Brevet FR2518687A1 — publié le 19830624

La présente invention concerne un convertisseur hydro- dynamique de couple comportant une roue de turbine de conyertis- seur, disposée dans une coquille de carter pouvant être entrainée par un moteur et reliée sans possibilité de rotation relative avec une roue de pompe du convertisseur, ladite roue de turbine pouvant être reliée à la coquille de carter par un embrayage de dérivation, dont les moitiés ou éléments d'embrayage sont dis- posés dans une chambre de forme annulaire située à l'intérieur de la coquille de carter à côté de la roue de turbine du conver- tisseur et ont un diamètre extérieur à peu près égal au diamètre extérieur de cette roue de turbine, ainsi qu'un piston d'action- nement de forme annulaire disposé concentriquement à la chambre d'embrayage située dans la coquille de carter et qui coopère avec l'embrayage de dérivation en vue d'assurer un accouplement et un désaccouplement de ce dernier. L'embrayage de dérivation d'un tel convertisseur de couple est caractérisé, du fait de ses grandes dimensions radiales, par une grande capacité de transmission de puissance. Dans un convertisseur de couple du type défini ci-dessus (brevet US 4 240 532), on utilise comme embrayage de dérivation un embrayage mécanique à friction dont un élément d'embrayage forme une seule et même pièce avec le piston d'actionnement et est reliée élastiquement avec la roue de turbine de convertisseur, de manière à tourner avec elle, par un amortisseur d'oscillations angulaires Il s'est avéré qu'une telle dérivation mécanique est souvent inutilisable dans des cas o de fortes oscillations - notamment de fréquences élevées sont produites soit par le nmoteur soit par la partie entrainée dans la ligne de transmission de couple Cela résulte notamment du fait qu'un amortisseur d'oscillations angulaires opérant avec des ressorts mécaniques ne peut exercer un amortissement suffisant que dans une plage de vitesses de rotation étroitement limitée 18687 o D'après le brevet DE-PS 26 95 73, on connaîit un double embrayage hydrodynamique qui se compose d'un premier embrayage élémentaire pourvu d'un gros tore extérieur et d'un second em- brayage élémentaire pourvu d'un petit tore extérieur Dans ce double embrayage, aussi bien les deux roues de pompes que les deux roues de turbines sont reliées rigidement entre elles Au moins une de ces roues à aubes, comportant toutes le mÈme diamètre extérieur, est pourvue de ce qu'on appelle différentes cellules entourées par les aubes Avec cet agencement d'embrayage, on doit obtenir une capacité de transmission constante dans le cas d'un patinage variable. D'après la demande de brevet allemand DE-OS 26 14 482, on connaît un convertisseur de couple hydrodynamique dans lequel une chambre centrale sans aubes du tore intérieur contient un embrayage hydrodynamique L'une des roues à aubes de l'embrayage est reliée rigidement à la roue entraînante du convertisseur tandis que l'autre roue à aubes de l'embrayage est reliée rigide- ment à une des deux autres roues à aubes du convertisseur Avec cet agencement convertisseur-embrayage, on doit obtenir une grande conversion au démarrage avec un bon rendement dans la plage d'embrayage Le problème sur lequel est basée l'invention consiste - essentiellement à obtenir, dans un convertisseur de couple du type défini ci-dessus, un bon amortissement des oscillations ou vibrations dans toute la plage des vitesses de rotation et une réduction au minimum des pertes de puissance produites-par un: patinage dans la plage d'embrayage Le problème posé est résolu conformément à la présente in- vention en ce qu'on utilise pour chaque moitié ou élément d'em- brayage une roue à aubes respective d'un embrayage hydrodynamique, en ce que la coquille de carter est reliée par un embrayage de séparation à sa roue à aubes d'embrayage associée et en ce que le piston d'actionnement agit sur l'embrayage de séparation. Dans le convertisseur de couple confonrme l'invention, des oscillations de haute fréquence ne sont plus transmises, grâce à l'utilisation d'un embrayage hydrodynamique, dont la capacité de transmission de puissance est seulement légèrement inférieure, par suite de ses grandes dimensions radiales, à celles de l'embrayage mécanique de dérivation. Selon d'autres particularités de l'invention: a) la coquille de carter est reliée à l'un de deux coussi- nets correspondants d'un palier glissant tandis que la-roue à aubes de l'embrayage hydrodynamique qui est associée à la co- quille de carter est reliée à l'autre coussinet de palier, b) le palier glissant est disposé concentriquement entre la chambre d'embrayage et le piston d'aàtionnement, c) la coquille de carter est pourvue, pour l'embrayage de séparation, d'un moyeu d'embrayage disposé concentriquement à l'intérieur du piston d'actionnement, d) le coussinet de palier radialement intérieur est relié à la coquille de carter et d'autre part il forme, en coopération avec le moyeu d'embrayage, une partie du cylindre de travail recevant le piston d'actionnement, e) le mnoyeu d'embrayage comporte d'une part un appendice, adjacent à la coquille de carter et pourvu d'une surface cylin- drique pour le piston d'actionnement et d'autre part, à son extrnémité opposée à la coquille de carter, une plaque d'appui de forme annulaire pour un ensemble de disques de l'embrayage de séparation, f) au moins un disque extérieur dudit ensemble de disques est monté sans possibilité de rotation relative sur le coussinet- de palier relié à ladite roue à aubes de l'embrayage hydrodynamique, g) un disque extérieur dudlit ensemble de disques forme une seule et mzxke pièce avec la coquille extérieure de la roue à aubes d'embrayage, h) le moyeu d'embrayage comporte d'une part un évidement central et d'autre part un canal de pression qui relie l'évi- dement avec la chambre de pression du cylindre de travail, i) dans l'évidement pénètre l'extrémité d'un arbre, rendu étanche à la pression par rapport au moyeu d'embrayage et qui coaporte un canal de pression relié à 1 ' évidement, j) la coquille de carter conporte au moins une broche de guidage pénétrant dans le cylindre de travail et qui est engagée dans un trou correspondant de guidage du piston d'actionnement, k) l'arbre est relié à la roue de turbine du convertisseur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente une demi-coupe axiale du convertisseur de couple selon l'invention. Un convertisseur de couple hydrodynamique 26 se ctmpose d'une manière classique d'une roue de turbine 6, d'une roue de pcope 8 et d'une roue directrice 10 La roue directrice 10 est montée d'une manière connue, par l'intermédiaire d'un embrayage à roue libre 11, 14, sur un arbre fixe 13 de stator sans pouvoir tourner dans le sens de rotation opposé à celui de la roue de pompe 8 La coquille extérieure 43 de la roue de pompe 8 est reliée sans possibilité-de rotation relative avec une coquille de carter 3 entourant la roue de turbine 6 La coquille de carter 3 comporte une paroi frontale avant 45 qui est pourvue d' éléments de fixation 44 et qui est disposée à une certaine distance axiale de la roue de turbine 6 de façon à ménager une chambre d'embrayage intérieure de forme annulaire 28 Par l'in- teimédiaire dé ses éléments de fixation 44, la coquille de carter 3 peut être reliée sans possibilité de rotation relative avec le volant d'un vilebrequin d'un imteur à combustion interne A l'intérieur de la chambre d'embrayage 28 sont disposées les deux roues à aubes 1 et 5 d'un embrayage hydrodynamique de dérivation 27, dont le diamètre extérieur 29 est à peu près égal au diamètre :extérieur 30 de la roue de turbine 6 Alors que les coquilles extérieures 46 et 47 sont reliées rigidement entre elles par un joint de soudure 48, l'autre roue à aubes 1 peut être accouplée par un embrayage de séparation 31 avec la coquille de carter 3. Dans ce but, il est prévu successivement, et concentriquement à l'axe de rotation 49-49 de convertisseur, les éléments suivants, en commençant radialement à partir de l'extérieur: la chambre d'embrayage 28 contenant l'embrayage de déri- vation 27 un palier glissant 32 comportant des coussinets 24 et 25 un cylindre de travail 33 fixé sur le côté in- térieur de la paroi frontale 45 et comportant un piston d'actionnement 21, un ensemble de disques 18, 19, 22 pouvant être actionné par le piston d'actionnement 21 et un plateau d'appui 17 soutenant axialement l'ensemble de disques et un moyeu d'embrayage 20 relié rigidement à la paroi frontale 45 de la coquille de carter 3. La coquille extérieure 37 de la roue à aubes 1 de l'embrayage est agencée d'une part de manière à être reliée de façon monobloc avec un disque extérieur 18 de l'ensemble 18, 19, 22 et également -à être reliée, sans possibilité de rotation relative, par une liaison rivée 50 avec le coussinet radialement extérieur 25 Le coussinet radialement intérieur 24 est relié rigidement à la paroi frontale 45 et il comporte une surface cylindrique intérieure 51 pour le cylindre de travail 33 Le moyeu d'embrayage 20 est pourvu d'un appendice 34 s'appliquant contre le côté intérieur de la paroi frontale 45 et qui coeporte également une surface cylindri- que 35 pour le cylindre de travail 33 Par l'intermédiaire de ' '' cannelures correspondantes 52 et 53, deux disques intérieurs 19 de l'ensemble précité et également le plateau d'appui 17 sont montés sans possibilité de rotation relative mais avec possi- bilité de translation axiale sur le moyeu d'embrayage 20 Dans la direction axiale orientée à l'opposé du piston d'actionnement 21, le plateau d'appui 17 est fixé à l'aide d'une bague d'arrêt 16 sur le moyeu d'embrayage 20 Le plateau d'appui 17 et la bague d'arrêt-16 sont placés à l'extrémité 36 du moyeu 20 qui est opposée à la paroi frontale 45 Le coussinet de palier 25 est pourvu de rainures axiales 54 dans lesquelles est maintenu, sans possibilité de rotation relative mais avec possibilité de translation axiale, un disque extérieur 22 disposé entre les disques intérieurs 19. Le moyeu d'embrayage 20 est pourvu d'un évidement central 38 et d'un canal de pression 39 Le canal de pression 39 relie l'évidement 38 avec la chambre de pression 40 du cylindre de travail 33 Dans l'évidement 38 est en outre engagée, avec possi- bilité de rotation, l'extrémité 41 d'un arbre 12 grâce à une garniture résistant à la pression, référencée en 55 L'arbre 12 comporte un canal de pression 15 qui est en communication avec l'évidement 38 Parl'intermédiaire de cannelures correspondantes 56, l'arbre 12 est relié sans possibilité de rotation relative avec le moyeu 57 de la roue de turbine du convertisseur. Le piston d'actionnement 21 -est pourvu d'un trou de'guidage 42 dans lequel est engagée une broche de guidage 23, fixée sur la paroi frontale 45 et pouvant exécuter un mouvement relatif de translation en vue de placer le piston d'actionnement 21 dans le sens de rotation approprié par rapport à la coquille de carter. Dans le domaine de conversion c'est-à-dire dans la condi- tion de démarrage du véhicule l'énergie est transmise par l'intermédiaire de la coquille de carter 3 à la roue-de pompe 8 du convertisseur L'énergie mécanique du moteur d'entraînement '. est alors convertie à l'aide de l'aube 9 de la pampe en une éner- gie hydraulique Le liquide de travail, généralement de l'huile, qui est mis en mouvement s' écoule dans la roue de turbine 6 du convertisseur A l'aide des aubes 7 de la turbine, l'énergie hydraulique est alors convertie en énergie mécanique La roue directrice fixe 10 du convertisseur fait en sorte-qu'il se pro- duise, lors de la conversion d'énergie, une conversion de couple. La conversion de couple atteint une valeur égale à l'unité pour un grand rapport de vitesses de rotation, lorsque la roue direc- trice 10 du convertisseur se sépare de l'arbre de stator 10 et tourne dans le sens de rotation de la roue de pompe 8 du conver- tisseur La roue de turbine 7 du convertisseur transmet sa puis- sance à l'arbre 12, qui est l'arbre d'entrée de la boite de vitesses placée à la suite Le patinage dans le convertisseur, c'est-à-dire la différence entre les vitesses-de rotation de la roue de pcrmpe 8 et de la roue de turbine 6, est une fonction de la capacité de transmission du convertisseur et elle est établie dans une large mesure par les paramètres désirés de démarrage également dans d'autres domaines de fonctionnement Pour augmenter la capacité de transmission et par conséquent pour réduire le patinage, on associe, dans des conditions de marche o la puis- sance d'entraînement l'autorise, au convertisseur de couple se ccmposant des roues 6, 8 et 10, l'embrayage hydrodynamique de dérivation 27 qui a une grande capacité de transmission et qui permet de transmettre de l'énergie en parallèle de sorte que la totalité de l'énergie transmise se compose de l'énergie du convertisseur de couple et de l'énergie de l'embrayage hydrodyna- mique Pour obtenir une grande capacité de transmission dans une marche en traction et un faible di ensionnement pour l'embrayage hydrodynamique, la roue à aubes 1 de l'embrayage fonctionnant en pompe et la roue à aubes 5 de l'embrayage fonctionnant en turbine 18687 * 8 sont chacune pourvues d'aubes 2 et 4 disposées et profilées de façon appropriée Pour l'enclenchement de l 'embrayage hydrody- namique de dérivation 27, de l'huile sous pression est introduite dans la chambre de pression 40 du cylindre de travail 33 L'huile sous pression s'écoule par l'intermédiaire du canal de pression de l'arbre 12 et par l'intermédiaire du moyeud'embrayage 20 (évidement 38 et canal de pression 39) dans la chambre de pression de sorte que le piston d'actionnement 21 enclenche l'embrayage de séparation 31 L'écoulement ainsi établi dans la roue à aubes 1 fonctionnant en pnompe assure l'entraînement de la roue à aubes 5 fonctionnant en turbine et qui est relié à la roue de turbine 6 du convertisseur Les puissances de la roue de turbine 6 et de la roue à aubes 5 de l'embrayage s'additionnent et sont transmises en commun à l'arbre 12. Grâce à l'invention, les générations d'oscillations à partir du moteur sont en majeure partie contrebalancées, ce qui peut être déterminant dans des véhicules utilitaires Les boîtes de vitesses équipées du convertisseur de couple conforme à l'invention conviennent pour cette raison particulièrement pour des véhicules dans lesquels on peut admettre une légère augmentation de con- sommation par rapport à une ligne de transmission rigide et dans lesquels on accorde une attention particulière au confort de marche (voitures de tourisme et àautobus), auquel cas la consamma- tion supplémentaire créée par le convertisseur peut être réduite ou mẻ compensée car le moteur peut fonctionner, grâce à l'em- brayage hydraulique, à de très basses vitesses de rotation Cela est applicable notamment également à des moteurs dont les fréquences de vibration ne peuvent pas être éliminées par d'autres moyens dans la plage de fonctionnement et provoquent pour cette raison des bruits et des dommages dans la ligne de transmission. REVENDICATIONS 1 Convertisseur de couple hydrodynamique ccnportant une roue de turbine disposée dans une coquille de carter pouvant être entraînée par un moteur et reliée sans possibilité de rotation relative avec une roue de poape du convertisseur, la roue de turbine pouvant être reliée à la coquille de cafter par un Embrayage de dérivation, dont les éléments sont disposés dans une chambre d'embrayage de forme annulaire située à l'in- térieur de la coquille de carter à côté de la roue de turbine du convertisseur et ont un diamètre extérieur à peu près égal au diamètre extérieur de cette roue de turbine, ainsi qu'un pis- ton d'actionnement de forme annulaire disposé concentriquement à la chambre d'embrayage située dans la coquille de carter et qui coopère avec l'embrayage de dérivation en vue d'assurer un accouplement et un désaccouplenent de delui-ci, caractérisé en ce qu'on utilise pour chaque élément d'embrayage une roue à aubes ( 1, 5) respective d'un embrayage hydrodynamique, en ce que la coquille de carter ( 3) est reliée par un embrayage de séparation ( 31) à une des roues à aubes ( 1) dudit embrayage hydro- dynamique et en ce que le piston d'actionnement ( 21) agit sur l'embrayage de séparation ( 31). 2 Convertisseur de couple selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la coquille de carter ( 3) est reliée à l'un de deux coussinets correspondants ( 24, 25) d'un palier glissant ( 32) tandis que ladite roue à aubes ( 1) de l'embrayage hydrody- namique qui est associée à la coquille de carter, est reliée à l'autre coussinet de palier ( 24, 25). 3 Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le palier glissant ( 32) est disposé concentriquement entre la chambre d'embrayage de dérivation ( 28) et le piston d'actionnement ( 21). -: 10 4 Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la coquille de carter ( 3) est poultrvue, pour 1 'embrayage de séparation ( 31), d'un moyeu d'embrayage ( 20) disposé concentriquement à l'intérieur du piston d'actionne- ment ( 21). Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le coussinet de palier radialenent intérieur ( 24) est relié à la coquille de carter ( 3) et d'autre part il forme, en coopération avec le moyeu d'embrayage ( 20), une partie du cylindre de travail ( 33) recevant le piston d'ac- tionnement ( 21). 6 Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyeu d'embrayage ( 20) coeporte d'une part un appendice ( 34), adjacent à la coquille de carter ( 3) et pourvu d'une surface cylindrique ( 35) pour le piston d'actionnement ( 21) et d'autre part, à son extrémité ( 36) opposée à la coquille de carter ( 3), une plaque d'appui ( 17) de forme annulaire pour un ensemble de disques ( 18, 19, 22) de l'embrayage de séparation ( 31). 7 Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un disque extérieur ( 22) dudit ensemble de disques ( 18, 19, 22) est monté sans possibilité de rotation relative sur le coussinet de palier ( 25) relié à' ladite roue à aubes ( 1) de l'embrayage hydrodynamique 8 Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un disque extérieur ( 18) dudit en- semble de disques ( 18, 19, 22) forme une seule et mnme pièce avec la coquille extérieure ( 37) de ladite roue à aubes ( 1) de 1 'embrayage hydrodynamique. 9 Convertisseur de couple selon l'une des revendications- 1 à 8, caractérisé en ce que le moyeu d'embrayage ( 20) coeporte d'une part un évidement central ( 38) et d'autre part un canal de pression ( 39) qui relie l'évidenment ( 38)'avec la chambre de pression ( 40) du cylindre de travail ( 33) Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que dans l'évidement ( 38) pénètre l'extré- mité ( 41) d'un arbre ( 12), rendu étanche à la pression par rapport au moyeu d'embrayage ( 20) et qui cocporte un canal de pression ( 15) relié à l'évidement ( 38). 11 Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la coquille de carter ( 3) ccmporte au moins une broche de guidage ( 23) pénétrant dans le cylindre de travail ( 33) et qui est engagée dans un trou correspondant de guidage ( 42) du piston d'actionnement ( 21). 12 Convertisseur de couple selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'arbre ( 12) est relié à la roue de turbine ( 6) du convertisseur.