Embrayage hydraulique multiple automatique et asservi, en particulier pour changements de vitesses applicables aux automobiles. La présente invention a pour objet un dispositif d'embrayage hydraulique multiple automatique et asservi, en particulier pour changements de vitesses applicables aux automobiles.
On connaît des changements de vitesses dans lesquels une série de plateaux d'em brayage récepteurs sont placés chacun en re gard de plateaux d'embrayage entraîneurs, généralement solidaires du volant du moteur. Un dispositif de commande centrifuge ou hydraulique provoque le déplacement des plateaux entraîneurs, en .direction axiale, jus qu'à embrayage avec les plateaux récepteurs. A chacun des. plateaux d'embrayage récep- teurs correspond un pignon d'un nombre de dents donné, de sorte qu'à chaque embrayage répond une vitesse déterminée de l'arbre ré cepteur.
L'invention porte sur un dispositif dans lequel chaque plateau d'embrayage récepteur est placé entre une paire de plateaux d'em- brayage .entraîneurs tournants, plateaux dont l'un est axialement fixe, solidaire du volant, et l'autre axialement mobile par commande hydraulique.
. Le dispositif selon l'invention est carac térisé en ce que le plateau d'embrayage entraîneur ax%alement mobile _ de chaque paire, commandé hydrauliquement, est sus ceptible de se déplacer axialement par le fait qu'il est déplacé par une membrane annulaire élastique et déformable, préférablement mé tallique.
Chaque membrane appartient à une chambre expansible, la paroi mobile de ladite chambre étant constituée par cette membrane, portant sur le plateau d'embrayage entraî neur axialement mobile. L'autre paroi de la chambre peut être constituée par le plateau d'embrayage entraîneur agialement fixe du groupe d'embrayage voisin ou par une mem brane qui vient prendre appui sur ce plateau.
L'admission du fluide sous pression jus que dans chaque chambre expansible est. per mise et réglée par des clapets chargés de ressorts de force croissant dans le sens des vitesses croissantes, la force des ressorts étant toutefois égale pour tous les clapets corres pondants du même groupe d'embrayage.
Ces clapets pourront être placés soit au voisinage du centre de rotation du disposi tif, et seront alors orientés axialement, soit au voisinage de la périphérie des plateaux d'embrayage entraîneurs, et alors ils seront orientés radialement ou tangentiellement.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, tous les clapets seront grou pés sur un seul plateau d'embrayage entraî neur axialement fixe, faisant alors office de plateau de distribution, lesdits clapets étant mis en communication avec les différentes chambres d'expansion au moyen de canalisa tions respectives, quoiqu'on puisse également prévoir une disposition dans laquelle les cla pets de chaque groupe d'embrayage sont placés dans le plateau entraîneur axia,lement fixe de chacun de ces groupes.
Les clapets, lorsqu'ils sont orientés radia lement ou tangentiellement et disposés à la périphérie des plateaux, peuvent être 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.
On peut prévoir également une disposi tion particulière des orifices d'admission et de sortie de fluide dans et depuis les loge ments où se meuvent les clapets, disposition qui ressortira. clairement de la description qui va suivre, de deux exemples d'exécution de dispositifs d'embrayage hydraulique mul tiple établis suivant l'invention.
On doit naturellement comprendre que ces formes de réalisation sont schématiques. et qu'elles peuvent subir d'importantes mo difications constructives sans sortir du cadre de l'invention.
Dans les dessins annexés, qui représen tent lesdits exemples 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 disques ré cepteurs, permettant la réalisation d'un chan gement de vitesses à deux vitesses;
la fig. 2 montre le même dispositif. par tie vue de face et partie en coupe transver sale suivant la ligne A-B-C de la fig. <B>I.;</B> la fig. 3 montre, partie de profil et par tie en coupe longitudinale, un dispositif d'embrayage hydraulique multiple permet tant la réalisation d'une boîte de vitesse à .
quatre vitesses, dispositif destiné ïï la trans mission d'une puissance plus grande que le dispositif qui fait l'objet des figures précé dentes; la fig. 4 montre le même dispositif, par tie vu de face et partie en coupe transversale suivant la ligne D-E de la fig. 3; la fig. 5 est une vue de détail partielle.
à, plus grande échelle, et en coupe longitudi nale, 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<I>H-1</I> de la fig. 5.
Dans le dispositif faisant l'objet des fig. 1 et 2, l'arbre moteur 1 reçoit un volant approprié 2 dont une des faces 3 est prévue pour former plateau d'embrayage. Un deuxième plateau d'embrayage 4, monté soli daire du volant 2 reçoit, fixée sur l'une de ses 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 coulissan tes, 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'ar bre creux 13, est disposé entre les plateaux d'embrayage 4 et 11. Ces plateaux 4 et 11 constituent donc la paire de plateaux d'em brayage entraîneurs, -et le disque 12 le pla teau d'embrayage récepteur de la seconde vi- tesse.
Le fluide sous pression arrive par le tuyau extérieur 14, passe par le canal 15 pour arriver 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 des clapets 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 cham bres expansibles par les quatre canaux 20 (en pointillé sur la fig. 2) pour la membrane 5, et par les quatre canaux 21, pour la mem brane 9.
Les ressorts 19 des clapets 18 comman dant la série de canaux 20 de la chambre limitée par la membrane 5 sont tarés diffé remment des ressorts des clapets comman dant 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'em brayage 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 représentés 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.
Si nécessaire, la pression de l'huile dans la, canalisation 14 pourra être modifiée à la main, par tout dispositif approprié, de façon à réaliser l'asservissement des changements de vitesses automatiques décrits.
Le fonctionnement du dispositif, objet des fig. 1 et 2, est le suivant: Les deux embrayages étant supposés li bérés, et le moteur tournant à vitesse réduite, l'huile fait simultanément effort sur les cla- pets 18 commandant les canaux 20, et sur les clapets 18 commandant les canaux 21.
Les ressorts 19 chargeant ces derniers, clapets étant plus forts que ceux chargeant les pre miers, 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 axialement fige 2, grâce à son 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 de viendra susceptible de vaincre la résistance des ressorts 19 appârtenant 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 res tera bien entendu en prise, et il suffira de prévoir une roue libre dans le renvoi d'engre nages de 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 gorge 16, et les clapets 18 commandant les canaux 21 se re fermeront les premiers. L'huile enfermée dans la chambre expansible limitée d'un côté par la membrane 9 sortira de cette chambre en empruntant des orifices constamment dé gagés, préférablement -périphériques, et con venablement 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 clés plateaux d'embrayage du groupe inté ressé. Si la pression de l'huile baisse encore, le débrayage sera, réalisé dans le premier groupe embrayé, de façon analogue.
On remarquera que le couple de rotation, dans la forme 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 des plateaux d'em brayage entraîneurs axialement mobiles par rapport à celui des plateaux d'embrayage en traîneurs axialement fixes (par exemple en les établissant en des matériaux différents).
Il peut "être jugé préférable, en vue de, la transmission de puissances plus grandes, de soulager entièrement les membranes de la transmission du couple de rotation.
Les fig. 3, 4, 5, 6 et 7 des dessins annexés représentent une forme de réalisation com portant cette variante, et dans laquelle, d'au tre part, on a adopté la disposition périphé rique et radiale des clapets, alors que la forme de réalisation montrée aux fig. 1 et 2 comporte des clapets axiaux et centraux.
Pour le reste, la seconde forme de réali sation décrite et représentée coïncide avec la première quant aux dispositions principales de l'objet de l'invention.
L'arbre moteur 22 porte le volant 23 en orme de tambour. A l'intérieur du tambour sont fixés et centrés les plateaux d'embrayage entraîneurs axia.lement fixes 24, 25, 26 et 27, ce dernier faisant en outre office de distri buteur. A cet effet, sa partie centrale for mant une embouchure annulaire 28 (fig. 3), s'engage à joint ëtanche dans une gorge appropriée 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 les canaux 33 (ici air nombre de six), puis dans un collecteur circulaire 34 prévu à. la périphérie du pla teau 27.
Il est évident que le distributeur tournant décrit ici peut être d'un type différent, sans changer le caractère de l'invention. De même, le nombre des canaux 33 peut être augmenté ou diminué, suivant l'importance de leur section.
Entre chaque groupe d'embrayage sont intercalées deux membranes dont l'une, dési gnée en 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 en traîneur axialement 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 écar tement convenable au moyen de couronnes- entretoises 37 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 cer taine capacité.
Les couronnes-entretoises 37 sont assem blées aux deux membranes 35 et 36 par des rivets, ou par tout autre moyen assurant une étanchéité suffisante. Les couronnes 38 sont maintenues entre les membranes 35 et 36 par les boulons ou tirants d'assemblage 39 blo quant 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 con tre un plateau d'embrayage entraîneur axia- lement mobile 40, 41, 42 et 43, lequel est centré et entraîné par les cannelures ou re dans 44 (fig. 4 et 5), prévues à, l'intérieur des plateaux axialement 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 con tre la membrane 35, et tendent ainsi à ré duire 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 axialement fixes aura un profil approprié, pour loger ces ondulations.
Chacun des plateaux d'embrayage entraî neurs axialement fixes 24, 25, 26 et 27 est muni à sa périphérie de plusieurs clapets 46, dont le rôle est très important. Ces clapets sont soumis à l'action de la force centrifuge, tout comme la colonne de liquide contenue dans chaque canal corres pondant 33. Leur poids sera déterminé pour faire équilibre à l'action de la force centri fuge sur le liquide de chaque colonne, de fa çon à annuler l'effet de cette force.
Les clapets 46 obturent les orifices d'ar rivée de fluide 47 (fig. 5 et 7), lesquels sont en communication constante, par les conduits 48 (fig. 3 et 5) parallèles à l'axe du sys tème, avec le collecteur circulaire 34 (fig. 3). Chaque clapet est appuyé contre son siège par un ressort 49 (fig. 5 et 7). Tous les clapets d'un même plateau sont chargés de ressorts 49 de même force. La force de ces ressorts varie d'un plateau à l'autre, et aug mente dans le sens des vitesses croissantes.
Un canal 50 (fig. 3, 5 et 6) partant du dessous du siège de chaque clapet, débouche dans les alvéoles 51 (fig. 5 et 6) ménagés dans les entretoises périphériques 38. Les alvéoles 51 sont en communication avec la. chambre expansible limitée par les mem branes 35 et 36.
Chaque clapet 46 comporte un évidement formant, avec la paroi de son logement, un espace anulaire 52 (fig. 5 et 7) en communi cation, d'une part avec l'extérieur par le canal 53 (fig. 7) et d'autre part, lorsque le clapet est maintenu sur son siège, avec les alvéoles 51, par le canal 50.
On remarquera que le clapet 46 est ainsi établi que lorsqu'il s'ouvre il met en commu nication les canaux 47 et 50 (fig. 5 et 7) d'arrivée du fluide, et intercepte en même temps la communication entre le canal 50 et le conduit d'évacuation 53.
Des disques d'embrayage récepteurs 54, 55, 56 et 57 sont montés à cannelures cou lissantes sur l'arbre central 58, et sur les arbres tubulaires 59, F>0 et 61; ces disques sont disposés entre les paires de plateaux d'embrayage entraîneurs correspondants.
Dans l'application envisagée, chacun des quatre arbres ci-dessus entraînera un train d'engrenages différent, pour obtenir les vi- l.esses voulues. Le fonctionnement est le suivant: On supposera d'abord que tous les grou pes d'embrayage sont libérés. Les ressorts 45 maintiennent les plateaux d'embrayage en traîneurs axiale-ment mobiles à une distance convenable des disques d'embrayage r6cep- teurs correspondants.
Les ressorts 49, d'autre part, appliquent tous les clapets 46 contre leurs sièges, en obturant de ce fait les orifi ces 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 exer- eer un effort sur tous les clapets 46, puisque cette huile arrive simultanément dans tous les conduits 48 correspondants aux différents groupes d'embrayage, ces conduits débou chant tous dans le collecteur 34.
Les clapets chargés des ressorts les plus faibles (ceux du groupe de première vitesse 24, 40, 54) s'ouvriront lorsque l'huile atteindra une pres sion déterminée, et la laisseront pénétrer jus que dans la chambre expansible correspon dante, en empruntant les canaux 50 et les alvéoles 51 communiquant avec ladite cham bre.
Sous l'effet de la pression de l'huile, la chambre se dilatera axialement, et le plateau d'embrayage entraîneur axialement mobile correspondant se déplacera vers le plateau d'embrayage entraîneur axialement fixe op posé. Le disque d'embrayage récepteur du même groupe se trouvera serré entre les deux premiers plateaux, et entraîné par frotte ment.
La pression d'huile continuant à augmen ter 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 quatrième vi tesse (27, 43, 57).
Au moment même d'un changement de vi tesse dans le sens d'une accélération, il se pTo.- duit une baisse momentanée du régime du mo teur. Cette baisse de régime a pour effet d'en traîner une baisse de la pression de l'huile, ce qui pourrait théoriquement faire revenir le dispositif à l'étage de vitesse immédiatement inférieur et provoquer en quelque sorte un flottement entre deux vitesses. En pratique, il en est autrement.
Le frottement mécanï- que entre les organes et celui provoqué par l'écoulement du fluide retardent dans une mesure suffisante le fonctionnement de la distribution pour permettre le changement de vitesse. Si le moteur faiblit par trop forte ment, il peut se produire un retour à la vi tesse inférieure, mais il arrive un moment où l'accélération du moteur se maintient dans des limites répondant à l'étage de vitesse su périeur.
Dans les voitures automobiles mo dernes d'ailleurs, qui possèdent presque tou tes une réserve de puissance assez élevée, le fléchissement du régime du moteur au mo ment du passage à une vitesse supérieure est pratiquement insuffisant pour provoquer le flottement.
Lorsque la pression de l'huile baissera, les clapets du groupe pourvu des ressorts les plus puissants<B>(27,</B> 43,<B>57)</B> 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 res sorts 45, provoquera l'évacuation rapide vers l'extérieur de l'huile contenue dans ladite chambre, de sorte que l'embrayage corres pondant 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 dans un même plateau d'embrayage entraîneur fixe, faisant alors office de plateau distribu teur. 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 respectifs, s'éten dront axialement au travers des différents plateaux d'embrayage entraîneurs 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 axialement mobiles auxquels elles sont réunies seront entraînés en rotation par les cannelures ou redans 44. Les membranes n'auront donc qu'à transmet tre l'effort d'application des plateaux d'em brayage.
Bien entendu, on peut juxtaposer un nombre quelconque de groupes d'embrayage similaires, en vue de l'obtention d'un change ment de vitesse rï nombre de vitesses quel conque.
Il est d'autre part évident que les formes de réalisation décrites sont données simple ment à titre d'exemple et qu'on pourra mo difier dans une très large mesure la dispo sition réciproque des éléments, et leur cons truction, sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que par exemple les clapets 46 représentés pourront être constitués par des billes, que les ressorts 45 pourront être à boudins ou 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 ap plicable ,à des dispositifs d'embrayage multi ples destinés à des utilisations autres que l'automobile.
La seconde forme de réalisation décrite et représentée comporte des clapets orientés ra- dialement. Naturellement, il reste dans le cadre de l'invention d'orienter tangentielle ment lesdits clapets, pour tenir compte de l'inertie du liquide.
Il est évident que dans une autre forme d'exécution de l'invention, les claplets men tionnés peuvent être constitués par des billes.