Brevet FR2613804A1 — publié le 19881014

DISPOSITIF DE TRANSMISSION HYDROHECANIQUE DF. MOUVEMENT DE ROTATION La présente invention concerne un dispositif de transmission hydromécanique de mouvement de rotation. Dans le domaine des transmissions hydrauliques, on connait les coupleurs hydrauliques qui constituent des embrayages dans lesquels la vitesse de l'arbre de sortie est inférieure à la vitesse de l'arbre d'entrée à cause des glissements. Ces coupleurs hydrauliques peuvent également être utilisés comme variateurs de vitesse mais cette variation de vitesse est obtenue par variation du remplissage. On connaît également par ailleurs les convertisseurs hydrocinétiques qui présentent un rendement supérieur à celui des coupleurs mais s'infléchissant après un maximum. Comme les coupleurs, les convertisseurs hydrocinétiques connus présentent un glissement inévitable car fonctionnel. La présente invention propose au contraire un dispositif de transmission hydromécanique de mouvement de rotation dont les performances sont notablement supérieures à celles des coup leurs hydrauliques et des convertisseurs hydrocinétiques connus. Selon un premier objet, le dispositif de transmission hydromécanique de mouvement de rotation de la présente invention comprend un bâti, une pompe volumétrique dont l'arbre d'entrée de pompe est monté tournant sur ledit bâti et dont le corps est solidaire en rotation d'un arbre de sortie concentrique audit arbre d'entrée et monté tournant sur ledit bâti, au moins un conduit d'amenée de fluide à la ou aux chambres d'aspiration de ladite pompe volumétrique, au moins un conduit de sortie du fluide se trouvant dans la ou les chambres de refoulement de ladite pompe volumétrique et des moyens de réglage du débit du fluide dans ledit conduit de sortie. Dans une variante de réalisation, ledit conduit d'amenée de fluide et/ou ledit conduit de sortie de fluide comprennent de préférence des canaux ménagés dans le corps de ladite pompe volumétrique et des joints tournants montés sur lesdits arbres. Selon un choix particulier de la présente invention, ladite pompe volumétrique peut avantageusement être constituée par une pompe à engrenages. Selon un autre objet de la présente invention, le dispositif de transmission hydromécanique de mouvement de rotation comprend en outre au moins-une turbine non volumétrique à action comprenant au moins un injecteur alimenté par ledit conduit de sortie et une roue à augets sur lesquels agit le fluide sortant dudit injecteur, cette roue étant reliée en rotation audit arbre de sortie. Selon un autre objet de la présente invention, le dispositif de transmission hydromécanique de mouvement de rotation comprend en outre au moins une turbine non volumétrique à réaction alimentée par ledit conduit de sortie et reliée en rotation audit arbre de sortie. Selon la présente invention, ladite turbine non volumétrique peut avantageusement comprendre des moyens pour régler le débit du fluide dans son injecteur. Selon la présente invention, ladite turbine non volumétrique à réaction peut avantageusement comprendre des moyens soumis à la force centrifuge et adaptés pour diminuer le débit de ses réacteurs ou injecteurs quand la vitesse dudit arbre de sortie augmente. Dans une variante préférée de la présente invention, ladite turbine non volumétrique à réaction est portée de préférence par le corps de ladite pompe volumétrique. Dans une variante selon la présente invention, ledit bâti comprend de préférence un carter enveloppant ladite pompe volumétrique et ladite turbine non volumétrique et dont la partie inférieure forme un réservoir pour le fluide. Dans une variante selon la présente invention, ladite turbine non volumétrique est de préférence branchée en dérivation sur ledit conduit de sortie en amont desdits moyens de réglage de débit dans ce conduit. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de plusieurs dispositifs de transmission hydromécanique de mouvement de rotation décrits à titres d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin sur lequel - la figure 1 représente en coupe radiale un premier convertisseur hydromécanique de couple selon l'invention comprenant une pompe volumétrique et une turbine non volumétrique à action. - la figure 2 représente une coupe longitudinale du convertisseur hydromécanique de couple de la figure 1 - la figure 3 représente en coupe radiale un second convertisseur hydromécanique de couple selon l'invention comprenant une pompe volumétrique et une turbine non volumétrique à réaction - la figure 4 représente une coupe longitudinale du convertisseur hydromécanique de couple de la figure 3 - et la figure 5 represente une coupe longitudinale d'un coupleur selon l'invention. Le convertisseur hydromécanique de couple représenté sur les figures 1 et 2 et repéré d'une manière générale par la référence 1 comprend, montée dans un carter repéré d'une manière générale par la référence 2, une pompe volumétrique repérée d'une manière générale par la référence 3 associée à une turbine non volumétrique à action du type Pelton repérée d'une manière générale par la référence 4. Le bâti 1 qui est en forme de carter comprend deux parois parallèles opposées 5 et 6 ainsi qu'une cloison intérieure 7 qui leur est parallèle et qui délimite deux compartiments 8 et 9 qui communiquent entre eux par une ouverture 10 ménagée dans la cloison intérieure 7, la partie inférieure du carter 1 formant un réservoir de fluide 2a, ce fluide étant par exemple de l'huile. La pompe volumétrique 3 qui est disposée dans le compartiment 8 et qui est, dans l'exemple, à engrenages comprend un arbre d'entrée ll qui traverse la paroi 5 du bâti 1 et qui est monté tournant dans cette dernière par l'intermédiaire d'un roulement, ainsi qu'un corps de pompe repéré d'une manière générale par la référence 12 qui est solidaire d'un arbre de sortie 13 qui stétend au travers de la cloison intermédiaire 7, du compartiment 9 et de la paroi 6 du bâti 2 dgns lesquelles il est monté tournant par l'intermédiaire de roulements, concentriquement et à l'opposé de l'arbre d'entrée 11. Le corps de pompe 12 comprend deux flasques opposés 14 et 15 de section cylindrique reliés entre eux par une pièce intermédiaire 16 qui enveloppe un planétaire 17 porté par ltextré- mité intérieure de l'arbre d'entrée 11 et, dans l'exemple, trois satellites 18 et qui délimitent trois chambres d'aspiration 19 et trois chambres de refoulement 20, l'arbre 11 s'étendant au travers du flasque 15. L'arbre 11 portant le planétaire 17 et les satellites 18 sont montés tournants sur les flasques opposés 14 et 15 par l'intermédiaire de roulements. Sur un épaulement du flasque 15 et sur l'arbre d'entrée 11 est monté un joint tournant repéré d'une manière générale par la référence 21 qui comprend une bague fixe 22 qui délimite un espace annulaire 23 relié aux chambres d'aspiration 19 par l'intermédiaire de canaux 24 aménagés dans le flasque 15. L'espace annulaire 23 est par ailleurs relié grâce à un conduit vertical d'aspiration 25 à la partie inférieure du bâti 2 formant le réservoir 2a, son extrémité inférieure étant munie d'une crépine 26. Dans le compartiment 9 et autour de l'arbre de sortie 13 est également prévu un joint tournant repéré d'une manière générale par la référence 27 dont l'espace intérieur annulaire 28 de sa bague fixe 29 est relié aux chambres de refoulement 20 par l'intermédiaire de canaux 30 ménagés dans le flasque 14, cet espace annulaire intérieur 28 étant relié à la partie inférieure du carter 2 formant le réservoir 2a par l'intermédiaire d'un conduit vertical de refoulement 31 sur lequel est prévu un robinet 32. La turbine non volumétrique 4 prévue dans le compartiment 9 comprend une roue à augets 33 montée sur l'arbre 13 et solidaire en rotation de ce dernier ainsi que, dans l'exemple, un injecteur horizontal 34 orienté vers les augets 35 de la roue 33 et relié au conduit de refoulement 31, entre le robinet de réglage 32 et le joint tournant 27 par un conduit de dérivation 36. En outre, l'ijecteur 34 est muni d'une aiguille de réglage de débit 34a. Le convertisseur hydromécanique de couple représenté sur les figures 1 et 2 est adapté pour fonctionner notamment de la manière suivante. L'arbre d'entrée 11 est relié à un moteur d'entraînement non représenté et l'arbre de sortie 13 est relié à un appareil à entraîner non représenté. Le robinet 32 étant ouvert, le débit de fluide engendré par la différence de vitesse entre le planétaire 17 solidaire de l'arbre d'entrée 11 et le corps de pompe 12 solidaire de l'arbre de sortie 13 circule au travers de la pompe volumétrique 3 sans qu'il y ait possibilité de montée en pression et entraînement de la turbine, L'arbre de sortie 13 restant immobile et le couple transmis étant nul aux frottements près. Lors de la fermeture du robinet 32, la pression de fluide augmente dans la pompe volumétrique 12 et le fluide refoulé par cette pompe 12 est évacué en partie au travers du robinet 32 et en partie vers la turbine non volumétrique 4 au travers de son injecteur 34 dont le jet agit sur la roue à augets 33. Le couple disponible sur l'arbre de sortie 13 est alors égal à la somme du couple transmis directement par l'arbre d'entrée 11 au corps de pompe 12 et du couple obtenu par la turbine non volumétrique à action 4. A chaque position d'ouverture du pointeau 34a de l'injecteur 34 correspond un produit couple multiplié par vitesse sur l'arbre de sortie 13.En agissant sur le degré d'ouverture du robinet 32 et/ou sur le pointeau 34a de l'injecteur 34, il est alors possible de faire varier la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 13 et le couple qui lui est transmis par la pompe volumetrique 12 et par la turbine non volumétrique 4. Lorsque le robinet 32 et l'injecteur 34 sont complètement fermés, le débit de fluide dans la pompe volumétrique 12 est nul et en conséquence la vitesse de l'arbre de sortie 13 est égale à la vitesse de l'arbre d'entrée 11 et le couple disponible sur arbre de sortie 13 est égal à celui fourni par l'arbre d'entrée 11. Dans une variante préférée d'utilisation du convertisseur hydromécanique 1, on peut, dans une première étape, fermer progressivement le robinet 32 et dans une deuxième étape déplacer l'aiguille 34a vers sa position de fermeture afin de faire varier le débit de fluide de l'injecteur 34 vers la roue à augets 33. On pourrait supprimer le robinet 32 et prévoir dans ce cas une sur-ouverture de l'injecteur 34, le mouvement de l'aiguille 34a dans sa course correspondant à cette sur-ouverture jouant le rôle du robinet 32. Le convertisseur hydromécanique de couple décrit cidessus ne présente aucun glissement de vitesse, hormis celui dû aux fuites dans la pompe volumétrique à engrenages. En se reportant maintenant aux figures 3 et 4, on va décrire un autre convertisseur hydromécanique de couple repéré d'une manière générale par la référence 37. Ce convertisseur hydromécanique de couple 37 comprend comme précédemment un bâti 38 formant carter dont la partie inférieure constitue un réservoir de fluide 38a mais ce bâti 38 ne présente qu'un compartiment 39 à deux parois parallèles 40 et 41, ainsi que, dans ce compartiment 39, une pompe volumétrique repérée d'une manière générale par la référence 42 et une turbine non volumétrique à réaction repérée d'une manière générale par la référence 43. Comme dans l'exemple précédent, la pompe volumétrique 42 est une pompe à engrenages et comprend un arbre d'entrée 44 et un arbre de sortie 45 qui respectivement traversent et sont portés par les parois 40 et 41 de manière tournante. Le corps 46 de la pompe volumétrique 42, solidaire en rotation de l'arbre de sortie 45, comprend deux flasques opposés 47 et 48 dont le premier' est solidaire de l'arbre de sortie 45 et dont le second est traversé par l'arbre d'entrée 44 ainsi qu'une pièce intermédiaire 49 qui enveloppe un planétaire 50 porté par I'extrémité intérieure de l'arbre d'entrée 44 et, dans l'exemple, trois satellites 51 et qui délimitent trois chambres d'aspiration 52 et trois chambres de refoulement 53. Comme dans l'exemple précédent, un joint tournant repéré d'une manière générale par la référence 54 permet l'alimentation des chambres d'aspiration 52 à partir du réservoir grâce à un conduit vertical 55, un espace annulaire 56 délimité par une bague fixe 57 et un canal 58 aménagé dans le flasque 48 du corps 46. A la différence de l'exemple précédent, la turbine non volumétrique 43 est une turbine à réaction qui comprend, dans l'exemple, trois injecteurs ou réacteurs 59 qui sont portés par la face extérieure 60 du flasque 47 du corps de pompe 46 et qui sont orientés circonférentiellement. Ces injecteurs 59 sont reliés par des conduits 60 aux chambres de refoulement 53 de la pompe à engrenages 42 au travers du flasque 47, ces canaux d'alimentation des injecteurs 59 pouvant être éventuellement reliés entre eux. Les injecteurs 59 présentent des aiguilles de réglage de débit 61 soumises vers leur position d'ouverture par un ressort 62 et susceptibles d'être déplacées vers leur position de fermeture, sous l'effet de la force centrifuge, grâce à des masselottes 63 montées tournantes sur le flasque 47 du corps de pompe 46 Le convertisseur hydromécanique de couple représenté sur les figures 3 et 4 est adapté pour fonctionner notamment de la manière suivante. Lorsque l'arbre d'entrée 44 ne tourne pas, les aiguilles 61 des injecteurs 59 sont à leur position reculée, ces injecteurs 59 étant complètement ouverts. Lorsque l'arbre d'entrée 44 est entraîné en rotation, la pompe volumétrique 42 aspire le fluide en provenance du réservoir au travers du conduit 55, de la chambre annulaire 56, des canaux 58 et des chambres d'aspiration 52 et refoule le fluide vers les injecteurs 59 de la turbine non volumétrique à réaction 42 au travers des chambres de refoulement 53 et de-s conduits 60. Ce faisant, la turbine non volumétrique à réaction 53 entraîne en rotation le corps de pompe 46 et en même temps l'arbre de sortie 45. La vitesse de rotation du corps de pompe 46 et de l'arbre de sortie 45 augmentant, les masselottes 63, sous l'effet de la force centrifuge, déplacent progressivement les aiguilles 61 des injecteurs 59 vers leur position de fermeture. Le couple disponible sur l'arbre de sortie est alors égal à la somme du couple transmis directement par l'arbre d'entrée 44 au corps de pompe 46 et du couple obtenu par la turbine non volumétrique à réaction 43. Au delà d'une vitesse de rotation déterminée de l'arbre de sortie 45 et du corps de pompe 46, les aiguilles 61 ferment complètement les injecteurs 59. Le fluide ne peut plus alors circuler dans la pompe volumétrique 42 et l'arbre de sortie 45 tourne à la même vitesse que l'arbre d'entrée 44. En se reportant maintenant à la figure 5, on va décrire un coupleur repéré d'une manière générale par la référence 64. Ce coupleur 64 se différencie du convertisseur hydromécanique de couple des figures 1 et 2 par le fait qu'il comprend uniquement une pompe volumétrique à engrenages repérée d'une manière générale par la référence 65 qui présente un arbre d'entrée 66 et un arbre de sortie 67 opposés qui sont montés au travers de parois 68 et 69 d'un bâti en forme de carter 70 présentant uniquement un compartiment 71. Comme précédemment, lorsque l'arbre d'entrée 66 est entraîne' en rotation, le fluide est aspiré dans le corps 72 de la pompe volumétrique 65 par l'intermédiaire d'un conduit vertical 73 et d'un joint tournant 74 et est refoulé de ce corps de pompe 72 au travers d'un joint tournant 75 et d'un conduit vertical de refoulement 76 vers le réservoir 70a. Le robinet 77 préw sur le conduit de refoulement 76 étant ouvert, la pression ne peut pas monter dans le circuit de refoulement de la pompe et l'arbre de sortie 67 n'est pas entraîné en rotation. En provoquant la fermeture progressive du robinet 77, on peut alors faire monter la pression dans le circuit de refoulement de la pompe volumétrique 65. A chaque degré d'ouverture du robinet 77 correspond une vitesse déterminée sur l'arbre de sortie 67, le couple sur cet arbre de sortie restant constant. Lorsque le robinet 77 est complètement fermé, le fluide ne circule plus dans la pompe volumétrique 65 et l'arbre de sortie 67 tourne à la même vitesse que l'arbre d'entrée 66. Le couple disponible sur l'arbre de sortie 67 est alors égal au couple fourni à l'arbre d'entrée 66. Le coupleur de la figure 5 ne présente aucun glissement de vitesse, hormis celui dû aux fuites dans la pompe volumétrique. La présente invention ne se limite pas aux exemples ci-dessus décrits. Ir est notamment possible d'envisager toute combinaison des différentes parties caractéristiques des convertis seurs hydromécaniques de couple décrits précédemment. On peut en outre prévoir d'adjoindre aux dispositifs de transmission hydro mécanique de mouvement de rotation décrits tout système de régulation ou de réglage manuel ou automatique. On pourrait en outre associer à la pompe volumétrique au moins une turbine supplémentaire reliée en rotation à l'arbre de sortie grâce à une transmission fortement démultipliée et permettant la rotation de l'arbre de sortie en sens inverse lorsque cette turbine est alimentée, la turbine principale n'étant alors pas alimentée. La turbine supplémentaire permettant la rotation inverse de l'arbre de sortie, ou toute autre turbine supplémentaire, pourrait être utilisée pour freiner cet arbre de sortie lors de sa rotation dans le premier sens. Bien entendu, on pourrait remplacer la pompe à engrenages par toute autre pompe volumétrique et en particulier par une pompe à pistons. Bien d'autres variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission hydromécanique de mouvement de rotation (1, 37, 64), caractérisé par le fait qu'il comprend - un bâti (2, 38, 70), - une pompe volumétrique (3, 42, 65) dont l'arbre d'entrée (11, 44, 66) de pompe est monté tournant sur ledit bâti et dont le corps (12, 46, 72) est solidaire en rotation d'un arbre de sortie (13, 45, 67) concentrique audit arbre d'entrée et monté tournant sur ledit bâti - au moins un conduit d'amenée de fluide (25, 55, 73) à la ou aux chambres d'aspiration de ladite pompe volumétrique, - au moins un conduit de sortie du fluide (31, 60, 76) se trouvant dans la ou les chambres de refoulement de ladite pompe volumétrique - et des moyens de réglage (32, 61, 77) du débit du fluide dans ledit conduit de sortie. 2. Dispositif de transmission selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit conduit d'amenée de fluide et/ou ledit conduit de sortie de fluide comprennent des canaux ménagés dans le corps de ladite pompe volumétrique et des joints tournants montés sur lesdits arbres. 3. Dispositif de transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite pompe volumétrique est une pompe à engrenages. 4. Dispositif de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins une turbine non volumétrique à action (4) comprenant au moins un injecteur (34) alimenté par ledit conduit de sortie (31) et une roue à augets (33) sur lesquels agit le fluide sortant dudit injecteur, cette roue étant reliée en rotation audit arbre de sortie (13). 5. Dispositif de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins une turbine non volumétrique à réaction (43) alimentée par ledit conduit de sortie (60) et reliée en rotation audit arbre de sortie (45). 6. Dispositif de transmission selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que ladite turbine (4, 43) comprend des moyens pour régler le débit du fluide dans ledit injecteur. 7. Dispositif de transmission selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite turbine non volumétrique à réaction (43) comprend des moyens (63) soumis à la force centrifuge et adaptés pour diminuer le débit de fluide de son ou ses-réacteur(s) ou injecteur(s) quand la vitesse dudit arbre de sortie (45) augmente. 8. Dispositif de transmission selon l'une des revendications 5 et 7, caractérisé par le fait que ladite turbine non volumétrique à réaction (43) est portée par le corps (46) de ladite pompe volumétrique (42). 9. Dispositif de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit bâti (2, 38, 70) comprend un carter enveloppant ladite pompe volumétrique et ladite turbine non volumétrique et dont la partie inférieure forme un réservoir (2a, 38a, 70a) pour le fluide. 10. Dispositif de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite turbine non volumétrique (4) est branchée en dérivation sur ledit conduit de sortie (31) en amont desdits moyens (32) de réglage de débit dans ce conduit.