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BREVET D'INVENTION
La présente invention concerne les embrayages destinés à transmettre un mouvement de rotation. Elle a pour objet un embrayage dont le rayon est inférieur à celui des' @ embrayages usuels à friction, à égalité de puissance transmise.
L'embrayage, suivant l'invention, peut transmettre la puissance motrice d'un arbre quelconque à un autre arbre situé dans le prolongement du premier ; il s'applique tout particulièrement aux automobiles soit comme embrayage principal soit comme partie des boîtes à plusieurs vitesses.
Bien que la présente invention soit destinée à être appliquée en général aux embrayages transmettant un mouvement de rotation à un arbre mené depuis un arbre menant, elle peut aussi être appliquée à des appareils servant à ralen- tir un mouvement de rotation. En d'autres mots, elle peut il/
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être appliquée aux freins et, par le terme embrayage, employé dans la présente invention, il y a lieu de comprendre aussi bien les embrayages que les freins.
L'embrayage, suivant l'invention, comprend un cône mâle ou femelle monté excentriquement sur un arbre et un cône correspondant monté sur l'autre arbre, de manière à pouvoir se déplacer d'une manière limitée par rapport à ce dernier arbre. uand les cônes sont engagés l'un dans l'autre, ils se trouvent dans une position excentrique par rapport aux axes des arbres tournants, et produisent ainsi une liaison effective entre les deux arbres.
Dans le but de rendre la pénétration des cônes douce et progressive, on a prévu des moyens pour déplacer le c8ne mobile, quand celui-ci n'est pas engagé dans l'autre cône, de manière à le faire retourner dans une position concentrique avec les axes, les deux cônes travaillant de préférence dans l'huile. De plus, la partie de l'un des cônes qui pendant la pé- nétration des cônes arrive la première en contact avec l'autre c8ne, est de préférence rendue légèrement flexible.
Dans une forme de réalisation préférée d'un embrayage d'automobile suivant l'invention, un cône femelle est formé à l'intérieur d'un membre annulaire portant une bride extérieure dans laquelle se trouvent une série d'ouvertures agrandies par cha- cune desquelles passe un boulon solidaire du volant du moteur.
Le cône femelle a ainsi un mouvement qui est limité par rapport à l'arbre moteur. Le volant porte aussi des coins coniques poussa par des ressorts qui s'appuient contre une partie conique dudit membre annulaire et retournent ainsi le cône femelle à une position dans laquelle il est à peu près concentrique avec l'arbre mené, quand l'appareil est débrayé. Un cOne correspondant mâle
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est claveté excentriquement sur l'arbre mené et des moyens sont prévus pour lui donner le déplacement axial nécessaire pour engager et séparer les deux parties de l'appareil.
Une fente annulaire disposée près de la circonférence extérieure du cône mâle laisse subsister un mince anneau de métal s'étendante en forme de cône vers la face de plus petit diamètre, ce qui a pour effet de rendre légèrement flexible la partie du cône qui s'engage la première dans le cône femelle.
Un carter se trouve fixé sur le volant et est normalement rempli d'huile, de sorte que les. deux cônes travaillent dans l'huile.
Il convient de noter que le terme cône employé dans la présente invention désigne un membre de forme tronconique, suivant l'usage dans le cas des embrayages.
L'invention est constituée par les caractéristiques nouvelles et perfectionnées, par la combinaison et la disposition des parties constituant la forme de réalisation préférée de l'embrayage qui va être décrit ci-après,. à titre d'exemple, avec l'aide des figures jointes.
La figure 1 montre une'élévation de côté de l'embrayage avec section partielle.
La figure 2 montre une vue en bout de l'embrayage, vu de la droite de la figure 1, certaines parties étant omises de manière à montrer, d'un manière plus claire, le mécanisme servant au débrayage.
La figure 3 montre, en élévation de cote', le membre servant à supporter le dispositif de débrayage.
La figure 4 est un schéma montrant les moyens par lesquels le cane femelle est fixé au volant.
La figure 5 est une élévation de côté, avec section partielle d'une forme de construction légèrement modifiée.
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Les figures 6 à 14 montrent des variantes de la forme des ouvertures percées dans la bride du membre portant le cône femelle.
La figure 15 montre une élévation en section d'une forme de construction modifiée.
La figure 16 montre une élévation d'une autre forme de construction modifiée.
Revenant à la figure 1, un volant 1 est porté à l'extrémité arrière du vilebrequin 2 d'un moteur à combustion interne porté par le palier 3. Un membre annulaire 9 et un carter 10 sont fixés à la face arrière du volant 1 à l'aide de boulons 11. Un cône femelle 7 est formé à l'intérieur d'un membre annulaire 5 qui est fixé au membre 9 à l'aide de quatre boulons 8, ou plus, passant par des ouvertures élargies 12 dans une bride 13 du membre annulaire 5, avec le résultat que ce dernier est capable de se déplacer d'une quantité limitée par rapport au volant 1.
Un arbre mené 4, dans le prolongement de l'arbre 2 porte un cône mâle 6 disposé de manière à s'engager dans le cône femelle 7. Le cône 6 est solidaire de, ou fixé à un membre cylindrique creux 33 et est disposé excentriquement par rapport à l'axe commun des arbres 2 et 4. Le membre cylindrique 33 est claveté sur l'extrémité de l'arbre 4 comme l'indique le chiffre de référence 14. Un prolongement 15 prévu sur l'extrémité de l'arbre 2 est supporté par l'intérieur de la portion creuse 16 de l'arbre 4.
Le mécanisme de débrayage est actionné par le levier à pédale 17 du type usuel en automobile. Ce mécanisme est porté par un membre cylindrique 18 fixé au châssis de la voilure au moyen de boulons 19. Un autre membre cylindrique
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20 est disposé à l'intérieur du support 18, et est fixé au member 33 au moyen d'un filetage, ainsi que le montre la figure.
Comme on le voit dans cette figure 1, ce membre 20 porte un anneau 23 monté librement sur le membre et situé entre deux butées 21 et 22. Trois ou plusieurs axes 24 sont fixés à l'anneau 23 à in- tervalles réguliers et le dépassent radialement en passant à tra- vers les rainures 26 (figure 3) dans le support 18. Les bords de ces rainures sont formés comme des surfaces de cames 67, des galets 25 montés sur les axes 24 se déplaçant sur les dites sur- faces.
Ainsi que le montre la figure 3, les surfaces des cames 67 présentent deux parties d'inclinaison différente per- mettant au cône 6 d'être déplacé plus rapidement quand il est séparé du cône 7, et plus lentement quand il est en contact avec celui-ci.
Un sytème de levier est prévu, comme le montre la figure 2, et sera décrit avec plus de détails dans la suite, pour transformer le mouvement de la pédale 17 en un mouvement de rotation de l'anneau 23. Quand les rainures 26 sont disposées comme le montre la figure, un mouvement dans le sens des aiguilles d'une montre de l'anneau 23, quand on regarde par la droite de la figure 1, aura pour résultat de déplacer celui-ci vers la droite. Ce mouvement est transmis au membre 20 par l'intermédiare de la butée 23, déplaçant ainsi le membre 33 et aussi le cône 6 et produisant le débrayage de l'appareil.
Dans le but l'expliquer la suite des opérations qui ont lieu pendant l'embrayage, il est d'abord nécessaire de dé- crire avec plus de détails la construction et la disposition des cônes 6 et 7. Le membre annulaire 5 comprend deux parties : une intérieure en bronze à canons dans laquelle est taillé le
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cône 7, et une bride extérieure en acier dans laquelle sont percées les ouvertures 12. Les boulons 8 fixant le membre 5 au membre annulaire 9 sont munis d'une tête 66 disposée pour retenir le membre 5 sans fixer celui-ci d'une manière rigide, de sorte qu'il puisse se déplacer librement par rapport au membre 9 d'une quantité qui est limitée par les ouvertures 12.
Une forme de profil que peuvent avoir les ouvertures 12, est représentée dans la figure 4 (dans laquelle les divers membres sont représentés à une échelle autre que celle des figures 1, 2 et 3 de manière à rendre plus claire la description qui va suivre), les considérations conduisant à l'adoption de ce profil étant les suivantes :
Quand l'appareil est embrayé, le membre 5 et sa bride 13 ont tendance à se déplacer comme la roue d'un excentrique, c'est à dire chacun de ses points décrivant une circonférence dont le rayon serait égal au rayon de l'excentrique équivalent. Ce dépla- cement est représenté par le pointillé 30 de la figure 4.
Si ce déplacement n'était pas limité, et s'il n'y avait pas de liaison d'entraînement entre les deux cônes, les ouvertures 12 devraient avoir des dimensions suffisantes pour permettre à la circonféren- ce extérieure de chaque boulon de suivre la trajectoire indiquée par le pointillé 76. Comme cependant ce mouvement doit être em- pêché afin d'obtenir l'entraînement effectif, les ouvertures 12 sont munies d'un profil 31 qui empêche les boulons 8 de se dépla- cer le long du chemin circulaire 30 quand il se trouve dans les positions 32a, b, c, d, par rapport à la bride 13 (pour plus de commodité, on a dessiné le boulon dans ses diverses positions 32a, b, c, d, par rapport à la bride 13 pour représenter le mouve- ment de la bride 13 par rapport aux boulons 8).
Quand le boulon 8 occupe l'une quelconque des posi- tions 32a, b, c, d, son centre se trouve sur la ligne 30, sa cir- conférence extérieure sur la ligne 76,et le cône 6 peut alors /
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être complètement engagé dans le cane 7. En d'autres mots, il est nécessaire de donner aux ouvertures 12 des dimensions suffisamment grandes dans certaines directions pour permettre le déplacement de la bride 13 et par suite, le déplacement du membre 5 à partir de la position centrale, déplacement qui est nécessité par l'en gagement du cône 6 dans le cône 7. Cela veut dire que les ouvertures doivent avoir, dans certaines directions, une largeur au moins égale à deux fois le rayon équivalent de l'excentrique plus le diamètre des boulons, en admettant que ces derniers sont de section circulaire.
Les variantes des formes d'ouvertures représentées dans les figures 6 - 14 sont toutes conformes à ces conditions; toutes les ouvertures ont des dimensions suffisantes dans certaines directions pour permettre le déplacement de la bride 13 résultant de la pénétration complète du cône 6 dans le cône 7, les dimensions étant suffisamment réduites dans les autres directions pour empêcher la rotation de la bride 13 par rapport aux boulons 8.
On remarquera que lorsqu'on emploie quatre boulons 8, chacune des ouvertures 12 comporte quatre positions 32a, b, c, d, possibles pour les boulons 8 lorsque les cônes sont engagés l'un dans l'autre. En employant un nombre de boulons autre que quatre, la forme de chacune des ouvertures 12 devra être choisie en conséquence.
Pour amener le membre 5 dans la position centrale quand l'appareil est embrayé, il est muni d'un bord conique 27 disposé de manière a être actionné par une série de coins également coniques 28 placés symétriquement dans le volant. Comme le montre la figure 1, chacun des coins 28 est poussé vers la droite au moyen d'un ressort à boudin 29.
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Le cône 6 porte une rainure annulaire 34 près de sa circonférence extérieure qui laisse un anneau étroit 35 de métal sur la circonférence extérieure du cône. La section de cet annaau va en diminuant vers l'avant (la gauche sur la figure 1) du c8ne 6, à l'exception du bord 49 de métal qui est laissé pour donner de la résistance au bord du cône. L'épaisseur de cet anneau est telle que son bord antérieur peut subir une déformation de l'ordre du centième de millimètre dans le but de rendre l'embrayage plus progressif. L'embrayage travaille dans l'huile qui remplit l'espace entre le carter 10 et le volant 1.
Dans la position de la figure 1, l'appareil est débrayé, le membre 5 occupe une position centrale et chacun des boulons 8 occupe le centre de l'ouverture 12 correspondante. Quand on embrave, la face antérieure du cône 6 s'avance dans le cône 7 jusqu'à ce que son bord antérieur vienne en contact avec celui-ci. Le membre 5 se met ensuite à tourner à la manière de la roue d'un excentrique, comme il a été dit ci-dessus, mais comme le rayon effectif équivalent de la face antérieure de l'excentrique est plus petit que celui de la face postérieure par rapport au plus grand des diamètres du cône 7 au point de contact des cônes, le membre 5 peut tourner de la manière indiquée, la seule résistance étant celle qui est due à la réaction entre les coins 28 et la surface conique 27.
Le cône atteint ensuite une position dans laquelle le profil 31 des ouvertures 12 vient heurter les boulons 8. Le choc qui peut en résulter est absorbé par un léger fléchissement de l'anneau 35. Dans la position finale du cône 6, lorsque celuici est complètement engagé dans l'autrecône, tous les boulons ont atteinte l'une des positions 32a, b, c, d, dans les ouvertures 12 ce qui assure la transmission de l'effort moteur.
Il est préférable de faire l'angle des cônes 6 et 7 inférieur à 10 , de manière à n'avoir qu'une réaction très réduite
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ou même nulle tendant à faire débrayer l'appareil. Il suffit alors de n'avoir qu'un ressort à boudin 40 pour le retour de la pédale
17. Toute poussée axiale causée par la réaction du ressort 40 est absorbée par la butée 36.
Dans le but d'obtenir un fonctionnement plus aisé et plus silencieux de l'embrayage, on peut employer les constructions modifiées représentées dans les figures 15 et 16. Dans la forme représentée dans la figure 15 un collier 73 est monté librement sur chaque boulon 8. La forme de ce collieur est représentée dans la figure 16 et est déterminée par la forme de l'ouverture 12 à l'intérieur de laquelle il travaille, et par les mêmes conditions essentielles que celles dont dépendent les dimensions relatives des boulons 8 et des ouvertures 12, indiquéesci-dessus.
Ainsi, lorsque l'appareil est dans la position embrayée, l'un des coins ou sommets du collier 73 est engagé dans un des coins ou sommets des ouvertures 12 adaptés pour les recevoir, le jeu à l'endroit du coin opposé étant au moins égal à deux fois le rayon équivalent de l'excentrique; dans certains cas, ce jeu peut être légèrement @ plus grand. Le jeu entre les bords droits de l'ouverture et le collier est moins que deux fois le rayon équivalent de l'excentrique ce qui empêche le mouvement de rotation de la bride 13 par rapport aux boulons 8 quand l'embrayage est complètement engagé.
Il est évident que le fonctionnement est le même en principe que dans le cas décrit ci-dessus où le boulon 8 se déplace seul dans l'ouver- ture, et aussi qu'en donnant au collier 73 une forme convenable, il peut être adapté pour travailler dans l'une quelconque des diverses formes d'ouverture représentées dans les figures 6 - 14.
Une autre modification représentée dans la figure 16 consiste à avoir un ressort 74 dont une extrémité est fixée dans un trou percé dans le boulon 8 et l'autre extrémité vient appuyer @
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contre une butée 75 prévue sur le collier 73, maintenant ainsi le collier constamment en contact avec le bord de l'ouverture 12. Il n'est pas essential que le ressort 74 soit fixé au boulon 8, le ressort peut aussi bien avoir une de ses extrémités solidaire avec la bride 13.
Les moyens utilisés pour relier la pédale 17 à l'anneau 23 sont représentés dans les figures 1 et 2. Un bras 41 fixé à l'extrémité inférieure de la pédale, qui est supportée par l'axe fixe 42, est relié d'une manière articulée 43 avec le levier 44 mobile autour du pivot fixe 45 à l'une de ses extrémités, et relié à la bielle 47 par son autre extrémité. Cette bielle 47 est reliée au moyen d'une douille et d'une rotule 48 à l'un des axes 24.
Dans le but d'équilibrer le mécanisme, le cône excentrique 6 est percé de deux trous 50 (fig. 4). La construction modifiée représentée dans la figure 5 est identique à celle représentée dans la figure 1, avec l'exception qu'un ressort à boudin 51 est prévu tendant normalement à forcer l'appareil dans la position embrayée, suivant l'usage courant en automobile.
La forme de construction particulière représentée est telle que l'appareil ne fait naître aucune réaction tendant 'a décentre les arbres moteur ou récepteur. Cet effet est obtenu en prévoyant un prolongement cylindrique 62 du carter 10 disposé de manière à servir de palier au membre cylindrique 33 portant le cône 6. De cette façon, toute poussée qui prendrait naissance sur un des côtés du membre annulaire 9 se trouverait balancée par une poussée égale et opposée sur le côté opposé, qui est trans- mise par le carter 10.