WO2015078646A1

WO2015078646A1 - Dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte et groupe motopropulseur utilisant un tel dispositif

Info

Publication number: WO2015078646A1
Application number: PCT/EP2014/073097
Authority: WO
Inventors: Stephane Venturi
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: FR3014038B1; FR3014038A1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel (34, 42) avec des éléments (32; 28, 38) qui le portent, ledit accouplement comportant une bague intérieure (46), une bague extérieure (48) et un dispositif autobloquant (50) entre les deux bagues. Selon l'invention, le dispositif d'assemblage comprend un dispositif amortisseur de torsion (56) logé entre l'une des bagues et l'un des éléments (32; 28, 38).

Description

Dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte et groupe

motopropulseur utilisant un tel dispositif-

La présente invention se rapporte à un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel, tel qu'une roue libre, avec les éléments qui le porte.

Elle concerne plus particulièrement un amortisseur de torsion disposé entre cet accouplement et un des éléments.

Elle concerne également un groupe motopropulseur, notamment pour véhicule automobile, dont le dispositif de transmission à variation de vitesse comporte un tel dispositif d'assemblage. Comme cela est bien connu, une roue libre est un dispositif qui n'autorise la rotation de l'un des éléments qui la porte que dans un seul sens de rotation par rapport à l'autre des éléments qui la compose.

Plus précisément, cette roue libre comporte deux bagues concentriques de diamètres différents entre lesquelles est disposé un dispositif autobloquant qui ne permet la rotation de l'une des bagues par rapport à l'autre des bagues que dans un seul sens de rotation ou d'assurer la rotation des deux bagues dans le même sens de rotation.

Comme cela est déjà connu par la demande de brevet français N ° 2 955 165 ou la demande de brevet français N ° 2 962 697 du demandeur, un groupe motopropulseur de véhicule automobile comprend notamment un train épicycloïdal de moteur avec un planétaire, une couronne et un porte-satellites transmettant la variation de vitesse à l'essieu moteur du véhicule par l'intermédiaire d'une voie de transmission. Cette voie de transmission comporte les éléments compris entre l'arbre du porte-satellites et l'essieu et permettent d'assurer la liaison cinématique entre cet arbre et cet essieu.

Comme mieux décrit dans ces demandes de brevet, le planétaire et la couronne du train sont reliés chacun au travers de leurs arbres tournants à un élément fixe du groupe motopropulseur par un accouplement automatique unidirectionnel.

Ceci permet de s'assurer que le planétaire et la couronne tournent tous les deux dans le même sens.

Il a été cependant constaté que, lorsque la roue libre était opérationnelle en empêchant la rotation dans un sens non souhaité du planétaire et/ou de la couronne, cela générait une augmentation brutale du couple transmis par cette roue au moment de son verrouillage.

Cela pouvait créer des dommages aux éléments du train épicycloïdal et/ou à l'élément fixe, voire amener la détérioration des certains de ses éléments.

La présente invention se propose de remédier aux inconvénients précités grâce à un dispositif d'assemblage de la roue libre avec les éléments qui la porte de conception simple et qui permet d'absorber toute augmentation brutale de couple antagoniste.

A cet effet, la présente invention concerne un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le portent, ledit accouplement comportant une bague intérieure, une bague extérieure et un dispositif autobloquant entre les deux bagues, caractérisé en ce que le dispositif d'assemblage comprend un dispositif amortisseur de torsion logé entre l'une des bagues et l'un des éléments. L'un des éléments peut être un arbre rotatif ou un élément fixe.

Le dispositif amortisseur de torsion peut comprendre un amortisseur à déformation élastique. L'amortisseur à déformation élastique peut comprendre un anneau élastique placé entre l'une des bagues et l'un des éléments.

L'anneau élastique peut comprendre une matière élastomère. Le dispositif amortisseur de torsion peut comprendre un amortisseur hydraulique.

L'amortisseur hydraulique peut comprendre un vérin hydraulique placé entre l'une des bagues et l'un des éléments.

Le vérin peut comporter un orifice d'admission d'un fluide hydraulique et au moins un orifice calibré d'évacuation dudit fluide. Le vérin peut comporter un clapet contrôlant l'orifice d'admission du fluide hydraulique.

L'une des bagues peut porter un actionneur agissant sur le vérin. Le dispositif amortisseur de torsion peut comprendre un amortisseur par friction.

L'amortisseur par friction peut être placé entre l'une des bagues et l'un des éléments.

L'amortisseur par friction peut comprendre un flasque portant des disques de friction qui s'appuient sur un plateau de réaction et sur un plateau de pression portés par une cage reliée à l'un des éléments. L'accouplement automatique unidirectionnel peut comprendre une roue libre.

L'invention concerne également un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un moteur thermique avec un arbre, un dispositif de transmission à variation de vitesse comprenant un train épicycloïdal de moteur avec un planétaire et une couronne reliés chacun à l'arbre du moteur thermique par un accouplement à commande contrôlé et à une partie fixe du véhicule par un accouplement automatique unidirectionnel et un porte-satellites relié à un essieu par une voie de transmission, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'assemblage de l'accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte comme précédemment mentionné.

Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître maintenant à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle sont annexées :

- la figure 1 qui est un schéma montrant un groupe motopropulseur utilisant un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte selon l'invention,

- la figure 2 qui illustre schématiquement un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte,

- les figures 3 à 6 qui montrent différents états d'une variante d'un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte,

- les figures 7 et 8 qui sont une autre variante d'un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte et

- les figures 9 et 10 qui montrent encore une autre variante d'un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte.

La figure 1 illustre un exemple de groupe motopropulseur qui peut utiliser un dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte comportant un dispositif amortisseur de torsion. Ce groupe comprend un moteur thermique 10, notamment un moteur à combustion interne, avec un arbre de moteur 12, ici issu du vilebrequin de ce moteur, un dispositif de transmission à variation de vitesse 14 et un essieu moteur 16 qui permet d'entraîner les roues motrices 18 du véhicule.

Dans le cadre de l'utilisation de ce groupe motopropulseur pour un véhicule hybride, une machine motrice/réceptrice 20, telle qu'une machine électrique, est associée à ce groupe. Le dispositif de transmission à variation de vitesse 14 comprend un train épicycloïdal de moteur 22 et, de manière préférentielle, un autre un train épicycloïdal 24 qui transmet le mouvement de rotation provenant du train épicycloïdal de moteur 22 et/ou de la machine électrique 20 à l'essieu 16.

Le train épicycloïdal de moteur 22 comprend un planétaire 26 comportant un arbre creux 28, dit arbre de planétaire, venant entourer l'arbre moteur 12 en étant libre en rotation mais fixe en translation par rapport à cet arbre moteur. Cet arbre de planétaire, qui est mobile en rotation, prend appui dans un palier fixe 30 porté par un élément fixe 32 du groupe motopropulseur au travers d'un accouplement automatique unidirectionnel 34, ici sous la forme d'une roue libre.

Ce train comprend également une couronne 36, placée concentriquement au planétaire, avec un arbre creux 38, dit arbre de couronne, venant entourer l'arbre moteur 12 en étant libre en rotation mais fixe en translation par rapport à cet arbre moteur. Cette couronne est reliée par l'intermédiaire de son arbre 38 à un palier fixe 40 de l'élément fixe 32 du groupe motopropulseur par un accouplement automatique unidirectionnel 42, ici sous la forme d'une roue libre.

Bien entendu, les accouplements automatiques unidirectionnels 34 et 42 sont placés de manière telle que la couronne et le planétaire ne puissent tourner que dans le même sens et préférentiellement dans le même sens que l'arbre moteur 12.

Enfin, ce train épicycloïdal de moteur comprend un porte-satellites 44 qui transmet le mouvement de rotation provenant de l'arbre moteur, au travers du planétaire 26 et/ou de la couronne 36, à l'autre train épicycloïdal 24 qui le transmet ensuite à l'essieu.

Sur la figure 2, l'accouplement automatique unidirectionnel 34 et/ou 42 est sous la forme d'une roue libre avec deux bagues concentriques de diamètres différents, une bague extérieure 46 et une bague intérieure 48. De manière préférentielle, la description qui va suivre fait mention que la bague extérieure 46 est portée par l'élément fixe 32 du groupe et que la bague intérieure est solidaire de l'arbre creux tournant de planétaire 28 ou de couronne 38. Bien entendu et cela sans sortir du cadre de l'invention, les liaisons des deux bagues peuvent être inversées ou les bagues peuvent être portées toutes les deux par une partie tournante. Comme mieux visible sur la figure 2, un dispositif autobloquant 50 est logé entre ces deux bagues. A titre d'exemple, ce dispositif autobloquant comprend une cage de roulements 52 comportant des galets non circulaires 54, ici de section ovale, dont le plus grand diamètre est supérieur à l'écartement entre les deux bagues et dont le plus petit diamètre est inférieur à cet écartement.

De ce fait, la bague extérieure est verrouillée avec la bague intérieure par le basculement dans le sens horaire des galets lorsque cette bague intérieure est entraînée en rotation dans le contraire de la flèche F.

Sur la figure 2, la bague extérieure 46 de la roue libre est portée par l'élément fixe 32 au travers d'un dispositif amortisseur de torsion 56.

Cet amortisseur de torsion, ici par déformation élastique, comprend un anneau 58 en matière élastique, comme un élastomère, concentrique aux bagues en étant fixé sur la périphérie externe de la bague 46 et sur l'élément fixe 32, ici sur l'intérieur du palier 30 ou 40.

Dans le cas où la bague intérieure 48 est entraînée dans un sens de rotation contraire à celui de la flèche F par l'arbre 28 ou 38, les galets 54 sont actionnés en basculement dans le sens horaire par cette bague en verrouillant sa rotation avec la bague extérieure 46. La bague extérieure est alors entraînée dans le même sens de rotation que celui de la bague intérieure. La rotation de la bague extérieure est alors absorbée par la déformation dans le même sens de rotation de la matière élastique de l'anneau 58.

L'augmentation de couple brutale générée par le blocage des deux bagues n'est alors pas retransmise dans sa totalité à l'élément fixe et en conséquence au palier 30 ou 40.

Dés que la bague intérieure reprend sa rotation dans le sens de la flèche F, les galets 54 prennent leur position de repos, comme illustré sur la figure, et les deux bagues sont déverrouillées avec la possibilité pour l'anneau élastique 58 de retrouver sa position initiale. Dans la variante de la figure 3, le dispositif amortisseur de torsion 56 pour le dispositif d'assemblage comprend un amortisseur de type hydraulique 60 qui est actionné par la bague extérieure 46 de la roue libre.

Cet amortisseur de torsion hydraulique comprend un vérin 60, fixé sur l'élément fixe 32 du groupe motopropulseur, avec un corps de vérin 62 logeant un piston 64, un ressort de rappel 66 et un clapet 68. Ce corps comprend un orifice d'admission 70 de fluide hydraulique contrôlé par le clapet 68, ici sous la forme d'une bille fermant cet orifice, et au moins un orifice calibré d'évacuation 72 de ce fluide, ici au nombre de trois. Le but est d'augmenter progressivement l'effort d'amortissement au fur et à mesure que le piston 64 s'enfonce. L'enfoncement du piston provoque alors l'obturation des progressives des orifices, ce qui oblige le fluide hydraulique à sortir par un nombre d'orifices réduit, augmentant ainsi l'effort d'amortissement. Dans la position de repos de la figure 3 où la bague intérieure 46 tourne dans le sens de la flèche F, le piston 64 est en position complètement sortie en s'appuyant sur un actionneur 74, telle qu'une béquille radiale portée par la bague extérieure, l'orifice d'admission 70 est fermé par la bille 68, le ressort 66 est en position de détente et les orifices d'évacuation 72 sont libres de toute entrave.

Pour une rotation contraire de la bague intérieure à celui de la flèche F, comme illustré aux figures 4 et 5, le dispositif autobloquant 50 est actionné en verrouillant la bague intérieure avec la bague extérieure.

Suite à cela, la bague extérieure est entraînée en rotation dans le sens contraire à la flèche F. Durant cette rotation, la béquille 74 actionne le piston 64 pour qu'il rentre dans le corps de vérin.

Durant le mouvement du piston, le fluide hydraulique contenu dans le vérin est évacué progressivement au travers des orifices calibrés 72 jusqu'à ce que le piston atteigne la position de la figure 5 où la quasi toatlité du fluide a été évacué et où les orifices calibrés 72 sont fermés par le piston.

Grâce à cela le couple généré par la rotation des deux bagues a été absorbé par le dispositif hydraulique en étant transféré progressivement à l'élément fixe 32. Une fois que bague intérieure a un sens de rotation correspondant à celui de la flèche F (figure 6), le dispositif autobloquant 50 n'est plus actif, les deux bagues 46 et 48 sont déverrouillées et la béquille 74 n'exerce plus aucune action sur le piston 64.

Le ressort 66 exerce alors une force sur le piston pour qu'il atteigne sa position complètement sortie comme montrée à la figure 3. Pendant ce mouvement, la bille 68 ne ferme plus l'orifice d'admission 70 et du fluide hydraulique rempli alors le corps de vérin.

Bien entendu, l'homme du métier envisagera tout dispositif permettant, d'une part, de collecter le fluide pendant l'enfoncement du piston et, d'autre part, d'assurer le remplissage du vérin.

A titre d'exemple, ce dispositif peut consister à immerger le vérin dans l'huile contenue dans le carter d'huile du moteur. Les variantes des figures 7 à 10 du dispositif d'assemblage illustrent un dispositif amortisseur de torsion 56 qui comprend un amortisseur de type à friction 57.

Sur la figure 7, qui est une coupe schématique selon la ligne 7-7 de la figure 8, et sur la figure 8, qui est une coupe schématique selon la ligne 8-8 de la figure 7, la bague extérieure 46 porte un flasque 76 saillant radialement vers l'extérieur. Ce flasque, qui est mobile axialement mais fixe en rotation avec la bague 46, porte deux disques annulaires de friction 78 et 80 disposé de part et d'autre de ce flasque.

Le flasque 76 est ceinturé par une cage annulaire circulaire 82 de section en

U inversé portée par l'élément fixe 32 du groupe motopropulseur. L'une 84 des branches du U est utilisée en tant que plateau de réaction pour le disque de friction 78. Des ressorts 86 s'appuient, d'une part, sur l'autre 88 des branches du U et, d'autre part, sur un plateau de pression 90 qui s'appuie sur le disque de friction 80 en étant mobile en translation axiale mais fixe circonférentiellement.

Bien entendu, l'homme du métier utilisera des ressorts avec un tarage nécessaire et suffisant pour assurer une liaison à friction entre la cage 82 et le flasque 76. Dans la configuration où la bague intérieure a une rotation contraire à celle de la flèche F, le dispositif autobloquant 50 est actionné en verrouillant la bague intérieure avec la bague extérieure.

Suite à cela, la bague extérieure est entraînée en rotation dans le sens contraire à la flèche F. Durant cette rotation, le flasque est entraîné dans le même sens en étant freiné par la friction des disques 78 et 80 serrés entre les plateaux 84 et 90 si le couple produit sur le flasque 76 est supérieur à celui produit par le tarage des ressorts 86.

Par cela, l'augmentation brutale de couple générée par la rotation des deux bagues a été absorbée par friction entre la cage 82 et la bague extérieure 46.

Dés que le couple produit sur la flasque 76 est inférieur à celui prévu par le tarage des ressorts, le glissement du flasque 76 entre les disques de friction 78 et 80 est stoppé.

Une fois que la bague intérieure a un sens de rotation qui correspond à la flèche F le dispositif autobloquant 50 n'est plus actif, les deux bagues 46 et 48 sont déverrouillées et la bague extérieure 46 reste alors dans la position qu'elle a atteinte.

La variante des figures 9 et 10, qui sont respectivement une coupe schématique selon la ligne 9-9 de la figure 10 et selon la ligne 10-10 de la figure 9, diffère de celle des figures 7 et 8 par le fait que le flasque 76, muni de ses deux disques annulaires de friction 78 et 80, est porté par l'arbre creux tournant de planétaire 28 ou de couronne 38. De plus, la cage 82, de section en U inversé, est portée par la bague intérieure 48 avec l'une 84 des branches du U utilisée en tant que plateau de réaction pour le disque de friction 78 et l'autre 88 des branches du U utilisée pour les ressort 86 agissant sur un plateau de pression 90 qui s'appuie sur le disque de friction 80.

Le fonctionnement de cette variante est similaire à celle de la variante des figures 7 et 8. Ainsi lors de la rotation contraire à celui de la flèche F de la bague intérieure 48, le dispositif autobloquant 50 est actionné en verrouillant la bague intérieure avec la bague extérieure.

Les bagues extérieure et intérieure sont alors entraînées en rotation dans le sens contraire à la flèche F. Durant cette rotation, le flasque est entraîné dans le même sens en étant freiné par la friction des disques 78 et 80 serrés entre les plateaux 84 et 90.

De même, l'augmentation brutale de couple générée par la rotation des deux bagues a été absorbée par friction entre la cage 82 et le flasque 76.

Claims

REVENDICATIONS

1 ) Dispositif d'assemblage d'un accouplement automatique unidirectionnel (34, 42) avec des éléments (32 ; 28, 38) qui le portent, ledit accouplement comportant une bague intérieure (46), une bague extérieure (48) et un dispositif autobloquant (50) entre les deux bagues, caractérisé en ce que le dispositif d'assemblage comprend un dispositif amortisseur de torsion (56) logé entre l'une des bagues et l'un des éléments (32; 28, 38). 2) Dispositif d'assemblage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'un des éléments est un arbre rotatif (28, 38).

3) Dispositif d'assemblage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'un des éléments est un élément fixe (32).

4) Dispositif d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif amortisseur de torsion (56) comprend un amortisseur à déformation élastique (58). 5) Dispositif d'assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'amortisseur à déformation élastique comprend un anneau élastique (58) placé entre l'une (48) des bagues et l'un (32) des éléments.

6) Dispositif d'assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'anneau élastique (58) comprend une matière élastomère.

7) Dispositif d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif amortisseur de torsion (56) comprend un amortisseur hydraulique (60).

8) Dispositif d'assemblage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'amortisseur hydraulique comprend un vérin hydraulique (60) placé entre l'une (46) des bagues et l'un (32) des éléments. 9) Dispositif d'assemblage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le vérin comporte un orifice d'admission (70) d'un fluide hydraulique et au moins un orifice calibré (72) d'évacuation dudit fluide. 10) Dispositif d'assemblage selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le vérin comporte un clapet (68) contrôlant l'orifice d'admission (70) du fluide hydraulique.

1 1 ) Dispositif d'assemblage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une (46) des bagues porte un actionneur (74) agissant sur le vérin (60).

12) Dispositif d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif amortisseur de torsion (56) comprend un amortisseur par friction (57).

13) Dispositif d'assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'amortisseur par friction (57) est placé entre l'une (46, 48) des bagues et l'un (32; 28, 38) des éléments. 14) Dispositif d'assemblage selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'amortisseur par friction (57) comprend un flasque (76) portant des disques de friction (78, 80) qui s'appuient sur un plateau de réaction (84) et sur un plateau de pression (90) portés par une cage (82) reliée à l'un (28, 38) des éléments. 15) Dispositif d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accouplement automatique unidirectionnel comprend une roue libre (34, 42).

16) Groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un moteur thermique (10) avec un arbre (12), un dispositif de transmission à variation de vitesse (14) comprenant un train épicycloïdal de moteur (24) avec un planétaire (34) et une couronne (46) reliés chacun à l'arbre (12) du moteur thermique (10) par un accouplement à commande contrôlé (26, 28) et à une partie fixe (44) du véhicule par un accouplement automatique unidirectionnel (34, 42) et un porte- satellites (54) relié à un essieu (16) par une voie de transmission (96, 98), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'assemblage de l'accouplement automatique unidirectionnel avec des éléments qui le porte selon l'une des revendications précédentes.