FR2787532A1

FR2787532A1 - Accouplement automatique en fonction de la vitesse differentielle avec des moyens de commutation de reduction

Info

Publication number: FR2787532A1
Application number: FR9915695A
Authority: FR
Inventors: Georg Kwoka
Original assignee: GKN Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2000-06-23
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: IT1316414B1; ITMI992494A1; DE19858334C1; JP2000179588A; ITMI992494A0; JP3668082B2; US6267214B1; FR2787532B1

Abstract

Un accouplement (11) comporte deux parties (21, 41) qui sont supportées à l'intérieur l'une de l'autre, qui peuvent tourner autour d'un axe longitudinal commun et qui forment une chambre annulaire (31) qui est remplie avec un fluide fortement visqueux et dans laquelle sont disposées des plaques internes (27, 29) reliées à la partie interne (21) d'une manière fixe en rotation, et des plaques externes (48) reliées à la partie externe (41) d'une manière fixe en rotation, lesdites plaques internes (27, 29) et externes (48) étant disposées de façon à être alternées dans la direction longitudinale afin de générer un effet de blocage entre les deux parties (21, 41) lorsque ces dernières tournent l'une par rapport à l'autre, un ensemble partiel (29) étant porté directement par un manchon (25) qui est relié à la partie (21) de l'accouplement qui porte l'ensemble de plaques d'une manière telle qu'il peut être découplé.

Description

i 2787532 L'invention se rapporte à un accouplement sous la forme d'un

accouplement visqueux ou sous la forme d'un accouplement ViscotracR comportant deux parties qui sont supportées à l'intérieur l'une de l'autre, qui peuvent tourner autour d'un axe longitudinal commun et qui forment un espace annulaire qui est rempli avec un fluide fortement visqueux et dans lequel sont disposées des plaques internes qui sont reliées à la partie interne d'une manière fixe en rotation et forment un ensemble de plaques internes, ainsi que des plaques externes qui sont reliées à la partie externe d'une manière fixe en rotation et forment un ensemble de plaques externes, lesdites plaques internes et plaques externes étant disposées de façon à être alternées dans la direction longitudinale afin de générer un effet de blocage entre les deux parties lorsque ces dernières

tournent l'une par rapport à l'autre.

Dans le cas d'accouplements visqueux conventionnels tels qu'ils sont décrits dans le document DE 38 23 180 Cl, l'effet d'engagement en fonction de la vitesse différentielle ou en fonction du patinage de roue est basé sur l'accumulation de forces de cisaillement dans le fluide visqueux dans les espaces entre les plaques

internes et les plaques externes.

Dans l'accouplement du demandeur appelé ViscotracR qui a été décrit en premier dans le document DE 196 53 310 Ai, des forces de cisaillement en fonction d'une vitesse différentielle ou en fonction du patinage de roue sont accumulées dans le fluide visqueux dans les espaces entre des plaques internes et les plaques externes de la même manière que celle décrite ci-dessus. De plus, dans un canal hélicoïdal entre une surface cylindrique d'un piston annulaire qui divise l'espace annulaire en deux chambres et une face opposée de l'espace annulaire, un fluide est transporté par des forces de cisaillement d'une r1 rFi i

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chambre dans l'autre chambre, de sorte que le piston annulaire est déplacé axialement dans l'espace annulaire et déplace une partie en contact de friction des plaques internes et des plaques externes du type plaque d'accouplement. Des accouplements dudit type sont utilisés dans la transmission d'un véhicule à moteur qui comporte un essieu qui est entraîné uniquement s'il existe un patinage entre les essieux en plus d'un essieu entraîné en permanence, lesquels accouplements sont prévus dans la

transmission entre les deux entraînements d'essieu.

Lorsque, dans les conditions opérationnelles, par exemple lors de l'accélération dans des conditions de démarrage ou pendant une conduite tout-terrain ou dans des courbes, l'essieu entraîné en permanence est soumis à un patinage, il apparaît une rotation relative entre les parties d'accouplement, avec pour résultat qu'un effet de blocage est accumulé, de sorte que le deuxième essieu est également entraîné. Dans le cas de véhicules avec des nouveaux types de systèmes dynamiques d'entraînement qui, par exemple, amènent les freins à engager les roues individuelles si un guidage latéral est perdu au niveau des roues, tout comme dans le cas des véhicules avec des systèmes de freinage anti-blocage qui libèrent la force de freinage lorsqu'une roue est bloquée, la commande doit être affectée dans une faible mesure seulement par ledit

d'engagement d'accouplement.

C'est par conséquent le but de la présente invention que de procurer un accouplement du type mentionné ci-dessus qui est davantage compatible avec des systèmes de commande de dynamique d'entraînement et avec des systèmes

de freinage anti-blocage de véhicules à moteur.

Dans le cas d'un accouplement visqueux, le but est atteint en ce qu'un ensemble partiel d'un des ensembles il à m i

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complets de plaques internes et de plaques externes est porté directement par un manchon qui est relié à la partie de l'accouplement qui porte ledit ensemble complet de plaques internes ou de plaques externes d'une manière telle qu'il est découplé par rapport à la relation relative pour une vitesse de rotation accrue. La solution correspondante dans le cas d'un accouplement ViscotracR consiste en ce que le piston annulaire est porté directement par un manchon qui est relié à la partie d'accouplement portant le piston annulaire d'une manière telle qu'il en est découplé par rapport à une rotation relative à une vitesse de rotation accrue. En particulier, on propose qu'un ensemble partiel d'un des ensembles des plaques internes et des plaques

externes soit également porté directement par le manchon.

Le canal hélicoïdal mentionné ci-dessus peut être formé par une rainure dans la surface cylindrique ou dans la face opposée de l'espace annulaire ou éventuellement dans un

manchon inséré.

En utilisant un accouplement de ce type, il est possible de prévoir une courbe caractéristique en deux parties avec une fonction de saut qui, dans une première partie de la vitesse de rotation suit les caractéristiques d'un accouplement visqueux ou d'un accouplement ViscotracR d'une certaine taille et, dans une deuxième partie de la vitesse de rotation, représente les caractéristiques d'un accouplement visqueux avec un nombre bien plus faible de plaques. Ces dernières caractéristiques sont susceptibles de procurer la compatibilité avec un système de commande de dynamique d'entraînement, un système de commande de

limitation de patinage ou un système de freinage anti-

blocage. L'accouplement peut être commuté d'une partie de la courbe caractéristique vers l'autre partie de la courbe caractéristique par n'importe moyen concevable, en particulier par des moyens magnétiques, pneumatiques ou

-TUF I

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hydrauliques, avec le processus de commutation qui est déclenché par un système de commande de dynamique d'entraînement correspondant ou le système de freinage anti-blocage correspondant. Tous ces systèmes enregistrent la vitesse du véhicule et donc la vitesse de rotation de l'accouplement, ce qui est décisif pour le processus de commutation. Selon une solution simple préférée, la commutation peut être effectuée par un dispositif de réglage mécanique qui est actionné par une force centrifuge et qui est intégré dans l'accouplement. En pareil cas de nouveau, on doit supposer que la vitesse de rotation de l'accouplement est proportionnelle à la vitesse du véhicule. Le dispositif de réglage actionné par une force centrifuge peut comprendre des éléments à bille positionnés de manière circonférentielle qui, d'une part, sont supportés sur une première face radiale et, d'autre part, sur la face conique d'un élément d'ajustement axial. Le dispositif d'accouplement pour le manchon actionné de cette manière peut, de manière substantielle, comprendre une clavette coulissante centrale qui, dans le cas d'un ajustement axial, amène des billes à engager, ou à être désengagées de la partie respective de l'accouplement ou du

manchon d'une manière positive en rotation.

Des formes de réalisation préférées de l'invention vont être décrites ci-dessous en se référant aux dessins dans lesquels La figure 1 est une demi-coupe longitudinale à travers un accouplement de l'invention sous la forme d'un

accouplement visqueux.

La figure 2 est une demi-coupe longitudinale à travers un accouplement de l'invention sous la forme d'un

accouplement ViscotracR.

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La figure 1 montre un accouplement visqueux 11 qui se compose essentiellement d'une première partie 21 sous la forme d'un arbre et d'une deuxième partie 41 sous la forme d'un boîtier annulaire qui, ensemble, forment un espace annulaire cylindrique 31. La première partie 21 comporte un moyeu 22 et un premier manchon 23 qui est relié d'une manière fixe en rotation au moyeu 22 par des moyens dentés longitudinaux 24. De plus, la première partie 21 porte un deuxième manchon 25 qui, dans le sens de rotation, peut être accouplé à et découplé du moyeu 22 par des moyens qui seront décrits plus en détail. Le premier manchon 23 comporte des moyens dentés longitudinaux extérieurs 26 sur lesquels est glissé un premier ensemble partiel de plaques internes 29. Les deux manchons 23, 25 sont rendus étanches

l'un par rapport à l'autre par une bague d'étanchéité 30.

La deuxième partie 41 se compose également de plusieurs composants et comporte deux parties de couvercle 42, 43 qui sont reliées l'une à l'autre par une partie de carter 44, avec lesdites trois parties, avec les manchons 23, 25, qui forment l'espace annulaire cylindrique 31. Le couvercle 42 est rendu étanche par un joint 45 par rapport au premier manchon 23, et le couvercle 43 est rendu étanche par un joint 46 par rapport au deuxième manchon 25. Dans la partie de carter 44 sont prévus des moyens dentés longitudinaux intérieurs 47 dans lesquels est inséré un ensemble de plaques externes 48 d'une manière fixe en rotation. Des plaques internes individuelles 27, 29 sont alternées avec

les plaques externes 48 dans la direction longitudinale.

Comme cela est courant dans le cas d'un accouplement visqueux, l'espace annulaire 31 est au moins partiellement

rempli avec un fluide fortement visqueux.

Le moyeu 22 est suivi par une saillie de manchon 32 comportant des alésages radiaux répartis de manière circonférentielle 33. Le deuxième manchon 25 est pourvu de

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rainures internes ou bien de renfoncements internes 38 qui sont répartis de façon circonférentielle de la même manière que les alésages radiaux 33. A l'intérieur de la saillie de manchon 32 est prévue une clavette coulissante 34 avec une face inclinée 35 et une face de blocage cylindrique 36. Dans chacun des alésages 33 sont retenues des billes 37 qui, dans leur position telle qu'illustrée, dans laquelle elles sont supportées par la face de blocage 36, procurent une liaison fixe en rotation dans le but de relier le moyeu 22 au manchon 25. Lorsque la clavette coulissante 34 est déplacée vers la droite, les billes 37, lors de la rotation du manchon 25 par rapport au moyeu 22, peuvent être poussés vers l'intérieur sur la face inclinée 35, de sorte que le moyeu 22 et le manchon 25 sont découplés. Lorsque la clavette coulissante 34 est poussée vers l'arrière vers la gauche dans la position telle qu'illustrée, les billes 37 sont poussées par-dessus les faces inclinées 35 de telle sorte qu'elles engagent simultanément les alésages radiaux

33 et les rainures internes 38.

La deuxième partie 41, par ailleurs, comporte une deuxième partie de carter 49 qui est reliée au couvercle 43 et qui, avec un autre couvercle 50 forme un espace interne 51. Le couvercle 50 est suivi d'un seule tenant par un tourillon 52 qui se transforme en une bride 53. Dans l'espace interne 51 est prévu un élément d'ajustement axial 61 comportant un couvercle conique 62 contenant des masses centrifuges sphériques 63. Ces dernières sont supportées sur une face d'extrémité radiale 40 du couvercle 43. Le couvercle conique 62 est relié à un tourillon 64 sur lequel est poussé la clavette coulissante 34 prévue sous la forme d'un manchon. La clavette coulissante 34 et le tourillon 64 sont reliés l'un à l'autre par une goupille 65 d'une

manière fixe en rotation.

r - ue

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Un ressort hélicoïdal 67 maintient l'élément d'ajustement axial 61 dans la position à gauche la plus à l'extérieur comme cela est illustré, avec la force de ressort qui est suffisante pour équilibrer les forces qui agissent sur les masses centrifuges 63. A partir d'une certaine vitesse accrue, la force centrifuge devient suffisamment élevée pour déplacer le couvercle conique 62 et ainsi le tourillon 64 au moyen des masses centrifuges qui poussent vers l'extérieur 63, de sorte que les billes 37 peuvent atteindre la zone des faces inclinées 35, avec le manchon 25 qui est découplé du moyeu 22. Comme cela résulte des forces de cisaillement qui agissent par l'intermédiaire du deuxième ensemble de plaques internes 29, le manchon 25 est alors entraîné par les plaques externes 48, de sorte qu'il n'est plus possible pour un couple quelconque d'être transmis par le deuxième ensemble de plaques internes 29 de la première partie 21 vers la deuxième partie 41. Il subsiste la fonction de fonction de blocage du premier ensemble de plaques internes individuelles 27 par rapport aux plaques externes 48 associées. La figure 2 montre un accouplement ViscotracR 111 qui se compose essentiellement d'une première partie 121 sous la forme d'un arbre et d'une deuxième partie 141 sous la forme d'un bottier annulaire qui, ensemble, forment un espace annulaire cylindrique 131. La première partie 121 comporte un moyeu 122 et un premier manchon 123 qui est relié au moyeu 122 d'une manière fixe en rotation par des moyens dentés longitudinaux 124. De plus, la première partie 121 porte un deuxième manchon 125 qui, dans le sens de rotation, peut être relié à et découplé du moyeu 122 par des moyens qui seront décrits plus en détail. Le premier manchon 123 comporte des moyens dentés longitudinaux extérieurs 126 sur lesquels est glissé un premier ensemble

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partiel de plaques internes 129. Les deux manchons 123, 125 sont rendus étanches l'un par rapport à l'autre par une bague d'étanchéité 130. La deuxième partie 141 se compose également de plusieurs composants et comporte deux plaques de couvercle 142, 143 qui sont reliées l'une à l'autre par une partie de carter 144, avec lesdites trois parties, avec

les manchons 123, 125, qui forment l'espace annulaire 131.

Le couvercle 142 est rendu étanche par un joint 145 par rapport au premier manchon 123 et le couvercle 143 est rendu étanche par un joint 146 par rapport au deuxième manchon 125. Dans la partie de carter 144 sont prévus des moyens dentés longitudinaux internes 147 dans lesquels est inséré un ensemble de plaques externes 148 d'une manière fixe en rotation. Les plaques internes individuelles 127, 129 sont alternées avec les plaques externes 148 dans la direction longitudinale. Au centre de l'espace annulaire 131 est prévu un piston annulaire 171 qui, par l'intermédiaire de moyens d'entraînement 172, engage les moyens dentés longitudinaux extérieurs 128 du deuxième manchon 125 et y est ainsi relié d'une manière fixe en

rotation, mais en pouvant être déplacé longitudinalement.

Le piston annulaire 171 divise l'espace annulaire 131 en deux chambres 173, 175. Le piston annulaire 171 est entouré par un manchon 177, lequel manchon 177, par l'intermédiaire de moyens d'entraînement 178, engage les moyens dentés internes 147 dans la partie de carter 144 et y est ainsi relié d'une manière fixe en rotation. Deux bagues de fixation 187, 188 maintiennent axialement le manchon 177 par rapport à la partie de carter 144. Dans sa surface interne, le manchon 177 comporte une rainure hélicoïdale 179 qui relie les chambres 173, 175 l'une à l'autre. Dans ses extrémités, le piston annulaire 171 est pourvu de chambres annulaires 183, 185 dans lesquelles sont positionnés des pistons de compensation 184, 186. De

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manière directement adjacente au piston annulaire 171 est prévu un disque de pression renforcé 174, 176 dans les chambres 173, 175. Comme cela est la pratique courante avec un accouplement ViscotracR, l'espace annulaire 131 est rempli avec un fluide fortement visqueux. S'il apparaît une rotation relative entre le piston annulaire 171 et le manchon 177, du fluide est transporté par l'intermédiaire de la rainure 179 d'une chambre dans l'autre chambre, et par conséquent, le piston annulaire est déplacé dans la direction opposée, avec pour résultat qu'il amène les plaques internes et les plaques externes dans ladite chambre en contact l'une avec l'autre, de sorte que des forces de freinage élevées sont générées, lesquelles peuvent amener la première partie 121 et la

deuxième partie 141 à tourner à des vitesses identiques.

Le moyeu 122 est suivi par une saillie de manchon 132 qui comporte des alésages radiaux répartis de manière circonférentielle 133. Dans le deuxième manchon 125 sont prévues des rainures internes ou bien des renfoncements internes 138 qui sont répartis de manière circonférentielle de la même façon que les alésages radiaux 133. A l'intérieur de la saillie de manchon 132 se trouve une clavette coulissante 134 avec une face inclinée 135 et une face de blocage cylindrique 136. Dans les alésages 133 sont reçues des billes 137 qui, dans la position illustrée dans laquelle elles sont supportées par la face de blocage 136, procurent une liaison fixe en rotation afin de s'assurer que le moyeu 122 et le manchon 125 sont reliés l'un à l'autre. Si la clavette coulissante 134 est déplacée vers la droite, les billes 137 peuvent être poussées vers l'intérieur par l'intermédiaire de la face inclinée 135 lorsque le manchon 125 tourne par rapport au moyeu 122, de

sorte que le moyeu 122 et le manchon 125 sont découplés.

Lorsque la clavette coulissante 134 est déplacée vers

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l'arrière vers la gauche dans la position illustrée, les billes 137 sont repoussées par l'intermédiaire de la face inclinée 135 en engagement simultané avec les alésages 133

et les rainures internes 138.

La deuxième partie 141, par ailleurs, comporte une deuxième partie de carter 149 qui est reliée au couvercle 143 et qui, avec un autre couvercle 150, forme un espace interne 151. Le couvercle 150 est suivi radialement

par un tourillon 152 qui se transforme en une bride 153.

Dans l'espace interne 151 est prévu un élément d'ajustement axial 161 comportant un couvercle conique 162 dans lequel sont positionnées des masses centrifuges sphériques 163 qui sont supportées sur une face d'extrémité radiale 140 du couvercle 143. Le couvercle conique 162 est relié à un tourillon 164 sur lequel est poussée la clavette coulissante 134 prévue sous la forme d'un manchon. La clavette coulissante 134 et le tourillon 164 sont reliés

par une goupille 165 d'une manière fixe en rotation.

Un ressort hélicoïdal 167 maintient l'élément d'ajustement axial 161 dans la position à gauche la plus à l'extérieur, avec la force du ressort qui est suffisante pour équilibrer les forces agissant sur les masses centrifuges 163. A partir d'une certaine vitesse accrue, la force centrifuge devient suffisamment élevée pour déplacer le couvercle conique 162 et ainsi le tourillon 164 au moyen des masses centrifuges qui poussent vers l'extérieur 163, de sorte que les billes 137 sont capables d'atteindre la zone de la face inclinée 135, avec le manchon 125 qui est découplé du moyeu 122. Comme cela résulte des forces de cisaillement dans la rainure 179 entre le manchon 177 et le piston annulaire 171 et entre le deuxième ensemble de plaques internes 229 et les plaques externes 148 associées, le manchon 125 est alors entraîné de telle sorte que du fluide n'est plus transporté entre les chambres par le l 2787532 piston annulaire 171 et, par conséquent, du couple n'est plus transmis par le deuxième ensemble de plaques internes 229 de la première partie 121 vers la deuxième partie 141, ni par des forces de friction qui résultent du contact entre les plaques ni par des forces de cisaillement visqueux dans le fluide entre les plaques. Il subsiste la fonction de blocage du premier ensemble de plaques internes 227 par rapport aux plaques externes 148 associées comme cela résulte des forces de cisaillement visqueux dans le

fluide entre les plaques.

Tr é1 f

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Claims

REVENDICATIONS

1. Accouplement (11) sous la forme d'un accouplement visqueux comportant deux parties (21, 41) qui sont supportées à l'intérieur l'une de l'autre, qui peuvent tourner autour d'un axe longitudinal commun et qui forment un espace annulaire (31) qui est rempli avec un fluide fortement visqueux et dans lequel sont disposées des plaques internes (27, 29) qui sont reliées à la partie interne (21) d'une manière fixe en rotation et forment un ensemble de plaques internes, ainsi que des plaques externes (48) qui sont reliées à la partie externe (41) d'une manière fixe en rotation et forment un ensemble de plaques externes, lesdites plaques internes (27, 29) et plaques externes (48) étant disposées de façon à être alternées dans la direction longitudinale afin de générer un effet de blocage entre les deux parties (21, 41) lorsque ces dernières tournent l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'un ensemble partiel (29) d'un des ensembles complets de plaques internes et de plaques externes est porté directement par un manchon (25) qui est relié à la partie (21) de l'accouplement qui porte ledit ensemble complet de plaques internes ou de plaques externes d'une manière telle qu'il peut être découplé par rapport à la relation

relative pour une vitesse de rotation accrue.

2. Accouplement (111) sous la forme d'un accouplement ViscotracR comportant deux parties (121, 141) qui sont supportées à l'intérieur l'une de l'autre, qui peuvent tourner autour d'un axe longitudinal commun et qui

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forment un espace annulaire (131) qui est rempli avec un fluide fortement visqueux et dans lequel sont disposées des plaques internes (127, 129) qui sont reliées à la partie interne (121) d'une manière fixe en rotation et forment un ensemble de plaques internes, ainsi que des plaques externes (148) qui sont reliées à la partie externe (141) d'une manière fixe en rotation et forment un ensemble de plaques externes, lesdites plaques internes (127, 129) et plaques externes (148) étant disposées de façon à être alternées dans la direction longitudinale afin de générer un effet de blocage entre les deux parties (121, 141) lorsque ces dernières tournent l'une par rapport à l'autre, un piston annulaire (171) étant disposé dans l'espace annulaire (131), axialement entre les plaques, en divisant axialement ledit espace annulaire (131) en deux chambres (173, 175) et en étant relié à l'une des parties (121) au moyen d'éléments d'entraînement (172) d'une manière fixe en rotation et mobile axialement, le piston annulaire (171), au moyen d'une de ses faces cylindriques, reposant contre une face opposée de l'autre partie (141), et au moins un canal (179) qui s'étend de manière hélicoïdale par rapport à l'axe longitudinal et qui relie les deux chambres (173, ) l'une à l'autre, étant formé entre la face cylindrique et la face opposée, caractérisé en ce que le piston annulaire (171) est porté directement par un manchon (125) qui est relié à la partie (121) de l'accouplement qui porte le piston annulaire d'une manière telle qu'il peut être découplé par rapport à une rotation relative à une vitesse

de rotation accrue.

3. Accouplement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un ensemble partiel (129) d'un des ensembles de plaques internes et de plaques externes est

également porté directement par le manchon (125).

Il ra I

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4. Accouplement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la face opposée est formée en un manchon (177) qui est relié à l'autre partie (141) au moyen d'éléments d'entraînement (178) d'une manière fixe en rotation.

5. Accouplement selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un dispositif

d'accouplement entre le manchon (25, 125) et la première partie (21, 121) se compose d'un dispositif de blocage à

bille actionné par une clavette coulissante (34, 134).

6. Accouplement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la clavette coulissante (34, 134) est actionnée par un dispositif d'ajustement axial (61, 161)

qui est à son tour actionné par une force centrifuge.

7. Accouplement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'ajustement axial (61, 161) comporte des éléments à bille (63, 163) qui sont supportées sur une face radiale fixe (40, 140) et qui agissent sur une face conique (62, 162) d'un élément de

réglage (64, 164).

8. Accouplement selon l'une quelconque des

revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les plaques

internes (27, 29, 127, 129) et les plaques externes (48, 148) sont maintenues de manière axialement mobile dans

l'espace annulaire (31, 131).

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