Brevet FR2537228A1 — publié le 19840608

La présente invention concerne un accouplement hydro- statique à embrayage comprenant une pompe de compression à engrenages disposée dans un carter d'accouplement et un corps de pompe rotatif entourant les engrenages, un circuit de fluide hydraulique sous pression commandé dans son débit étant raccordé à la pompe de compression, ce circuit compre- nant une soupape d'étranglement à poste fixe, règlable, de préférence en continu, entre une obturation totale et un libre passage total, une conduite à haute'pression conduisant à la soupape d'étranglement, à partir de la pompe de compres- sion à travers une jonction hydraulique à haute pression ro- tative, et une chambre d'aspiration, formée à l'intérieur du carter de l'accouplement, avant l'entrée d'admission dans la pompe de compression, et raccordée à la sortie de la soupape d'étranglement, l'installation comprenant, en outre, des dispositifs de balayage avec le fluide hydrauli- que, pour la pompe de compression à engrenages, quï sont efficaces au moins lorsque le circuit de fluide est totale- ment obturé. Un tel accouplement hydrostatique à embrayage est connu d'après le brevet DE C 24 19 053 Avec un mode de fonctionnement d'ailleurs satisfaisant, notamment du point de vue d'un couple de rotation résiduel et d'un patinage réduits, cet accouplement connu présente l'inconvénient de ne pouvoir être prévu et ne convenir essentiellement que pour une transmission de force en une seule direction de rotation. La présente invention a en conséquence pour but de réaliser un accouplement hydrostatique à embrayage du type mentionné ci-dessus, constitué, d'une manière simple, pour une inversion du sens de rotation et cela avec la possibili- té assurée d'une inversion satisfaisante des conduites d'as- piration et de refoulement sur la pompe, en dépendance de paramètres extérieurs, tels que sens de rotation d'entraîne- ment ou vitesse de rotation de sortie, les propriétés avan- tageuses de l'accouplement hydrostatique connu décrit plus haut restant conservées dans leur totalité. Ce problème est résolu, conformément à l'invention par le fait que le corps de pompe est disposé de manière à 2 2537228 pouvoir tourner, suivant une course angulaire limitée dans une enveloppe de chambre d'aspiration qui l'entoure, et qui est elle-même montée de manière à pouvoir tourner dans le carter de l'accouplement, cette enveloppe étant reliée, par une de ses extrémités axiales, à l'arbre d'entraîne- ment, et étant formée, à son autre extrémité axiale, avec un orifice d'aspiration dirigé axialement vers la chambre d'aspiration, cet orifice d'aspiration étant prévu d'un diamètre aussi réduit que possible et étant disposé direc- tement autour de l'arbre de pompe. Grâce à cette mesure, conforme à l'invention, on obtient que la disposition des canaux de refoulement et d'aspiration sur la pompe de compression à engrenages peut être modifiée de manière brusque dès qu'intervient une in- version du couple de rotation en dépendance de paramètres extérieurs Cette inversion du couple de rotation peut pour cela être introduite aussi bien-par inversion du sens de rotation de l'entraînement, que lors d'un dépassement de l'effet d'entraînement par l'arbre de charge de sortie. Grâce à l'invention, les risques de dégradation intérieure de l'accouplement par cavitation sont évités, ainsi que des états de régime indésirables concernant la charge Grâce à l'enveloppe de chambre d'aspiration et à l'orifice d'aspira- tion de diamètre aussi faible que possible formé autour de l'arbre de pompe, se trouve imposé un effet de pompage qui permet la disposition, dans l'enveloppe de chambre d'aspira- tion, d'un système de soupape d'inversion intégré, et égale- ment d'une soupape à tiroir à commande positive, intégrée dans l'accouplement. Un tel système de soupape d'inversion, intégré dans l'enveloppe de chambre d'aspiration peut être constitué, par exemple, par le fait que la conduite d'aspiration et la con- duite de refoulement sont réalisées dans le corps de pompe jusqu'à leur débouché sur chacune des surfaces frontales du corps de pompe, et-que l'enveloppe de chambre d'aspiration est formée, dans sa portion médiane, comme un carter en forme de tambour appliqué par serrage autour du corps de pompe, et dont les parois frontales pourvues de traversées pour condui- te d'aspiration, conduite de refoulement, et conduite de ba- 3 2537228 layage, forment, avec les faces frontales-du corps de pompe et les passages de traversée prévus dans elles, des surfaces de soupape efficaces Dans ce cas, des bagues d'étanchéité doivent être prévues comme organes élastiques absorbant le jeu, entre les surfaces frontales du corps de pompe et les parois frontales du carter en-forme de tambour. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est envisagé une disposition de soupape à tiroir commandée par le déplacement de rotation relatif entre corps de pompe et enveloppe de chambre d'aspiration, et à laquelle sont raccordés le corps de pompe, avec sa conduite d'aspiration et sa conduite de refoulement, ainsi que le carter de l'ac- couplement, avec sa conduite à haute pression et sa conduite à basse pression Dans cette forme de réalisation de l'inven- tion, il se produit étalement, par la rotation relative du corps de pompe et de l'enveloppe de chambre d'aspiration, une commande instantanée de conversion des conduites d'aspi-. ration et des conduites de refoulement de la pompe de compres- sion. Grâce à l'invention, l'efficacité de l'installation de balayage avec le fluide sous pression est également nettement améliorée Pour cela, l'arbre de pompe peut pré- senter un alésage axial, lequel, pour la formation d'un canal de balayage de contournement extrémité, à la chambre d'aspiration, et, par l'autre extré- mité, à l'aval d'un passage de traversée de conduite de balaya- ge prévu dans l'enveloppe d'admission, à-la conduite d'aspira- tion d'une pompe secondaire Dans ce cas, un étranglement de courant est prévu dans le parcours du canal anti-retour de balayage, à sa sortie vers la pompe secondaire. Un autre accroissement important de l'efficacité des installations de balayage par fluide sous pression, peut être obtenu, dans le cadre de l'invention, en prévoyant, dans l'extrémité côté sortie de courant de l'enveloppe de chambre d'admission, une pompe secondaire qui est raccordée à un passage de traversée de conduite de balayage prévu dans l'enveloppe de chambre d'admission. L'enveloppe de chambre d'admission peut être prévue se rétrécissant coniquement vers l'amont par rapport à son 4 2537228 orifice d'aspiration Ainsi, le guidage du fluide hydrauli- que à l'intérieur de l'enveloppe d'aspiration est amélioré et ainsi, non seulement la cavitation est évitée, mais également l'effet de la pompe secondaire est nettement ren- forcé, celle-ci pouvant même être superflue. A l'intérieur de l'enveloppe de chambre d'aspiration peut être formée, en amont de la traversée de conduite d'as- piration, une chambre d'aspiration supplémentaire Cette *chambre supplémentaire peut être prévue s'élargissant coni- quement à partir de l'orifice d'aspiration qui entoure l'ar- bre de pompe, en direction du passage-de traversée de con- duite d'aspiration. Un avantage complémentaire de l'invention est obtenu en prévoyant entre la chambre d'aspiration du carter de l'accouplement et la conduite à haute pression allant vers la'soupape d'étranglement, une pompe hydraulique à haute pression supplémentaire destinée au retour de fuites de fluide hydraulique Cette pompe à haute pression supplémen- taire peut être de-faibles dimensions prévue seulement pour de faibles débits Dé préférence, elle est montée stationnai- re, étant raccordée, à la manière d'un montage en parallèle avec la soupape d'étranglement, du côté refoulement, à la conduite à haute pression, et, du côté aspiration, à la conduite à basse pression qui s'étend de la soupape d'étran- glement, vers la chambre d'aspiration. La description ci-après se rapporte à un exemple-de réalisation de l'invention, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe à travers un accouplement hydrostatique conforme à l'invention la figure 2 est une représentation de détail, à échelle agrandie, de la zone désignée par " 2 " dans la figure 1 la figure 3 est une vue de la zone médiane de la figure 1, et la figure 4 est une vue en coupe suivant 4-4 de la figure 1. Dans l'exemple de réalisation représenté aux dessins un arbre d'entraînement 11 de l'accouplement hydrostatique 10 est relié rigidement avec une enveloppe de chambre d'aspira- tion 12, à l'intérieur de laquelle est monté le corps de 2537228 pompe 13 d'une pompe de-compression à engrenages 14, de ma- nière à pouvoir tourner, suivant une course angulaire limi- tée, coaxialement à l'arbre d'entraînement 11 L'arbre entraî- né, c'est-à-dire l'arbre de sortie de l'entraînement est l'arbre de pompe 15, qui est supporté, coaxialement à l'arbre d'entraînement 11, dans le carter d'accouplement fixe 16 Du côté refoulement de la pompe de compression à engrenages 14, est prévue, dans le corps de pompe 13, une conduite de presssion de refoulement 17 sous la forme d'un canal axial qui s'étend sur la totalité de la longueur axiale du corps de pompe 1, c'est-à-dire entre les passages 18 et 19 de tra- versée des surfaces frontales du corps de pompe Sur le côté aspiration de la pompe de compression à engrenage 14, est formée, dans le corps de pompe 13, une conduite d'aspira- tion 20 qui s'étend également sur-la totalité de la longueur axiale du corps de pompe 13, c'est-à-dire entre les passages 21 et 22 de traversée des deux surfaces frontales du corps de pompe. Dans la partie médiane de l'enveloppe de chambre d'aspiration 12, est formé un carter du genre d'un tambour, dans lequel le corps de pompe 13 est enfermé et serré, au moyen de la paroi périphérique de l'enveloppe de chambre d'aspiration 12, d'une paroi frontale 23, formée dans l'enveloppe du côté amont, et d'une paroi frontale 24, formée également dans l'enveloppe du côté aval Dans la paroi fron- tale 23 du côté amont, est formé un passage de traversée 25 pour conduite d'aspiration, tandis que, dans la paroi fronta- le côté aval 24 sont formés'un passage de traversée pour conduite de refoulement 26, et un passage de traversée pour conduite de balayage 27, faisant face, dans cet exemple au passage de conduite d'aspiration 25 Du côté aval de la paroi frontale 24, l'enveloppe de chambre d'aspiration 12 est pourvue, en prolongement du passage de traversée 26 de con- duite de refoulement, d'un canal de pression 28, lequel conduit, à travers un joint ondulé hydrostatique 29 (par exemple conforme à celui des brevets DE A 20 43 844 ou 22 59 535) à une conduite à haute pression 30 dans le carter. d'accouplement 16. Au passage de traversée de conduite de balayage 27 6 2537228 de la paroi frontale côté aval, se raccorde une pompe secon- daire 31, montée dans l'enveloppe de chambre d'aspiration 12, et qui peut être constituée, par exemple, comme une pompe rotative. Du côté amont de la paroi frontale 23, est formée, dans l'intérieur de l'enveloppe de chambre d'aspiration 13, une chambre d'aspiration 32 qui est délimitée par une paroi d'extrémité amont de forme annulaire 33 de l'enveloppe 13. Cette paroi d'extrémité de forme annulaire 33 est de forme conique et laisse libre, autour de l'arbre de pompe 15, un orifice d'aspiration 34 de forme annulaire Cet orifice d'aspiration 34 doit être constitué aussi étroit que possi- ble, c'est-à-dire assez étroit pour qu'il ne provoque pas une augmentation sensible de la résistance à l'écoulement dans l'accouplement hydrostatique Grâce à la forme conique de la paroi d'extrémité 33, la chambre d'aspiration 32 va en s'élargissant, à partir de l'orifice d'aspiration-34, vers la paroi frontale côté amont 23 et ainsi vers le passa- ge de traversée de conduite d'aspiration 25. Dans le carter d'accouplement 16 est formée, en amont de l'enveloppe de chambre d'aspiration 12, ainsi qu'en amont d'une paroi de séparation conique 35 recevant la face frontale conique de l'enveloppe 12, une chambre d'aspiration 36, laquelle est en communication à travers l'orifice d'admission 34, avec la chambre d'aspiration 32 de l'enve- loppe- 12, et, à travers un tuyau d'aspiration 37, avec le réservoir de fluide sous pression 47 En outre, une conduite à basse pression 38 débouche dans la chambre d'aspiration 36. Pour la commande de l'accouplement, est prévue, une soupape d'étranglement 39 à poste fixe, laquelle présente un coulisseau ou tiroir 40 déplaçable axialement dans le corps de soupape 41 Par un déplacement de position du coulisseau de soupape 40, le passage de traversée de fluide de pression à travers le corps de soupape 41, peut être modifié entre une position de totale fermeture et une position d'ouverture maximale, de manière continue. Le circuit de fluide de pression qui est prévu pour la commande de l'accouplement hydrostatique s'étend ainsi à partir de la chambre d'aspiration 36 du carter d'accouple- 7 2537228 ment 16, à travers l'orifice d'aspiration 3-4, la chambre d'aspiration 32, et le passage de traversée de conduite d'aspiration 25, jusqu'à la conduite d'aspiration 20 du corps de pompe 13 De là, le circuit de fluide de pression s'étend, à travers la pompe de compression à engrenages 14, dans la conduite de refoulement 17 du corps de pompe 13, et, de là, à travers le passage de traversée 26 de l'en- veloppe à chambre d'aspiration, dans le canal de refoule- ment 28 de l'enveloppe, et, delà, àtravers le joint hydro- statique ondulé, vers la conduite à haute pression 30 A partir de là, le circuit de fluide de pression s'étend à travers le corps de soupape 41 de la soupape d'étrangle- ment 39, et, à partir de celui-ci, à travers la conduite à basse pression 38, il revient à la chambre d'aspiration 36. *Si le sens de rotation de l'arbre d'entraînement 11 est inversé, le corps de pompe 13 se déplace tout d'abord en tournant à l'intérieur de l'enveloppe à chambre d'aspira- tion 12, suivant la course angulaire limitée dans le sens de rotation opposé Il en résulte que la conduite de pression 47 actuelle dans le corps de pompe vient se placer en face du passage de traversée de conduite d'aspiration 25 et du passage de traversée de conduite de balayage 27 de l'envelop- pe à chambre d'aspiration 12, tandis que la conduite d'aspi- ration actuelle 20 du corps de pompe vient se placer en face du passage de traversée de conduite de refoulement 26 de l'enveloppe 12 Ansi le sens d'écoulement à travers la pompe de compression à engrenages 14 est inversé et ainsi le sens de rotation de l'arbre de pompe est également inversé. Les surfaces frontales du corps de pompe 13 pourvues des passages de traversée 18, 19, 21 et 22 agissent ainsi comme surfaces de soupape actives par rapport aux parois frontales 23 et 24 de l'enveloppe 12,qui sont pourvues des passages de traversée de conduite d'aspiration 25, de con- duite de refoulement 26 et de conduite de balayage 27 Une amélioration importante de cet effet comme surfaces de soupa- pe actives peut être obtenue, comme le montre la figure 2, en prévoyant que des bagues de joint élastiques 42 sont insérées dans les passages de traversée 18, 19, 21, 22 des surfaces frontales du corps de pompe 13. 8 2537228 Une autre amélioration du système de balayage et ainsi du refroidissement de l'accouplement, notamment de la pompe de compression à engrenages 14 est obtenue en prévoyant que l'arbre de pompe 15 est pourvu, dans le domaine de la pompe de compression à engrenages 14, d'un alésage axial 43 qui est en liaison, à une extrémité, à-travers un perçage transversal 44, avec la chambre d'aspiration 36 du carter d'accouplement 16, et, à l'autre extrémité, à travers un étranglement d'écoulement 45, avec la pompe secondaire 31. Ainsi est formé un canal anti-retour de balayage, qui est ouvert même pendant l'inversion de position du corps de pompe. Enfin, dans le mode de réalisation de l'accouple- ment hydrostatique représenté dans la figure, celui-ci comprend une petite pompe hydraulique à haute pression 46, montée à poste fixe, qui est raccordée, dans un montage en parallèle à la soupape d'étranglement 39, du côté refoulement, à la conduite à haute pression-30, et, au côté aspiration, à la conduite à basse pression 38 qui s'étend de la soupape d'étranglement 39 vers la chambre d'aspiration 36 Cette petite pompe hydraulique à haute pression 46, sert à transpor- ter en permanence du fluide de fuites, en particulier lorsque la soupape d'étranglement 39 est fermée Ainsi est évité le patinage dans l'accouplement hydrostatique avec une pleine transmission de vitesse de rotation. La figure 4 montre, dans la zone supposée ouverte de la paroi frontale 23, un élément de limitation 49 en forme de nervure entourant la surface de pourtour du corps de pompe 13 et s'étendant axialement Dans une large gorge 48 s'étendant axialement sur la surface intérieure de l'enveloppe à chambre d'aspiration 12 Cet élément de limitation 49 et la gorge 48 permettent un déplacement de rotation relatif de l'enveloppe 12 et du corps de pompe 13 sur un angle d'environ 100 degrés. Dans la position représentée dans la figure 4, la conduite d'aspiration 20 dans le corps de pompe 13 est ali- gnée avec le passage de traversée 25-de conduite d'aspiration, tandis que la conduite de refoulement 17 du corps de pompe 13 est recouverte par la paroi frontale 23 de l'enveloppe à chambre d'aspiration 12 Dans la position décalée de 100 degrés, la conduite de refoulement précédente 17 est alignée 9 2537228 avec un second passage de traversée 25 a de telle sorte que la conduite d'aspiration précédante 2 O est recouverte par la paroi frontale 23, et joue le rôle de conduite de refou- lement. R E V E N D I C A T I O N S - 1 Accouplement hydrostatique à embrayage avec une pompe de compression à engrenages disposée dans un carter d'accouplement, avec un corps de pompe rotatif, entourant l'ensemble d'engrenages, avec, raccordé à cette pompe de compression à engrenages, un circuit de fluide hydraulique de pression, pouvant être commandé en ce qui concerne le débit d'écoulement de la pompe, ce circuit comprenant une soupape d'étranglement à poste fixe, règlable, de préférence en continu, entre une obturation complète et une traversée maximale, une conduite à haute pression s'étendant depuis la sortie de la pompe, à travers une jonction hydraulique à haute pression rotative, jusqu'à la soupape d'étranglement fixe, et une chambre d'admission, formée à l'intérieur du carter d'accouplement, et raccordée à la sortie de la soupape d'étranglement, auquel cas sont prévues des installations de balayage par fluide de pression pour la pompe à engrena- ges, qui sont efficaces au moins dans le cas d'obturation complète du circuit de fluide hydraulique, accouplement - caractérisé en ce que le corps de pompe ( 13) est monté, de manière à pouvoir tourner sur une course angulaire limitée, dans une enveloppe à chambre d'aspiration ( 12) qui l'entoure, et qui est montée elle-même de manière à pouvoir tourner dans le carter d'accouplement ( 16), cette enveloppe étant reliée par une extrémité axiale à l'arbre d'entraînement ( 11), et comportant, formée dans son autre extrémité axiale, un orifice d'aspiration ( 34), dirigé axialement vers la chambre d'aspiration ( 36), et constitué pour entourer, avec un diamè- tre aussi réduit que possible, directement l'arbre de la pompe ( 15). 2 Accouplement hydrostatique suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la conduite d'aspiration 20 et la conduite de refoulement ( 17) sont réalisées, dans le corps de pompe ( 13) jusqu'à des passages de traversée ( 18, 19, 21, 22) prévus dans les deux faces frontales du corps de pompe ( 13), l'enveloppe à chambre d'aspiration ( 12) étant constituée comme un carter du genre d'un tambour enfermant le cdorps de pompe ( 13) dans sa portion médiane, et dont les parois frontales ( 23, 24), pourvues de passages de traversée -il 2537228 pour conduite d'aspiration ( 25), conduite de refoulement ( 26), et conduite de balayage ( 27), forment, avec les surfaces frontales du corps de pompe ( 13) et les passages de traversée ( 18, 19, 21, 22) prévus dans elles, des surfa- ces de soupapes actives. 3 Accouplement hydrostatique suivant la revendica- tion 2, caractérisé en ce que, entre les surfaces frontales du corps de pompe ( 13) et les parois frontales ( 23,'24) du carter du genre de tambour, sont insérées des bagues élastiques de joint ( 12) servant à franchir l'espace de jeu. 4 Accouplement hydrostatique suivant la revendica- tion 1, caractérisé par une unité de soupape à tiroir comman- dée pour inversion de commutation par une rotation relative entre corps de pompe ( 13) et enveloppe à chambre d'aspira- tion ( 12), à laquelle sont raccordés le corps de pompe ( 13),. avec sa conduite d'aspiration ( 20) et sa conduite de refou- lement ( 17), ainsi que le carter d'accouplement ( 16) avec sa conduite à haute pression ( 30) et sa conduite à basse pression ( 38). 5 Accouplement hydrostatique suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'arbre de pompe ( 15) comporte un alésage axial, lequel est raccor- dé, pour la formation d'un canal anti-retour de balayage, par une extrémité, à la chambre d'aspiration ( 36), et par son autre extrémité, du côté aval'du passage de traversée de conduite de balayage ( 27), au côté aspiration diune pompe secondaire ( 31). 6 Accouplement hydrostatique suivant la revendica- tion 5, caractérisé en ce que, dans le parcours du canal anti-retour de balayage, de préférence à sa sortie vers la pompe secondaire ( 31) est prévu un étranglement d'écoulement ( 45). 7 Accouplement hydrostatique suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans l'extrémité côté aval de l'enveloppe d'aspiration ( 12), est prévue une pompe secondaire ( 31) qui est raccordée à un passage de traversée de conduite de balayage ( 27) dans l'enveloppe à chambre d'aspiration ( 12). 8 Accouplement hydrostatique suivant l'une quelcon- 12 2537228 que des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'en- veloppe à chambre d'aspiration ( 12) se rétrécit conique- ment du côté amont vers son orifice d'aspiration ( 34). 9 Accouplement hydrostatique suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, à l'intérieur de l'enveloppe à chambre d'aspiration ( 12), en amont du passage de traversée de conduite d'aspiration ( 25) est formée upe chambre d'aspiration supplémentaire ( 32). Accouplement hydrostatique suivant la revendica- tion 9, caractérisé en ce que la chambre d'aspiration sup- plémentaire ( 32) s'élargit coniquement à partir de l'orifice d'aspiration ( 34) vers le passage de traversée de conduite d'aspiration ( 25). 11 Accouplement hydrostatique suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 10, -caractérisé en ce que, entre la chambre d'aspiration ( 36) du carter d'accouplement ( 16), et la conduite haute pression ( 30) conduisant à la soupape d'étranglement ( 39) est montée une pompe à haute pression hydraulique supplémentaire ( 46) destinée au transport de retour de fluide hydraulique de fuites. 12 Accouplement hydrostatique suivant la revendica- tion 11, caractérisé en ce que la pompe à haute pression supplémentaire ( 46) est montée à poste fixe et elle est raccordée, à la manière d'un montage en parallèle par rapport à la soupape d'étranglement ( 39), du côté refoulement, à la conduite à haute pression ( 30) et, du côté aspiration, à la conduite à basse pression ( 38) s'étendant depuis la soupape d'étranglement ( 39) jusqu'à la chambre d'aspiration ( 36).