Brevet FR2895474A1 — 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. 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 et un second disques, d'un organe de commande mécanique pour le serrage des disques sensiblement coaxial par rapport à l'élément d'entrée. L'embrayage comprend également des moyens d'amplification de l'effort de serrage appliqué sur les disques montés sur l'élément d'entrée et sur l'organe de commande, lesdits moyens étant aptes à permettre un éloignement linéaire relatif de l'organe de commande et de l'élément d'entrée 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 l'élément d'entrée 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 l'élément d'entrée. 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 l'élément d'entrée 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 est centré 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 par rapport à une 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 est guidé axialement par l'élément d'entrée. L'embrayage peut être pourvu d'une unique rondelle de réglage montée entre l'élément 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 dans une position embrayée ; - la figure 2 est une vue correspondant à celle de la figure 1 dans une position débrayée de l'embrayage ; et -la figure 3 est une vue en coupe selon l'axe III-III de la figure 1 Sur les figures l et 2, 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'un élément d'entrée 9, d'un élément de sortie 10, et d'un organe de commande 11. L'élément d'entrée 9 comprend un moyeu 12 et une cloche 13 d'entrée rapportée sur le moyeu. Le moyeu 12 est pourvu d'une portion tubulaire 14 axiale étagée comprenant une partie 14a cannelée de manière à recevoir un couple moteur par l'intermédiaire d'un volant amortisseur (non représenté). La portion tubulaire 14 est montée en partie sur l'arbre 4 primaire, par l'intermédiaire d'une bague (non référencée) fixée à une extrémité axiale dudit arbre. La portion tubulaire 14 est prolongée, axialement du côté opposé à la partie 14a, par une première portion radiale 15 s'étendant à l'intérieur du carter 2, qui est elle-même prolongée axialement vers l'extérieur par une portion axiale formant nez 16. Le nez 16 entoure radialement en partie la portion tubulaire 14, en étant coaxial avec elle. Le nez 16 est prolongé, sensiblement en son milieu, radialement vers l'extérieur par une seconde portion radiale 17, qui est elle-même prolongée, à partir d'un bord libre de grand diamètre, par une portion axiale 18 s'étendant axialement vers l'intérieur de la boîte de vitesses 1. La cloche 13 d'entrée comprend une portion radiale 19 alignée radialement avec la seconde portion radiale 17 du moyeu 12, et prolongeant vers l'extérieur ladite portion radiale 19. La portion radiale 19 est ici rapportée sur la seconde portion 17 par soudage. Bien entendu, il est également envisageable d'utiliser d'autres moyens de fixations tels que des vis, ou encore de réaliser l'élément d'entrée 9 en une seule pièce, par emboutissage et pliage d'un flan de tôle d'acier. La portion radiale 19 de la cloche 13 est prolongée, à partir d'un bord libre de grand diamètre, par une portion axiale 20 s'étendant vers l'intérieur. Afin de réaliser l'étanchéité du carter 2 d'embrayage, la partie 14a comprend, à son extrémité axiale libre, un bouchon 22. A cet effet, il est également prévu entre un capot de fermeture 2a du carter 2 d'embrayage et le nez 16, un joint d'étanchéité 23 dynamique. L'élément de sortie 10 est pourvu d'un manchon 24 et d'une cloche 25 de sortie rapportée sur ledit manchon. Le manchon 24 est 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 24 comprend, à proximité d'une extrémité libre, une portion radiale 26, sur laquelle est rapportée ici par soudage une portion radiale 27 de la cloche 25. Bien entendu, il est également possible de réaliser l'élément de sortie 10 en une seule pièce, par emboutissage et pliage d'un flan de tôle d'acier. La portion radiale 27 est prolongée, à partir d'un bord libre de grand diamètre, par une portion axiale 28 s'étendant en direction de la cloche 13. La portion axiale 28 est décalée radialement vers l'intérieur par rapport à la portion axiale 20 de la cloche 13. Sur sa partie extérieure, la portion axiale 28 comprend une première série de disques 29 rapportés par l'intermédiaire de cannelures. L'organe de commande 11 comprend un manchon 30 de débrayage et un piston 31 monté sur ledit manchon par l'intermédiaire d'un roulement 32, représenté ici sous la forme d'un roulement à billes. Le manchon 30 de débrayage comprend une portion tubulaire 33 axiale étagée située axialement entre la portion radiale 17 de l'élément d'entrée 9 et la portion radiale 27 de l'élément de sortie 10, et radialement entre le manchon 24 dudit élément de sortie 10 et la portion axiale 18 de l'élément d'entrée 9. La portion tubulaire 33 du manchon est prolongée, à partir d'un bord libre de petit diamètre, par des protubérances 34 axiales s'étendant du côté opposé à l'élément d'entrée 9 et espacées circonférentiellement entre elles. Les protubérances 34 s'étendent axialement à travers des ouvertures 26a ménagées au niveau de la portion radiale 26 du manchon 24 de l'élément de sortie 10. Les protubérances 34 sont en saillie axiale par rapport à ladite portion radiale 26. Le manchon 30 de débrayage est monté à coulissement axialement par rapport à l'élément de sortie 10. Le piston 31 est lié en translation avec le manchon 30 de débrayage. Le piston 31 comprend une première portion axiale 35 en contact, au niveau de son alésage, avec le roulement 32. La partie extérieure de la portion axiale 35 est en contact, par l'intermédiaire d'un revêtement anti-friction (non référencé), avec la portion axiale 18 de l'élément d'entrée 9 qui forme ainsi moyen de centrage du piston 11. La portion axiale 35 est prolongée, à partir d'un bord libre situé au voisinage de la portion radiale 27 de l'élément de sortie 10, par une portion radiale 36 s'étendant jusqu'à proximité de la portion axiale 28 dudit élément de sortie. La portion radiale 36 est prolongée axialement, en direction de l'élément d'entrée 9, par une seconde portion axiale 37 prolongée à partir de son extrémité libre par un flanc radial 38 annulaire. Le flanc radial 38 s'étend vers l'extérieur en direction de la portion axiale 20, en étant disposé axialement à proximité de la portion radiale 19 de l'élément d'entrée 9. Le flanc 38 est ainsi situé axialement entre la portion axiale 28 de l'élément de sortie 10 supportant les disques 29 et la portion radiale 19 de l'élément d'entrée 9. Le flanc 38 est prolongé, à partir d'une extrémité libre de grand diamètre, par une troisième portion axiale 39 s'étendant en direction opposée à l'élément d'entrée 9. La portion axiale 39 est située radialement entre la portion axiale 28 de l'élément de sortie 10 et la portion axiale 20 de l'élément d'entrée 20. Elle est ici rapportée sur le flanc 38 par soudage. Sur la partie intérieure de la portion axiale 39, sont prévues des cannelures recevant de façon coulissante axialement une seconde série de disques 40. Le flanc 38 est apte à venir en appui contre lesdits disques 40, par l'intermédiaire d'un premier plateau de pression 41, en forme de rondelle plate. Le plateau de pression 41 est fixé sur le flanc 38 de manière à permettre le serrage des disques 29, 40 et la transmission d'un couple entre les éléments d'entrée et de sortie 9 et 10. A cet effet, un second plateau 42 de pression, en forme de rondelle plate, est rapporté sur la portion axiale 20. Le plateau 42 est opposé axialement au plateau 41, en considérant les disques 40. De manière à permettre des manoeuvres de débrayage et d'embrayage, une butée 43 de commande est montée sur les protubérances axiales 34 du manchon 30 de l'organe de commande 11. La butée 43 est réalisée ici sous la forme d'un roulement à billes. La butée 43 peut être actionnée par l'intermédiaire d'une fourchette 44 pour faire coulisser axialement l'organe de commande 11 par rapport à l'élément de sortie 10. Dans une position de repos de la butée 43, illustré à la figure 1, le flanc 30 exerce un effort axial sur les disques 29, 40, pour maintenir l'embrayage 3 en position fermée. A cet effet, l'embrayage 3 comprend au moins un organe élastique 45, monté ici entre la partie radiale 36 de l'organe de commande 11 et la partie radiale 19 de l'élément d''entrée 9. L'organe élastique 45 est situé radialement au voisinage de la portion axiale 37, et peut par exemple être un ressort hélicoïdal. Afin de permettre un guidage de chaque organe élastique 45, l'embrayage 3 comprend également au moins un pion 46 de centrage cylindrique, fixé sur la portion radiale 19 de l'élément d'entrée 9 et au moins un guide 47 tubulaire apte à coulisser sur ledit pion. Le guide 47 vient en contact de frottement contre la portion radiale 36 de l'organe de commande 11. Une des extrémités de chaque organe 45 élastique vient en appui contre la portion radiale 19 de l'élément d'entrée 9, l'autre 9 extrémité étant en contact avec la portion radiale 36 de l'organe de commande 11 par l'intermédiaire d'une collerette radiale de frottement du guide 47. Ainsi, chaque organe élastique 45 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 29 et 40. 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 29 et 40, l'embrayage 3 comprend également des ergots 48 et des sièges 49 montés sur l'organe de commande 11 et sur l'élément d'entrée 9. Les ergots 48 et les sièges 49 sont ici disposés respectivement sur la portion radiale 36 et sur la portion radiale 19 au voisinage des organes élastiques 45, en étant décalés radialement vers l'intérieur. Bien entendu, il est également envisageable de monter les ergots 48 sur l'élément d'entrée 9, et les sièges 49 sur l'organe de commande 11. Comme illustré sur la figure 3, chaque ergot 48 comprend une surface convexe 48a en correspondance de forme avec une surface concave 49a du siège 49 associé formant guide. Les surfaces 48a et 49a 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 l'élément d'entrée 9, en considérant un plan de la figure 3 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 l'élément d'entrée 9, vers l'organe de commande 11, par l'intermédiaire des ergots 48 et des sièges 49. Le couple transite ensuite vers l'élément de sortie 10 par l'intermédiaire des disques 29, 40 qui sont en contact de frottement les uns avec les autres. L'arbre primaire 4 est ainsi entraîné en rotation autour de son axe 5. Lors de la transmission du couple entre l'élément d'entrée 9 et l'organe de commande 11, les surfaces 48a et 49a permettent de provoquer le coulissement de l'organe de commande 11 en direction de l'élément de sortie 10, ce qui accroît l'effort de serrage appliqué sur les disques 29 et 40 appliqué initialement par l'organe élastique 45, 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 48 et les sièges 49 forment ainsi des moyens d'amplification de l'effort de serrage appliqués sur les disques 29 et 40 en assurant l'éloignement axial de la portion radiale 36 de l'organe de commande 11 relativement à la portion radiale 19 de l'élément d'entrée 9. 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 50 et une rondelle d'appui 51 montées entre une extrémité axiale du manchon 24 de l'élément de sortie 10 et le carter 2 d'embrayage, ainsi qu'une unique rondelle de réglage 52 montée axialement entre la portion radiale 15 de l'élément d'entrée 9 et un premier roulement 53 disposé sur la portion tubulaire 14 dudit élément. Un second roulement 54 est également monté sur la portion tubulaire 14 en étant positionné axialement par rapport au premier roulement 53, par l'intermédiaire d'une entretoise 55. Le roulement 54 est arrêté axialement, du côté opposé à ladite entretoise, par un flasque 56 rapporté sur le capot 2a et par un ensemble 57, représenté de façon schématique, et comprenant une rondelle ressort, une rondelle d'appui et un anneau d'arrêt, de type circlips. La rondelle ressort permet notamment d'appliquer une précharge contrôlée sur les roulements 53 et 54. L'embrayage multidisques pour boîte de vitesses de véhicule automobile selon l'invention est pourvu d'un élément d'entrée solidaire en rotation d'un arbre d'entrée, d'au moins un premier et un second disques, d'un organe de commande mécanique pour le serrage des disques qui est sensiblement coaxial par rapport à l'élément d'entrée, et d'éléments de transformation d'un mouvement de rotation de l'élément 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.15 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 et un second disques (29, 40), d'un organe de commande (11) mécanique pour le serrage des disques qui est sensiblement coaxial par rapport à l'élément d'entrée, et de moyens d'amplification (48, 49) de l'effort de serrage appliqué sur les disques montés sur l'élément d'entrée et sur l'organe de commande, lesdits moyens étant aptes à permettre un éloignement linéaire relatif de l'organe de commande et de l'élément d'entrée le long dudit axe, lors de la transmission d'un couple. 2-Embrayage selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'amplification (48) monté sur l'organe de commande comprend une rampe (48a) inclinée apte à coopérer avec une rampe complémentaire (49a) du moyen d'amplification (49) monté sur l'élément d'entrée. 3-Embrayage selon la revendication 1 ou 2, comprenant des organes (45) élastiques montés entre l'élément d'entrée 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 (47) 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 est centré sur un arbre de sortie qui est l'arbre primaire de la boîte de vitesses. 13 7-Embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande (11) coulisse le long dudit axe par rapport à une cloche (25) de sortie. 8-Embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de commande est guidé axialement par l'élément d'entrée. 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.