Brevet FR2830588A1 — publié le 20030411

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'embrayage multiple, notamment dispositif d'embrayage double comportant au moins deux zones d'embrayage avec chaque fois un dispositif à plateau de pression couplé à un dispositif de boîtier pour tourner en commun autour d'un axe de rotation et mobile axialement par rapport au dispositif de boîtier, un dispositif d'appui et un dispositif à disques d'embrayage qui peut être serré par ses surfaces de friction entre le dispositif à plateau de pression et le dispositif d'appui. De tels dispositifs d'embrayage multiple sont utilisés fréquemment comme des embrayages pour des boîtes de vitesses dites de commutation en charge dans lesquelles alternativement le chemin de transmission du couple se fait par deux arbres d'entrée de boîte de vitesses coaxiaux l'un à l'autre. Pour éviter autant que possible les coupures de force de traction par les opérations de commutation ou d'embrayage, on aura des phases de fonctionnement avec patinage pendant lesquelles une chaleur par friction, importante, se dégage dans le dispositif d'embrayage. La présente invention a pour but de développer un dispositif d'embrayage multiple du type ainsi défini, garantissant l'évacuation de la chaleur dégagée pendant le fonctionnement de l'embrayage. Selon une première caractéristique de l'invention, ce problème est résolu par un embrayage multiple du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que chacun des dispositifs de disque d'embrayage est muni d'un autre organe de sortie pour le couplage solidaire en rotation, et le dispositif d'embrayage comporte un dispositif de refroidissement adjacent à celui-ci et qui est traversé par un fluide de refroidissement. Grâce au dispositif de refroidissement traversé par le fluide de refroidissement dans la zone adjacente au dispositif d'embrayage, on évite toute accumulation de chaleur et la chaleur générée essentiellement par frottement peut être évacuée rapidement. On décharge ainsi les zones thermiquement très sollicitées, ce qui a pour conséquence un allongement de la durée globale de fonctionnement d'un tel dispositif d'embrayage. On peut par exemple prévoir que le dispositif de refroidissement soit prévu de manière à entourer le dispositif du boîtier, radialement de manière extérieure et au moins par zones. Pour pouvoir réunir les différents composants du système il est proposé que le dispositif de refroidissement fasse partie d'une machine électrique destinée à induire un couple et/ou à récupérer de l'énergie électrique. Même dans de tels systèmes, connus aussi comme démarreur/générateur qui peuvent fournir le couple nécessaire au démarrage du moteur à combustion interne ou le couple d'assistance mis en oeuvre pendant le fonctionnement et qui lorsque le moteur à combustion interne tourne, peuvent transformer l'énergie cinétique en énergie électrique, il se dégage de la chaleur qu'il faut éliminer. Le circuit de refroidissement fourni selon l'invention a ainsi à la fois une fonction d'évacuation de chaleur de la zone du dispositif d'embrayage et aussi celle d'évacuer la chaleur du moteur électrique. On peut alors prévoir par exemple que la machine électrique comporte une zone de stator portant un support et entourant l'axe de rotation et une zone de rotor, tournant par rapport à la zone de stator, et qui est couplée au dispositif de boîtier pour tourner en commun, et le dispositif de refroidissement forme au moins une partie du support du stator. Pour avoir une bonne liaison de transmission de chaleur à la fois avec la machine électrique et avec le dispositif de refroidissement, selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu qu'une zone d'interaction de rotor entoure radialement à l'extérieur une zone d'interaction de stator. Le support peut former un corps annulaire à section en U et la zone d'interaction de rotor et la zone d'interaction de stator sont entourées par zones essentiellement par le profil en U du corps annulaire. Pour arriver à une évacuation de chaleur encore meilleure il est proposé que le dispositif de refroidissement présente des structures de surface, de préférence en forme de nervures, sur son côté tourné vers le dispositif de boîtier. Egalement du fait que les dispositifs d'appui pour deux zones d'embrayage juxtaposées dans la direction de l'axe de rotation soient formés essentiellement par une zone d'appui annulaire, munie d'au moins un orifice de passage d'air en forme de canal, on peut permettre à un composant sollicité thermiquement, notamment dans la zone du dispositif d'appui, d'évacuer encore mieux la chaleur dégagée. Selon une autre caractéristique de l'invention, le problème est résolu par un dispositif d'embrayage multiple, notamment un dispositif d'embrayage double, comportant au moins deux zones d'embrayage avec chaque fois un dispositif de plateau de pression mobile axialement par rapport au dispositif de boîtier, en étant couplé à un dispositif de boî- tier pour tourner en commun autour d'un axe de rotation, un dispositif d'appui et un dispositif de disque d'embrayage avec des surfaces de friction destinés à être serrées entre le dispositif à plateau de pression et le dispositif d'appui, chacun des dispositifs à disque d'embrayage étant prévu pour être couplé solidairement en rotation à un autre organe, les dispositifs d'appui de deux zones d'embrayage juxtaposées en direction de l'axe de rotation, étant formés essentiellement par une zone d'appui annulaire dans laquelle il y a au moins un orifice de passage d'air en forme de canal. Pour pouvoir utiliser efficacement les forces centrifuges, notamment pour créer une circulation d'air, il est proposé qu'au moins un orifice de passage d'air soit ouvert dans un côté intérieur radial de la zone d'appui annulaire. Un autre avantage de cette disposition est que les surfaces, en général situées dans la direction axiale pour coopérer par friction, ne sont pas influencées par une quelconque ouverture. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'un dispositif d'embrayage selon l'invention, - la figure 2 est une coupe longitudinale partielle d'une variante de réali- sation d'un dispositif d'embrayage selon l'invention. La figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un embrayage double portant globalement la référence 10. Cet embrayage double 10 comporte un dispositif de boîtier formé de plusieurs parties portant globalement la référence 12. Une pièce en forme de disque 14, fonctionnant comme volant d'inertie, masse secondaire d'un volant d'inertie à deux masses, de tôle d'entraînement ou de moyen analogue, assure le couplage en rotation de l'embrayage double 10 sur l'arbre d'entraînement, par exemple le vilebrequin d'un moteur à combustion interne. Une partie de boîtier 16 est reliée à un segment 17 radialement extérieur, s'étendant essentiellement dans la direction axiale, en étant fixée à la pièce en forme de disque 14 par plusieurs vis 18. Un segment 20, annulaire, dirigé radialement vers l'intérieur, formé par la partie de boîtier 16, constitue une zone d'appui pour les deux zones d'embrayage 22,24, de l'embrayage double 10 qui seront décrites de manière plus précise ultérieurement. Une autre partie de boîtier 26 est reliée solidairement par son segment 28 radial extérieur, qui s'étend également essentiellement dans la direction axiale, par un ensemble de vis 30 à la partie de boîtier 16 suivant une liaison solidaire. Un segment annulaire 32, venant radialement en saillie vers l'intérieur et appartenant à la partie de boîtier 26, sert d'appui ou de palier de rotation sur le mécanisme d'actionnement 34 par l'intermédiaire d'un palier 36. La première zone d'embrayage 22 de l'embrayage double 10 comporte un plateau de pression 38 prévu sur un côté axial de la zone d'appui 20 formée ou prévue sur le dispositif de boîtier 12. Entre ce plateau de pression 38 et la zone d'appui 20 se trouve le dispositif à surface de friction 44 comportant les garnitures de friction 40,42 d'un disque d'embrayage 46 de la première zone d'embrayage 22. Dans l'exemple de réalisation représenté, le disque d'embrayage 46 est réalisé avec un amortisseur d'oscillations de torsion 47. Dans sa zone radiale intérieure, le disque d'embrayage 46 est relié à un moyeu 48 pour son couplage solidaire en rotation sur un premier arbre de sortie ou arbre d'entrée de boîte de vitesses 51. Dans sa zone radiale extérieure, le plateau de pression 38 comporte, en plusieurs endroits de sa périphérie, des saillies radiales 50 traversant des ouvertures correspondantes de la partie de boîtier 16, de manière radiale, et avec du jeu périphérique. Ces saillies 50 sont couplées par des tirants 52, solidairement à un organe d'actionnement 54, par exemple de forme annulaire. L'organe d'actionnement 54 est sollicité par la zone radiale extérieure 56 d'un élément de transmission de force d'actionnement 58. Cet élément s'appuie par sa zone radiale médiane contre le côté extérieur du segment 32 de la partie de boîtier 26 en étant sollicité dans sa zone radiale intérieure 60 par une zone d'actionnement 62 du mécanisme d'actionnement 34. L'élément de transmission de force d'actionnement 58 peut par exemple être réalisé comme un diaphragme ; il peut également s'agir d'un dispositif à levier de transmission de force comportant plusieurs éléments de levier répartis dans la direction périphérique. La seconde zone d'embrayage 24 comporte, de l'autre côté axial de la zone d'appui 20, un plateau de pression 64. Entre le plateau de pression 64 et la zone d'appui 20 se trouve le dispositif à surface de friction 66 d'un disque d'embrayage 68 de la seconde zone d'embrayage 24 et ses garnitures de friction 70,72. Le disque d'embrayage 68 de l'exemple de réalisation représenté comporte également un amortisseur d'oscillations de torsion 74. Dans sa zone radiale intérieure, le disque d'embrayage 68 est muni d'un moyeu 76 pour le couplage solidaire en rotation sur un second arbre d'entrée de boîte de vitesses 78 essentiellement concentrique au premier arbre d'entrée de boîte de vitesses 51. Un élément de transmission de force d'actionnement 80 de la seconde zone d'embrayage 24 s'appuie radialement à l'extérieur sur la partie de boîtier 26 et sollicite le plateau de pression 64 dans une zone radiale médiane. Radialement à l'intérieur, l'élément de transmission de force d'actionnement 80 est prévu pour être sollicité par une zone d'actionnement 82 du mécanisme d'actionnement 34. L'élément de transmission de force d'actionnement 80 peut également être réalisé par un diaphragme ou un dispositif à levier. Le dispositif d'embrayage double 10 tel que représenté est du type normalement ouvert. Les deux zones d'actionnement 62,82 du mécanisme d'actionnement 34, sous l'effet des différents éléments de transmission de force d'actionnement 58,80, créent une force d'embrayage agissant sur les plateaux de pression 38,64 et la zone d'appui 20. Le couplage en rotation des plateaux de pression 38,64 sur le dispositif de boîtier 12 peut se faire par exemple par des ressorts lames tangentiels qui, pour conserver un effet auto-amplificateur, ont des zones de couplage décalées axialement avec, d'une part, le plateau de pression 38,64, et, d'autre part, le dispositif de boîtier 12. Le dispositif de boîtier 12 de l'embrayage double 10 est entouré par un moteur électrique 90 connu de façon générale comme générateur/démarreur de vilebrequin. Cette machine électrique 90 comprend une zone de rotor 92 avec un support de rotor 94 qui dans l'exemple de réalisation représenté fait une seule pièce avec la partie de boîtier 14 ; on peut également avoir une pièce séparée, reliée au dispositif de boîtier 12 pour tourner en commun. Le support de rotor 94 porte dans son segment 96 radial extérieur, de forme sensiblement cylindrique, une zone d'interaction de rotor 98. Cette zone comporte un paquet de plaques de tôle 100 fonctionnant comme étrier pour les aimants permanents 102 répartis dans la direction périphérique. Cette zone d'interaction de rotor 98 entoure radialement à l'extérieur une zone d'interaction de stator portant globalement la référence 104 d'une zone de stator 106. La zone d'interaction de stator 14 comprend plusieurs plaques de tôle 108 placées les unes contre les autres et qui fonctionnent comme étriers pour les enroulements 110 traversés par le courant. La zone d'interaction de stator 104 est portée par un support de stator 112. Celui-ci comporte une pièce 114 fixée dans sa zone radiale extérieure sur un bloc moteur 116 ou moyen analogue et dont la zone radiale intérieure est reliée solidairement à une pièce annulaire 118 portant directement la zone d'interaction de stator 14. Ces deux pièces 114,118 forment un corps annulaire à section sensiblement en forme de U ; cette section en forme de U entoure la zone d'interaction de rotor 98 et la zone d'interaction de stator 104, prévues au même endroit, et entourées essentiellement sur trois côtés. A l'intérieur du support de stator 112 se trouve un ensemble de canaux de fluide de refroidissement 102. Cet ensemble de canaux peut être relié au système de refroidissement du moteur indiqué par un orifice de sortie 122. Il peut toutefois être également prévu une zone de branchement 124 pour brancher le circuit de canaux de liquide de refroidissement 120 sur un système d'alimentation externe d'un liquide de refroidissement. Pendant le fonctionnement, le circuit à canaux de liquide de refroidissement est traversé par un agent de refroidissement, par exemple de l'eau de refroidissement. Il en résulte que l'ensemble du support de stator 112 et ainsi également les composants du système qui interfèrent thermiquement avec celui-ci sont refroidis. Cela est prévu surtout dans la zone d'interaction de stator 104 qui, traversée par le courant, dégage une énergie calorifique importante. Mais aussi le dispositif de boîtier 12 ou l'ensemble de la zone de l'embrayage double 10 sollicité thermiquement, reçoit un meilleur refroidissement par l'abaissement de la température au niveau du support de stator 112 du fait du gradient de température. Pour améliorer encore plus l'effet d'interaction de refroidissement, le support de stator 112 comporte, sur son côté tourné vers le dispositif de boîtier 12 de l'embrayage double 10, en particulier sur le côté radial intérieur de la pièce 118, une structure de nervures 128 augmentant la surface pour l'interaction thermique. Le dispositif de refroidissement constitué principalement par le circuit de canaux 120 dans le support de stator 112 réalise un double effet très avantageux dans le système de la figure 1. D'une part, on refroidit la partie la plus sollicitée thermiquement dans la machine électrique 90, à savoir la zone de stator 106. D'autre part, on refroidit la zone fortement sollicitée du point de vue thermique de l'embrayage double 10 par les opérations de commutation. On augmente ainsi la sécurité de fonctionnement et on assure en outre une plus grande durée d'utilisation des différents composants du système. La figure 2 montre une variante de réalisation d'un embrayage double selon l'invention. Les composants dont la structure et le fonctionnement ont déjà été décrits ci-dessus portent les mêmes référen- ces complétées du suffixe a Il. La structure de base et le fonctionnement de base de l'embrayage double de la figure 2 correspondent au principe déjà décrit cidessus. On remarque toutefois de légères différences de construction à la figure 2. C'est ainsi que par exemple la partie de boîtier 16 est prolongée radialement vers l'intérieur et comporte ainsi finalement également la partie de boîtier 14 représentée à la figure 1 par laquelle se fait la liaison avec le vilebrequin. Cette partie de boîtier 16a est reliée à la zone d'appui 20a, en forme de disque annulaire, par exemple par une liaison soudée. La partie de boîtier 26a est alors reliée à cet ensemble par exemple par un soudure. L'élément d'actionnement 54a est relié à un ensemble de tirants apparaissant à la figure 2 qui assure l'action de la plaque de pression 38a de la première zone d'embrayage 22a. De plus, à chaque zone d'embrayage est associé chaque fois un compensateur d'usure 132a, 134a ; dans l'exemple représenté, les deux compensateurs d'usure 132a, 134a sont de même construction. Le fonctionnement de base sera décrit brièvement ciaprès en se référant au dispositif de compensation d'usure 132a. Le compensateur d'usure 132a comprend deux éléments de réglage annulaires 136a, 138a. Ces éléments ont des rampes complémentaires au niveau de leur surface appliquée l'une contre l'autre de fa- çon qu'une rotation relative des deux anneaux de réglage 136a, 138a qui se fait sous la précontrainte des ressorts, conduise à une augmentation du trajet axial global des deux composantes. Un élément de ressort lame 140a fixé sur le plateau de pression 38a déborde de l'anneau de compensation 138a et pré-règle celui-ci avec l'anneau de compensation 136a contre le plateau de pression 38. Ainsi, normalement, on ne peut avoir le mouvement relatif induit par la tension de ressort évoquée. Un élément de blocage 142a est fixé au dispositif de boîtier 12a. Cet élément de blocage pénètre radialement vers l'intérieur et chevauche une zone d'extrémité libre de l'élément de ressort lame 140a. En présence d'usure, dans la vue de la figure 2, le plateau de pression 38a sera plus proche de la zone d'appui 20a. Il en résulte que l'élément de ressort lame 140a rencontre l'élément de blocage 142a et la zone radialement extérieure de ce mouvement de déplacement ne peut plus s'effectuer. Ainsi, en cas d'usure de l'élément de ressort lame 140a, ce moyen se soulève légèrement de l'anneau de réglage a posteriori 138a. Un coulisseau en forme de coin 144a, également soumis à une tension de ressort, pénètre dans l'intervalle annulaire agrandi par l'usure, entre le plateau de pression 30a et l'élément à ressort lame 140a en évitant ainsi, lorsqu'on exécute une opération de débrayage suivie d'une opération d'actionnement par les tirants 52a, que lors de la course de dégagement du plateau de pression 38a, l'élément de ressort lame 140a vient de nouveau en appui contre l'anneau de réglage a posteriori 138a. Bien plus, du fait qu'il n'est sollicité ni par le tirant 52a ni par l'élément de ressort lame 140a, l'anneau de réglage 136a peut effectuer un mouvement de rotation périphérique, ce qui permet l'extension évoquée ci-dessus du chemin axial du dispositif compensateur d'usure 132a qui comprend principalement les deux anneaux de réglage 136a, 138a. L'extension axialement augmentée compense alors essentiellement l'usure produite précédemment et la coopération de l'élément de blocage 142a et l'élément de ressort lame 140a. Une autre différence de construction est que, comme cela apparaît également à la figure 2, les deux plateaux de pression 38a, 64a sont à plusieurs couches. Par exemple, on peut prévoir qu'une couche 150a de surface de friction présente un moindre coefficient de dilatation thermique qu'une couche 152a plus éloignée de la surface supérieure de friction ou de la garniture de friction du disque d'embrayage sur ses deux côtés. Dans le cas de la sollicitation thermique générée par le frottement, la zone proche de la couche de friction sera plus fortement chauffée que la zone éloignée. Comme les coefficients de dilatation thermique sont plus faibles, cela permet d'assurer qu'à la fois dans la zone proche de la zone de friction et dans la zone éloignée des ressorts de friction, on rencontre approximativement la même dilatation thermique, ce qui évite tout risque de déformation de la plaque conduisant la couleur pour la plaque de pression 38a, de façon analogue à la plaque de pression 64a. Comme matière pour la couche 150a on peut prévoir par exemple une fonte grise ou des particules renforcées par de l'aluminium, diffusées par exemple selon la marque Duralcan". Pour la couche 152a on peut utiliser par exemple de l'aluminium ou un alliage d'aluminium. Dans la forme de réalisation de la figure 2 on reconnaît en outre que dans la plage d'appui 20a réalisée avec une forme ou en anneau de cercle, on a des orifices de passage 154a. Ces orifices s'étendent d'une surface frontale 156a située radialement à l'intérieur de la zone d'appui 20a en forme d'anneau, radialement vers l'extérieur, pour être par exemple ouverts radialement vers l'extérieur, ou encore débouchent dans une zone d'ouverture 158a de l'une des deux faces axiales reliées. Les orifices 154a veillent que notamment les forces centrifuges produites pendant la rotation soient transférées radialement de l'intérieur vers une position radialement à l'extérieur et qu'ainsi les zones d'appui de palier 20a sollicitées thermiquement sur les deux faces axiales seront refroidies plus efficacement. Il est évident que ce type de refroidissement peut être combiné à un dispositif de radiateur supplémentaire représenté à la figure 1. On se reportera à cette figure en ce qu'évidemment dans les différents systèmes, le dispositif d'embrayage peut être réalisé différemment de ce qui est représenté. Cela concerne par exemple les compensateurs d'usure, les disques d'embrayage, le mécanisme d'actionnement, la nature de la transmission de force entre le mécanisme d'actionnement et les plateaux de pression usw. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif d'embrayage multiple, notamment dispositif d'embrayage double comportant au moins deux zones d'embrayage (22,24) avec chaque fois un dispositif à plateau de pression (38,64) couplé à un dispositif de boîtier (12) pour tourner en commun autour d'un axe de rotation (A) et mobile axialement par rapport au dispositif de boîtier (12), un dispositif d'appui (20) et un dispositif à disques d'embrayage (46,68) qui peut être serré par ses surfaces de friction (44,66) entre le dispositif à plateau de pression (38,64) et le dispositif d'appui (20), caractérisé en ce que chacun des dispositifs de disque d'embrayage (46,68) est muni d'un autre organe de sortie (51,78) pour le couplage solidaire en rotation, et le dispositif d'embrayage (10) comporte un dispositif de refroidissement (130) adjacent à celui-ci et qui est traversé par un fluide de refroidissement. 2 ) Dispositif d'embrayage multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement (130) entoure le dispositif de boîtier (12) au moins par zones, de manière radialement extérieure. 3 ) Dispositif d'embrayage multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement (130) fait partie d'une machine électrique (90) pour fournir un couple et/ou pour récupérer de l'énergie électrique. 4 ) Dispositif d'embrayage multiple selon la revendication 3, caractérisé en ce que la machine électrique (90) est portée par un support (112) ayant une zone de stator (106) entourant l'axe de rotation (A) et une zone de rotor (92) tournant en commun avec le dispositif de boîtier (12) qui est monté à rotation par rapport à la zone de stator (106) et le dispositif de refroidissement (130) constitue au moins une partie du support (112) du dispositif de stator (106). 5 ) Dispositif d'embrayage multiple selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' une zone d'interaction de rotor (98) entoure radialement à l'extérieur une zone d'interaction de stator (104). 6 ) Dispositif d'embrayage multiple selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le support (112) forme un corps annulaire ayant une section essentiellement en forme de U, une zone d'interaction de rotor (98) et une zone d'interaction de stator (104) étant entourées essentiellement par le profilé en U de l'organe annulaire. 7 ) Dispositif d'embrayage multiple selon la revendication 2 ou l'une quelconque des revendications 3 à 6 dans la mesure où elles sont reliées à la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement (130) comporte une structure de surface, de préférence à nervures (128) sur sa face tournée vers le dispositif de boîtier (12). 8 ) Dispositif d'embrayage multiple selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les dispositifs d'appui de deux zones d'embrayage (22,24) juxtaposées dans la direction de l'axe de rotation (A) sont formés principalement par une zone d'appui annulaire (20) dans laquelle il est prévu au moins un orifice de passage d'air en forme de canal. 9 ) Dispositif d'embrayage multiple, notamment dispositif d'embrayage double, comportant au moins deux zones d'embrayage (22a, 24a) avec chaque fois un dispositif de plateau de pression (38a, 64a) mobile axialement par rapport au dispositif de boîtier (12a), en étant couplé à un dispositif de boîtier (12a) pour tourner en commun autour d'un axe de rotation (A), un dispositif d'appui (20a) et un dispositif de disque d'embrayage (46a, 68a) avec des surfaces de friction (44a, 66a) destinés à être serrées entre le dispositif à plateau de pression (38a, 64a) et le dispositif d'appui (20a), chacun des dispositifs à disque d'embrayage (46a, 68a) étant prévu pour être couplé solidairement en rotation à un autre organe (51a, 78a), les dispositifs d'appui (20a) de deux zones d'embrayage (22a, 24a) juxtaposées en direction de l'axe de rotation (A), étant formés essentiellement par une zone d'appui annulaire (20a) dans laquelle il y a au moins un orifice de passage d'air (154a) en forme de canal. 10 ) Dispositif d'embrayage multiple selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' au moins un orifice de passage d'air (154a) est ouvert vers un côté radial intérieur (156a) de la zone d'appui (20a) annulaire.