Brevet FR2800138A1 — publié le 20010427

Description La présente invention concerne un dispositif d'entraînement comprenant un arbre moteur et une installation d'embrayage notamment une installation d'embrayage hydrodyna- mique, un dispositif de couplage pouvant relier l'arbre mo- teur à l'installation d'embrayage pour transmettre la force, le dispositif de couplage ayant un premier dispositif denté pouvant être solidaire en rotation de l'arbre moteur et un second dispositif denté pouvant être solidaire en rotation de l'installation d'embrayage, et lorsque l'arbre moteur et l'installation d'embrayage sont couplés pour transmettre la force, le premier et le second dispositif dentés sont engre- nés. Un tel dispositif d'entraînement est par exemple connu selon le document DE 198 48 253 Ai. Dans ce dispositif d'entraînement connu comprenant un arbre d'entraînement et un convertisseur de couple reliés pour tourner en commun, on réalise une liaison de transmission de couple entre l'arbre d'entraînement et le convertisseur de couple ou un boîtier de celui-ci par le dispositif d'embrayage avec deux dispositifs dentés en prise d'engrènement. Le convertisseur de couple comporte en outre au centre de son boîtier, un tourillon de guidage qui pénètre dans un orifice de guidage réalisé dans l'arbre d'entraînement pour avoir une autre liaison de trans- mission de force entre l'arbre d'entraînement et le conver- tisseur de couple et transmettre des efforts de centrage. Cela signifie qu'au niveau du tourillon de guidage ou de la cavité de guidage, on absorbe un léger décalage des axes ou des mouvements de nutation créant des forces radiales entre le convertisseur de couple et l'arbre d'entraînement. Dans un tel montage, on a le problème fondamental d'un système de montage globalement compliqué car il faut mettre en prise à la fois les dispositifs dentés, et le tou- rillon de guidage dans la cavité de guidage. La zone dans laquelle on réunit ces ensembles est en général recouverte par la cloche de la boîte de vitesses ce qui ne permet prati- quement pas de voir les parties à mettre en prise. La présente invention a pour but de développer un dispositif d'entraînement du type défini ci-dessus, et dont le montage soit simplifié. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que l'arbre moteur et l'installation d'embrayage ne sont re- liés que par le dispositif de couplage pour la transmission des forces. La présente invention repose sur le caractère non indispensable d'une saillie de guidage du type décrit plus haut. Les principales forces, à savoir les forces d'entraînement agissant dans la direction périphérique, sont transmises par le dispositif d'embrayage. Lorsqu'on rencontre des forces radiales entre l'arbre d'entraînement et l'embrayage, dans deux zones périphériques opposées par rap- port à l'axe de rotation ces forces radiales se trouvent pa- rallèles à la transmission de la force motrice, et dans deux zones périphériques décalées chaque fois d'environ 90 , elles sont orthogonales à la transmission de la force motrice. Cela signifie que dans les deux zones périphériques évoquées ci- dessus, déjà réalisées pour transmettre des forces d'entraînement significativement plus grandes, l'installation d'embrayage et l'arbre d'entraînement peuvent recevoir les forces radiales de précontrainte réciproque car dans cette direction, on a déjà une forte capacité de transmission de force. La saillie de guidage et la cavité correspondante de la l'arbre d'entraînement peuvent ainsi être supprimées, de sorte qu'au montage il suffit de mettre en prise les dentu- res; il n'est plus nécessaire de veiller à ce que la saillie de guidage soit introduite de manière appropriée dans la ca- vité de guidage. Pour avoir un couplage entre l'arbre moteur et l'installation d'embrayage qui soit pratiquement libre de tout effort axial, il est proposé que le premier ou le second dispositif denté soit constitué par une denture intérieure et l'autre par une denture extérieure. Il est en outre avantageux que le premier et le second dispositifs dentés soient en prise réciproque précon- trainte. Pour la construction et le fonctionnement d'une telle installation d'embrayage, il est avantageux qu'au moins un dispositif denté comporte plusieurs segments dentés qui se suivent dans la direction périphérique et que chaque segment denté soit précontraint par rapport à l'autre dispositif den- té. Pour maintenir la force de précontrainte néces- saire sans élément de précontrainte supplémentaire, il est proposé que les segments dentés présentent au moins une, de préférence plusieurs zones de courbure et que par élasticité de ressort, celles-ci soient précontraintes chaque fois con- tre l'autre dispositif denté. Les segments dentés sont de préférence réalisés sous la forme de ressorts lames. Pour fournir la force de transmission évoquée ci- dessus, dans la direction périphérique (à la fois la force motrice et la force de déplacement radial), il est proposé que les segments dentés soient plus épais dans la direction périphérique que dans leur zone déformable élastiquement. L'installation d'embrayage peut être un conver- tisseur hydrodynamique de couple ou un embrayage hydraulique. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation re- présentés schématiquement dans les dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'un dispositif d'entraînement selon l'invention, - la figure 2 est une vue axiale d'une installation de mon- tage utilisable dans le dispositif d'entraînement de la figure 1, - la figure 3 est une vue axiale du dispositif d'embrayage utilisé dans le dispositif d'entraînement de la figure 1, - la figure 4 est une vue correspondant à celle de la figure 3 dans laquelle le dispositif d'embrayage est positionné pour dégager ou engager l'embrayage. La figure 1 montre un dispositif d'entraînement selon l'invention portant globalement la référence 10. Le dispositif d'entraînement 10 qui fait partie d'une ligne de transmission d'un véhicule comprend un arbre moteur 12, par exemple le vilebrequin d'un moteur à combustion interne et une installation d'embrayage 14, par exemple un convertisseur hydrodynamique de couple ou un embrayage hydraulique. Seul un composant du boîtier de cette installation d'embrayage 14 est représenté par son couvercle 16. La construction d'un conver- tisseur hydrodynamique de couple ou d'une installation d'embrayage font partie de l'état de la technique connu et ne nécessitent pas de description détaillée ici. Pour transmettre un couple moteur de l'arbre mo- teur 12 à l'installation d'embrayage 14, il est prévu un dis- positif de couplage portant globalement la référence 18. Le dispositif de couplage 18 comprend un élément d'embrayage 20 fixé par une zone annulaire radiale intérieure 22 sur une bride 24 de l'arbre moteur 12 par plusieurs vis de fixation 26 et un anneau de fixation 28. Partant de la zone annulaire radiale intérieure 22 de l'élément d'embrayage 20, par exem- ple estampé dans une tôle d'acier à ressorts, il y a plu- sieurs segments 30 en forme de languettes. Ces segments en forme de languettes 30 (comme cela apparaît notamment à la figure 3) s'étendent de manière limitée dans la direction pé- riphérique et forment ainsi entre-elles chaque fois des cavi- tés ou des zones libres 32 plusieurs fois cintrées. Dans une première zone de cintrage 34 ces segments sont recourbés dans la direction axiale vers l'installation d'embrayage 14. Dans une seconde zone cintrée 36, ils sont de nouveau recourbés pratiquement à plat, radialement vers l'extérieur et dans la troisième zone de cintrage 38, ils sont de nouveau recourbés axialement pour que leurs zones d'extrémité libres 40 soient dirigées pratiquement dans la direction axiale. Au niveau de chaque zone d'extrémité 40 s'étendant essentiellement dans la direction axiale, par mise en forme ou analogue on réalise au moins une dent 42; ainsi l'ensemble des dents 42 formées par les différents segments 30 constitue un premier dispositif denté 44. Ce premier dispositif denté 44 dont les dents 42 sont finalement ouvertes radialement vers l'extérieur, sera appelé ci-après denture extérieure. Le couvercle de boîtier ou le boîtier 16 de l'installation d'embrayage 14 comporte un second dispositif denté 46. Celui-ci comprend un segment annulaire 48 cylindri- que, soudé par exemple sur le couvercle 16, avec plusieurs dents 50 radialement vers l'intérieur. Ces dents 50 du second dispositif denté 46 sont ouvertes radialement vers l'inté- rieur. Ainsi dans la suite, le second dispositif denté 46 se- ra appelé denture intérieure. Dans l'état de couplage représenté à la figure 1, du fait de l'élasticité des segments 30 à plusieurs courbu- res, les dents 42 du premier dispositif denté 40, 44 sont précontraintes radialement vers l'extérieur chaque fois entre les dents 50 du second dispositif denté 46. Pour avoir une prise déterminée et fixe, les dents 42 du premier dispositif denté 44 vont de préférence en diminuant radialement vers l'extérieur à partir des zones d'extrémité libres 40; de fa- çon correspondante, les dents 50 du second dispositif denté 46 vont en diminuant radialement vers l'intérieur de sorte que lorsque le couplage est établi, les dents 42, 50 sont en appui réciproque avec toute leur surface pour les zones de flancs des dents situées dans la direction périphérique. Pour avoir un engrènement ferme, les segments 30 peuvent être réalisés pour que lorsque l'état de couplage n'est pas établi, les zones d'extrémité libres 40, partant de la zone cintrée 38, soient plus fortement inclinées, radiale- ment vers l'extérieur pour venir seulement par la prise réci- proque avec le second dispositif denté 46 dans une position s'étendant pratiquement axialement et être maintenues dans cette position. Selon la figure 1 le couvercle 16 de l'installation d'embrayage 14 n'a pas de goujon de guidage venant prendre dans une cavité correspondante de l'arbre d'entraînement 12 ce qui constitue une caractéristique impor- tante et indépendante du dispositif d'entraînement 10 selon l'invention. De cette manière, on évite que lors de l'assemblage, en plus des deux dentures 44, 46, il soit éga- lement nécessaire de mettre en prise une saillie de guidage dans une cavité correspondante. L'assemblage est dans ces conditions beaucoup plus simple. Comme les différents seg- ments 30 sont élastiques, on peut compenser un faible déca- lage axial entre l'axe de rotation A de l'arbre moteur et l'axe de rotation correspondant de l'installation d'embrayage 14 par une légère déformation de l'élément de couplage au ni- veau des segments 30. On voit que l'épaisseur (d) des différents seg- ments 30 selon la figure 1 est inférieure à la longueur E des différents segments 30 dans la direction périphérique (figure 3). Il en résulte une réalisation très rigide des segments 30 en forme de ressorts-lames, dans la direction périphérique; en conséquence, ces segments peuvent transmettre un couple très important. Comme les forces radiales qui se produisent pendant le fonctionnement entre l'arbre moteur 12 et l'installation d'embrayage 14 sont toujours dirigées égale- ment parallèlement à une partie des segments de transmission de couple 30, les forces radiales relatives engendrées par un balourd ou une cause analogue, peuvent également être absor- bées par l'élément de couplage 20. On évite de la sorte des mouvements relatifs importants entre l'arbre moteur 12 et l'installation d'embrayage 14. Comme l'ensemble du système peut se régler librement principalement grâce à son élastici- té, les contraintes et les forces exercées sur les paliers restent faibles. Pour engager ou dégager l'embrayage, il est prévu un dispositif de montage portant globalement la référence 70. Ce dispositif se compose de deux éléments annulaires 110, 112 portés mobiles en rotation dans la direction périphérique au niveau des extrémités libres 98 des zones d'extrémité 40 et tenus par une saillie de blocage 120 sur l'élément de cou- plage 20. L'élément de couplage 20 forme ainsi un ensemble pré-assemblé avec les éléments annulaires 110, 112. Comme cela apparaît notamment à la figure 2, les éléments annulaires 110, 112 ont une zone de déformation 122 au niveau de leur périphérie intérieure 124. Cette zone associe à chaque dent 42 du premier dispositif denté 44 c'està-dire à chaque segment 30, sur chaque élément annulaire 110, une rampe de déformation 126 s'étendant dans la direction périphérique et se poursuivant dans la direction périphérique chaque fois par une zone 128 ou 130 d'écartement pratiquement constant par rapport à l'axe de rotation A. Dans la direction périphérique, la zone 130 est alors suivie par un gradin 132 puis de nouveau par une zone 128. De façon correspondante, la figure 2 comporte pour l'élément annulaire 112 essentiellement caché, pour chaque dent 42 du dispositif denté 44, une rampe de déformation 134 suivie de nouveau de deux zones 136, 137 de distance prati- quement constante par rapport à l'axe de rotation A. Les deux segments annulaires 110, 112 peuvent avoir la même construc- tion et être placés l'un sur l'autre de manière tournée pour obtenir finalement le dispositif représenté à la figure 2, pour lequel chaque fois une paire de rampes de déformation 126, 134 s'étend en sens opposé en étant toutefois associée. Dans plusieurs positions périphériques, chaque élément annulaire 110, 112 présente une déformation de prise 138 pour recevoir un outil d'actionnement. Les déformations 138 de l'élément annulaire se composent d'un trou oblong 140 et d'une ouverture adjacente 142. De façon correspondante, les déformations 138 de l'élément annulaire 112 comportent un trou oblong 144 en partie caché et une ouverture 146 adja- cente. Comme les deux éléments annulaires 110, 112 sont iden- tiques et dirigés en sens opposé, le trou oblong 140 de l'élément annulaire 110 recouvre en partie le trou oblong 144 de l'élément annulaire 112 et libère en outre l'ouverture 146 de l'élément annulaire 112. L'outil peut comporter deux segments ou broches sensiblement parallèles que l'on peut rapprocher. Pour l'actionnement on glisse ces deux segments dans les ouvertu- res 142, 146 des éléments annulaires 110, 112 accessibles du fait des trous oblongs 140, 144; par rapprochement récipro- que des deux segments, on peut alors faire tourner l'un par rapport à l'autre les deux éléments annulaires 110, 112 dans la direction périphérique. Comme les segments de l'outil d'actionnement qui passent dans les ouvertures 142, 146 pénè- trent chaque fois dans les trous oblongs 144, 140 de chaque autre élément annulaire 110, 112, cela ne gêne pas la possi- bilité de rotation des éléments annulaires 110, 112. Les figures 2, 3 montrent un positionnement des éléments annulaires 110, 112 pour lequel les extrémités 40 des segments 30 se trouvent chaque fois entre deux gradins des éléments annulaires 110, 112 et prennent ainsi leur posi- tion la plus décalée radialement vers l'extérieur. Pour sup- primer cette situation, pour embrayer ou débrayer, on déplace les deux éléments annulaires l'un par rapport à l'autre pour que les rampes 126, 134 se déplacent le long des segments 40 jusqu'à ce que finalement les zones 130, 137 viennent chaque fois radialement à l'extérieur des segments d'extrémité 40 et que ces derniers soient poussés radialement vers l'intérieur. La figure 4 montre cette situation. On voit que les dents 42 du premier dispositif denté 44 sont décalées radialement vers l'intérieur et ne se trouvent plus complètement dans les ca- vités formées entre chaque fois deux dents 50 du second dis- positif denté 46. Dans cette situation, les deux dispositifs dentés 44, 46 peuvent être déplacés axialement l'un par rap- port à l'autre sans que cela ne gêne la force d'application générée par la précontrainte des segments 30. Pour générer un positionnement axial relatif, les deux dispositifs dentés 44, 46 peuvent avoir des cavités ou des saillies correspondantes de sorte qu'en déplaçant les dents 42 radialement vers l'extérieur, une saillie correspon- dante d'un segment 30 vient dans une cavité ou découpe cor- respondante du second dispositif denté 46, ou réciproquement. L'élément de couplage 20 pourrait être solidarisé à l'installation d'embrayage 14 et ainsi le second dispositif denté 46 serait prévu sur l'arbre moteur 12. Egalement pour le dispositif de montage 70, on peut envisager les variantes les plus diverses, pour faciliter la prise en procédant éga- lement radialement de l'extérieur. Bien que les dispositifs dentés décrits ci-dessus soient des dentures intérieures ou extérieures venant en prise, il est également possible de réaliser des dispositifs à denture axiale avec déplacement axial pour mettre en prise des dentures ouvertes dans la di- rection axiale. Mais dans ce cas, il faut des moyens particu- liers pour assurer une fixation axiale réciproque de l'arbre moteur 12 par rapport à l'installation d'embrayage 14. Comme dans le dispositif d'entraînement selon l'invention, il n'y a pas de goujon de guidage ou de moyen analogue, le travail de montage est plus facile. La princi- pale et unique transmission des efforts se produit au niveau du dispositif d'embrayage, c'est-à-dire dans la zone des dis- positifs dentés 44, 46 engrenés. Il est clair que dans un dispositif d'entraînement assemblé, il y a un couplage en réaction des forces par les ensembles, châssis ou autre, por- tant d'une part l'installation d'embrayage et d'autre part l'arbre moteur. Toutefois cela n'est pas une transmission des forces dans le sens de la présente invention entre l'arbre d'entraînement (ou arbre moteur) et l'installation d'embrayage par le dispositif de couplage. R E V E N D I C A T I ONS 1 ) Dispositif d'entraînement comprenant - un arbre moteur (12) et une installation d'embrayage (14) notamment une installation d'embrayage hydrodynamique, - un dispositif de couplage (18) pouvant relier l'arbre mo- teur (12) à l'installation d'embrayage (14) pour transmet- tre la force, - le dispositif de couplage (18) ayant un premier dispositif denté (44) pouvant être solidaire en rotation de l'arbre moteur (12) et un second dispositif denté (46) pouvant être solidaire en rotation de l'installation d'embrayage (14), et - lorsque l'arbre moteur (12) et l'installation d'embrayage (14) sont couplés pour transmettre la force, le premier et le second dispositif dentés (44, 46) sont engrenés, caractérisé en ce que l'arbre moteur (12) et l'installation d'embrayage (14) ne sont reliés que par le dispositif de couplage (18) pour la transmission des forces. 2 ) Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dispositif denté (44) ou le second dispositif den- té (46) est une denture intérieure et l'autre, une denture extérieure. 3 ) Dispositif d'entraînement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier (44) et le second (46) dispositifs dentés sont en prise réciproque précontrainte. 4 ) Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' au moins un dispositif denté (44) comporte un ensemble de segments dentés (30) se suivant dans la direction périphéri- que, chaque segment denté (30) étant précontraint respective- ment par rapport à l'autre dispositif denté (46). Il ) Dispositif d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les segments dentés (30) ont au moins une, et de préférence plusieurs zones de courbure (34, 36, 38) et sont précontrain- tes par l'élasticité contre chaque fois l'autre dispositif denté (46). 6 ) Dispositif d'entraînement selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les segments dentés (30) sont des ressorts-lames. ) Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les segments dentés (30) ont dans la direction périphérique, une épaisseur de matière (E) plus importante que l'épaisseur de matière (d) dans leur zone déformable élastiquement (34, 36, 38, 40). 8 ) Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'installation d'embrayage (14) est un convertisseur de cou- ple hydrodynamique ou un embrayage hydraulique.