Brevet FR2895475A1 — publié le 20070629

Embrayage multidisques pour boîte de vitesses de véhicule automobile, et boîte de vitesses associée. La présente invention concerne le domaine des dispositifs de commande interne de boîtes de vitesses pour véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement un embrayage multidisques pour une boîte de vitesses à arbres parallèles, comportant des première et seconde séries de disques aptes à venir en contact de frottement les uns avec les autres de façon à assurer la transmission d'un couple moteur vers un arbre primaire de la boîte de vitesses. Une telle position est généralement appelée position embrayée . Le passage de la position embrayée à une position débrayée, appelée phase de débrayage , est commandé par le déplacement d'une butée de commande d'embrayage entre une position de repos et une position active. Par un retour à sa position de repos, la butée de commande permet le passage de la position débrayée à la position embrayée, appelé phase d'embrayage . Cette phase d'embrayage est utilisée lors d'un changement de rapport de la boîte de vitesses pour équilibrer les vitesses de rotation du vilebrequin du moteur et de l'arbre primaire de la boîte de vitesses. Cette phase d'embrayage est également utilisée lors du démarrage du véhicule, pour sa mise en mouvement à partir d'une position d'arrêt. Pour plus de détails sur le passage de rapports de démultiplication d'une boîte de vitesses, on pourra par exemple se référer aux documents FR-A-2 643 428 et FR-A-2 699 632. Afin d'obtenir une pression de serrage suffisante sur les disques de l'embrayage, on prévoit généralement un organe hydraulique pour commander le déplacement de la butée de commande. 2 Toutefois, l'utilisation d'un tel organe nécessite de prévoir des conduites d'alimentation, un distributeur de fluide hydraulique, ainsi que des chambres de commande et de compensation. L'implantation de ces éléments à l'intérieur du carter de la boîte de vitesses peut être relativement difficile et augmente sensiblement le volume total de la transmission. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un embrayage multidisques pour boîte de vitesses permettant d'obtenir une pression de serrage satisfaisante sur les disques sans utiliser d'organe de commande hydraulique. A cet effet, l'embrayage multidisques pour boîte de vitesses de véhicule automobile est pourvu d'un élément d'entrée, d'au moins un premier disque, d'une cloche de sortie, d'au moins un second disque, d'un organe de commande mécanique pour le serrage des disques sensiblement coaxial par rapport à la cloche de sortie. L'embrayage comprend également des moyens d'amplification de l'effort de serrage appliqué sur les disques montés sur la cloche de sortie et sur l'organe de commande, lesdits moyens étant aptes à permettre un éloignement linéaire relatif de l'organe de commande et de la cloche de sortie le long dudit axe, lors de la transmission d'un couple. Avec un tel embrayage, il devient dès lors possible d'obtenir une pression de serrage suffisante sur les disques d'embrayage, en utilisant uniquement des organes de commande mécanique. En effet, l'existence de tels moyens entre la cloche de sortie et l'organe de commande permet d'obtenir, lors de la transmission du couple, un éloignement relatif de ces deux éléments, ce qui accroît la pression appliquée sur les disques. 3 Dans un mode de réalisation préféré, le moyen d'amplification monté sur l'organe de commande comprend une rampe inclinée apte à coopérer avec une rampe complémentaire du moyen d'amplification monté sur la cloche de sortie. L'utilisation de telles rampes permet ainsi d'obtenir, lors de la transmission du couple de l'arbre d'entrée vers l'arbre de sortie, une amplification de l'effort de serrage appliqué sur les disques de manière relativement simple et économique. Avantageusement, l'embrayage comprend des organes élastiques montés entre la cloche de sortie et l'organe de commande. L'organe de commande peut être configuré pour maintenir, dans une position de repos, le serrage des disques sous l'effet des organes élastiques. De préférence, l'embrayage comprend des, guides pour les organes élastiques et des pions de centrage desdits guides. Préférentiellement, l'élément d'entrée comprend une cloche d'entrée centrée sur l'arbre de sortie qui est l'arbre primaire de la boîte de vitesses. Dans un mode de réalisation, l'organe de commande coulisse le long dudit axe sur la cloche de sortie. L'organe de commande peut avantageusement comprendre un roulement de butée pour la commande des manoeuvres d'embrayage et de débrayage. De préférence, l'organe de commande comprend la seconde série de disques. L'embrayage peut être pourvu d'une unique rondelle de réglage montée entre la cloche d'entrée et un carter d'embrayage La présente invention concerne également une boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant un embrayage tel que défini précédemment. 4 La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation détaillé décrit à titre d'exemple nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 représente une vue en coupe partielle d'une boîte de vitesses de véhicule automobile montrant le montage d'un embrayage selon l'invention disposé à l'entrée de ladite boîte ; et -la figure 2 est une vue en coupe selon l'axe II-II de la figure 1. La boîte de vitesses, référencée 1 dans son ensemble, comprend un carter 2 d'embrayage à l'intérieur duquel est monté un embrayage 3 multidisques disposé sur un arbre primaire 4 de la boîte. L'arbre primaire 4, s'étendant sensiblement suivant son axe 5, est monté à une extrémité du carter 2 d'embrayage par l'intermédiaire d'un roulement 6, pouvant être par exemple un roulement à billes. A l'intérieur du carter 2 d'embrayage, sont également montés ici des arbres intermédiaire 7 et secondaire 8 de la boîte de vitesses. L'embrayage 3 est pourvu d'une cloche d'entrée 9, d'une cloche de sortie 10, et d'un organe de commande 11. La cloche d'entrée 9 comprend une portion tubulaire 12 axiale étagée montée en partie sur l'arbre 4 primaire, par l'intermédiaire d'une bague 13 fixée à une extrémité axiale dudit arbre. Une partie 12a de la portion tubulaire 12 est axialement en saillie par rapport à ladite extrémité de l'arbre 4. La partie 12a est cannelée de manière à recevoir un couple moteur par l'intermédiaire d'un volant amortisseur (non représenté). La cloche d'entrée 9 forme ainsi l'élément d'entrée de l'embrayage 3. Afin de réaliser l'étanchéité du carter 2 d'embrayage, la partie 12a comprend, à son extrémité axiale libre, un bouchon 14. A cet effet, il est également prévu entre un capot de fermeture 2a du carter 2 d'embrayage et la portion tubulaire 12, un joint d'étanchéité 15 dynamique. La partie 12a de portion tubulaire 12 est prolongée, axialement du côté opposé au bouchon 14, par une première portion radiale 16 5 s'étendant à l'intérieur du carter 2 au voisinage du capot 2a, qui est elle-même prolongée par une seconde portion radiale 17. La seconde portion radiale 17 est ici rapportée sur la première portion 16 par soudage. Bien entendu, il est également envisageable d'utiliser d'autres moyens de fixations tels que des vis, ou encore de réaliser la cloche 9 en une seule pièce, par emboutissage et pliage d'un flan de tôle d'acier. La seconde portion radiale 17 est prolongée, à partir d'un bord libre de grand diamètre, par une portion axiale 18 s'étendant du côté opposé au capot 2a. Sur sa partie extérieure, la portion axiale 18 supporte une masse d'inertie 19 dimensionnée pour augmenter l'inertie globale de l'embrayage 3 et réduire les efforts transmis. La partie intérieure de la portion axiale 18 comprend une première série de disques 20 rapportés par l'intermédiaire de cannelures. La cloche de sortie 10 est pourvue d'un manchon 21 monté sur l'arbre primaire 4 et muni, au niveau de son alésage, de rainures axiales aptes à coopérer avec des cannelures correspondantes dudit arbre pour la transmission d'un couple à l'arbre 4. Le manchon 21 comprend également, à une extrémité libre, une première portion radiale 22 s'étendant à proximité de la portion radiale 16 de la cloche 9. La portion radiale 22 est prolongée par une seconde portion sensiblement radiale 23. Ladite seconde portion 23 est ici rapportée sur la première portion 22 par soudage. Bien entendu, il est également possible de réaliser la cloche 10 en une seule pièce, par emboutissage et pliage d'un flan de tôle d'acier. 6 La seconde portion radiale 23 est prolongée, à partir d'un bord libre de grand diamètre, par des protubérances 24 axiales s'étendant du côté opposé à la cloche d'entrée 9 et espacées circonférentiellement entre elles. Les protubérances 24 sont disposées radialement entre l'arbre 4 primaire et la portion axiale 18 de la cloche d'entrée 9. Sur la première portion radiale 22 de la cloche de sortie 10 est rapporté un disque 25 de butée en contact de frottement avec des surfaces radiales opposées des portions 16 et 22 des cloches 9 et 10. En variante, il pourrait être envisageable de remplacer ce disque de friction par une butée à aiguilles, ou encore un traitement de surface adéquat. L'organe de commande 11 est monté à coulissement axialement sur la cloche de sortie 10, par l'intermédiaire d'une bague 27 de guidage montée sur la surface cylindrique extérieure du manchon 21 de ladite cloche. A cet effet, l'organe de commande 11 comprend un manchon 26 pourvu d'un alésage à l'intérieur duquel est monté ladite bague 27. Le manchon 26 est prolongé, à une extrémité axiale située au voisinage de la portion radiale 22 de la cloche de sortie 10, par une collerette radiale, elle-même prolongée radialement par une portion 28. La portion 28 sensiblement radiale est ici rapportée par soudage. La portion 28 présente une dimension radiale sensiblement égale à celle de la portion radiale 23 de la cloche 10 de sortie. La portion 28 est prolongée axialement, en direction de ladite cloche 10, par des protubérances 29 espacées circonférentiellement les unes par rapport aux autres. Les protubérances 29 sont dimensionnées et disposées de manière à être situées circonférentiellement entre les protubérances 24 de la cloche de sortie 10. Chaque protubérance 29 est prolongée à 7 partir de son extrémité libre par un flanc radial 30 s'étendant vers l'extérieur en direction de la portion axiale 18, en étant disposé axialement à proximité de la portion radiale 17 de la cloche d'entrée 9. Sur les parties extérieures des protubérances 29, sont prévues des cannelures recevant de façon coulissante axialement une seconde série de disques 31. Les flancs 30 sont situés axialement entre les disques 31 et la portion radiale 17 de la cloche d'entrée 9. Les flancs 30 sont aptes à venir en appui contre lesdits disques 31, par l'intermédiaire d'un premier plateau de pression 30a, en forme de rondelle plate, fixé sur les flancs de manière à permettre le serrage des disques 20, 31 et la transmission d'un couple entre les cloches d'entrée et de sortie 9 et 10. A cet effet, un second plateau 30b de pression, en forme de rondelle plate, est également monté sur les protubérances 29. Le plateau 30b est opposé axialement au plateau 30a, en considérant les disques 21. Le second plateau 30b est positionné axialement par l'intermédiaire d'un anneau élastique 32, par exemple du type circlips, monté sur les protubérances 24 de la cloche de sortie 10. De manière à permettre des manoeuvres de débrayage et d'embrayage, une butée 33 de commande est montée sur le manchon 26 de l'organe de commande 11. La butée 33 peut Métre actionnée par l'intermédiaire d'une fourchette 34 pour faire coulisser axialement l'organe de commande 11 sur la cloche de sortie 10. Dans une position de repos de la butée 33, les flancs 30 exercent un effort axial sur les disques 20, 31, pour maintenir l'embrayage 3 en position fermée. A cet effet, l'embrayage 3 comprend au moins un organe élastique 35, monté ici entre la partie radiale 28 de l'organe de commande 11 et la partie radiale 23 de la cloche de sortie 10. L'organe 8 élastique 35 est situé radialement au voisinage des protubérances 24 et 29, et peut par exemple être un ressort hélicoïdal. Afin de permettre un guidage de chaque organe élastique 35, l'embrayage 3 comprend également au moins un pion 36 de centrage cylindrique, fixé sur la portion radiale 23 de la cloche de sortie 10 et au moins un guide 37 tubulaire apte à coulisser sur ledit pion. Le guide 37 vient en contact de frottement contre la portion radiale 28 de l'organe de commande 11. Une des extrémités de chaque organe 35 élastique vient en appui contre la portion radiale 23 de la cloche de sortie 10, l'autre extrémité étant en contact avec la portion radiale 28 de l'organe de commande 11 par l'intermédiaire d'une collerette radiale de frottement du guide 37. Ainsi, chaque organe élastique 35 monté sous précontrainte exerce un effort axial sur l'organe de commande 11 en direction du carter 2 d'embrayage, permettant d'obtenir un serrage des disques 20 et 31. En variante, il pourrait également être envisageable de prévoir un organe élastique constitué par un diaphragme. De manière à obtenir une amplification de l'effort de serrage appliqué sur les disques 20 et 31, l'embrayage 3 comprend également des ergots 40 et des sièges 41 montés sur l'organe de commande 11 et sur la cloche de sortie 10. Les ergots 40 et les sièges 41 sont ici disposés respectivement sur la portion radiale 28 et sur la portion radiale 23 au voisinage des organes élastiques 35, en étant décalés radialement vers l'intérieur. Bien entendu, il est également envisageable de monter les ergots 40 sur la cloche de sortie 10, et les sièges 41 sur l'organe de commande 11. 9 Comme illustré sur la figure 2, chaque ergot 40 comprend une surface convexe 40a en correspondance de forme avec une surface concave 41a du siège 41 associé formant guide. Les surfaces 40a et 41a comprennent des rampes inclinées, par exemple entre 30 et 60 par rapport à une direction de déplacement de l'organe de commande 11 relativement à la cloche de sortie 10, en considérant un plan de la figure 2 qui est perpendiculaire au plan de la figure 1. Dans une position embrayée, telle que représentée à la figure 1, le couple moteur transite, via la cloche d'entrée 9, vers l'organe de commande 11 par l'intermédiaire des disques 20, 31 qui sont en contact de frottement les uns avec les autres. Le couple transite ensuite de l'organe de commande 11 vers la cloche de sortie 10, via les ergots 40 et des sièges 41. L'arbre primaire 4 est ainsi entraîné en rotation autour de son axe 5. Lors de la transmission du couple entre l'organe de commande 11 et la cloche de sortie 10, les surfaces 40a et 41a permettent de provoquer le coulissement de l'organe de commande 11 sur la cloche de sortie 10 en direction du carter 2, ce qui accroît l'effort de serrage appliqué sur les disques 20 et 31 appliqué initialement par l'organe élastique 35, et ce dès que le couple d'entrée instantané excède le couple transmissible par les disques, ledit couple transmissible étant une fonction croissante de l'effort axial de serrage subi par les disques. Les ergots 40 et les sièges 41 forment ainsi des moyens d'amplification de l'effort de serrage appliqués sur les disques 20 et 31 en assurant l'éloignement linéaire de la portion radiale 28 de l'organe de commande 11 relativement à la portion radiale 23 de la cloche de sortie 10. Pour assurer la reprise des efforts axiaux exercés pendant les manoeuvres de débrayage et d'embrayage et pour positionner axialement l'embrayage 3 sur l'arbre 4 primaire de la boîte de vitesses, il est également prévu une butée à aiguilles 42 et une rondelle d'appui 43 montées entre une extrémité axiale du manchon 21 de l'organe de commande 11 et le carter 2 d'embrayage, ainsi qu'une unique rondelle de réglage 44 et une butée à aiguilles 45 disposées entre la portion radiale 16 de la cloche d'entrée 9 et le flasque 2a dudit carter. L'embrayage multidisques pour boîte de vitesses de véhicule automobile selon l'invention est pourvu d'une cloche d'entrée solidaire en rotation d'un arbre d'entrée, d'au moins un premier disque supporté par la cloche d'entrée, d'une cloche de sortie solidaire en rotation d'un arbre de sortie, d'au moins un second disque, d'un organe de commande mécanique pour le serrage des disques qui est sensiblement coaxial par rapport à la cloche de sortie, et d'éléments de transformation d'un mouvement de rotation de la cloche d'entrée en mouvement de translation de l'organe de commande le long dudit axe pour amplifier l'effort de serrage appliqué sur les disques. REVENDICATIONS 1-Embrayage multidisques pour boîte de vitesses de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un élément d'entrée (9), d'au moins un premier disque (20) supporté par l'élément d'entrée, d'une cloche de sortie (10), d'au moins un second disque (31), d'un organe de commande (11) mécanique pour le serrage des disques qui est sensiblement coaxial par rapport à la cloche de sortie, et de moyens d'amplification (40, 41) de l'effort de serrage appliqué sur les disques montés sur la cloche de sortie et sur l'organe de commande, lesdits moyens étant aptes à permettre un éloignement linéaire relatif de l'organe de commande et de la cloche de sortie le long dudit axe, lors de la transmission d'un couple. 2-Embrayage selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'amplification (40) monté sur l'organe de commande comprend une rampe (40a) inclinée apte à coopérer avec une rampe complémentaire (41a) du moyen d'amplification (41) monté sur la cloche de sortie. 3-Embrayage selon la revendication 1 ou 2, comprenant des organes (35) élastiques montés entre la cloche de sortie et l'organe de commande. 4-Embrayage selon la revendication 3, dans lequel l'organe de commande (11) est configuré pour maintenir, dans une position de repos, le serrage des disques sous l'effet des organes élastiques. 5-Embrayage selon la revendication 3 ou 4, comprenant des guides (37) pour les organes élastiques et des pions de centrage (36) desdits guides. 6-Embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément d'entrée comprend une cloche d'entrée (9) centrée sur un arbre de sortie qui est l'arbre primaire de la boîte de vitesses. 12 7-Embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande (11) coulisse le long dudit axe sur la cloche de sortie. 8-Embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande comprend la seconde série de disques (31). 9-Embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, pourvu d'une unique rondelle de réglage montée entre l'élément d'entrée et un carter d'embrayage (2). 10-Boîte de vitesses pour véhicule automobile, comprenant un embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes.