FR2784726A1

FR2784726A1 - Embrayage a liquide magnetorheologique

Info

Publication number: FR2784726A1
Application number: FR9912483A
Authority: FR
Inventors: Michel Hock
Original assignee: GKN Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2000-04-21
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: FR2784726B1; DE19847405C1; JP2000120731A; ITMI992109A1; IT1319410B1; US6241067B1; JP3188433B2; ITMI992109A0

Abstract

Embrayage comportant deux éléments d'embrayage (11, 21), pourvus de dentures frontales (12, 22) adaptées l'une à l'autre pour réaliser un engagement réciproque par coopération de formes, un premier élément d'embrayage (11) monté rotatif et soutenu axialement, et un second élément d'embrayage (21) pouvant être fixé axialement dans une première position pour réaliser un accouplement solidaire en rotation avec le premier élément d'embrayage (11) et pouvant être déplacé dans une deuxième position pour le séparer, par rotation, du premier élément d'embrayage (11), et un dispositif de blocage axial du deuxième élément d'embrayage (21), comprenant un système de cavités de forme variable rempli d'un liquide magnétorhéologique, un corps déplaceur susceptible d'être déplacé entre une première et une deuxième position, lequel limite de système de cavités et est relié au deuxième élément d'embrayage (21), et un électroaimant (37) pour magnétiser au moins une partie du liquide magnétorhéologique pour lui donner une forme solidifiée.

Description

L'invention se rapporte à un embrayage comportant deux éléments d'embrayage, qui sont pourvus de dentures frontales adaptées l'une à l'autre pour réaliser un engagement réciproque par coopération de formes, un premier élément d'embrayage qui est monté rotatif et soutenu axialement, et un second élément d'embrayage qui peut tre fixé axialement dans une première position pour réaliser un accouplement solidaire en rotation avec le premier élément d'embrayage et qui peut tre déplacé jusque dans une deuxième position pour le séparer, par rotation, du premier élément d'embrayage, et comportant un dispositif de blocage axial du deuxième élément d'embrayage.

La présente invention a pour objectif de proposer un tel embrayage avec structure simple qui convient particulièrement pour tre utilisé dans le train d'entraînement d'un véhicule, qui peut fonctionner au choix avec un arbre mené ou avec deux arbres menés, 1'embrayage devant servir à découpler le second arbre.

La solution de ce problème réside dans un embrayage du type précité, dans lequel le dispositif de blocage comprend les pièces suivantes : -un système de cavités de forme variable qui est rempli d'un liquide magnétorhéologique, -un corps déplacer susceptible d'tre déplacé entre une première et une deuxième position, lequel limite le système de cavités et est relié au deuxième élément d'embrayage, et -un électroaimant capable de magnétiser au moins une partie du liquide magnétorhéologique pour lui donner une forme solidifiée.

Dans les multiples possibilités de mise en oeuvre concrète, le principe actif réside en ce qu'un déplacer est utilisé en tant qu'élément de blocage axial dans le système de cavités, en faisant magnétiser le liquide magnétorhéologique limité par le déplacer dans le système de cavités et en le rendant ainsi de forme stable. On empche ainsi que le liquide magnétorhéologique soit déplacé par le déplacer dans les parties à section variable du système de cavités, de sorte que le déplacer est bloqué axialement. De manière avantageuse, la magnétisation du liquide électromagnétique peut tre réduite à un faible volume qui est contenu dans des zones de cavité de section ou de forme fortement variables.

Selon une configuration simple, le système de cavités peut avoir deux chambres cylindriques reliées l'une à l'autre (chambre de blocagechambre de compensation) qui reçoivent chacune des pistons correspondants travaillant en sens inverse (piston de blocage-piston de compensation), les deux chambres cylindriques étant reliées entre elles par des canaux de liaison qui font office de soupape. Si le liquide magnétorhéologique est solidifié par excitation de l'électroaimant, dans la soupape ainsi que dans les zones de section divergente, directement adjacentes de chaque côté, ceci correspond à un blocage de la soupape dans une liaison correspondante, ce qui empche un déversement de liquide depuis la chambre de blocage jusque dans la chambre de compensation, et vice versa, et ce qui permet un blocage des pistons dans leur position. De manière avantageuse, ce système ne s'use pas et est de réalisation peu coûteuse.

On peut en outre prévoir que des moyens à ressort précontraints déplacent le deuxième élément d'embrayage au moins indirectement dans la première position embrayée de 1'embrayage, lorsque le dispositif de blocage est inactivé. Ceci est avantageux lorsque la deuxième position débrayée est rarement occupée.

Il peut ici tre particulièrement avantageux que le piston de compensation soit sollicité à l'arrière par les moyens de ressort précontraints, en particulier par des ressorts Belleville. Le deuxième élément d'embrayage est alors déplacé directement par le piston de blocage au moyen du liquide déplacé.

Pour compléter, on peut prévoir que des moyens de débrayage susceptibles d'tre pilotés déplacent le deuxième élément d'embrayage dans la deuxième position débrayée d'embrayage lorsque le dispositif de blocage est inactivé. Ceci a l'avantage que les éléments d'embrayage seront proprement séparés lorsque le dispositif de blocage est inactivé.

On peut prévoir encore ici que les moyens de débrayage temporairement pilotés déplacent le deuxième élément d'embrayage dans la deuxième position débrayée de 1embrayage, avant d'activer le dispositif de blocage. Les éléments d'embrayage proprement séparés peuvent tre ainsi bloqués à l'encontre de la force des ressorts ; les moyens de débrayage-en particulier un électroaimant-peuvent tre de nouveau mis hors circuit.

En tant que configuration favorable du point de vue de la construction et du fonctionnement, on propose que les dentures frontales soient des dentures obliques qui, lorsque le dispositif de blocage est inactivé, poussent, sous l'action du couple, le deuxième élément d'embrayage en éloignement du premier élément d'embrayage jusque dans la deuxième position débrayée.

Des exemples de réalisation préférés sont représentés dans les dessins.

Ceux-ci montrent : figure 1, un embrayage selon l'invention dans un premier mode de réalisation simple à l'état embrayé ; figure 2,1'embrayage selon l'invention de la figure 1 à l'état débrayé ; figure 3, un embrayage selon l'invention dans un second mode de réalisation avec des capteurs, à l'état embrayé ; figure 4,1'embrayage selon l'invention de la figure 3 à l'état débrayé ; figure 5, un embrayage selon l'invention dans un troisième mode de réalisation avec des moyens de débrayage à l'état embrayé ; et figure 6,1'embrayage selon l'invention de la figure 5 à l'état débrayé.

Les figures seront décrites ci-après tout d'abord en commun. Dans une réalisation sensiblement symétrique en rotation par rapport à un axe de rotation A est montré un premier élément d'embrayage 11 qui est rotatif autour de l'axe A et qui est soutenu axialement par des moyens non représentés en détail. L'élément d'embrayage 11 présente une denture frontale 12 et il est montré avec un tourillon 13. Celui-ci est pourvu d'une denture d'arbre 14 par l'intermédiaire de laquelle un couple peut tre appliqué. Il est montré un deuxième élément d'embrayage 21 de mme réalisation symétrique en rotation par rapport à l'axe A, lequel est rotatif autour de l'axe A et pourvu d'une denture frontale 22 qui est adaptée à la denture frontale 12. L'élément d'embrayage 21 est constitué par plusieurs pièces et comprend un tourillon d'arbre 23 qui est également soutenu axialement par des moyens qui ne sont pas non plus représentés en détail, et qui présente une denture d'arbre 24 sur laquelle un couple peut tre prélevé. Le deuxième élément d'embrayage 21 est relié à un piston 25 cylindrique, et le tourillon d'arbre 23 est relié à un boîtier 26 cylindrique. Le piston 25 est susceptible d'tre déplacé axialement dans le boîtier 26, la liaison solidaire par couple des deux pièces étant assurée par un engrenage 27. Le piston 25 est étanché dans le boîtier 26 par un joint 28.

Le piston 25 forme avec le boîtier 26 une chambre cylindrique 29 qui est de volume variable. Dans le boîtier 26 est en outre formée une chambre de compensation 31 formée par un piston de compensation, celle-ci étant également de volume variable. Le piston de compensation 30 est soutenu élastiquement à l'arrière par des ressorts Belleville 32.

La chambre cylindrique 29 et la chambre de compensation 31 sont reliées l'une à l'autre par une chambre annulaire 33, des perçages de liaison respectifs 34,35 de faible section et en outre décalés radialement l'un par rapport à l'autre, étant interposés. Le système de cavités ainsi désigné est rempli de liquide électrorhéologique. Un électroaimant 37 annulaire entoure la chambre annulaire 33. Lorsque l'électroaimant est excité, le liquide magnétorhéologique est au moins de forme stable dans la chambre annulaire 33 de sorte qu'un écoulement à travers la chambre annulaire, qui n'est possible qu'en cas de modification de la forme du liquide, ne peut pas avoir lieu.

Dans la représentation des figures 1,3 et 5,1'embrayage est embrayé, c'est-à-dire les dentures frontales 12,22 des éléments d'embrayage 11, 21 s'engagent l'une dans l'autre par coopération de formes. Sous l'effet de ressorts Belleville 32, la chambre de compensation 31 est réduite au volume minimum, et la chambre cylindrique 29 est agrandie au volume maximum. Dans cette position, le piston 25 est bloqué par l'excitation de l'électroaimant 37. Un couple est susceptible d'tre transmis sans jeu depuis le tourillon 13 au tourillon 23.

Dans la représentation des figures 2,4 et 6, on voit que les dentures frontales 12,22 des éléments d'embrayage 11,21 sont mises hors d'engagement du fait qu'elles se sont éloignées axialement l'une de l'autre. Dans la réalisation des figures 1 et 2, ceci est exclusivement possible en écartant axialement par pression les dentures frontales 12, 22 sous l'action d'un couple ; ceci vaut aussi dans la réalisation des figures 3 et 4 dans laquelle il est prévu un capteur 36 qui, en cas de débrayage total des éléments d'embrayage, engendre un signal de commande avec lequel l'électroaimant 37 est de nouveau commuté.

Ceci permet de nouveau au liquide magnétorhéologique de bloquer de nouveau le piston 25 de sorte que les dentures frontales 12,22 des éléments d'embrayage 11,21 sont maintenues libres de sollicitation par les ressorts Belleville 32, pour éviter toute usure. Dans la réalisation des figures 3 et 4, un débrayage des dentures frontales 12,22 se produit en priorité au moyen de 1'excitation temporaire d'un électroaimant 38 qui agit axialement sur l'élément d'embrayage. Au-delà de l'effet d'écartement des dentures frontales 12,22, on peut ici régler un écartement entre les éléments d'embrayage 11,21 pour éviter de l'usure et des pertes par friction.

Le débrayage des éléments d'embrayage 11,21 suppose pour chacun que l'électroaimant 37 soit désexcité et qu'un écoulement à travers la chambre annulaire 33 puisse se produire en modifiant la forme du liquide magnétorhéologique. Le volume de la chambre cylindrique 28 est ici réduit, et le volume de la chambre de compensation 31 est agrandi. Le piston de compensation 30 vient ici en butée dans le boîtier 26. Les deux tourillons 13,23 et les deux éléments d'embrayage 11,21, respectivement, sont ici librement rotatifs l'un par rapport à l'autre.

Liste des numéros de référence 11 élément d'embrayage 12 denture frontale 13 tourillon 14 denture d'arbre 21 élément d'embrayage 22 denture frontale 23 tourillon d'arbre 24 denture d'arbre 25 piston 26 boîtier 27 engrenage 28 joint 29 chambre cylindrique 30 piston de compensation 31 chambre de compensation 32 ressorts Belleville 33 chambre annulaire 34 perçage de liaison 35 perçage de liaison 36 capteur 37 électroaimant 38 électroaimant

Claims

Revendications 1. Embrayage comportant deux éléments d'embrayage (11,21), qui sont pourvus de dentures frontales (12,22) adaptées l'une à l'autre pour réaliser un engagement réciproque par coopération de formes, un premier élément d'embrayage (11) qui est monté rotatif et soutenu axialement, et un second élément d'embrayage (21) qui peut tre fixé axialement dans une première position pour réaliser un accouplement solidaire en rotation avec le premier élément d'embrayage (11) et qui peut tre déplacé jusque dans une deuxième position pour le séparer, par rotation, par rapport au premier élément d'embrayage (11), et comportant un dispositif de blocage axial du deuxième élément d'embrayage (21), comprenant un système de cavités de forme variable qui est rempli d'un liquide magnétorhéologique, un corps déplacer susceptible d'tre déplacé entre une première et une deuxième position, lequel limite le système de cavités et est relié au deuxième élément d'embrayage (21), et un électroaimant (37) capable de magnétiser au moins une partie du liquide magnétorhéologique pour lui donner une forme solidifiée.
2. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de cavités de forme variable est constitué par une chambre cylindrique (29) dans laquelle un piston de blocage (25) est guidé à déplacement, des canaux de liaison (33,34,35) et une chambre de compensation (31) dans laquelle un piston de compensation (30) est soutenu à déplacement, en ce que les canaux de liaison (33,34,35) ont des sections en gradins et en ce que l'électroaimant (38) est capable de magnétiser le liquide électrorhéologique à l'intérieur des canaux de liaison (33,34,35).
3. Embrayage selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des moyens de ressort précontraints déplacent le deuxième élément d'embrayage (21) au moins indirectement dans la première position embrayée de 1'embrayage, lorsque le dispositif de blocage est inactivé.
4. Embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston de compensation (30) est sollicité à l'arrière par les moyens de ressort précontraints, en particulier des ressorts Belleville (32).
5. Embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dentures frontales (12,22) sont des dentures obliques qui, lorsque le dispositif de blocage est inactivé, poussent, sous l'action du couple, le deuxième élément d'embrayage (21) en éloignement du premier élément d'embrayage (11) jusque dans la deuxième position débrayée.
6. Embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens capteurs (36) qui détectent l'arrivée dans la seconde position débrayée et qui avancent alors le dispositif de blocage dans la deuxième position débrayée pour bloquer le deuxième élément d'embrayage (21).
7. Embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des moyens de débrayage (38) susceptibles d'etre avancés déplacent le deuxième élément d'embrayage (21) dans la deuxième position débrayée de 1'embrayage lorsque le dispositif de blocage est inactivé.
8. Embrayage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'après avoir avancé les moyens de débrayage (38) et après avoir atteint la deuxième position débrayée, le dispositif de blocage est avancé pour bloquer le deuxième élément d'embrayage (21) dans la deuxième position débrayée.