FR2585426A1 - Embrayage a friction de liquide - Google Patents
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Abstract
L'EMBRAYAGE A FRICTION DE LIQUIDE DESTINE NOTAMMENT A UN VENTILATEUR D'AIR DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE PRESENTE UNE FENTE DE CISAILLEMENT 19 QUI, VUE EN COUPE LONGITUDINALE AXIALE, A SENSIBLEMENT LA FORME DE MEANDRES ET QUI EST FORMEE PAR DES NERVURES CONCENTRIQUES CIRCULAIRES. LES NERVURES DES DEUX PARTIES 3, 17 FORMANT LA FENTE DE CISAILLEMENT 19 S'ENGAGENT CHACUNE DANS DES RAINURES CONCENTRIQUES, CIRCULAIRES ENTRE LES NERVURES ADJACENTES RADIALEMENT DE L'AUTRE PARTIE. LES NERVURES ONT DES FLANCS ANNULAIRES CONIQUES DONT L'ANGLE DE FLANC EST EGAL DE PREFERENCE A 30 ET SE TERMINE PAR UNE SURFACE FRONTALE PLANE, PERPENDICULAIRE A L'AXE DE ROTATION. LE FOND DES RAINURES OPPOSE AXIALEMENT A CETTE SURFACE FRONTALE EST, EN COUPE TRANSVERSALE, DE FORME CIRCULAIRE ET SA DISTANCE EST DE 1,2 A 1,4 FOIS LA LARGEUR DE LA FENTE DE CISAILLEMENT. EN RAISON DE CETTE GEOMETRIE, L'EMBRAYAGE A FRICTION DE LIQUIDE A UN POUVOIR TRES ELEVE DE TRANSMISSION DU COUPLE DE ROTATION SOUS UN ENCOMBREMENT REDUIT ET REAGIT TRES RAPIDEMENT AUX MODIFICATIONS D'ETAT. LA FORME DES NERVURES ET DES RAINURES ASSURE UNE EVACUATION OPTIMALE DE LA CHALEUR ET N'OPPOSE QU'UNE RESISTANCE RELATIVEMENT FAIBLE A L'ECOULEMENT DU LIQUIDE DE CISAILLEMENT.
Description
"Embrayage à friction de liquide" La présente invention a pour objet un
embrayage à friction de liquide destiné notamment à un ventilateur d'air
de refroidissement d'un moteur à combustion interne.
Par le DE-OS 28 03 975, on connaît un ventilateur d'air de refroidissement destiné à un moteur à combustion interne dont l'embrayage à friction de liquide ou embrayage à viscosité, présente un boîtier portant les pales du ventilateur et un rotor disposé dans un volume de travail du boîtier, entraîné par le moteur à combustion interne. Le boîtier et le rotor peuvent tourner l'un par rapport à l'autre et forment une fente de cisaillement par laquelle, lorsqu'elle est remplie d'un liquide visqueux, le couple de rotation du rotor est transmis
au boîtier et par conséquent aux pales du ventilateur.
Dans la zone du pourtour extérieur du rotor, il est prévu un dispositif de pompage qui refoule le liquide de cisaillement, lors de la rotation relative du rotor et du boîtier, du volume de travail vers un volume de réserve également formé par le boîtier. Un dispositif de soupape commandé par la température commande le retour du liquide de cisaillement du volume de réserve
vers le volume de travail.
La fente de cisaillement de l'embrayage à friction de liquide connu a la forme de méandres, pour agrandir les surfaces transmettant le couple de rotation et est
formée par des nervures circulaires et co-
axiales du rotor et du boîtier. Les nervures ont des
surfaces d'enveloppe cylindriques et font saillie axiale-
ment entre les rainures de l'autre partie. On obtient ainsi la possibilité de transmettre un couple de rotation relativement élevé malgré des dimensions comparativement réduites. La transmission du couple de rotation donne lieu à un dégagement de chaleur par frottement qui, dans l'embrayage à friction de liquide connu, ne peut être dissipée suffisamment rapidement dans toutes les situations de fonctionnement, ce qui fait que le liquide se trouvant dans les fentes de cisaillement s'échauffe fortement. Ceci conduit à une nette réduction du couple de rotation maximale transmissible et à une surcharge thermique du liquide de cisaillement qui réduit considé-
rablement sa durée.
L'invention a pour but de réaliser un embrayage à friction de liquide qui puisse transmettre un couple de rotation relativement élevé sous des dimensions comparativement réduites tout en assurant une bonne évacuation de la
chaleur produite dans la fente de cisaillement.
L'embrayage à friction de liquide doit être de fabrication
simple malgré ces propriétés.
L'embrayage à friction de liquide destiné à un ventilateur d'air de refroidissement d'un moteur à combustion interne comporte un bottier tournant autour d'un axe de rotation enfermant un volume de travail dans lequel un, rotor, entrainé par le moteur à combustion interne, est disposé
de manière à pouvoir tourner par rapport au boîtier.
Le rotor a sensiblement la forme d'un disque et s'étend transversalement à l'axe de rotation. Le rotor et le boîtier portent chacun de manière opposée plusieurs nervures circulaires, concentriques qui sont séparées par des rainures circulaires, concentriques. Les nervures de chacune des parties s'engagent dans chacune des rainures opposées axialement de l'autre partie, de telle sorte que les flancs annulaires juxtaposés des nervures forment une fente de cisaillement qui, radialement, t approximativement la forme, en section transversale, de méandres. Les nervures comme les rainures ont en
direction axiale, des flancs annulaires disposés conique-
ment les uns par rapport aux autres. D'une part, il en résulte que la section transversale des nervures est plus large vers la base, ce qui accroit la section transversale de la matière transmettant la ohaleuret, 3- d'autre part, la circulation du liquide est améliorée radialement le long du rotor ou du boîtier par rapport
à l'embrayage à friction de liquide connu décrit précé-
deinmlent. La configuration conique des rainures et des nervures réduit la résistance à l'écoulement que la
fente de cisaillement oppose au liquide de cisaillement.
L'angle de flanc des nervures et des rainures est avanta-
geusement compris entre 20 et 40 et est de préférence
égal à environ 30 . Les génératrices des flancs annu-
laires sont,dans ce cas,de préférence inclinées symétri-
quement par rapport à la direction axiale. La forme conique des flancs annulaires des rainures et nervures fait,en outre,que le réglage de température de l'embrayage
à friction de liquide réagit très rapidement aux modi-
fications d'état.
Afin de simplifier la fabrication, chaque nervure aboutit, de préférence, à une surface frontale plane perpendiculaire à l'axe de rotation. La distance axiale séparant la surface frontale de chaque nervure, du fond de la rainure axialement opposée, correspondante, est, dans ce cas, avantageusement supérieure à la largeur de la fente de cisaillement entre les flancs opposés de la nervure et de la rainure correspondante. La distance axiale séparant la surface frontale et le fond des rainures est égale, de préférence, à 1,2 à 1,4 fois la largeur de la fente de cisaillement. Ces dimensions avantageuses conduisent à une très haute sensibilité de réponse de l'embrayage à friction de liquide aux modifications
de température.
L'invention est décrite ci-après plus en détail en réfé-
rence au dessin annexés dans lequel: Figure 1 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un embrayage à friction de liquide d'un ventilateur d'air de refroidissement d'un moteur à combustion interne, et Figure 2 est une vue, à plus grande échelle, de la fente de cisaillement de l'embrayage selon la figure 1. L'embrayage du ventilateur représenté sur la figure 1 comporte un boîtier 1 avec une paroi arrière 3 et une paroi avant 5. Une cloison 7 sépare la cavité formée par le boîtier 1 en un volume de réserve 9 pour un liquide visqueux et un volume de travail 11. Le boîtier 1 est supporté de manière à pouvoir tourner avec sa paroi arrière 3, par l'intermédiaire d'un palier à roulement
13, autour d'un axe de rotation 14, par un arbre d'entra -
nement 15 entrainé par le moteur à combustion interne non représenté. L'arbre d'entraînement 15 porte, dans
le volume de travail 11, un rotor 17 présentant sensible-
ment la forme d'un disque, s'étendant transversalement à l'axe de rotation 14. Le rotor 17 forme avec la paroi arrière 3 qui lui est opposée une fente de cisaillement 19 qui sera décrite plus en détail ci- après et qui
radialement par rapport à l'axe de rotation 14, a sensi-
blement la forme de méandres dans sa section transversale.
Lorsque la fente de cisaillement 19 est remplie de liquide de cisaillement ou de liquide visqueux provenant du volume de réserve 9, le couple de rotation de l'arbre d'entraînement 15 est transmis aux pales du ventilateur assemblées par exemple d'une pièce à la paroi arrière
3 du boîtier.
L'embrayage du ventilateur est mis en marche et arrêté en fonction de la température. A cet effet, il est prévu dans la cloison 7 une ouverture de soupape 25 commandée
par une tige 23, à peu près dans la zone de l'extré-
mité radialement intérieure de la fente de cisaillement 9, à travers laquelle le liquide visqueux, en position ouverte, peut passer du volume de réserve 9 au volume de travail 11. La tige 23 est commandée par un élément bilame 29 maintenu contre la face extérieure de la paroi avant 5 du boîtier dans un support 27, par l'intermédiaire d'une tige 31 centrée, guidée de manière à pouvoir se déplacer axialement et de manière étanche dans la paroi avant 5. Pour le retour du liquide visqueux du volume de travail 11, au volume de réserve 9, il est prévu un orifice 33 pratiqué dans la zone du pourtour extérieur de la cloison 7, qui coopère de manière usuelle avec un dispositif de pompage 35 opérant dans le cas d'une
rotation relative du rotor 17 et du boîtier 1.
A l'état froid, l'élément bilame 29 ferme, par l'inter-
médiaire du culbuteur 23, l'ouverture de soupape 25 et le dispositif de pompage 35 pompe le liquide visqueux contenu dans le volume de travail 11 et la fente de cisaillement 19, dans le volume de réserve 9. Le
ventilateur d'air de refroidissement est ainsi coupé.
A l'état chaud, l'élément bilame 29 ouvre l'ouverture de soupape 25, ce qui permet au liquide visqueux de pénétrer dans le volume de travail 11 et, malgré l'effet de pompage du dispositif de pompage 35, à la fente de cisaillement 19 de se remplir pour transmettre le couple de rotation. L'embrayage du ventilateur est ainsi mis
en marche.
La figure 2 montre des détails de la fente de cisaillement 19. Le rotor 17 est pourvu, sur. son côté adjacent à la paroi arrière 3, de nervures 37 circulaires, disposées concentriquement, qui forment entre elles des rainures 39 circulaires. De la même façon, la paroi arrière 3 est pourvue sur son côté opposé au rotor 17, de nervures 41 circulaires, concentriques qui sont séparées par des rainures 43 circulaires. La distance radiale T des nervures 41 est la même d'une nervure à l'autre et égale aussi à la distance radiale des nervures 37. Les nervures 37 ou 41 s'engagent chacune dans des rainures 43 ou
39 axialement opposées, les nervures 37 et 41 se recou-
vrant l'une l'autre axialement et formant la fente de cisaillement 19 d'une largeur S. Les nervures 37 et par conséquent aussi les nervures 41 ont des flancs annulaires 45 s'étendant coniquement dont les génératrices ont le même angle de flanc par
rapport à la ligne parallèle à l'axe dessinée en 47.
Le fond 49 de chaque rainure 39 ou 43 a, vu en coupe longi- tudinale axiale, une forme circulaire, le rayon du cercle R étant approximativement égal à la largeur S
de la fente de cisaillement 19. Les extrémités des ner-
vures 37 ou 41, opposées axialement au fond des rainures
49 s'aplatissent en surfaces frontales 51 planes, per-
pendiculaires à l'axe de rotation, ayant la forme de couronnes, de sorte que la distance axiale a séparant chaque surface frontale 51 du fond des nervures 49 opposé axialement, est approximativement de 1,2 à 1,4 fois la largeur S de la fente de cisaillement 19. Les nervures.37, 41, vues en coupe longitudinale axiale à travers le rotor 17 ou la paroi arrière 3 du boîtier, ont ainsi la forme d'un trapèze de hauteur h qui se
prolonge par une zone de pied arrondie concave.
La forme proposée pour le rotor 17 et le bottier 1 est de fabrication aisée et supprime, notamment en raison des surfaces frontales 51, les contours extérieurs à
bords tranchants qui pourraient blesser lors de la fabri-
cation et du montage de l'embrayage. Par ailleurs, l'angle de flanc d choisi d'environ 30 assure une très bonne évacuation de la chaleur dans les nervures 37,.41, ce qui limite à un minimum l'accroissement de température du liquide visqueux pendant la transmission du couple de rotation. L'angle de flanc o< choisi donne un angle de renvoi / relativement petit de 120 , ce qui améliore les conditions d'écoulement du liquide visqueux dans la fente de cisaillement 9. Le liquide visqueux peut s'écouler dans le sens. de la flèche F des zones radialement intérieures de la fente de cisaillement 19 vers ses zones radialement extérieures, par suite du renvoi relativement faible et d'une résistance à l'écoulement réduite. La réduction de la résistance
à l'écoulement raccourcit le temps de réponse de l'em-
brayage en cas de modifications de l'état de fonction-
nement. L'embrayage à friction de liquide décrit ci-dessus comporte uniquement une fente de cisaillement en forme
de méandres entre le rotor 17 et la paroi arrière 3.
Il est évident que la fente de cisaillement peut aussi en variante être prévue entre le rotor 17 et la cloison
7, le cas échéant aussi des deux côtés du rotor 17.
Claims (8)
1. Embrayage à friction de liquide, destiné notamment à un ventilateur d'air de refroidissement d'un moteur à combustion interne, comportant; a) un boîtier (1) tournant autour d'un axe de rotation (14) qui renferme un volume de réserve (9) pour le liquide de cisaillement un volume de travail (11), b) un rotor (17) disposé dans le volume de travail (11) de manière à pouvoir tourner autour de l'axe de rotation (14), c) au moins une fente de cisaillement (19) formée par des surfaces séparées, opposées du rotor (17) et du boîtier (1), chacune des surfaces formant la fente de cisaillement (19) présentant plusieurs nervures (37,41) circulaires, concentriques qui sont séparées les unes
des autres par des rainures (39,41) circulaires, concen-
triques et peuvent s'engager axialement dans les rainures (39,41) de chacune des autres surfaces, d) un dispositif de pompage (35) refoulant le liquide de cisaillement du volume de travail (11) vers le volume de réserve (9), dans la zone radialement extérieure de la fente de cisaillement (19), e) un dispositif de soupape (23,25,29) commandé en fonction de la température, conduisant le liquide de cisaillement du volume de réserve (9) dans le volume de travail (11), caractérisé en ce que les nervures (37,41) comme les
rainures (39,43) présentent axialement des flancs annu-
laires (45) coniques,.
2. Embrayage à friction de liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de flanc (0) des nervures (37,41) ou des rainures (39, 43) est compris entre 20
et 40 .
3. Embrayage à friction de liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle de flanc (<o) est de
environ.
4. Embrayage à friction de liquide selon l'une des reven-
dications 1 à 3, caractérisé en ce que, vues dans des plans de coupe longitudinale axiale, les rainures (39,43)
ont un fond (49) courbé en arc de cercle.
5. Embrayage à friction de liquide selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que le fond des rainures (49) présente un rayon de courbure (R) approximativement égal à la largeur (S) de la fente de cisaillement (19)
entre des flancs (45) opposés.
6. Embrayage à friction de liquide selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que, vues dans des plans de coupe longitudinale axiale, les nervures (37-,41) ont une
section transversale trapézoïdale et sont opposées axiale-
ment au fond (49) des rainures par une surface frontale (51) circulaire, située dans un plan perpendiculaire
à l'axe de rotation.
7. Embrayage à friction de liquide selon la revendication 6, caractérisé en ce que la distance axiale séparant la surface frontale (51) de la nervure (37,41), du fond (49) de la rainure (39,43) correspondante, est supérieure à la largeur (B) de la fente de cisaillement (19) entre des flancs (45) opposés de la nervure (37,41) et de
la rainure (39,43) correspondante.
8. Embrayage à friction de liquide selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance axiale séparant la surface frontale (51) du fond (49) des rainures, est de 1,2 à 1,4 fois la largeur (B) de la fente
de cisaillement (19).
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| ST | Notification of lapse |