Brevet FR2137358A1 — publié le 19721229

La présente invention a trait à des embrayages hydrostatiques à couple de démarrage variable et dont l'élément d'accouplement est constitué par une pompe à plusieurs pistons et comprenant deux parties animées d'un mouvement de rotation relatif l'une par rapport à l'autre.dont l'une peut être raccordée à l'arbre moteur, l'autre à l'arbre mené, le coté refoulement de cette pompe étant relié, par l'intermédiaire d'une valve régulatrice dont la section de passage est reglable de l'extérieur, à l'enceinte d'un carter contenant un liquide hydraulique. Dans un embrayage de ce type connu par le brevet britannique 558 992, les chambres cylindriques d'une pompe à pistons axiaux qui constitue l'élément d'accouplement sont reliées chacune par un alésage radial à une enceinte de carter entourée par le bloc annulaire de cylindres et remplie de liquide hydraulique, et ces alésages radiaux peuvent être obturés totalement ou partiellement par un tiroir annulaire mobile axialement, actionné de l'ex térieur. En outre, chaque chambre cylindrique est reliée à une enceinte du carter également remplie de liquide hydraulique, cette liaison étant assurée par une soupape d'aspiration à ressort logée dans le fond du cylindre et par un orifice dirigé radialement vers l'extérieur et libéré par le piston dans sa position de point mort bas. Cette pompe a un coefficient de rendement nettement mauvais et, en tant qu'élément d'accouplement, ne permet pas d'assurer une liais-on-ans glissement des arbres accouplés l'un à l'autre par son intermédiaire; le glissement est d'autant plus grand que la puissance à transmettre est forte. Cet inconvénient est dfl d'une part à ce que les orifices dépourvus de soupape qui relient les cylindres à l'enceinte du carter ne peuvent pas davantage être obturés de façon étanche par le tiroir de commande que ne peuvent être séparées les unes des autres de façon absolument étanche les chambres cylindriques des pompes à plusieurs pistons de conception classique raccordées, par un distributeur plan ou concave, alternativement à une conduite d'aspiration et à une conduite de refoulement.La puissance transmissible se trouve encore diminuée par le fait que mêmè lorsque les orifices intérieurs des cylindres sont recouverts complètement par le tiroir de commande un échange de fluide hydraulique entre les chambres cylindriques et enceinte extérieure du carter est possible par l'intermédiaire des soupapes d'aspiration et des orifices extérieurs dans la paroi des cylindres, orifices qui sont commandés par les pistons. D'autres inconvénients de cet embrayage connu découlent du fait que pendant son fonctionnement toutes les chambres cylindriques ne sont chacune en communication avec l'enceinte de carter intérieure que par l'intermédiaire d'un orifice plus ou moins obturé par le tiroir de réglage, et que par conséquent du liquide hydraulique se trouve véhiculé par le même orifice entre chaque chambre cylindrique et l'enceinte de carter et retour, cette enceinte servant de réservoir de liquide.Etant donné que la chambre à liquide ménagée à l'intérieur du bloc de cylindres est nécessai- rement relativement petite et de plus mal refroidie, la petite quantité de liquide toujours maintenue en circulation rapide al- ternée s'échauffe rapidement à des températures élevées qui conduisent non seulement à une décomposition prématurée de ce liquide, mais aussi à une forte dilatation de celui-ci. Dans cet embrayage connu il est tenu compte de cette dilatation en prévoyant d'évacuer à l'extérieur de l'embrayage, par l'intermédiaire d'une soupape de surpression, le liquide hydraulique excédentaire. Ceci conduit à des pertes de liquide qu'il n'est pas prévu de compenser. La présente invention résoud le probldme consistant à créer un embrayage hydrostatique à-couple de démarrage variable et dont l'élément d'accouplement pouvant être commandé de l'ext6- rieur est constitué par. une::pompe à plusieurs pistons qui relie les.deux arbres tandis qu'une valve rigulatrice est installée dans l'évacuation, -cet embrayage devant permettre une transmission de puissance 'pratiqùement totale entre les arbres qu'il relie l'un å l'autte. La solution apportée à ce problème par-l'invention prévoit essentiellement, dans un embrayage de ce genre, que les chambres cylindriques de la pompe sont obturées, de façon connue en soi, par une soupape de retenue installée dans l'entrée et par une autre soupape de retenue installée dans la sortie, les sorties de ces chambres cylindriques étant en communication avec une enceinte de liquide située en amont de la valve régulatrice, tandis que les orifices d'admission de ces chambres, éloignEs des orifices de-sortie-de la valve-régulatrice, sont, comme ceux-ci, raccordés à l'enceinte du carter qui entoure la pompe. La disposition, exceptionnellement rencontrée dans des pompes à plusieurs pistions, consistant à prévoir des orifices s6- parés d'admission et de décharge pratiqués dans les parois des cylindres, et la disposition, tout aussi rare, de soupapes de retenue obturant ces orifices de manière étanche, empêchent tout refluX de liquide aspiré dans les chambres cylindriques puis refoulé de celles-ì dans l'enceinte en amont de la valve régulatrice et de là dans le réservoir de liquide hydraulique par 1' in- termédiaire de la valve régulatrice, tandis que le fait d'utiliser en tant que réservoir de liquide l'enceinte de carter qui entoure la pompe permet de donner à ce réservoir des dimensions aussi grandes qu'on le désire, de sorte que ce réservoir peut contenir une quantité de liquide relativement grande; de plus, le fait que les admissions et décharges des cylindres soient raccordées & BR Enfin, la disposition, entre la pompe et la paroi extérieure du carter, d'un réservoir de liquide tournant avec l'arbre mené, résulte en une séparation nette entre le liquide et l'air ou les gaz qu'il contient, parce que lorsque l'embrayage tourne, le liquide, sous 11 effet de la force centrifuge, se rassemble à la périphérie du carter, de sorte que lorsqu'il se produit une surpression dans le carter de l'embrayage seuls des corps gazeux, et non le liquide hydraulique, peuvent sortir de ce carter par l'intermédiaire d'une soupape de surpression disposée dans l'axe de rotation, ou à proximité de cet axe, dans un canal reliant en- ceinte du carter à l'atmosphère. Aux fins de l'invention il est possible d'utiliser aussi hien des pompes à pistons axiaux que des pompes à pistons radiaux. Deux exemples d'exécution destinés à bien faire comprendre 11 invention sont décrits ci-après averéfFrence au dessin schémati que sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier exemple d'exécution d'un embrayage selon l'invention avec pompe à pistons axiaux, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un second exemple d'exécution avec pompe à pistons radiaux, et - la figure 3 est une vue en coupe transversale de 1'em- brayage selon la fig.2, suivant la ligne A-A tracée sur cette fi- gure. Les deux exemples d'exécution ont en commun d'une part le fait que la pompe qu'ils utilisent aspire du liquide contenu dans le carter d'embrayage conçu sousforme de réservoir de liquide hydraulique fermé de tous côtés et le refoule dans ce même carter, les orifices par lesquels le côté refoulement de la pompe est raccordé à l'enceinte du carter étant conçus sous forme d'une soupape régulatrice commandée de l'extérieur, d'autre part le fait que l'une des deux parties de la pompe qui tournent l'une par rapport à l'autre pour en assurer le fonctionnement peut être raccordée à l'arbre moteur tandis que l'autre peut être raccordée à l'arbre mené.Aussi longtemps que la pompe de l'embrayage qui relie une machine de travail à une machine motrice renvoie à l'enceinte du carter, sans étranglement, le liquide qu'elle en a prélevé par aspiration, il est évident qu'il n'y a aucune transmission de force entre les arbres des machines accouplées l'une à l'autre; le liquide véhiculé pratiquement sans résistance par la pompe n'exerce sur la partie de pompe associée à la machine de travail qu'un couple de rotation négligeable. Ce couple s'accroît cependant au fur et à mesure que le courant liquide est étranglé par réduction de ltori- fice de décharge, jusqu'à ce que, la valve régulatrice étant complètement fermée, ce couple devienne infiniment grand, de sorte que les deux parties de pompe sont rendues pratiquement solidaires l'une de l'autre par l'intermédiaire du liquide hydraulique.Ce mode de fonctionnement de la pompe assure l'entraînement désiré de la machine de travail par la machine motrice, par l'interm & diaire de l'embrayage qui les réunit, cet entraînement étant tout d'abord progressivement croissant et souple, puis finalement total. Ceci est également le cas avec une pompe entraînée à vitesse constante. Dans les exemples d'exécution représentés au dessin, la valve régulatrice est constituée par au moins une rangée longitudinale d'alésages radiaux ménagés dans un arbre creux de la pompe, et par une douille qui peut être déplacée axialement sur cet arbre creux dans le champ de ces alésages et qui est prolongée de façon étanche hors du carter de l'embrayage, cette douille pouvant être déplacée axialement, graduellement ou progressivement, à l'aide d'un levier de manoeuvre à deux bras articulé hors de l'embrayage sur un point fixe. Bien évidemment, d'autres formes d'exécution et modes d'actionnement de la valve régulatrice peuvent être envisagés. Etant donné que dans le cas des deux formes d'exécution décrites ci-après avec référence au dessin il faut s'attendre à ce que le liquide hydraulique, qui éventuellement ne remplit pas complètement le carter de l'embrayage, se trouve rejeté, pendant le fonctionnement de ce dernier, contre la paroi périphérique du carter sous l'effet de la force centrifuge ainsi que de l'effet centrifugeur de pièces de la pompe en rotation, les orifices d'aspiration de la pompe sont tous orientés radialement et disposés assez près de cette paroi du carter. Le coefficient de rendement de l'embrayage faisant l'objet de l'invention est extrêmement élevé. I1 n'est diminué que par des pertes par fuite dans la circulation du liquide, pertes que l'on peut réduire à 1% avec des pompes à pistons munies de soupapes d'admis5ion et de décharge bien étanches. Par ailleurs, le frottement glissant et roulant ainsi que les effets d'adhérence entre les parties de l'embrayage mobiles les unes par rapport aux autres, même dans la mesure où ils sont renforcés par des mises en biais des pistons, n'entrainent pas de perte de capacité de transmission de puissance, mais au contraire un gain, grâce à l'utilisation de la pompe selon l'invention. Dans l'exemple d'exécution illustré à la fig.l il est prévu que le carter d'embrayage 1 qui contient une pompe à pistons axiaux peut être fixé, par l'intermédiaire de son couvercle d'extrémité 2, au volant d'une machine matrice qui entraîne, en même temps que le carter 1, le disque de nutation 3 de la pompe fixé au couvercle 2. D'autre part, l'arbre creux 6 de la-pompe relié au bloc.de cylindres 4 par l'intermédiaire du bloc-de valve 5 vissé sur le bloc.4 est destiné à être raccordé à une machine de travail. LI e space enfermé de façon étanche de tous côtés par le carter 1 et le couvercle 2 est presque entièrement rempli de liquide hydraulique. Lorsque le disque de- nutation 3 tourne avec le carter 1 relativement au bloc de cylindres 4 maintenu tout d'abord immobile par la machine de travail à l'arrêt, les pistons creux déplacés vers l'extérieur des cylindres chacun par un ressort de compression 8 font passer par aspiration dans l'enceinte cylindrique 9 située à l'arrière de chaque piston 7 se déplaçant vers l'extérieur du liquide hydraulique provenant de l'enceinte du carter, ce liquide traversant les lumières 10 ménagées dans la paroi des pistons, l'enceinte annulaire ll et les alésages 12 en passant par les soupapes d'aspiration 13 dont le clapet 13a se soulève en comprimant le ressort 13b qui tend à l'appliquer contre son siège. D'autre part, lorsqu'un piston 7 est renvoyé par le disque 3 dans le bloc de cylindres 4, du liquide hydraulique est refoulé de l'enceinte cylindrique correspondante 9, par les alésages 14, 15 et 16 et le clapet anti-retour 17, dans l'axe creux qui constitue l'arbre de sortie 6 de l'embrayage et qui est fermé de façon étanche vis-à-vis de l'exteriéur. De cet axe, le liquide retourne par les alésages radiaux d'évacuation 18 dans enceinte du carter. Les alésages d'évacuation 18, disposés en rangées parallèles à l'axe, peuvent être successivement obturés par une douille de commande 19 qui peut coulisser axialement sur l'arbre de sortie 6 avec lequel elle est montée dans le carter 1 par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 20. Pour faire coulisser la douille de commande 19 il est fait usage d'un levier à deux bras 21 articulé sur un point fixe situé hors de l'embrayage. Ce levier attaque, par son extrémité en forme de chape, une bague de positionnement 19a montée sur l'extrémité extérieure de la douille de commande 19, la chape de ce levier étant engagée dans une rainure annulaire de cette bague. La douille de commande 19 peut être arrêtée dans différentes positions sur l'arbre 6 par le moyen de billes d'arrêt 23 soumises à l'action de ressorts 22 et repoussées par ceux-ci dans des rainures annulaires 24 ménagées dans la douille 19 à diverses distances axiales des alésages d'évacuation 18. Ces diffErentes po sitions correspondent aux positions L, I, Il et III du levier pivotant 21. Si à la place des alésages d'évacuation 18 disposés en rangées parallèles à l'axe on prévoit des trousoblongs, et si la douille 19 peut coulisser en continu et le levier 21 être arrêté dans une position quelconque, une modification progressive de la section; de passage des orifices d'évacuation est possible. Les pertes de liquide hydraulique par la fente entre l'arbre de sortie 6 et la douille de commande 19 sont empêchées par un joint annu laire 25. La puissance transmise du carter 1 entratné en rotation à l'arbre de sortie 6 dépend du nombre d'alésages d'évacuation 18 masquEs par la douille de commande 19. Si cette dernière les obture tous, le disque de nutation 3 et le bloc de cylindres 4 sont, par l'intermédiaire des pistons 7 et du liquide hydraulique emprisonné dans ce blocs rendus pratiquement solidaires l'un de l'autre, de sorte que les mouvements de rotation du carter 1 sont transmis à l'arbre de sortie 6 presque dans le rapport de 1 : 1. Ce rapport se trouve diminué uniquement par les pertes de fluide hydraulique aux pistons et à la douille de commande 19. Afin de compenser la surpression dans le liquide hydraulique due à la dilatation thermique, il est prévu une soupape de surpression'réglable 27 munie d'un ressort 27a qui relie, par l'intermédiaire des canaux 28a à 28d, l'intérieur de l'arbre creux 6 à l'enceinte du carter. ai on le désire on peut, à l'aide de cette même soupape 27 et en diminuant la tension de son ressort, limiter la puissance transmissible par l'embrayage. Une autre soupape de surpression 26 relie'l'enceinte du carter de l'embrayage à l'atmospêre. Avec un embrayage tel que celui décrit ci-dessus à titre d'exemple, il est possible de transmettre toute la puissance de la machine motrice à la machine de travail reliée à l'arbre de sortie 6, et ce m8me aux vitesses de rotation les plus lentes. Le mode de fonctionnement et l'efficacité de l'embrayage ne dépendent ni du sens de rotation, ni de la disposition de l'embrayage entre les deux machines. DanS lsexemple d'exécution selon les fig. 2 et 3 il est fait usage, aux fins de l'invention, d'une pompe à pistons radiaux. Dans cette forme d'exécution de 11 invention, le couvercle 2' du carter 1" est rendu solidaire de l'arbre moteur 30 par une.clavet- te 31 tandis qùe le disque à double excentrique 33 est fixé sur cet arbre par une clavette 32. Le bloc de cylindres 34 est monté d'une part sur l'arbre moteur 30 par l'intermédiaire de roulements à billes 35, d'autre part, par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 37, dans le carter 1' avec un axe central formant en même temps l'arbre de sortie 36 et sur lequel peut coulisser axialement la douille de commande 19'. bbs pistons radiaux 30 montés dans le bloc de cylindres 34 sont maintenus par les ressorts de piston 38a constamment au contact du disque à double excentrique 33 par l'intermédiaire de patins 40. Lorsque les pistons 38 sont déplacés en direction de l'arbre 30, du liquide hydraulique se trouve aspiré dans les chambres cylindriques correspondantes 39 par un canal d'aspiration 41 muni d'un clapet anti-retour 42 et formé par plusieurs alésages. Au contraire, les pistons 38 se déplaçant en direction opposée renvoient dans l'enceinte du carter le liquide hydraulique contenu dans les chambres cylindriques correspondantes 39, par l'intermé- diaire du canal 43, de la soupape anti-retour 44, de la chambre de compression 45 également composée de plusieurs alésages, ainsi que par les orifices d'évacuation 46 pratiqués dans l'axe creux 36 rendu étanche par rapport à l'extérieur. La section de passage de ces orifices d'évacuation peut être réglée de la meme façon que dans l'exemple d'exécution décrit avec référence à la fig.l, à l'aide de la douille de commande 19', de la bague de positionnement 19'a et du levier 21. Dans cette forme d'exécution aussi il est prévu, pour compenser la dilatation thermique du liquide hydraulique et la surpression dans l'enceinte du carter, des soupapes de surpression 26' et 27'. Les soupapes réglables 27' relient la chambre de compression 45 à l'enceinte du carter, tandis que la soupape 26' fait communiquer cette enceinte avec l'atmosphère. également dans cette forme d'exécution il est possible de régler, au moyen des soupapes 27', la puissance transmissible par l'embrayage. Par ailleurs, le fonctionnement de l'embrayage est, en ce qui concerne la transmission des forces entre les arbres qu'il réunit, le même que celui de ltembrayage faisant l'ob- jet de l'exemple d'exécution selon la fig.l. REVENDICATIONS 1. - Embrayage hydrostatique à couple de démarrage variable et dont l'élément d'accouplement est constitué par une pompe à plusieurs pistons et comprenant deux parties animées d'un mouvement de rotation relatif l'une par rapport à l'autre dont l'une peut être raccordée à l'arbre moteur, l'autre à l'arbre mené, le côté refoulement de cette pompe étant relié, par l'intermédiaire d'une valve régulatrice dont la section de passage est réglable de l'extérieur, à l'enceinte d'un carter contenant un liquide hydraulique, cet embrayage étant remarquable en ce que les chambres cylindriques de la pompe sont obturées, de façon connue en soi, chacune par une soupape d'admission et par une soupape de décharge conçues sous forme de soupapes de retenue,les sorties de ces chambres cylindriques étant en communication avec une enceinte de li quide située en amont de la valve régulatrice, tandis que les orifices d'admission de ces chambres, éloignés des orifices de sortie de la valve régulatrice, sont1 comme ceux-ci, raccordés à l'enceinte du carter qui entoure la pompe. 2.--Rmbrayage hydrostatique selon la revendicatiqn 1, remarquable en coque les orifices d'aspiration des cylindres sont situés plus prés de la paroi périph-ique du carter que les orifices de décharge de la valve régulatrice. 3,- Embrayage hydrostatique selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce que l'enceinte de liquide entre les sorties des cylindres et la valve régulatrice est reliée à l'enceinte du carter par' au moins un canal renfermant une soupape de surpression réglable. 4.- Embrayage hydrostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que la valve régu- latrice et la soupape de surpression qui la précède débouchent dans l'enceinte du carter par l'intermédiaire d'orifices ou canas dirigés radialement vers l'extérieur. 5.- Embrayage hydrostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que l'enceinte du carter communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'une sou pape de surpression disposée dans l'axe de rotation du bloc de cy lindres ou au voisinage de cet axe.