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"Embrayage hydraulique multiple automatique etasservi, en particulier pour changements de vitessesapplicables
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aux auto Zobiles "
La présente invention a pour objet un dispositif d'embrayage hydraulique simple ou multiple, en particulier destiné à la réalisation de changements de vitesses hydrau-
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li que s au ta!!la ti que s asse rvi s pour véhi cule s autoobi le s.
On connaît deschangements de vitessesdans lesquels une série de plateaux d'embrayage récepteurs sont placés chacun en regard de plateaux d'embrayage entraîneurs, généralement solidaires du volant du mo teur. Un dispositif de commande centrifuge ou hydraulique provoque le déplacement des plateaux entraineurs, en direction axiale, jusqu'à embrayage avec les plateaux récepteurs. A chacun
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des plateaux d'embrayage récepteurs correspond un pignon d'un nombre de dents donné, de sorte qu'à chaque embrayage répond-une vitesse déterminée.
L'invention porte sur un dispositifde ce genre, dans lequel toutefois chaque plateau d'embrayage récepteur est placé entre une paire de plateaux d'embrayage entraîneurs tournants, plateaux dont l'un est fixe, solidaire du volant, et l'autre axialement mobile par commande hydraulique.
L'une des caractéristiques essentielles de l'invention consiste en ce que le plateau d'embrayage entraîneur mobile de chaque paire, commandé hydrauliquement, est suscep- tible de se déplacer axialement par le fait qu'il est fixé à une membrane tournante annulaire élastique et déformable, préférablement métallique. chaque membrane appartient à une chambre expansible, l'une des paroisde ladite'chambre étant constituée par cette membrane, portant sur le plateau d'embrayage entraîneur mobile, l'autre paroi de la chambre étant constituée par le plateau d'embrayage entratneur fixe du groupe d'embrayage voisin.
Dans une variante de réalisation, l'autre paroi de la chambre, également constituée par une membrane, vient prendre appui sur ce plateau.
Lorsqu'il s'agit de transmettre des couples relativement importants, il est judicieux de "soulager" les membranes, en ne leur faisant supporter que l'effort d'application des plateaux d'embrayage, mais non le couple de rotation. A cet effet, chacun des plate aux d'embrayage entratneurs mobilescomportera à sa périphérie externe une denture ou des redans venant s'engager dans la denture ou les redans intérieurs correspondants prévus sur le plateau d'embrayage entraîneur fixe de la même paire ou du méme groupe.
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L'admission du fluide sous pression jusque dans chaque chambre expansible, conformément à une autre caractéristique essentielle de l'invention, est permise et réglée par des billes ou clapets charges de ressorts de force croissant dans le sens des vitesses croissantes, la force des ressorts étant toutefois égale pour toutes les billes ou tous les clapets correspondants du même groupe d'embrayage.
Ces clapets ou billes seront placés soit au voicinage du centre de rotation du. dispositif, et seront alors orientes axialement, soit disposés au voisinage de la périphérie des plate'aux d'embrayage entrafneurs, et alors orientée radialement ou tangentiellement.
Dans une forme de réalisation préféréd de l'invention, tous les clapets ou billes seront groupés sur un seul plateau d'embrayage entraîneur fixe, faisant alors office de plateau de distribution, lesdits clapets ou billes étant mis en communication avec les différentes chambres d'expansion au moyen de canalisations respectives, quoiqu'on puisse également prévoir une disposition dans laquelle les clapets ou billes de chaque groupe d'embrayage seront prévus dans le plateau entraîneur fixe de chacun de ces groupe s.
L'invention porte, encore sur la réalisation spéciale des billes ou clapets distributeurs qui, lorsqu'ils sont orientés radialement ou tangentiellement et disposés à la périphérie des plateaux, sont choisis d'une masse, telle qu'ils font équilibre à la pression due à la force centrifuge s'exerçant en marche sur la colonne de liquide qui les commande.
L'invention porte également sur la disposition particulière des orifices d'admission-et de sortie de fluide dans et depuis les logements où se meuvent les billes ou clapets, disposition qui ressortira clairement de la description qui va suivre,donnée à titre d'exemple, de
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deux formes de réalisation de dispositifsd'embrayage hydraulique multiples établis suivant l'invention.
On doit naturellement comprendre que cesformes de réalisations sont schématiques, et qu'elles peuvent subir d'importantes modifications constructives sans sortir du cadre de l'invention.
Dans les dessins annexés, qui représentent des dispositifs plus particulièrement destinés aux véhicules automobiles :
La fig. 1 est une vue partie de profil et partie en coupe longitudinale d'un dispositif d'embrayage hydraulique à deux disquesrécepteurs, permettant la réalisation d'un changement de vitesses à deux vitesses.
La fige 2 montre le même dispositif, partie vu de face et partie en coupe transversale suivant la ligne A-B-0 de la fig. 1.
La fig. 3 montre, partie de profil et partie en coupe longitudinale, un dispositif d'embrayage hydraulique multiple permettant la réalisation d'une botte de vitesses à quatre vitesses, dispositif destiné à la transmission d'une puissance plus grande que le dispositif qui fait l'objet des figures précédentes,
La fig. 4 montre le même dispositif, partie vu de face et partie en coupe transversale suivant la ligne D-E de la figure 3,,
La fige 5 est une vue de détail partielle, 4 plus grande échelle, et en coupe longitudinale, de la commande du dispositif montré aux fig, 3 et 4.
La fig. 6 est une coupe passant par la ligne F-G de la fig. 5,
La fig. 7 est une coupe passant par la ligne H-I de la fig. 5.
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Dans le dispositif faisant l'objet des fige 1 et 2, l'arbre moteur 1 reçoit un volant approprie 2 dont une des faces 3 est prévue pour former plateau d'embrayage. Un deuxième plateau d'embrayage 4, monté solidaire du volant 2 reçoit, fixée sur l'une de se s faces, une membrane 5. celle-ci porte, sur la face opposée au plateau 4, un autre plateau d'embrayage 6 qui constitue avec le volant 2, la paire de plateaux d'embrayage entraîneurs, coopérant avec le disque 7 qui constitue le plateau, d'embrayage récepteur lequel est solidaire, par cannelures coulissantes, de l'arbre central 8. Cet ensemble forme le groupe d'embrayage de première vitesse.
Une deuxième membrane 9 est fixée contre le plateau 10 également solidaire du. volant 2; ce plateau porte les organes et canaux de distribution du fluide. La face de la membrane 9 opposée au plateau 10 reçoit un plateau d'embrayage 11, Un disque 12, solidaire par cannelures coulissantes de l'arbre creux 13, est disposé entre les plate aux d'embrayage 4 et 11. Ces plateaux 4 et 11 constituent donc la paire de plateaux d'embrayage entraîneurs, et le disque 12 le plateau d'embrayage récepteur de la seconde vitesse.
Le fluide sous pression arrive par le tuyau extérieur 14, passe par le canal 15 pour arri ve r dans la gorge de distribution 16 (en pointillé sur la fig. 2) prévue dans le plateau 10, La gorge 16 communique par une série de canaux 17 (4 par vitesse, dans l'exemple représenté) avec de s clapets à bille 18, un clapet étant affecté à chaque canal. Ces clapets sont soumis à l'action de ressorts tarés 19. Le fluide s'achemine vers les chambres expansibles par les quatre canaux 20 (en pointillé sur la fig. 2) pour la membrane 5, e t par les quatre canaux 21, pour la membrane 9.
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Les ressorts 19 des clapets 18 commandant la série de canaux 20 de la chambre limitée par la membrane 5 sont tarés différemment des ressorts des clapets commandait les canaux 21 de la chambre limitée par la membrane 9, de façon que la pression d'huile nécessaire à. la mise en prise de l'embrayage 3-6-7 soit inférieure à la pression d'huile nécessaire pour assurer la mise en prise de l'embrayage 4-11-12.
Il est bien entendu que les dispositifs représentes fonctionnent en liaison avec une pompe à huile refoulant l'huile du carter par la canalisation 14, sous une pression qui dépend de la -vitesse de rotation du moteur avec lequel le dispositif décrit est combiné.
Convenablement, la pression de l'huile dans la canali sati on 14 pourra être modifiée à la main, par tout dispositif approprie, de façon à réaliser l'asservi ssement deschangements de vitessesautomatiques décrits.
Le fonctionnement du dispositif, objet des fig. 1 et 2, estle suivant :
Lesdeux embrayagesétant supposés libérés, et le moteur tournant à vitesse réduite, l'huile fait simultanément effort sur les clapets 18 commandant les canaux 20, et sur lesclapets 18 commandantlescanaux 21.
Les pessorts 19 chargeant cesderniers clapets étant plus forts que ceux chargeant les premiers, l'huile ne pourra tout d'abord passer que par les canaux 20 après avoir vaincu la résistance des ressorts et parviendra dans la chambre limitée d'une part par le plateau d'embrayage entraîneur 4, et d'autre part par la membrane 5. L'huile provoquera l'expansion de la chambre ainsi limitée, et mettra le plateau d'embrayage entraîneur mobile 6 en contact avec le disque récepteur 7, lequel se trouvera également appliqué de ce fait contre l'autre plateau d'embrayage entraîneur fixe 2, grâce à. son
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montage coulissant à cannelures sur l'arbre 8.
La mise en prise de la première vitesse est ainsi réalisée.
Si le régime du moteur augmente, et en supposant qu'on n'agit pas sur la commande d'asservissement, la pression de l'huile deviendra susceptible de vaincre la résistance des ressorts 19 appartenant aux clapets 18 commandant les canaux 21. De la même façon qu'indiqué ci-dessus, on obtiendra alors la mise en prise de l'embrayage de deuxième vitesse. L'embrayage de première vitesse restera bien entendu en prise, et il suffira de prévoir une roue libre dans le renvoi d'engrenagesde la première vitesse, de manière connue, pour assurer convenablement la transmission de la rotation,
Si le régime du moteur baisse, la pression de l'huile diminuera dans la go rge 16, et les clapets 18 commandant les canaux 21 se refermeront les premiers.
L'huile enfermée dans la- chambre expansible limitée d'un côté par la membrane 9 sortira de cette chambre en empruntant desorifices constamment dégagés, préférablement périphériques, et conve- nablement calibrés, non représentés, la sortie de l'huile étant d'ailleurs aidée par la force centrifuge. L'élasticité de la membrane 9 contribue elle aussi à l'expulsion de l'huile, et assure d'autre part la séparation des plateaux d'embrayage du groupe intéressé. Si la pression de l'huile baiase encore, le débrayage sera réalisé dans le premier groupe embrayé, de façon analogue.
On remarquera que le couple de rotation, dans la ferme de réalisation que l'on vient de décrire, est en partie transmis par les membranes, bien qu'il soit possible de réduire la proportion de l'effort transmis par celles-ci en choisissant judicieusement le coefficient de friction.
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des plateaux d'embrayage entraîneurs mobiles par rapport à celui des plateaux d'embrayage entraîneurs fixes (par exemple en les établissant en des matériaux différents).
Il peutêtre jugé préférable, en vue de la transmission de puissances plus grandes, de soulager entièrement les membranes de la transmission du couple de rotation.
Les figures 3, 4, 5, 6, et 7 des dessins annexés représentent une variante de réalisation comportant cette caractéristique, et dans laquelle d'autre part on a adopté la disposition périphérique et radiale des billes ou clapets, alors que la forme de réalisation montrée aux fig. 1 et 2 comporte des clapets axiaux etcentraux. pour le re ste, la seconde forme de réalisation décrite et représentée cornclde avec la première, quant aux particularités e ssentie lle s de l'invention.
L'arbre moteur 22 porte le volant 23 en tonna de tambour. A l'intérieur du tambour sont fixés et centres les plateaux d'embrayage entraîneurs fixes 24, 26, 26 et 27, ce dernier faisant en outre office de distributeur,, A cet effet, sa partie centrale formant une embouchure annulaire 28 (fig. 3), s'engage à joint étanche dans une gorge appropri ée 29, prévue dans la paroi 30 du carter. Le liquide est amené, par le tube 31 et par le canal 32, jusque dans la gorge 29, pour passer ensuite par lescanaux 33 (ici au nombre de six) puis dans un collecteur circulaire 84 prévu à la périphérie du plateau 27.
Il. est évident que le distributeur tournant décrit ici peut étre d'un type différent, sans changer le caractère de l'invention. De même, le nombre des canaux 33 -peut étre augmenté ou diminué, suivant l'importance de leur section.
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Entre chaque groupe d'embrayage, sont intercalées deux membrane 8 dont l'une, désignée e n 35 (fig. 3 et 5) porte deux séries d'ondulations annulaires et l'autre, désignée en 36, est plane, pour prendre appui contre l'une des faces du plateau d'embrayage entraîneur fixe voisin 24, 25, 26, et contre la face intérieure du volant 23. Les deux membranes 35 et 36 (fig. 5) de chaque groupe d'embrayage sont maintenues à écartement convenable au moyen de
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couronne a-entre toise a et pour le diamètre intérieur (fig. 5 et 6) et 38 pour le diamètre extérieur.
On forme ainsi entre les deux membranes une chambre expansible annulaire d'une certaine capacité, les couronnes-entretoises 37 sont assembléesaux deux membranes 35 et 36 par des rivets, ou par tout autre moyen assurant une étanchéité suffisante. Lescouronnes 38 sont maintenues entre les membranes 35 et 36 par les boulons ou tirants d'assemblage 39 bloquant en même temps sur le volant 23 les plateaux fixes 24, 25, 26 et 27.
La partie plane de la membrane 35 située entre les séries ,d'ondulations s'applique contre un plateau d'embrayage entraîneur mobile 40, 41, 42 et 43, le quel est centre et entrafné par les cannelures ou redans 44 (fig. 4 et 5) prévues à l'intérieur des plateaux fixes 24, 25, 26 et 27, ainsi qu'à la périphérie externe de ce plateau.
Des ressorts de rappel 45 (fig. 4 et 5,) repoussent les plateaux 40, 41, 42 et 43 contre la membrane 35, et tendent ainsi à réduire la capacité de la chambre expansible.
On comprend que la membrane 36 peut aussi porter des ondulations. Dans ce cas, la face correspondante des plateaux entraîneurs fixes aura un profil approprié, pour loger ces ondulations.
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Chacun des plateaux d'embrayage entraîneurs fixes 24, 25, 26 et 27 est muni à sa périphérie de plusieurs clapets distributeurs 46 dont le rôle est très important.
Ces clapets distributeurs sont soumis à l'action de la force centrifuge, tout comme la colonne de liquide contenue dans chaque canal correspondant 33. Leur poids sera déterminé pour faire équilibre à l'action de la force centrifuge sur le liquide de chaque colonne, de façon à annuler l'effet de cette force.
Les clapets distributeurs 46 obturent les orifices d'arrivée de fluide 47 (fig. 5 et 7), lesquels sont en communication constante, par leconduits 48 (fig. 3 et 5) parallèlesà l'axe du système, avec le collecteur circulaire 34 (fig. 3). Chaque clapet-tiroir e s t appuyé contre son siège par un ressort 49 (fig. 5 et 7). Tous les clapets d'un mûme plateau sont chargés de ressorts 49 de même force.
La force de ces ressorts varie d'un plateau à l'autre, et augmente dans le sens desvitesses croissantes.
Un canal 50 (fig. 3, 5 et 6) partant du dessous du siège de chaque clapet distributeur, débouche dans les alvéoles 51 (fig. 5 et 6) ménagées dans les entretoises périphéri- ques 38. Les alvéoles 51 sont en communication avec la chambre expansible limitée par les membranes 35 et 36.
Chaque clapet distributeur 46 comporte un évidement formant, avecla paroi de son logement, un espace annulaire 52 (fig. 5 et 7) en communication, d'une part avec l'extérieur par le canal 53 (fig. 7) e.t d'autre part, lorsque le clapet distributeur estmaintenu sur son siège, ave c les alvéoles 51, par le canal 50.
On remarquera que le clapet distributeur 46 est ainsi établi que lorsqu'il s'ouvre il met en communication les canaux 47 et 50 (fig. 5 et 7)d'arrivée du fluide, et
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intercepte en même temps la commun! cation entre le canal 50 et le conduit d'évacuation 53.
Des disquesd'embrayage récepteurs 54,55, 56 et 57 sont montés à cannelures coulissantes sur l'arbre central 58, et sur les arbres tubulaires 59, 60 et 61; ces disques sont disposés entre les paires de plateaux d'embrayage entraineurs correspondants..
Dans l'application envi sagée, chacun des quatre arbres ci-dessus entraînera un train d'engrenages différent, pour obtenir les vitesses voulue s.
Le fonctionnement est le suivant :
On supposera d'abord que tous les groupes d'embrayage sont libérés, Les ressorts 45 maintiennent les plateaux d'embrayage entraîneurs mobiles à une distance convenable des disques d'embrayage récepteurs correspondants. Les ressorts 49, d'autre part, appliquent tous les clapets distributeurs 46 contre leurs sièges, en obturant de ce fait les orifices 47.
Lorsque la vitesse du moteur augmente, et de la même façon que décrit à l'appui de la première forme de réalisation, la pression de l'huile fournie par la pompe s'élève et l'huile, qui suit le trajet indiqué, vient exercer un effort sur tous les clapets distributeurs 46, puisque cette huile arrive simultanément dans tous les conduits 48 correspondant aux différents groupes d'embrayage, ces conduits débouchant tous dans le collecteur 34.
Les clapets distributeurs chargés des ressorts les plus faibles (ceux du groupe de première vitesse 24, 40, 54) s'ouvriront lorsque l'huile atteindra une pression déterminée, et la laisseront pénétrer jusque dans la chambre expansible correspondante, en empruntant les canaux 50 et lesalvéoles 51 communiquant avec ladite chambre, Sous l'effet de la
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pression dé limuile, la chambre se dilatera axialement, et le plateau d'embrayage entraîneur mobile correspondant se déplacera vers le plateau d'embrayage entraîneur fixe opposé . Le disque d'embrayage récepteur du même groupe se trouvera serré entre les deux premiers plateaux, et entrat- né par frottement .
La pression d'huile continuant à augmenter du fait de l'accélération du moteur, les mêmes opérations se répéteront pour le groupe d'embrayage suivant, et ainsi de suite, jusqu'à embrayage de la quatrâème vitesse (27,43,57)
Lorsque la pression de l'huile baissera, les clapets distributeurs du groupe pourvu des ressorts les plus puissants ( 27,43,57) viendront les premiers s'appuyer à nouveau sur leur siège, coupant ainsi l'arrivée de l'huile.
Mais, du fait de la disposition prévue, ils mettront ainsi immédiatement en communication la capacité intérieure de la chambre expansible correspondante avec l'extérieur, par le canal 50, l'espace annulaire 52 et le conduit 53. La force centrifuge, aidée par l'élasticité propre des membranes et par l'action des ressorts 45, provoquera l'évacuation rapide vers l'extérieur de l'huile contenue dans ladite chambre, de sorte que l'embrayage correspondant sera libéré. La pression continuant à baisser, les autres groupes d'embrayage se trouveront successivement libérés de la même façon.
Pour des raisons de construction, il peut y avoir intérêt à loger tous les clapets distributeurs dans un même plateau d'embrayage entraîneur fixe, faisant alors office de plateau distributeur. Dans ce cas, tous les canaux d'arrivée d'huile 48 seront de la même longueur et par contre les canaux 50, reliant les chambres expansibles à leurs clapets distributeurs respectifs, s'étendront axialement au travers des différents plateaux d'embrayage entraîneurs
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fixes . Cette disposition reste évidemment dans le cadre de la présente invention.
On comprend que, dans le second mode de réalisation décrit, les membranes seront soulagées du couple de rotation, attendu que les plateaux d'embrayage mobiles auxquels elles sont réunies seront entraînés en rotation par les cannelures ou redans 44. Les membranes n'auront donc qu'à transmettre l'effort d'application des plateaux d'embrayage.
Bien entendu, on peut juxtaposer un nombre quelconque de groupes d'embrayage similaires, en vue de l'obtention d'un changemerit de vitesses à nombre de vitesses quelconque .
Il est d'autre part évident que les formes de réalisation décrites sont données simplement à titre d'exeat... ple et qu'on pourra modifier dans une très large mesure la disposition réciproque des éléments, et leur construction, sans sortir un cadre de l'invention. 0'est ainsi que par exemple les clapets 46 représentés pourront être remplacés par des billes, que les ressorts à boudin 45 pourront être remplacés par des ressorts à lame, et que les membranes 35 et 36 pourront être exemptes de cannelures, si leur élasticité est assurée par d'autres moyens .
Enfin, on conçoit que l'invention est applicable à des dispositif d'embrayage multiples destinés à des uti- lisations autres que l'automobile .
La seconde forme de réalisation décrite et représentée comporte des clapets distributeurs orientés ra- dialement. Naturellement, il reste dans le cadre de l'invention d'orienter tangentiellement lesdits clapets, pour tenir compte de l'inertie du liquide .