FR2574884A1 - Embrayage a frottement visqueux avec chambre reservoir dans le plateau primaire - Google Patents

Abstract

EMBRAYAGE A FROTTEMENT VISQUEUX CONSTITUE PAR UN ARBRE MENANT, UN PLATEAU PRIMAIRE RELIE A CE DERNIER ET UN SECONDAIRE MENE, LE CARTER DE L'EMBRAYAGE. LE PLATEAU PRIMAIRE 1 TOURNE DANS UNE CHAMBRE DE TRAVAIL 4 A L'INTERIEUR DU CARTER ET CONTIENT UNE CHAMBRE RESERVOIR 5. UN FLUX FLUIDE CIRCULANT ENTRE LA CHAMBRE DE TRAVAIL SECONDAIRE ET LA CHAMBRE RESERVOIR PRIMAIRE EST COMMANDE PAR UNE SOUPAPE FIXEE SUR LE PLATEAU PRIMAIRE ACTIONNE PAR UNE TIGE DE POUSSEE 7 LOGEE COAXIALEMENT DANS L'ARBRE MENANT. L'ORIFICE DE SIEGE 12 SE TROUVE SUR LA FACE FRONTALE DU PLATEAU PRIMAIRE ET L'OBTURATEUR 11 DANS LA CHAMBRE RESERVOIR. A LA PERIPHERIE DU PLATEAU PRIMAIRE SE TROUVE UN ORIFICE DE DECHARGE 13 QUI, EN LIAISON AVEC UNE CHICANE 14, POMPE LE FLUIDE DE LA CHAMBRE DE TRAVAIL DANS LA CHAMBRE RESERVOIR. CET EMBRAYAGE A FROTTEMENT VISQUEUX EST AVANTAGEUSEMENT UTILISE POUR L'ENTRAINEMENT DU VENTILATEUR D'UN RADIATEUR DE VEHICULE.

Description

La présente invention concerne un embrayage à frottement vis-

queux avec un primaire, constitué par un plateau primaire et un arbre menant, un secondaire mené, une chambre de travail remplie par un fluide visqueux entre le primaire et le secondaire, une chambre réservoir dans le primaire et, entre les chambres de travail et réser-

voir une liaison de fluide commandée en fonction de la tempéra-

ture et dans laquelle un élément de travail chargé par le fluide de refroidissement actionne un culbuteur fixé sur le primaire, par l'intermédiaire d'une tige de poussée logée coaxialement dans

l'arbre menant. L'invention part du brevet des Etats-Unis d'Amé-

rique n 32 62 528 (figure 7).

Dans cet embrayage à frottement visqueux connu, le plateau primaire comportant une chambre réservoir intérieure tourne dans la chambre de travail du carter de l'embrayage (secondaire). La chambre réservoir intérieure est reliée à la chambre de travail par deux ouvertures du plateau primaire, dont une est réalisée en

orifice de fuite d'huile et l'autre en orifice de déchar-

ge contrôlé par une chicane mobile, commandée en fonction de la

température: le fluide visqueux est refoulé de la chambre de tra-

vail dans la chambre réservoir quand la chicane pénètre dans la chambre de travail et, sous l'action de la force centrifuge, le

fluide-est refoulé de la chambre réservoir dans la chambre de tra-

vail par l'orifice de décharge quand la chicane sort de la chambre réservoir. Par référence à la figure 7 du brevet précité, le fluide circule donc dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans la chambre de travail de l'embrayage. Le fluide s'écoule ainsi d'abord par l'orifice de décharge, radialement vers l'extérieur, passe de la partie arrière de la chambre de travail dans la partie circonférentielle cylindrique du plateau primaire, puis dans la partie avant de la chambre de travail, c'est-à-dire sur la face

frontale avant du plateau primaire. Sur cette dernière, des dispo-

sitifs de refoulement (gorges de pompage) refoulent le fluide radialement vers l'intérieur, contre l'action exercée par la force centrifuge, jusqu'à ce qu'il puisse pénétrer de nouveau dans la

chambre réservoir par le bord radial intérieur du plateau primaire.

L'orifice de fuite d'huile du plateau primaire superpose un second flux fluide à ce flux fluide mentionné, contr8ôlé par la chicane mobile. Ce flux de fuite d'huile permanent est prévu pour le

refroidissement, afin d'évacuer la chaleur produite à une tempé-

rature intérieure élevée, du fait d'un glissement trop important par exemple. L'inconvénient de cet embrayage connu réside dans le

ralenti relativement élevé, qui résulte d'une part du flux perma-

nent de fuite et de refroidissement, et d'autre part de la position intérieure radialement relativement éloignée de la chicane, qui n'est pas à même de pomper tout le fluide de la chambre de travail dans la chambre réservoir. Le régime relativement élevé de cet embrayage implique en outre une consommation d'énergie inutile. Par suite de

son frottement sur la face de travail secondaire, la chicane cons-

titue enfin une pièce d'usure à durée de vie limitée.

L'invention vise à réduire le ralenti et la consommation

d'énergie d'un embrayage à frottement visqueux du type précité.

Elle vise en outre à réaliser les moyens de commande du flux fluide et du mécanisme de soupape correspondant sans usure dans la mesure du possible. Elle vise enfin à obtenir une construction axiale aussi compacte que possible et une meilleure hystérésis de l'embrayage,

ainsi que de faibles coûts de production.

Ce but est atteint selon l'invention en ce que la liaison de fluide entre la chambre réservoir et la chambre de travail est constituée d'une part par un orifice de siège, situé sur une face frontale du plateau primaire et commandé par un obturateur fixé à l'extrémité du culbuteur, etd'autre part par un orifice de décharge situé à la périphérie et contrôlé par une chicane fixe. L'orifice de siège, disposé sur la face frontale du plateau primaire et commandé par un obturateur,

et l'orifice de décharge situé à la périphérie et agissant en liai-

son avec une chicane fixe produisent une circulation contrôlée du fluide visqueux et assurent un ralenti très bas, surtout par la chicane

située dans la zone radialement la plus extérieure, car cette dis-

position permet de pomper pratiquement tout le fluide de la chambre

de travail vers la chambre réservoir quand la soupape est fermée.

Un flux supplémentaire de fuite ou de refroidissement est inutile dans cette construction, de sorte que l'embrayage selon l'invention présente aussi une meilleure hystérésis. La chicane fixe fonctionne enfin sans contact et ne subit donc pas d'usure; il en est de même pour le mécanisme de soupape, constitué par l'orifice de siège, l'obturateur et le culbuteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la chicane est fixé sur le plateau primaire. Il en résulte une construction simple et un pompage efficace du fluide de la chambre de travail vers la chambre réservoir. Ce dernier point s'applique en particulier quand, selon une autre caractéristique de l'invention, la chicane est réalisée sous forme d'une patte repliée vers l'extérieur et tournant dans une

gorge correspondante du carter.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le plateau primaire est réalisé sous forme d'un plateau creux de profondeur axiale minimale, les faces de travail primaires, qui avec des faces de travail secondaires forment les interstices de travail, étant essentiellement frontales et plan-parallèles. Il en résulte une construction économique et axialement compacte; les faces de travail cylindriques ou coniques sur la circonférence du plateau primaire, relativement coûteuses, sont remplacées par les faces de travail frontales plus économiques. Une construction particulièrement économique du plateau primaire est obtenue, selon une autre caractéristique de l'invention, quand le disque creux est constitué par deux pièces de t8le en forme de cuvette

emboîtées mutuellement.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un ressort de surcoursedisposé entre la tige de poussée et le culbuteur fixé au plateau primaire permet de compenser les tolérances de fabrication

lors du montage de l'embrayage, de sorte qu'un réglage précis des ins-

tants d'ouverture et de fermeture de l'obturateur est possible. Selon deux autres caractéristiques avantageuses de l'invention, ce ressort de surcourse ou de compensation est réalisé sous forme d'un ressort

lame en forme de languette intégré au culbuteur, auquel cas le culbu-

teur est avantageusement réglable par rapport à la tige de poussée au moyen d'un goujon fileté qui est d'une part solidaire de la tige de

poussée et d'autre part vissé dans le culbuteur ou le ressort de sur-

course par son filetage ou d'un ressort de compression et à boudin guidé sur une extrémité de la tige de poussée et prenant appui d'un côté sur un épaulement de ladite tige et de l'autre côté sur le culbuteur, auquel cas, avantageusement, la tige de poussée passe dans une ouverture centrale du culbuteur et est bloquée par sûreté de forme et/ou frottement du c6té opposé au ressort de compression, et le

blocage est assuré par un anneau de serrage se plaçant dans une posi-

tion axiale choisie à volonté. Dans le premier cas, le réglage s'effec-

tue de l'extérieur, sur l'embrayage définitivement monté, à l'aide

de la vis de réglage, à travers le couvercle du carter; après l'opé-

ration de réglage, le couvercle est obturé par un bouchon enmatière

plastique. Dans le second cas, le réglage s'effectue à l'aide d'un -

dispositif approprié, en plaçant la bague de serrage sur l'extrémité

extérieure de la tige de poussée.

Selon une autre caractéristique de l'invention enfin, unbilame métallique est fixé sur l'extrémité libre du culbuteur, prend aDDui sur la face intérieure du plateau primaire et obture l'orifice de siège

quand la température intérieure augmente. On évite ainsi une sur-

chauffe de l'embrayage et du fluide visqueux, dont la durée de vie

est augmentée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront

mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un

exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale de l'embrayage; la figure 2 est une élévation partielle du culbuteur suivant la flèche X de la figure 1; la figure 3 est une coupe radiale partielle de la chicane et de l'orifice de décharge constituant le détail Z; la figure 4 est une autre coupe axiale de l'embrayage avec un réglage modifié de la tige de poussée; et la figure 5 est une élévation partielle du culbuteur suivant la flèche

X de la figure 4.

La figure 1 représente l'embrayage selon l'invention, dans lequel un plateau primaire 1 tournant dans un secondaire 2 ou carter d'embrayage est solidaire d'un arbre menant 3. Le carter d'embrayage ou secondaire 2 est monté en rotation sur un roulement rainuré à

billes 6 par rapport à l'arbre menant 3 et simultanément fixé axia-

lement. Le plateau primaire est creux et comprend une chambre réservoir 5 intérieure. Une chambre de travail 4, comportant des

interstices de travail 4' et 4", est formée entre le carter d'em-

brayage 2 et le plateau primaire 1. La chambre réservoir 5 est reliée à la chambre de travail 4 par un orifice de siège 12 et un orifice de décharge 13. La section de passage de l'orifice de siège 12 est

contr8lée par un obturateur 11 fixé sur l'extrémité libre d'un cul-

buteur 8 qui est réalisé sous forme d'un ressort lame et dont l'autre extrémité est solidaire du plateau primaire 1. Le culbuteur 8 présente dans sa partie médiane un ressort de surcourse 18 en forme de languette, intégré au culbuteur 8, c'est-à-dire formant une seule pièce avec ce dernier. Une tige de poussée 7 coulisse dans un alésage coaxial de l'arbre menant 3; son extrémité du c6té de l'embrayage est réalisé en goujon fileté 9, vissé dans le ressort de surcourse 18 en forme de languette. La face frontale de l'embrayage est obturée par un bouchon plastique 10 au voisinage du goujon fileté 9. La tige de poussée 7 est actionnée par un élément de travail, et de préférence un élément dilatable, non représenté et chargé par le fluide de refroidissement; le piston de l'élément de travail agit en sortant contre le culbuteur 8 réalisé sous forme d'un ressort lame et est ramené dans sa position neutre par un ressort de rappel non représenté. Une chicane 14, réalisée sous forme de patte, est disposée au voisinage de l'orifice de décharge 13 et reliée au plateau primaire 1. Ce dernier est réalisé sous forme d'une pièce de t8le comportant deux disques en forme de cuvette 16, 17 mutuellement 16. Le carter 2 comprend une gorge 15 dont la section correspond au profil de la patte 14 qui tourne sans contact dans cette gorge 15. A l'extrémité libre

du culbuteur 8, c'est-à-dire sensiblement dans la zone de l'obtura-

teur 11, est fixé un bilame métallique 19 dont l'extrémité libre 19'

légèrement bombée repose sur la face intérieure du plateau primaire 1.

Les figures 4 et 5 représentent une autre forme de réalisation de l'invention, avec une tige de poussée 20 modifiée et une fixation modifiée sur le culbuteur 24. La tige de poussée 20, coulissant également dans l'arbre menant 27, présente du côté de l'embrayage une saillie 21 de diamètre plus faible, formant un épaulement 22

par rapport au reste de la tige de poussée 20. Un ressort de com-

pression à boudin 23 est disposé sur cette saillie 21 et prend appui d'un c8té sur l'épaulement 22 de la tige de poussée 20 et de l'autre

sur le culbuteur 24. L'extrémité extérieure de la saillie 21 tra-

verse une ouverture centrale 25 du culbuteur 24 et est bloquée sur côté du culbuteur 24 opposé au ressort de compression 23 par un

anneau de serrage 26 par frottement et sûreté de forme.

L'embrayage à frottement visqueux précédemment décrit, qui

est rempli d'un fluide visqueux tel qu'une huile silicone du com-

merce, fonctionne comme suit. Le moteur étant froid, c'est-à-dire à faible température du fluide de refroidissement, le piston de

l'élément dilatable non représenté est reculé, le culbuteur 8 appli-

que l'obturateur Il sur l'orifice de siège 12, qui est ainsi fermé.

Lorsque le plateau primaire tourne, au ralenti par exemple, la chicane pompe le fluide visqueux de la chambre de travail 4 dans la chambre réservoir 5 du plateau primaire 1, à travers l'orifice

de décharge 13. La chicane 14 disposée extrêmement loin à l'exté-

rieur et la gorge 15 du carter permettent de refouler pratiquement tout le fluide visqueux de la chambre de travail 4 dans la chambre réservoir 5. Un abaissement du ralenti à une vitesse pratiquement nulle, c'est-à-dire un dégagement complet de l'embrayage est ainsi possible. Lorsque la température du moteur et par suite celle du fluide de refroidissement augmentent, l'élément dilatable est chauffé de sorte que son piston est refoulé et repousse la tige de poussée 7 devant lui. Ce mouvement de la tige de poussée sur le culbuteur 8 soulève l'obturateur 11 de l'orifice de siège 12, de sorte que du fluide visqueux peut s'écouler sous l'action de la force centrifuge

de la chambre réservoir 5 dans la chambre de travail 4 ou ses inters-

tices de travail 4' et 4". Un couple est ainsi transmissible du plateau primaire 1 au secondaire 2 selon le degré de remplissage

des interstices de travail 4' et 4" par le fluide visqueux. L'em-

brayage s'engage lentement, c'est-à-dire qu'un ventilateur fixé sur lui refoule de l'air de refroidissement dans un radiateur d'un moteur à combustion interne. La chicane fixe 14 refoule toutefois en permanence du fluide de la chambre de travail 4 dans la chambre réservoir 5, de sorte que la soupape 12 étant ouverte, du fluide circule en permanence entre la chambre réservoir et la chambre de

travail, assurant ainsi un refroidissement en plus de la transmis-

sion de puissance. Dans le cas d'un dégagement de chaleur trop intense dans l'embrayage, par suite d'un glissement trop important entre le primaire et le secondaire par exemple, le bilame 19 applique l'obturateur 11 sur l'orifice de siège 12 en se courbant sous

l'action de la température et en prenant appui sur le plateau pri-

maire. La chicane 14 refoule ainsi de nouveau tout le fluide dans la chambre réservoir 5, de sorte qu'aucun-dégagement de chaleur ne

peut plus se produire dans le fluide visqueux par suite de l'accrois-

sement du frottement de cisaillement. La durée de vie de ce fluide

visqueux est ainsi augmentée.

Dans l'exemple de réalisation selon figures 1 et 2, le réglage du culbuteur 8 de l'obturateur 11 s'effectue par le goujon fileté 9 qui, après le montage de l'embrayage, est vissé de l'extérieur dans le culbuteur 8 ou la languette 18 jusqu'à ce que l'obturateur 11

s'applique sur l'orifice de siège 12. Il est ainsi garanti que l'ins-

tant d'ouverture, c'est-à-dire le point d'enclenchement de l'embrayage, demeure toujours constant. Après ie réglage, le goujon fileté 9 est

bloqué par rapport au culbuteur 8 à l'aide de dispositions appro-

priées connues, de sorte que le réglage est conservé; l'ouverture de la face frontale de l'embrayage est ensuite fermée par un bouchon

en matière plastique 10.

Dans la variante de réalisation selon figures 4 et 5, la tige de poussée 20 dont l'extrémité 21 porte le ressort de compression 23 est introduite dans l'ouverture centrale 25 du culbuteur 24, puis ce dernier est amené dans la position appliquant l'obturateur sur l'orifice de siège. Lorsqu'il en est ainsi, l'anneau de serrage 26 r74884 est glissé sur l'extrémité 21 de la tige de poussée, qui est ainsi fixée axialement par rapport au culbuteur 24. Les tolérances de fabrication entre la tige de poussée d'une part et les pièces de

l'embrayage montées sur l'arbre menant d'autre part sont ainsi com-

pensées, ce qui garantit un engagement et un dégagement précis de l'embrayage. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans

sortir du cadre de l'invention.

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Claims (12)

Revendications

1. Embrayage à frottement visqueux avec un primaire, constitué par un plateau primaire et un arbre menant, un arbre mené, une chambre de travail remplie par le fluide visqueux entre le primaire et le secondaire, une chambre réservoir dans le primaire et, entre les chambres de travail et réservoir, une liaison de fluide commandée en fonction de la température et dans laquelle un élément de travail chargé par un fluide de refroidissement actionne un culbuteur fixé sur le primaire, par l'intermédiaire d'une tige de poussée logée coaxialement dans l'arbre menant, ledit embrayage étant caractérisé en

ce que la liaison de fluide entre la chambre réservoir (5) et lacham-

bre de travail (4) est constituée d'une part par un orifice de siège (12), situé sur une face frontale du plateau primaire (1) et commandé par un obturateur (11) fixé à l'extrémité du culbuteur (8), et d'autre part par un orifice de décharge (13) situé à la périphérie et

contr8lé par une chicane (14) fixe.

2. Embrayage à frottement visqueux selon revendication 1, carac-

térisé par la fixation de la chicane (14) sur le plateau primaire (1).

3. Embrayage à frottement visqueux selon revendication 2, caracté-

risé en ce que la chicane est réalisée sous forme d'une patte (14) repliée radialement vers l'extérieur et tournant dans une gorge

(15) correspondante du carter.

4. Embrayage à frottement visqueux selon une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le plateau primaire est

réalisé sous forme d'un plateau creux de profondeur axiale minimale,

les faces de travail primaires (1', 1"), qui avec des faces de tra-

vail secondaires (2', 2") forment les interstices de travail (4',

4"), étant essentiellement frontales et plan-parallèles.

5. Embrayage à frottement visqueux selon revendication 4, carac-

térisé en ce que le plateau primaire (1) est réalisé sous forme d'une pièce de tale comportant deux disques en cuvette emboîtés

mutuellement (16,17).

6. Embrayage à frottement visqueux selon une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisé par un ressort de surcourse (18,

23) disposé entre la tige de poussée (7) et le culbuteur (8) fixé

sur le plateau primaire.

7. Embrayage à frottement visqueux selon revendication 6, carac-

térisé en ce que le ressort de surcourse est réalisé en ressort-

lame en forme de languette intégrée au culbuteur (8).

8. Embrayage à frottement visqueux selon revendication 7, carac- térisé en ce que le culbuteur (8) est réglable par rapport à la tige de poussée (7) au moyen d'un goujon fileté (9) qui est d'une part solidaire de la tige de poussée (7) et d'autre part vissé dans

le culbuteur (8) ou le ressort de surcourse (18) par son filetage.

9. Embrayage à frottement visqueux selon revendication 6, carac-

térisé en ce que le ressort de surcourse est réalisé sous forme d'un ressort de compression (23) guidé sur une extrémité (21) de la tige de poussée et prenant appui d'un coté sur un épaulement (22)

de ladite tige et de l'autre côté sur le culbuteur (24).

10. Embrayage à frottement visqueux selon revendication 9, carac-

térisé en ce que la tige de poussée (21) passe dans une ouverture centrale (25) du culbuteur (24) et est bloquée par sûreté de forme

et/ou frottement du c6té opposé au ressort de compression (23).

11. Embrayage à frottement visqueux selon revendication 10, carac-

térisé en ce que le blocage est assuré par un anneau de serrage

(26) se plaçant dans une position axiale choisie à volonté.

12. Embrayage à frottement visqueux selon une quelconque des reven-

dications 1 à 11, caractérisé par un bilame métallique (19) fixé d'un c6tésir le culbuteur (8, 24), prenant appui par son extrémité libre (19') à l'intérieur du plateau primaire (1) et obturant-l'orifice de siège

(12) à température intérieure élevée.