Brevet FR2524092A1 — publié le 19830930

EMBRAYAGE DE REGULATION HYDRODYNAMIQUE L'invention concerne un embrayage de régulation hydrodynamique dont le circuit comprend une admis- sion et une évacuation pour le fluide de travail qui circu- le dans des canalisations rigides, un circuit de refroidis- sement muni d'une soupape qui commande le degré de remplissa- ge de la chambre de travail ainsi que des pales inclinées sur l'axe de l'embrayage. De tels embrayages, connus dans l'art antérieur, sont en général utilisés pour commander des ven- tilateurs de refroidissement, en particulier dans les chars. La rapidité de réaction de tels embrayages dépend en grande partie des conditions extérieures de fonctionnement La ra- pidité de remplissage et d'évacuation de l'embrayage est de première importance. Certaines solutions sont connues, parmi lesquelles l'embrayage est totalement ou partiellement vide lorsqu'une surcharge apparaît, c'est-à-dire lorsque la rota- tion de la partie menée de l'embrayage est obtenue par un moment trop important ou lorsque la vitesse de rotation de la partie menarte augmente par variation de degré de remplis- sage Le moment de la partie menée est alors proportionnel au carré de la vitesse de rotation Dans les deux cas, l'em- brayage réagit avec un glissement important au cours duquel le fluide s'épanche dans la partie radiale intérieure de la chambre de travail Ceci est décrit dans un article du jour- nal "MTZ" N O 11/1958 page 388 Le brevet autrichien OE-PS 224 411 propose une solution dans laquelle la chambre de tra- vail peut être vidée au moyen d'ouvertures axiales dans la partie interne Le brevet allemand DE-PS 883 987 décrit éga- lement un embrayage dans lequel le liquide de travail peut s'évacuer dans une partie radiale interne lorsque le glisse- ment est important De même, le brevet américain US-PS 2 570 768 décrit un embrayage dans lequel les parois de la roue à aubes menée présentent des fentes d'évacuation tan- t gentielles On obtient bien ainsi une évacuation rapide de la chambre de travail, mais le fluide s'épanche dans un espace d'expansion à l'intérieur de l'embrayage Dans de tels em- brayages munis de vases d'expansion, le fluide retourne dans la chambre de travail dès que les conditions de fonctionne- ment varient Il est alors impossible d'obtenir une régula- tion constante du moment de l'embrayage. On connaît également d'autres formes d'exécutions dans lequelles le liquide est évacué radialement dans la partie torique extérieure de la chambre de travail comme décrit par exemple dans le brevet allemand DE-AS 26 14 476 Cet embrayage fonctionnant selon ce principe de l'évacuation du liquide dans la partie extérieure de l'aubage> sert en particulier comme protection contre les surcharges brusques dues aux pointes du moment de rotation Le fluide qui s'écou- le hors de la chambre de travail lors d'une surcharge est éjecté hors de l'embrayage par un canal approprié De plus, l'embrayage n'est réglable que pour un moment donné Il est évident qu'il faut ensuite remplir à nouveau l'embrayage au moyen d'un dispositif de commande de l'admission Le brevet US 3 178 889 décrit un embrayage dont la paroi interne de la partie menée présente des tubes agencés radialement, à travers lesquels une quantité déterminée de fluide s'écoule dans une chambre d'expansion puis s'en échappe, quand le glissement est tel que le courant crée une certaine épaisseur sur la paroi de la partie menée L'embrayage se vide par un tube de trop-plein La demande de brevet allemand DE-OS 3 013 024 décrit également un embrayage équipé d'une alimen- tation externe en fluide, de pales inclinées et d'un dispo- sitif de régulation en vue d'obtenir un moment constant Une réaction immédiate à des variations soudaines des conditions de fonctionnement n'est pas possible avec cet embrayage. La demande de brevet allemand DE-OS 2 612 133 décrit un embrayage de commande d'un ventilateur. Cet embrayage présente un perçage sensiblement tangentiel dans la région radiale extérieure de la partie menée, à tra- vers lequel le fluide atteint un dispositif de commande ou de régulation Le fluide est cependant éjecté par la force centrifuge et vient finalement contre un coulisseau annulaire qui influence directement le courant à l'intérieur de l'em- brayage La mesure de la température s'effectue à l'extérieur de l'embrayage Si l'embrayage est disposé dans un boîtier et muni d'une alimentation externe en huile, une telle cons- truction est alors Inutilisable Toutes les formes d'exécu- tion connues présentent l'inconvénient suivant: elles con- duisent à des embrayages volumineux qui sont par conséquent coûteux et demandent un temps considérable pour établir les différents degrés de remplissage. L'invention a pour objectif de fournir un embrayage, qui soit aussi petit que possible, léger, simple, et par conséquent bon marché et qui présente cependant l'avan- tage d'une régulation rapide du moment, réglable en amplitude indépendamment du glissement. Cet embrayage du type ci-dessus évoqué, comprend un circuit pourvu d'une admission et d'une évacuation pour le fluide qui circule dans une canalisation fixe, un cir- cuit de refroidissement pour le fluide, muni d'une soupape déterminant le degré de remplissage du fluide dans une cham- bre dé travail et des pales inclinées sur l'axe de l'em- brayage; selon la présente invention l'évacuation du circuit se présente sous forme de perçages agencés tangentiellement dans le sens du courant. Grâce au choix d'un embrayage muni de pa- les inclinées de façon connue en soi, on obtient ce qui suit dans la chambre de travail de l'embrayage se crée un courant qui circule contre le paroi interne du rotor avec une vitesse élevée; le courant est plaqué contre cette paroi Le fluide remplit la chambre de travail jusqu'à l'extrémité des pales proches du moyeu Selon l'invention, la configuration tefegen- tielle des évacuations favorise le vidage de l'embrayage, et ceci très rapidement Le remplissage ne demande également que très peu de temps, le canal de remplissage s'ouvrant sensible- ment au centre de la chambre de travail, dans la région de pression de faible importance, appelée noyau La force centrifuge dans les canaux entretient le courant du fluide Le fluide évacué de la chambre de travail par les perçages tangentiels sous une pression donnée reproduit la vitesse de rotation et le degré de remplissage dans un dispo- sitif de régulation fixé au bottier (donc ne tournant pas) à travers une canalisation fixe L'inventeur a trouvé que l'é- vacuation du fluide dans un embrayage à pales inclinées ne dépend que de la grandeur de la pression qui peut servir de mesure pour le moment, lorsque ladite évacuation a lieu par des perçages tangentiels à la direction du courant, et cela indépendamment de la vitesse de rotation et du degré de rem- plissage La surpression agissant sur le dispositif de régu- lation peut de cette façon être choisie pour le réglage diffé- rentiel de moment élevé Le dispositif de régulation connu en soi par la demande de brevet allemand DE OS 30 13 024, com- porte en substance une soupape de trop-plein tarée par un res- sort Les différentes tensions du ressort permettent de régler la pression d'évacuation de l'embrayage et donc le moment. Des pales inclinées créent dans la cham- bre de travail un courant plus important que des pales droites. La valeur du moment est également plus grande L'embrayage, pour une dimension donnée des canalisations, peut être cons- truit de façon moins encombrante Le fluide évacué de la cham- bre dé travail circule à travers un dispositif de régulation fixe, vers un collecteur, nommé plus loin circuit de refroi- dissement intermédiaire, ce qui rend le système entier indé- pendant des variations de régulation Ceci, en-plus des dimen- sions réduites et de la faible quantité d'huile à l'intérieur de l'embrayage, représente un avantage important Si l'em- brayage est destiné à entraîner un ventilateur de refroidisse- ment d'un moteur de véhicule automobile, on peut en plus, se- lon une autre forme d'exécution de l'invention, effectuer un contrôle de température du liquide de refroidissement (le plus souvent de l'eau) Pour cela, une sonde de température est disposée dans le circuit de refroidissement, ladite sonde agissant directement, par exemple par des moyens mécaniques, sur la tension du ressort de la soupape de trop-plein On peut également utiliser une sonde de température électrique Dans ce cas, la soupape de trop-plein est de préférence munie d'un électroaimant assurant la force de réaction sur le corps de la soupape Différentes tensions appliquées à l'électroaimant déterminent alors différentes pressions et donc différents mo- ments. Afin que l'embrayage conserve sa pression interne et qu'une commande par variation de pression soit pos- sible, on dispose entre les parties fixes et les parties tour- nantes, des éléments d'étanchéité tels que des segments de pistons. L'avantage de l'embrayage réside avant tout dans sa construction compacte et sa fonction d'autorégu- lation, sans influence extérieure, par exemple lors d'une rotation constante et lente du ventilateur, lors d'une varia- tion soudaine de la vitesse de rotation du moteur, ainsi que lorsque le liquide de refroidissement n'a pas atteint une température suffisamment basses ouque le rendement du venti- lateur n'est pas encore mis à la disposition de la traction du véhicule. L'invention sera mieux comprise à la lu- mière des dessins ci-après décrits, dans lesquels: la figure 1 représente une coupe longi- tudinale de l'embrayage; la figure 2 est une coupe partielle de la roue à pale selon Il Il sur la figure 1, et la figure 3 représente schématiquement une soupape de trop-plein, ici, une soupape hydroélectrique. L'embrayage représenté à la figure 1 présente un arbre menant 1 muni d'une roue à pales primaire 2 et un arbre mené 3 muni d'une roue à pales secondaire 4. L'arbre mené porte le ventilateur Le remplissage de la cham- bre de travail 5 formée entre les roues à pales s'effectue à partir d'un réservoir 6 au moyen d'une pompe 7, éventuelle- ment d'une soupape 8 à travers des canaux d'admission 9 et 10 qui débouchent directement au centre de la chambre de travail La roue secondaire 4 présente des perçages Il agencés tan- gentiellement à la périphérie interne et qui sont inclinés radialement vers l'intérieur en direction de l'axe de l'em- brayage Les extrémités radiales internes des perçages dé- bouchent dans un espace libre à partir duquel des canaux 12 conduisent à un dispositif de régulation de pression 13 à l'intérieur d'un boitier fixe Ce dispositif de régulation 13 comprend essentiellement une soupape de trop-plein 14 dont la partie mobile est soumise à la pression régnant dans le canal 12 et les perçages 11 de la roue secondaire 4, ainsi qu'une canalisation de commande 15 représentée symboliquement ouverte Le fluide traversant la soupape 14 retourne dans le réservoir 6 après un éventuel refroidissement en 16. La chambre de travail de l'embrayage est remplie de fluide au moyen de la pompe 7 L'intérieur de l'embrayage est rendu étanche en vue d'une régulation de pres- sion Des joints d'étanchéité sont prévus entre des roues à pale 2 et 4 ainsi qu'entre les roues et 'le boitier fixe La roue secondaire 4 entoure la roue primaire 2 comme une co- quille Il est connu que des pales inclinées créent un courant particulièrement important dans la chambre de travail Cepen- dant, il se crée au sein de la chambre une zone de basse pres- sion au niveau de laquelle l'admission du fluide présente des avantages Etant donnée la liaison en pression entre la cham- bre de travail 5 et la soupape 14 par des perçages 11 et les canaux 12, une certaine quantité de fluide est extraite de l'embrayage en fonctionnement normal La pression en résultant est alors proportionnelle au moment de l'embrayage Lui-même est proportionnel au carré de la vitesse de rotation de la roue à pales secondaire 4 lorsqu'elle entraîne par exemple un ventilateur Si la vitesse de rotation de la roue primaire 2, généralement proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur, augmente soudainement, l'embrayage subit alors une surchage La roue secondaire tourne à faible vitesse, donc avec un glissement élevé La vitesse soudain importante con- duit à une pression élevée dans les perçages Il et la soupape 13 Celle-ci réagit en évacuant une quantité importante de fluide, ce qui réduit le degré de remplissage et maintient constant le moment de la roue secondaire 4, malgré la vitesse importante du primaire. Dans une autre forme d'exécution selon l'invention, le fonctionnement de la soupape 14 est influencé par des impulsions dépendantes de la température Une sonde de température 20 est par exemple agencée dans le circuit de refroidissement du moteur et détermine pour chaque température de l'eau une tension différente du ressort de la soupape 14. L'influence de la sonde sur la tension du ressort de la soupa- pe est ajustée de façon que la force de déclenchement de la soupape soit faible lorsque la température au niveau de la sonde est basse et augmente en meme temps que la température au niveau de la sonde Le fonctionnement est alors le suivant si l'eau de refroidissement est encore relativement froide, il n'y a pas de nécessité d'entraîner le ventilateur lors d'une augmentation soudaine de la vitesse ou d'une surcharge du mo- teur La sonde de température veille à ce que pour une faible tension du ressort de la soupape 14 qu'une faible pression peut ouvrir, l'embrayage se vide malgré une faible moment Le venti- lateur tourne alors à faible vitesse La charge du moteur reste ainsi à la disposition de la traction du véhicule Lorsque, après un certain temps, la température de l'eau augmente, la sonde de température durcit le ressort de la soupape 14, augmen- tant ainsi la pression dans les perçages 11, ce qui entraîne une augmentation du moment de l'embrayage et donc de la vitesse de rotation du ventilateur Cette régulation a lieu indépendam- ment de la vitesse de rotation du primaire Il arrive alors que le ventilateur soit entraîné avec un embrayage entièrement rempli lorsque la température de l'eau de refroidissement est élevée, et également lorsque le moteur tourne à faible vitesse. Le ventilateur est dimensionné de façon que l'on puisse déjà évacuer de la chaleur lorsque le moteur tourne lentement, ou bien l'on dispose entre l'embrayage et le ventilateur un dis- positif augmentant la vitesse du ventilateur Il se produit alors un refroidissement supplémentaire sans accumulation de chaleur dans le moteur l'inconvénient d'un ventilateur tour- nant à une vitesse directement proportionnelle à la vitesse du moteur est ainsi évité La régulation s'établit automatiquement et améliore le rendement de l'entraînement. *La figure 2 montre une coupe cylindrique partielle des pales de l'embrayage On peut:voir l'inclinaison des pales Le moment développé selon la flèche est plus élevé que dans des embrayages munis de pales parrallèles à son axe. La figure 3 montre un schéma d'une forme d'exécution en variante de la figure 1, dans laquelle une sou- pape de régulation de pression 22 hydroélectrique est munie d'un électroaimant 23 pour régler les différentes forces. L'électroaimant délivre une force magnétique variable à la sou- pape de pression 22 en réponse à un signal électrique donné par la sonde de température. REVENDICATIONS 1/ Embrayage de régulation hydrodyna- mique dont le circuit comprend une admission et une évacua- tion pour le fluide circulant dans une canalisation fixe, avec un circuit de refroidissement pour le fluide muni d'une sou- pape déterminant le degré de remplissage du fluide dans une chambre de travail et comprenant des pales inclinées sur l'axe de l'embrayage, ledit embrayage étant caractérisé en ce que l'évacuation du circuit se présente sous forme de per- çages ( 11) agencés tangentiellement dans le sens du courant. 2/ Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les perçages tangentiels ( 11) sont agencés sur une roue à pales secondaires ( 4) en direction de l'axe de l'embrayage. 3/ Embrayage selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que la soupape détermi- nant le degré de remplissage est une soupape de trop-plein ( 14) tarée par un ressort et actionnée par une augmentation de pression du fluide à la sortie des perçages ( 11). 4/ Embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la soupape ( 14) est réglable à diffé- rentes pressions de déclenchement. / Embrayage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les différentes tensions du ressort de la soupape ( 14) sont influencées par une sonde de tempé- rature ( 20) agencée dans un circuit de refroidissement, par exemple le circuit de refroidissement d'un moteur à combus- tion. 61 Embrayage selon la revendication , caractérisé en ce que l'influence de la sonde sur la ten- sion du ressort de la soupape est ajustée de façon que la force de déclenchement-de la soupape soit faible lorsque la température au niveau de la sonde ( 20) est basse et augmente en même temps que la température au niveau de la sonde ( 20). 7/ Embrayage selon l'une des reven- dications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une sonde de tempé- rature ( 21) est agencée dans le circuit de refroidissement et adaptée pour traduire les variations de températuoreen signal électrique et que la soupape de trop plein est une/ hydroélectrique ( 22) de régulation de pression dont la force de déclenchement est ajustable au moyen d'un électroaimant ( 2) à force magnétique variable.