Brevet FR2556807A1 — publié le 19850621

Convertisseur de couple hydrodynamique équipé d'un embrayage de pontage L'invention concerne un convertisseur de couple hydrodynamique avec un embrayage de pontage dont le piston de manoeuvre est déplacé dans une position de coupure lors de la mise en pression du tore formé par le rotor de pompe, le rotor de turbine et la couronne fixe, à partir d'une position de pontage prise sous l'effet d'un ressort, la mise en pression se faisant par une conduite d'alimentation de pompe et un tiroir de commutation auxquels est associée une soupape de limitation de pression qui est reliée au tore par une conduite d'alimentation et une conduite d'évacuation. On applique de plus en plus des convertisseurs de couple hydrodynamiques appelés en abrégé ci-après "convertisseurs" aux véhicules notamment aux véhicules-tracteurs du fait de leur caractéristique permettant de fournir un couple de démarrage élevé. Le convertisseur lui-même se compose d'un rotor de pompe entrainé par le moteur d'entrainement, d'une couronne fixe et d'un rotor de turbine reliés à l'arbre de sortie. L'augmentation trop importante du couple c'est-à- dire le rapport entre le couple du rotor de turbine et le couple du rotor de pompe dépend du glissement entre ces deux rotors. Le glissement est le plus important au début du démarrage. Lorsque le rotor de turbine ne tourne pas encore et ce glissement diminue à mesure que la vitesse de rotation augmente avec la vitesse de déplacement.Toutefois, le glissement et la perte de puissance liée à celui-ci dans la plage des vitesses de rotation normales de travail est trop élevé. Pour cette raison, il est habituel de solidariser le rotor de turbine et le rotor de pompe lorsqu'on atteint une vitesse de rotation déterminée. Cela se fait à l'aide d'un embrayage dit de pontage dont le piston de manoeuvre qui assure l'ouverture et la fermeture est soumis à l'action d'une pression des deux côtés. Le piston de manoeuvre est sollicité dans le sens de la fermeture de l'embrayage de pontage lorsque la pression agit sur la face opposée à celle tournée vers le tore formé par lerotor de pompe, le rotor de turbine et la couronne fixe.En plus de la force résultant de cette mise en pression, le piston de manoeuvre est souvent chargé par des ressorts qui assurent une liaison rigide entre les roues arrière du véhicule et le moteur d'entrainement même lorsque le moteur est arrêté, en évitant ainsi que le véhicule arrêté ne puisse rouler. Pour déplacer le piston de manoeuvre dans le sens d'une ouverture de l'embrayage de pontage, il faut faire agir de la pression sur la face du piston de manoeuvre tournée vers le tore Cela se fait au cours de l'établissement de la pression dans le convertisseur pour éviter que les organes ne soient endommagés par effet de cavitation. Pour envoyer alternativement le fluide sous pression qui établit la pression, sur les côtés différents du piston de manoeuvre, on a une soupape d'arrêt, coûteuse, cela à quoi s'ajoute le fait que le liquide sous pression envoyé dans le convertisseur ne peut pas rester en permanence dans celui-ci à cause du risque d'une trop forte élévation de température mais doit être remplacé en continu pour être refroidi. Pour agir sur les faces opposées du piston de manoeuvre, le tiroir de commutation est en outre relié au volume en avant du piston par l'intermédiaire d'un circuit bydrau- lique dont l'étanchéité ne se réalise qu'avec des moyens considérables. La commande du tiroir de commutation se fait de façon qu'au cours du démarrage du véhicule, le convertisseur soit soumis à la pression par l'intermé du aire du tiroir de commutation, l'embrayage de pontage étant alors ouvert. Lorsque le rotor de turbine atteint une vitesse de rotation prédéterminée, on commute le tiroir de commutation et à la place du convertisseur, on sollicite le piston de manoeuvre dans le sens de la fermeture de l'embrayage de pontage. Cette pression est maintenue jusqu'à ce que la vitesse de rotation du rotor de turbine tombe de nouveau en-dessous de la vitesse de rotation prédéterminée.Comme la durée de l'utilisation stationnaire qui fait en général suite à une phase de démarrage, utilisation stationnaire avec embrayage de pontage fermé c'est-à-dire le fonctionnement en déplacement proprement dit, dépasse, pour des véhicules tracteurs, en général, de plusieurs ordres de grandeur la durée de la phase de démarrage, l'énergie consommée en permanence par la pompe hydraulique constitue une source de perte considérable. Il serait souhaitable pour cette raison de pouvoir déplacer le piston de manoeuvre de l'embrayage de pontage en agissant uniquement d'un côte de la manière souhaitée. Les tentatives n'ont pas manqué pour fermer l'embrayage de pontage à l'aide de ressorts et non en faisant agir un agent de pression. Toutefois, il n'a pas été possible jusqu'à présent de créer un convertis seur travaillant de façon satisfaisante de cette manière. L'origine en est le fait qu'au cours de la mise en pression, le convertisseur reçoit une quantité correspondante de fluide sous pression et se dilate à la manière d'un ballon. Lors de la commutation du tiroir de commutation, il faut tout d'abord que ce liquide sous pression soit évacué avant que l'on ne puisse fermer l'embrayage de pontage. Cette opération demande non seulement un temps relativement long mains réduit également de façon importante la fiabilité des lamelles de l'embrayage de pontage. Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de créer un convertisseur de couplage hydrodyanmique du type décrit ci-dessus en l'améliorant de façon que le moteur d'entrainement du véhicule n'ait à fournir aucune puissance à la pompe pendant la partie stationnaire de sa durée d'utilisation, sans pour autant que la vitesse de commutation de l'embrayage de pontage ne soit influencée de façon négative. A cet effet, l'invention concerne un convertisseur du type ci-dessus, caractérisé en ce que a) le déplacement du piston de-manoeuvre dans la position de pontage lors de la détente du tore se fait uniquement par la force développée par un ressort, b) le volume du côté du piston de manoeuvre opposé au tore est relié au volume du côté du piston de manoeuvre tourné vers le tore par un perçage et est relié à la bâche par une conduite de. liquide de fuite, la section du perçage étant tellement faible que dès la plus faible vitesse de rotation de fonctionnement du rotor de pompe, une pression suffisante pour déplacer le piston de manoeuvre vers la position de coupure, règne dans le tore et la section de la conduite de liquide de fuite est considérablement plus importante que celle du perçage, et c) le tiroir de commande présente une position de commutation chargée par un ressort dans laquelle la conduite d'alimentation de la pompe ainsi que la conduite d'alimentation et la conduite d'évacuation sont reliées à la bâche en contournant la soupape de limitation de pres s ion. Grâce à l'invention, pour commuter ltem- brayage de pontage, il suffit d'alimenter le convertisseur en pression ou de supprimer la pression. Cela simplifie l'alimentation en liquide sous pression, car non seulement les moyens en conduite de fluide sous pression sont plus faibles mais la structure du tiroir de commutation en est simplifiée. En outre, la détente dans le convertisseur glonflé se fait très rapidement, puisque le liquide sous pression peut s'échapper à la fois par la conduite d'alimentation et par la conduite d'évacuation. Malgré cela, après la chute de la pression, du fait de la pression légèrement plus élevée dans la conduite d'alimentation par rapport à la pression régnant dans la conduite d'évacuation, et qui est engendrée par la pompe qui continue de tourner en court-circuit, il reste un léger débit à travers le convertisseur, qui permet un échange progressif du liquide sous pression, chaud se trouvant dans le convertisseur à l'instant de la commutation, pour le remplacer par du liquide refroidi. Le perçage dans le piston de manoeuvre permet en outre un équilibrage de la pression dans les volumes en avant et en arrière du piston de manoeuvre. Ainsi, toute la force du ressort agissant sur le piston de manoeuvre peut servir à commander le déplacement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le ressort déplaçant le piston de manoeuvre est un ressort Belleville mont coaxialement au piston de manoeuvre. Cela permet une construction particulièrement courte du convertisseur. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un convertisseur de couple hydrodynamique avec un embrayage de pontage. - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne A-B de la figure 1, et - la figure 3 montre le circuit hydraulique du convertisseur. Le convertisseur de couple représenté à la figure 1 peut par exemple être monté dans la transmission d'un véhicule utilitaire. Les trois rotors du convertisseur dont la combinaison forme un tore 1 sont le rotor de pompe 2, le rotor de turbine 3 et la couronne fixe 4. Le rotor de pompe 2 est relié d'un côté au volant d'inertie 5 d'un moteur d'entralnement non représenté et de l'autre côté, il est monté sur le support 6 de couronne fixe qui s'appuie de son côté contre la paroi intermédiaire 7 du carter 8 dans lequel est logé le convertisseur. Le rotor de turbine 3 s'appuie sur le rotor de pompe 2 et est solidaire en rotation de l'arbre de turbine 9 qui traverse le support 6 creux de la couronne fixe et à l'extrémité libre, il comporte une bride 9a pour fixer l'embrayage aval, non représenté.L'arbre de turbine 9 est également creux comme le support de couronne fixe 6 et son alésage est traversé par un arbre d'entrainement auxiliaire 10 relié solidairement au volant d'inertie 5 et servant à l'entrainement d'outils etc. L'embrayage de pontage ll du convertisseur de couple, réalisé sous la forme d'un embrayage à lamelle, est logé dans le rotor de pompe 2. Pour manoeuvrer l'e- brayage de pontage 11, il est prévu un piston de manoeuvre 12 coulissant axialement, dont la surface de tête opposée au tore 1 est contigue à un ressort Belleville 13, annulaire, s'appuyant contre le rotor de pompe 2. Sous l'influence de ce ressort Belleville 13, le piston de manoeuvre 12 se déplace vers la droite lorsque la pression disparaît dans le tore 1, c'est-à-dire la position de pontage dans laquelle l'embrayage de pontage 11 est embrayé ou fermé. Le ressort Belleville 13 est suffisamment puissant pour que dans cette position de commutation, l'embrayage de pontage 11 puisse transmettre le couple maximum du moteur d'entrainement. Lorsque le volume annulaire du tore 1 est soumis à la pression, le piston de manoeuvre 12 est par contre déplacé vers la gauche ouvrant l'embrayage de pontage 11. Pour commander la mise en pression du tore 1, il est prévu selon les figures 2 et 3, un tiroir 14 à deux positions de commutation. Dans la première position de commutation, commandée, le fluide sous pression fourni par une pompe 15 est envoyé par une conduite d'alimentation 16 et des cavités 6a, 2a dans le support de couronne fixe 6 ou le rotor de pompe 2 dans le tore 1. Le liquide sous pression réchauffé par le fonctionnement du convertisseur est renvoyé de façon analogue par des cavités 3a du rotor de turbine 3, le volume annulaire existant entre le support de couronne 6 et l'arbre de turbine 9 ainsi qu'une conduite d'évacuation 17 vers le tiroir de commutation 14. Pour que la pression dans le volume annulaire 1 reste conservée, on a associé une soupape de limitation de pression 14a, intégrée au tiroir de commutation 14. Des perçages 4a dans la couronne fixe 4 permettent au fluide sous pression de passer également dans le volume en avant du piston de manoeuvre 12 de l'embrayage de pontage 11 et déplacer celui-ci contre la force développée par le ressort Belleville 13 vers sa position d'extrémité, gauche, pour laquelle l'embrayage de pontage 11 est débrayé. Dans l'autre position de commutation du tiroir de commutation 14 prise sous l'effet d'un ressort de rappel, la conduite d'alimentation 16, la conduite d'évacuation 17 et la conduite d'alimentation 18 de la pompe 15 vers le tiroir de commutation 14 sont reliées entre elles et avec la bache 19.Lors de l'établisse- ment de cette position de commutation - assure à la fois par un montage de commande non représenté en détail et par la coupure de l'allumage du véhicule - le liquide sous pression se trouvant dans le convertisseur passe rapidement par la conduite d'alimentation 16 et la conduite d'évacuation 17 vers le tiroir de commutation 14 et de là, le moteur tournant et l'allumage étant mis, le liquide ainsi que le liquide sous pression que continue de fournir la pompe 15,passent par la conduite 19 qui contourne la soupape de limitation de pression 14a pour revenir vers le collecteur 20. Cette opération est liée à une chute rapide de la pression dans le tore 1 et dans le volume en avant du piston de manoeuvre 12. Le ressort Belleville 13 prévu dans le volume derrière le piston de manoeuvre déplace alors le piston de manoeuvre 12 vers sa position de pontage, droite, si bien que le convertisseur sous l'effet de la liaison par la force ainsi établie entre le rotor de pompe 2 et le rotor de turbine 3, le moteur d'entrainement tournant, est mis hors service et le couple d'entrainement est transmis par l'embrayage de pontage 11. Lorsqu'entre temps, on coupe le moteur d'entratnement, la liaison ainsi établie ainsi que le rapport de vitesses choisi et le frein bloqué, assurent essentiellement le blocage du véhicule arrêté, contre tout déplacement accidentel. Lors d'un éventuel démarrage par remorquage nécessaire du moteur, l'embrayage de pontage fermé par la force du ress-ort, le moteur et la pompe sont immédiatement mis en rotation sans glissement du convertisseur. Du fait de la pression statique du liquide sous pression en permanence débité en court circuit, en avant de la conduite d'alimentation 16, il règne une pression légèrement supérieure à celle à l'entrée de la conduite d'évacuation 18, lorsque le tiroir de commutation 14 se trouve dans cette position de commutation, une faible quantité de liquide sous pression continue à passer dans le tore 1 et permet un échange progressif du fluide sous pression, chauffé, qui continue de s'y trouver. Pour que l'embrayage de pontage 11 passe dans la position de pontage mentionnée ci-dessus avec un retard aussi faible que possible après la commutation du tiroir 14, il est prévu pour assurer l'équilibrage des pressions dans la chambre en amont du piston de manoeuvre 12 et dans la chambre derrière celui-ci, un perçage 12a de faible diamètre dans le piston de manoeuvre 12. En outre, une conduite de liquide de fuite passe du volume derrière le piston de manoeuvre 12 (per çage 2b, canal annulaire 21, conduite 22) vers le collecteur 20. Le diamètre du perçage 12a est choisi de façon que dès que le rotor de pompe 2 atteint la vitesse de rotation de fonctionnement la plus faible, donnee lors du démarrage du moteur d'entraSnement, une pression s'établit dans le convertisseur qui est suffisante pour déplacer le piston de manoeuvre 12 dans la position de coupure.Par ailleurs, la section efficace de la conduite de liquide de fuite 2b, 21, 22 est beaucoup plus importante que celle du perçage 12a. De cette façon, pendant la mise en pression du convertisseur, du liquide sous pression s'échappant du perçage 12a ne peut pas établir une pression significative derrière le piston de manoeuvre 12 mais s'écoule pratiquement sans pression. I1 ne s'établit ainsi dans le volume derrière le piston de manoeuvre 12 qu'une pression dépendant de l'effet centrifuge, pression qui correspond à la pression de la force centrifuge agissant de l'autre côté du piston de manoeuvre 12. Comme les forces engendrées par l'effet centrifuge sur le piston de manoeuvre 12 s'équilibrent, celui-ci est déplacé lors de la commutation du tiroir de commutation 12 et la détente ainsi entrainée dans le volume annulaire du tore 1 sans retard important, sous la force développée par le ressort Belleville 13 dans le sens d'une fermeture de l'embrayage de pontage 11. R E V E N D I C A T I 0 N S 10) Convertisseur de couple hydrodynamique avec un embrayage de pontage dont le piston de manoeuvre est déplacé dans une position de coupure lors de la mise en pression du tore formé par le rotor de pompe, le rotor de turbine et la couronne fixe, à partir d'une position de pontage prise sous l'effet d'un ressort, la mise en pression se faisant par une conduite d'alimentation de pompe et un tiroir de commutation auxquels est associée une soupape de limitation de pression qui est reliée au tore par une conduite d'alimentation et une conduite d'évacuation, convertisseur caractérisé en ce que a) le déplacement du piston de manoeuvre (12) dans la position de pontage lors de la détente du tore (1) se fait uniquement par la force développée par un ressort, b) le volume du côté du piston de manoeuvre (12) opposé au tore (1) est relié au volume du côté du piston de manoeuvre (123 tourné vers le tore (1) par un perçage (12a) et est relié à la bache 519) par une conduite de liquide de fuite, la section du perçage (12a) étant tellement faible que des la plus faible vitesse de rotation de fonctionnement du rotor de pompe (2), une pression suffisante pour déplacer le piston de manoeuvre (12) vers la position de coupure, règne dans le tore (1) et la section de la conduite de liquide de fuite (21, 22) est considérablement plus importante que celle du perçage (12a) et c) le tiroir de commande (14) présente une position de commutation chargée par un ressort dans laquelle la conduite d'alimentation (18) de la pompe ainsi que la conduite d'alimentation (lob) et la conduite d'évacuation (17) sont reliées a la bâche (19) en contournant la soupape de limitation de pression (lia). 205 Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort dépla çant le piston de manoeuvre (12) est un ressort Belleville (13) monté coaxialement au piston de manoeuvre (12).