Brevet FR2268200A1 — publié le 19751114

L'invention est relative à un dispositif hydrodynamique, en particulier pour véhicule automobile, du type comportant un carter, entrainé par un arbre d'entrée et dans lequel sont disposées une première et une deuxième roues de pompe ainsi qu'une roue de tubine qui est reliée à un arbre de sortie et peut être entraînée hydrauliquement par les roues de pompe, la deuxième roue de pompe pouvant être accouplée à l'arbre d'entrée au moyen d'un embrayage susceptible d'être actionné sélectivement par une installation de commande. De tels ensembles hydrodynamiques sont connus et permettent de faire varier à volonté la capacité d'absorption du dispositif hydrodynamique et, par suite, le couple moteur à l'arrêt. C'est ainsi, par exemple,que le brevet U.S.A NO 3 188 887 décrit un groupe d'entraînement à division de puissance avec convertisseur de couple hydrodynamique, dans lequel la capacité d'absorption du dispositif hydrodynamique est accrue par embrayage de la deuxième roue de pompe, en vue de l'obtention d'un bon rendement à la vitesse de croisière. De ce fait, le démarrage du véhicule a lieu toutefois dans des conditions défavorables. L'installation de commande nécessaire est en outre relativement compliquée. L'invention a pour but de perfectionner un dispositif hydrodynamique du type mentionné au début, de façon à obtenir une commande plus avantageuse de la transmission du couple moteur permettant d'améliorer le comportement en marche. Ce but est atteint selon l'invention par le fait que les aubes de la deuxième roue de pompe sont conformées avec un angle de sortie négatif et que, lorsque la deuxième roue de-pompe est entraînee, le courant refoulé par la première roue de pompe est influencé de telle sorte que, comparativement à la marche avec débrayage de la deuxième roue de pompe, la capacité d'absorption du dispositif hydrodynamique devient plus faible et le couple moteur à l'arrêt plus élevé. Selon une autre caractéristique de l'invention, les aubes de la première roue de pompe sont conformées avec un angle de sortie positif, et l'embrayage est prévu entre une cuvette porteuse pour la deuxième roue de pompe et la paroi interne du carter rotatif.Il est judicieux de plus que l'installation de commande alimente l'ensemble hydrodynamique en liquide de trvail, qui assure en même temps le débrayage. On aboutit ainsi à une installation de commande de construction simple. L'embrayage de la deuxième roue de pompe permet d'accroître le couple de démarrage disponible. Après le démarrage du véhicule, la capacité d'absorption de l'ensemble hydrodynamique et, par suite, son rendement peuvent etre augmentés par débrayage en vue d'une marche économique. En laissant patiner l'embrayage, on peut obtenir une transition douce entre les deux états-de fonctionnement. Un autre avantage de l'agencement conforme à l'invention réside en ce-que l'ensemble hydrodynamique peut être adaptée à des moteurs et des véhicules différentes, par une modification de la roue de pompe supplémentaire seule, la roue de pompe principale restant inchangée. Dans une forme de réalisation de l'invention, la cuvette porteuse de la deuxième roue de pompe est disposée dans le carter complètement en dehors de la roue de turbine, elle est mobile axialement de façon limitée et peut être déplacée par la pression du liquide de travail en même temps qu'une garniture de frictions, vers la paroi interne-du carter pour assurer un accouplement. I1 est avantageux en outre que l'installation de commande amène le liquide de travail à l'enceinte de travail de l'unité hydrodynamique, à volonté par l'intermédiaire d'une chambre délimitée entre le carter et la cuvette porteuse de la deuxième roue de pompe lorsque celleci est débrayée pendant la marche, ou directement à l'enceinte de travail, ladite chambre étant alors déchargée, lorsque les deux roues de pompe doivent refouler.Grâce à cet aménagement, la deuxième roue de pompe peut être intercalée dans le trajet d'écoulement du dispositif hydrodynamique sans les pertes de charge notables qui seraient créées par des réservoirs ou éléments équivalents, par exemple, et il est possible en même temps, pour simplifier la construction, de mettre à profit la chambre raccordée à l'installation de commande en vue du débrayage sélectif de la deuxième roue de pompe. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ciaprès en référence au dessin annexé, dans lequel la Fig.l représente en coupe longitudinale partielle un convertisseur de couple hydrodynamique suivant l'invention ; la Fig.2 est une vue partielle en élévation, en direction des flèches II-II de la Fig.l la Fig.3 est un graphique des caractéristique du convertisseur de couple hydrodynamique selon les Fig. 1 et 2, basé sur l'hypothèse d'un couple moteur constant à l'entrée. Le convertisseur de couple hydrodynamique 10, représenté à la Fig.1, possède un carter formé d'un couvercle avant 12 et d'un couvercle arrière 14 qui, soudés ensemble, constituent un carter rotatif, susceptible d'être entraîné par un moteur au moyen d'oreilles 16 prévues sur le couvercle avant 12. Le couvercle arrière 14, est pourvu d'un flasque central radial 18, rendu solidaire en rotation d'un arbre creux 20, qui se trouve dans l'axe du convertisseur de couple hydrodynamique et entraîne, au moyen d'une roue dentée d'entrée 22, une pompe à huile à engrenages, alimentant une installation de commande 23 et le convertisseur hydrodynamique 10.Dans le carter ainsi formé est disposée une première roue de pompe P1, avec des aubes 24 fixées au couvercle arrière 14 du carter et avec une enveloppe intérieure 26, ladite roue étant entrainée en marche avant dans le sens des aiguilles d'une montre par le moteur. A côte de la sortie de la première roue de pompe P1 est disposée une deuxième roue de pompe P2, dont les aubes 28 sont fixées au bord interne d'une cuvette porteuse annulairé 30. Celle-ci comporte un moyeu central prenant appui au moyen d'un palier 42 sur un moyeu axial 34 du couvercle avant 12 du carter. Entre la cuvette porteuse 30 et la paroi interne du couvercle avant 12 du carter, est prévu un embrayage 44 qui en position embrayée entraîne la deuxième roue de pompe P2, de sorte que les deux roues de pompe P1 et P2 refoulent alors . Lembrayage 44 est constitué par un disque annulaire de friction 45, qui est réuni à la face externe de la cuvette porteuse 30 et peut être déplacé vers une surface de friction portée par la paroi interne du couvercle avant 12 du carter. Le serrage de l'embrayage 44 est assuré par la pression du liquide dans une chambre 46, qui se forme entre la cuvette porteuse 30 et une enveloppe extérieure 54 de la roue de turbine, lorsqu'est déchargée simultanément une chambre 48 entre la cuvette porteuse 30 et le couvercle avant I2 du carter. Une chambre 49, délimitée par la cuvette porteuse 30 et le couvercle avant 12 du carter au-dessus du disque de friction 45, sert-de canal d'alimentation à l'enceinte de travail du convertisseur hydrodynamique, canal qui débouche dans la zone des roues de pompe. A côté de la deuxième roue de pompe P2 est montée une roue de turbine T, dont les aubes 50 se trouvent entre une enveloppe interne 52 et l'enveloppe externe 54. L'enveloppe externe 54 possède un flasque central radial 56, fixé par des rivets 58 à un moyeu 60, qui prend appui et peut tourner sur le moyeu 34 du couvercle avant 12 du carter et avec lequel est claveté un arbre de turbine 62 s'étendant en direction axiale. Entre la roue de turbine T et l'entrée de la première roue de pompe P1 est prévue une roue directrice S, dont les aubes 66 sont portées par deux bagues 68 et 70. La bague intérieure 70 de la roue directrice S constitue la bague externe 72 d'un frein unidirectionnel ou roue libre 74, qui est muni de rouleaux cylindriques 76 intercalés entre la bague externe 72 et une bague interne 78.La bague interne 78 est clavetee sur l'une des extrémités d'un arbre creux 80, logé à poste fixe et orienté axialement, qui entoure l'arbre de turbine 62. Ce dernier tourne autour d'un axe 63 et se prolonge hors du carter vers une boîte de vitesses non représentée y faisant suite. Le frein unidirectionnel 74 sert à empêcher la roue directrice S de tourner en arrière à l'inverse du sens des aiguilles d'une montre lorsque le convertisseur hydrodynamique travaille avec amplification du couple moteur, tandis qu'il permet à la roue directrice S de tourner librement en direction avant dans le sens des aiguilles d'une montre lorsque le nombre de tours de la turbine se rapproche de celui de la première roue de pompe et que, par conséquent, le convertisseur hydrodynamique passe en mode " accouplement ". De part et d'autre du frein unidirectionnel 74, la roue directrice S est munie de bagues de pression 84 et 86, se trouvant entre la bague intérieure 70 de la roue directrice et la bague interne 78 du frein 74. Un premier canal 90 vers l'enceinte de travail du convertisseur de couple hydrodynamique passe entre le frein unidirectionnel 74 et le flasque 18 du couvercle arrière 14 du carter, par des fentes pratiquées dans la bague de pression 86, et est mis en communication avec l'installation de commande 23 par un canal 92, entre l'arbre creux 80 logé à poste fixe et l'arbre creux 20. Dans le flasque de la cuvette porteuse 30 de la deuxième roue de pompe P2 est pratiquée une petite ouverture d'étranglement 94, par laquelle l'enceinte de travail est en communication, au moyen d'un canal radial 100 du couvercle avant du carter, d'un canal central 98 et d'un canal radial 99 de l'arbre de la turbine, avec un canal 96, qui est formé entre l'arbre 62 de la turvine et l'arbre creux 80 logé à poste fixe. La Fig. 2 représente schématiquement les aubes de la première roue de pompe P1, de la deuxième roue de pompe P2 et de la roue de turbine T. Les aubes 24 de la première roue de pompe P1 possèdent avantageusement une courbure en direction de la rotation et un angle de sortie positif. Les aubes 28 de la deuxième roue de pompe P2 ont par contre un angle de sortie P négatif. Lorsque seule la première roue de pompe P1 refoule du liquide, celui-ci pénètre avec un angle d'entrée favorable dans la roue de turbine T, qui peut ainsi absorber un maximum d'énergie du liquide de travail. Lorsque la deuxième roue de pompe P2 est accouplée par l'embrayage 44, l'angle de sortie négatif des aubes de ladite roue a pour effet de réduire le courant vers l'avant du liquide de travail sortant de la première roue de pompe, de sorte que la capacité d'absorption du dispositif hydrodynamique diminue. Pour un couple moteur d'entrée donné, on obtient alors des nombres de tours élevés à l'entrée. Les courbes selon la Fig.3 montrent le mode de fonctionnement du convertisseur hydrodynamique en service avec des capacités d'absorption grandes ou petites. Les courbes A,B et C représentent le nombre de tours des roues de pompe, le rapport du couple de rotation et le rendement du convertisseur hydrodynamique pour une capacité d'absorption élevée, c'est-à-dire lorsque l'accouplement 44 est débrayé et que la deuxième roue de pompe est hors d'action. Les courbes A', Bt et C' representent le nombre de tours de roues de pompe, le rapport du couple de rotation et le rendement du convertisseur hydrodynamique pour une faible capacité d'absorption, c'est-à-dire lorsque l'accouplement 44 est embrayé et que la deuxième roue de pompe P2 refoule. Toutes les courbes sont accordées sur un même couple de rotation à l'entrée. I1 ressort de ce graphique que le conducteur peut augmenter sans difficultés le nombre de tours du moteur et, par suite, l'amplification du couple de rotation par le convertisseur hydrodynamique,-il est vrai au détriment du rendement- en enclenchant la deuxième roue de pompe pour réduire la capacité d'absorption du convertisseur hydrodynamique. Suivant un mode d'exploitation préféré et en supposant que le véhicule à l'arrêt doit démarrer, l'installation de commande 23 est réglée de telle façon que du liquide de travail est amené au convertisseur par un canal 92 à travers les fentes de la bague de pression 86, tandis que le liquide de travail s'écoule du convertisseur hydrodynamique par l'étranglement 94 de la cuvette porteuse 30, par le canal 100 du couvercle avant 12 du carter, par le canal axial 98 et le canal radial 99 de l'arbre 52 de la turbine et par le canal 96. Compte-tenu des influences exercées par la force centrifuge, il s'établit pour ce réglage, dans la chambre 46, une pression qui exerce une force axiale sur la cuvette por teuse 30 en direction du couvercle avant 12 du carter, de sorte que l'embrayage 44 est serré.De ce fait, la-deuxième roue de pompe P2 est entraînée par l'arbre d'entrée et détermine une réduction de la capacité d'absorption du convertisseur hydrodynamique de couple moteur. On dispose ainsi pour le démarrage du véhicule d'un nombre de tours plus élevés du moteur. Comme signalé plus haut, le rendement du convertisseur hydrodynamique est alors plus faible. Après le démarrage, par inversion de l'alimentation en liquide,de travail du convertisseur hydrodynamique , l'embrayage 44 peut être desserré, ce qui s'accompagne d'un accroissement de la capacité d'absorption du convertisseur hydrodynamique et, par suite, d'une amélioration de son rendement. Lorsque le véhicule a pris une accélération suffisante, de sorte que le couple moteur exigé est moindre, cette inversion de l'alimentation en liquide de travail a lieu par le fait que cette alimentation est effectuée par le canal 96, le canal radial 99,le canal axial 98 de l'arbre de la turbine et le canal radial 100, vers la chambre 48. Le liquide parvient dans l'enceinte de travail du convertisseur hydrodynamique à travers l'étranglement 94 et le canal 49 entre la cuvette porteuse 30 et le couvercle avant 12 du carter. Le liquide de travail arrive entre les deux roues de pompe P1 et P2. I1 s'écoule par les cannaux 90 et 92.Le liquide de travail amené de cette manière détermine dans la chambre 48 une élé- vation de pression qui, en raison de l'étranglement 94 et de l'action d'étranglement du disque de friction 45, est plus grande que la pression dans la chambre 46, de sorte que la cuvette porteuse 30 est éloignée du couvercle avant 12 du-carter,que l'embrayage 44 est desserré et que la deuxième roue de pompe P2 est séparée de l'arbre d'entraînement. I1 en résulte un accroissement de la capacité d'absorption du convertisseur. Le patinage- de l'embrayage 44 est commandé avantageusement de façon qu'il se produise une transition progressive entre les deux états de marche, évitant des charges brutales du moteur. Dans le cas ou le convertisseur doit travailler constamment avec une faible capacité d'absorption, l'embrayage 44 peut être maintenu en prise par une arrivée permanente du liquide de travail à travers le canal 92, tandis que la chambre 48 est mise à la décharge. Etant donné que les pressions dépendant de la force centrifuge diminuent des deux côtés de la cuvette portéuse 30 quand le nombre de tours de la roues de turbine se rapproche de celui de la roue de pompe, l'embrayage 44 reste en prise sans changement sous l'action de la pression d'alimentation du liquide de travail et de son écoulement à travers l'étranglement calibré 94. Un tel mode de fonctionnement avec capacité d'absorption réduite peut être judicieux en terrain montagneux, où des moteurs d'entraînement plus puissants nécessitent un meilleur comportement de marche. REVENDICATIONS 1 - Dispositif hydrodynamique, en particulier pour véhicule automobile, comportant un carter entraîné par un arbre d'entrée et dans lequel sont disposées une première et une deuxième roues de pompe ainsi qu'une roue de turbine qui est reliée à un arbre de sortie et peut être entraînée hydrauliquement par les roues de pompe, la deuxième roue de pompe pouvant etre accouplée à l'arbre d'entrée au moyen d'un embrayage susceptible d'être actionné sélectivement par une installation de commande, caractérisé en ce que les aubes (28) de la deuxième roue de pompe (P2) sont conformées avec un angle de sortie négatif ( ss) et en ce que, lorsque la deuxième roue de pompe est entraînée, le courant refoulé par la première roue de pompe (P1) est influencé de telle sorte que, comparativement à la marche avec~debrayage de la deuxième roue de pompe, la capacité d'absorption de l'unité hydrodynamique devient plus faible et le couple moteur à l'arrêt plus élevé. 2 - Dispositif hydrodynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aubes (24) de la première roue de pompe (P1) sont conformées avec un angle de sortie positif ( ) et en ce que l'embrayage (44) est prévue entre une cuvette porteuse (30) pour la deuxième roue de pompe (P2) et la paroi interne du carter rotatif (12,14). 3 - Dispositif hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'installation de commande (23) alimente le dispositif hydrodynamique en liquide de travail, qui assure en même temps le desserrage de l'embrayage (44). 4 - Dispositif hydrodynamique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cuvette porteuse (30) de la deuxième roue de pompe (P2) est disposée dans le carter (12,14) complètement en dehors de la roue de turbine (T), est mobile axialement de façon limitée et peut être déplacée par la pression du liquide de travail,en même temps qu'une garniture de friction (45) vers la paroi interne du carter pour remplir sa fonction d'acccouplement. 5 - Dispositif hydrodynamique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'installation de commande ( 23) amène le liquide de travail à l'enceinte de travail du dispositif hydrodynamique, à volonté à une chambre (48) délimitée entre le carter (12,14) et la cuvette porteuse (30) de la deuxième roue de pompe (P2) lorsque celle-ci est débrayée pendant la marche ,ou directement à l'enceinte detravail, ladite chambre (48) étant alors mise à la décharge, lorsque les deux roues de pompe (P1 et P2) doivent refouler.