. Ainsi, chaque rainure 4,5 débouche radialement à la périphérie externe 10 et interne 11 de chaque garniture de friction 1,7, qui est ainsi aisément obtenue par moulage et robuste en fonctionnement. Chaque extrémité d'orientation radiale 2,3 se raccorde à la partie principale de la rainure 4,5 par une zone de raccordement arrondie, respectivement 6,8, de rayon inférieur ou égal à la largeur d'une rainure 4,5. Grâce à cette disposition, chaque rainure 4,5 conserve une longueur maximum malgré la présence des extrémités 2,3. Les performances de refroidissement ne sont donc pas altérées par la présence des extrémités 2,3. En outre les zones 6,8 permettent de réduire au minimum la surface utile des garnitures 1,7. Les rainures sont enroulées ici dans le sens de rotation du disque 152. En variante les rainures 4,5 sont enroulées en sens inverse. Dans tous les cas, la surface utile des garnitures de friction est maximum. Le sens d'enroulement de la portion de spirale est donc indifférent selon la face de friction. Ici chaque rainure 4, tournée vers la paroi 14, a un extrémité interne 2 qui débouche radialement à la périphérie interne 11 de la garniture 1 au niveau d'une première patte d'entraînement 128. L'extrémité externe 3 de cette rainure débouche radialement à la périphérie externe 10 de la garniture 1 entre une première patte de retenue 140 et une seconde patte d'entraînement 128, la première patte de retenue 140 étant intercalée circonférentiellement entre la première patte et la seconde patte d'entraînement 128, ici consécutives. Chaque rainure 5, tournée vers le piston 40, a une extrémité externe 3 qui débouche radialement à la périphérie externe 10 de la garniture de friction 7 tournée vers le piston 40. Cette extrémité externe 3 débouche au niveau de la première patte de retenue 140, et ce centralement, c'est-à-dire dans l'axe de symétrie radial de la première patte 140. L'extrémité interne 2 de la rainure 5 débouche radialement à la périphérie interne de la garniture de friction 7 au niveau d'une seconde patte de retenue 140 adjacente à la seconde patte d'entraînement 128. Ainsi on tire présence des pattes 140 et 128 pour faire déboucher les extrémités 3,2, ce qui permet d'obtenir une bonne circulation de fluide lorsque l'embrayage de verrouillage est engagé. Les pattes 140 étant inclinées, il en résulte que la première patte de retenue 140 facilite la circulation de fluide du fait que l'extrémité externe 3 débouche centralement au niveau de cette patte 140. Bien entendu, une seule garniture 1,7 peut être dotée d'une rainure 4,5. Dans un premier mode de réalisation, la face rainurée selon l'invention est admise à coopérer à frottement avec une portée d'orientation transversale solidaire de l'un des éléments piston 40-disque 152-paroi 14, comme décrit ci-dessus. Dans une autre forme de réalisation, c'est l'autre face de la garniture de friction qui est munie de la rainure. Par exemple, dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, ce serait la face fixée sur l'anneau 154 qui serait dotée de la ou des rainures 4,5. Ainsi on peut inverser les structures. Bien entendu, en variante le disque 152 est supprimé et le piston porte une garniture de friction dotée d'au moins une rainure selon l'invention. En variante c'est la paroi qui porte cette garniture de friction. Le piston est alors lié en rotation de manière rigide ou élastique à l'un des éléments moyeu-roue de turbine. L'embrayage de verrouillage comporte alors une unique garniture de friction, le piston étant mobile axialement par rapport à la paroi transversale. Dans tous les cas le liquide circule à travers la rainure, un refroidissement est réalisé et on peut faire patiner la garniture de friction en serrant plus ou moins celle-ci. Le nombre de rainures par garniture de friction dépend des applications. Dans la forme de réalisation des figures 1 à 3, on obtient un bon compromis entre un bon refroidissement des garnitures et une surface utile maximum de celle-ci grâce à l'alternance des rainures d'une face à l'autre. Bien entendu, un plus grand nombre de pattes de retenue peuvent être prévues entre deux pattes d'entraînement consécutives. REVENDICATIONS 1) Appareil d'accouplement hydrocinétique (5), notamment pour véhicule automobile, comportant un élément d'entrée (12) doté d'une paroi globalement d'orientation transversale (14), un élément de sortie (54), un piston (40) monté mobile axialement par rapport à la paroi transversale (14), au moins une garniture de friction (1,7) de forme annulaire intercalée entre le piston (40) et la paroi transversale (14), dans lequel la garniture de friction (1,7) comporte une face avec au moins une rainure (4,5) avec une partie principale s'étendant en portion de spirale entre ses deux extrémités (2,3) de la périphérie interne (11) à la périphérie externe (10) de la garniture (1,7), caractérisé en ce que chaque extrémité (2,3) de la rainure (4,5) est d'orientation radiale, en sorte que la rainure (4,5) débouche radialement à la périphérie interne (2) et externe (3) de la garniture de friction (1,7). 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure (4,5) est de largeur constante. 3) Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque extrémité radiale (2,3) de la rainure (4,5) se raccorde à la partie principale de la rainure (4,5) par une zone de raccordement arrondie (6, 8) de rayon inférieur ou égal à la largeur de la rainure (4,5) 4) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un disque de friction (152) destiné à être accouplé à l'élément de sortie (54) et à être serré entre le piston (40) et la paroi transversale (14), en ce que la garniture de friction (1,7) est destinée à coopérer à frottement avec une portée (170,171) solidaire de l'un des éléments piston (40) - disque (152) - paroi (14) et en ce que le piston (40) est lié en rotation à la paroi transversale (14). ) Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux garnitures de friction (1,7) sont disposées de part et d'autre du disque de friction (152) en étant solidaires de celui-ci, en ce que chaque garniture de friction (1,7) comporte une face dotée d'au moins une rainure (4,5) avec un partie principale s'étendant en portion de spirale et deux extrémités interne (2) et externe (3) débouchant radialement à la périphérie interne et externe de la garniture de friction (1,7) et en ce que les rainures (4,5) sont réparties d'une manière alternée d'une garniture de friction à l'autre. 6) Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le disque de friction (152) comporte une alternance de pattes d'entraînement (128) et de pattes de retenue (140) pour respectivement entraînement d'organes élastiques (122) à action circonférentielle et retenue axiale dans un sens desdits organes (122) et en ce que l'extrémité externe (3) d'une des premières rainures (4,5) des garnitures de friction (1,7) débouche au niveau d'une première patte de retenue (140). 7) Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la patte de retenue (140) est inclinée et en ce que l'extrémité externe (3) de la première rainure (4,5) associée à la première patte de retenue (140) débouche radialement dans l'axe de symétrie radiale de la première patte de retenue (140). 8) Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'extrémité interne (2) de la seconde rainure de l'autre garniture de frottement débouche radialement au niveau d'une patte d'entraînement (128).