Brevet FR2672095A1 — publié le 19920731

" Transmission hydrodynamique-mécanique à dérivation de puissance, comportant un circuit de freinage ". L'invention concerne une transmission hydrodynamique-mécanique à dérivation de puissance avec un circuit de freinage pour des véhicules automobiles selon le préambule de la revendication 1. En particulier pour les véhicules utilitaires à transmission automatique, on exige de plus en plus non seulement un démarrage sans usure mais également10 la possibilité d'un freinage efficace. Un coupleur de ce type est connu selon le document DE 36 27 370 (US 4 819 509) Le coupleur intégré à la transmission comporte une pompe traversé par le flux de manière centrifuge et une roue15 directrice traversée par le flux de manière centripède ainsi qu'une turbine traversée axialement et prévue dans la zone profilée, radialement à l'intérieur; cette turbine tourne en sens opposé de celui de la de pompe lors de la traction La pompe et la turbine du20 convertisseur de couple n'agissent que dans la branche de puissance hydrodynamique-mécanique alors que la pompe est maintenu bloquée par un frein dans les autres états de fonctionnement Pour le freinage, on entraîne la turbine à l'aide d'une transmission25 planétaire en aval, en sens opposé du sens de rotation de la traction Il se produit ainsi une inversion de la direction du flux dans le convertisseur de couple par rapport à la traction La pompe qui reste fixe subit un écoulement d'arrivée et de sortie dé- favorable, car la turbine joue le rôle d'une pompe et la pompe est traversée dans la direction centripède. Dans la transmission connue, on réussit à augmenter le couple de freinage développé par la pompe en entraînant la pompe dans le sens opposé à son sens de rotation normal à la traction par l'écoulement ou freinage en l'accélérant en marche arrière, c'est-à- dire en libérant la rotation de manière orientée Cela améliore l'alimentation vers la pompe et l'évacuation vers la turbine (écoulement turbulent en sens opposé), ce qui augmente considérablement le couple de freinage de la turbine Dans la transmission connue, il est en outre assuré que la pompe soit maintenu à une vitesse de rotation constante par un moyen approprié En effet, si la rotation de la pompe est libérée totalement, elle atteint une vitesse de rotation qui réduit l'écoulement périphérique par la force centrifuge antagoniste, de sorte que le couple de freinage diminue Dans le montage qui provoque un mouvement de rotation susceptible d'être commandé de la pompe dans le convertisseur, contre le sens de rotation à la traction, on réussit certes à augmenter le couple de freinage, mais les conditions d'arrivée et de sortie du fluide sur les aubes de la pompe constituent toujours un point d'étranglement pour obtenir un couple de freinage plus important sur la turbine. La présente invention a ainsi pour but d'améliorer le convertisseur de couple de la transmission définie ci-dessus pour obtenir des couples de freinage plus élevés en fonctionnement en freinage. A cet effet, l'invention concerne une transmission du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la pompe comprend une partie à aubes qui peut coulisser axialement dans le carter du convertisseur. Cette partie peut être extraite axialement de la chambre de travail de forme torique, c'est-à-dire du profil de convertisseur pour qu'au plus une partie de la largeur du canal des aubes de la pompe subsiste à intérieur du profil du convertisseur et soit sollicitée pendant l'opération de freinage par le flux de liquide en circulation De cette manière, les aubes de la pompe constituent un obstacle plus réduit pour le flux de freinage généré par la turbine fonctionnant au freinage, de sorte que la turbine peut développer un couple de freinage plus élevé. Selon le document DE-27 522 357 (US 4 128 999), on connaît certes un convertisseur hydrodynamique de couple dont la roue directrice située radialement à l'intérieur peut coulisser axialement et traverser pour moitié dans la direction radiale et pour moitié dans la direction axiale Lors du déplacement axial, le diamètre extérieur de la roue directrice ferme l'ouverture d'entraînement de la pompe Cela permet d'influencer la réception de puissance par la pompe notamment en liaison avec l'embrayage de dérivation associé La pompe reste toutefois totalement prêt à servir pendant que le liquide est dévié par le déplacement de la roue directrice en position de fin de course devant la pompe à l'intérieur du convertisseur de couple. En outre selon le document DE 853 912, on connaît un convertisseur hydrodynamique de couple dont la turbine est coulissant axialement La turbine comporte un autre aubage sur sa face arrière, qui après la course de déboîtement est traversé par le liquide Il s'agit d'un aubage d'inversion qui exerce sur l'arbre ou la turbine un couple retardateur pendant la durée d'engagement qui est normalement court Cela coupe non seulement la force de traction développée pendant le fonctionnement en mode de traction, mais il faut soutenir l'opération de commutation dans la boîte de vitesses en aval par une décélération des parties de la transmission du côté primaire Ainsi, le convertisseur lui-même notamment la pompe et la turbine ne sont pas en mode de freinage mais à l'état préparatoire pour la traction La pompe conserve sa vitesse de rotation d'entrée, totale et reste sollicitée par le liquide. Par contre selon l'invention, il s'agit d'un convertisseur dit opposé dont la pompe et la turbine tournent l'un par rapport à l'autre en sens opposé Dans le cas présent, le convertisseur de couple a déjà été mis en mode de freinage par l'inversion de sens de rotation de la turbine à l'aide des roues planétaires en aval; en d'autres termes, cette modification se produit avant que la pompe ou son aubage soit déboîté axialement La pompe, fixe constitue en quelque sorte une roue directrice en aval de la seconde roue directrice et qui existe de toutes les façons Le déboîtement de la pompe fixe hors du profil du convertisseur permet ainsi d'augmenter le couple de freinage de la turbine en améliorant l'alimentation en fluide de la turbine. Contrairement à l'enseignement du document DE 853 912, il ne faut aucun aubage de complément selon l'invention pour augmenter le couple de freinage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la course de déboîtement maximale de la partie coulissante des aubes représente au moins 75 pour cent de la largeur du canal des aubes de la pompe. Suivant une autre caractéristique, pour le déplacement axial de la partie d'aubes, il est prévu un ensemble piston/cylindre actionné par le fluide comprimé pour la translation axiale de la partie d'aubes coulissantes. Suivant une autre caractéristique, cet ensemble tourne en commun avec la pompe en mode de traction. Suivant une autre caractéristique, la course de débattement de la partie d'aubes peut se régler à des valeurs quelconques entre la position complètement engagée et la course maximale. Suivant une autre caractéristique, le déboîtement de la partie des aubes peut être assuré pendant la phase de freinage par la même impulsion de commande que l'inversion de la turbine dans son sens de rotation opposé pour créer le couple de freinage. Suivant une autre caractéristique, le déboîtement axial peut être combiné en même temps par un mouvement de rotation commandé, connu en soi, pendant la phase de freinage, à l'opposé du sens de rotation à la traction. Suivant une autre caractéristique, la partie des aubes coulissantes est de nouveau déplacée automatiquement dans sa position engagée dans le profil du convertisseur, pour être prête à actionner, après une phase de freinage pour que la pompe soit de nouveau immédiatement disponible à la traction, sans retard et sans interruption de commutation. Suivant une autre caractéristique, le canal à aubes de la partie des aubes coulissantes dans la direction radiale est délimité axialement principalement par des parois parallèles en particulier le disque de recouvrement tourné vers l'anneau central du convertisseur Il en résulte l'avantage qu'après une course de translation maximale, l'alimentation de la turbine est gênée de façon minimale. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide du dessin qui montre un exemple de réalisation Ainsi: la figure 1 montre la structure schématique de l'ensemble de la transmission. la figure 2 est une vue schématique à échelle agrandie du convertisseur. la figure 3 est une vue en coupe détaillée du convertisseur de couple avec la partie d'aubes coulissantes de la pompe, montrée en position de traction et la position déboîtée pour le mode de freinage. La transmission représentée schématiquement à la figure 1 présente pour l'essentiel une structure connue avec un carter 8, commun contenant un arbre d'entraînement 1 relié à un moteur non représenté, un différentiel 2, un convertisseur de couple 3 et une boîte de vitesses aval 4 L'arbre de sortie 5 est relié aux roues motrices non représentées du véhicule. Le différentiel 2 en forme de transmission planétaire est relié par une roue creuse 2 à l'arbre moteur 1 et par le support de roue planétaire 2 b à l'arbre de sortie 2 ainsi que par une roue solaire 2 c, centrale à une pompe 6 du convertisseur de couple 3 Le convertisseur de couple 3 comprend une pompe 6 traversée par le liquide dans la direction centrifuge qui crée un courant d'huile dans la direction de la flèche T, une roue directrice 7 en aval, traversée par le fluide dans la direction centripède et une turbine 9 traversée par le fluide dans la direction axiale La turbine 9 en rotation est reliée à l'arbre de sortie 5 par un arbre de turbine 10 et par les jeux de roues planétaires Il et 12 de la boîte de vitesses en aval 4 Entre la roue solaire 2 c du différentiel 2 et la pompe 6, il est prévu un frein différentiel 2 d qui peut bloquer la roue solaire avec la pompe relié par l'arbre de la pompe 13 Le montage du différentiel 2 est tel que pendant le mode de fonctionnement hydraulique, la pompe 6 tourne en sens opposé à l'arbre de sortie 5 Le frein différentiel 2 d est un frein à lamelles actionné par un fluide sous pression fourni par une pompe à huile 19 entraînée du côté de l'entrée à un dispositif de commande 16 du frein différentiel 2 d Par le freinage de la roue solaire 2 c, on bloque également la pompe 6, de sorte que la puissance motrice est transmise de manière purement mécanique à l'arbre de sortie En mode de traction, la turbine 9 tourne en sens opposé à la pompe 6, c'est-à- dire en sens opposé à l'arbre de sortie 5 par l'intermédiaire de la boîte de vitesses aval 4 ou du jeu de roues planétaires 11. Pour le freinage, on actionne comme cela est connu le frein à lamelles 12 d de la roue creuse 12 a du jeu des roues planétaires 12 pour que la turbine 9 soit mise en rotation en sens opposé, le flux des forces se faisant simultanément à travers le jeu des roues planétaires 11 La turbine 9 assure ainsi le rôle d'une pompe et génère dans le convertisseur de couple un passage de liquide dans la direction de la flèche B et qui est opposé au mode de traction Comme la pompe 6 est toutefois conçu pour un flux circulaire dans la direction de la flèche T en mode de traction, les aubes de la pompe 6 et le canal à aubes 25 constituent un obstacle pour l'écoulement circulaire B en mode de freinage, de sorte que la turbine 9 ne peut pas développer son couple de freinage optimum. L'invention prévoit que la partie à aubes 6 a de la pompe 6 soit dégagée dans la direction axiale de la cavité profilée du convertisseur de couple traversé par le fluide Pour cela, il est prévu un ensemble piston/cylindre 20 au niveau du moyeu de la pompe qui tourne avec la pompe Le moyeu comporte un cylindre 21 recevant de manière coulissante dans la direction axiale un piston 22 relié à la partie des aubes 6 a. Entre le cylindre 21 et le piston 22, on a une denture 24 pour transmettre le couple La translation axiale du piston 22 est assurée par un fluide sous pression qui est fourni par les canaux 23 au côté avant et au côté arrière du piston 22 La commande de l'alimentation en fluide sous pression peut également se faire à partir de l'installation de commande 16. La figure 2 montre de manière plus précise le profil du convertisseur La course h du piston 22 avec la partie des aubes 6 a est dimensionnée pour que la course de débattement maximale des aubes 6 a représente au moins 75 pour cent de la largeur libre w du canal 25 des aubes de la pompe La partie à aubes 6 a de la pompe 6 est en outre conçue pour les deux cloisons axiales 26, 27 soient alignées parallèlement et dans la direction radiale par rapport au canal à aubes 25 De cette manière, la paroi 26 appelée disque de recouvrement, qui est notamment tournée vers le côté intérieur du profil du convertisseur oppose la résistance la plus faible à l'écoulement circulaire B au moment du freinage Pour régler des valeurs d'amplitudes différentes du couple de freinage de la turbine, on peut prévoir d'engager les aubes 6 a de la turbine 6 que partiellement ce que permet une commande appropriée de l'alimentation en fluide sous pression du cylindre 21. Il est clair que l'ensemble piston/cylindre servant à la translation axiale de la partie d'aubes 6 a de la pompe occupe de la place axialement dans la transmission, notamment lorsque la partie d'aubes coulissantes de la pompe doit être déboîtée complètement du canal d'écoulement Il s'est avéré que l'on obtenait une augmentation satisfaisante du couple de freinage de la turbine déjà pour un déboîtement d'au moins 75 pour cent de la largeur W du canal de la partie d'aubes 6 a de la pompe 6 Cela permet de limiter l'encombrement à l'intérieur de la transmission Pour augmenter encore plus le couple de freinage, on peut prévoir selon le document DE 36 27 370 cité en préambule, de commander le mouvement de rotation de la pompe 6 dans le convertisseur 3, de manière commandée à l'opposé du sens de rotation en mode de traction On améliore non seulement l'attaque de la turbine par le fluide au freinage par le débattement des aubes de la pompe mais on réalise également un mouvement de rotation des aubes, commandé dans le sens d'un meilleur écoulement Pour cela, le frein différentiel 2 d peut être équipé d'un frein à lamelle 14 complémentaire qui est certes fermé au cours du mode de fonctionnement hydraulique mais est partiellement déchargé en pression pendant le freinage pour que la pompe puisse également tourner en étant freiné, dans le sens opposé du sens de rotation en mode de traction sous l'effet de l'écoulement B La même remarque s'applique également pour les autres moyens décrits au document DE 36 27 370 pour induire un mouvement de rotation dans la pompe au moment du freinage De façon avantageuse, l'installation de commande 16 est conçue pour qu'à la fin d'une opération de freinage, la partie d'aubes 6 a coulissantes revienne dans le profil du convertisseur et que la pompe 6 soit également de nouveau bloqué par freinage Il peut en effet arriver que l'on freine à une vitesse plus faible par la transmission et qu'après la phase de freinage, on accélère de nouveau la branche de puissance hydraulique en fournissant une puissance motrice importante Pour cette raison, après la phase de freinage, le convertisseur de couple doit revenir dans un état préparatoire au mode de traction sans être précédé par des incidents de commutation. La figure 3 est une coupe longitudinale détaillée du convertisseur de couple, la moitié supérieure montrant la partie d'aubes 6 a de la pompe, coulissant axialement, dans la position engagée, prêt au fonctionnement en mode de traction Dans la moitié inférieure du dessin, la partie d'aubes 6 a coulissantes de la pompe est en position déboîtée, le piston 22 ayant exécuté sa course maximale h dans le cylindre 21. Il apparaît également qu'en tenant compte de l'encombrement à l'intérieur de la transmission, la partie d'aubes 6 a n'est pas extraite complètement dans la direction axiale hors du volume du profil. Comme déjà indiqué, un déplacement axial de l'ordre de 75 % de la largeur W du canal est suffisant pour arriver à un optimum du développement de la force de freinage de la turbine 9. Il est également représenté une construction différente du frein différentiel 2 b par rapport à la figure 1 Dans la réalisation à la figure 2, la pompe 6 est freiné directement par rapport au carter 8 et l'arbre 13 de la pompe est relié directement à la roue solaire 2 c de la transmission différentielle 2 (non représentée). il REVENDICATIONS ) Transmission hydrodynamique-mécanique à dérivation de puissance avec un circuit de freinage pour des véhicules automobiles comportant plusieurs rapports de vitesse, une première transmission planétaire ( 2) pour diviser la puissance d'entrée entre une première branche comportant un convertisseur hydrodynamique ( 3) et une seconde branche purement mécanique couplée sur l'arbre de sortie ( 5) de la transmission ainsi qu'une seconde transmission planétaire ( 11, 12) commutable, fonctionnant comme transmission réversible, entre un arbre ( 10) relié à la turbine ( 9) et l'arbre de sortie ( 5) de la transmission, la turbine ( 9) tournant en sens opposé à la pompe ( 6) en mode de traction, ainsi qu'une installation pour inverser le sens de rotation de la turbine ( 9), pour freiner le véhicule et un frein ( 2 d) bloquant la pompe ( 6) pour réaliser une ligne de transmission exclusive par la branche purement mécanique, une turbine ( 9) à traversée de fluide axiale étant monté dans le convertisseur de couple pour que le liquide d'entraînement traverse d'abord la pompe, puis la roue directrice et enfin la turbine en mode de traction, transmission caractérisée en ce que la pompe ( 6) comporte une partie d'aubes ( 6 a) coulissantes dans la direction axiale. ) Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que la course de déboîtement (h) de la partie d'aubes ( 6 a) représente au moins 75 pour cent de la largeur (w) du canal ( 25) des aubes. ) Transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par un ensemble piston/cylindre ( 20) actionné par du fluide sous pression pour la translation axiale de la partie d'aubes ( 6 a) coulissantes. ) Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'ensemble piston/cylindre ( 20) est intégré à la pompe ( 6) et tourne avec la pompe ( 6) en mode de traction. 50) Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la course de débattement (h) peut se régler à une valeur intermédiaire quelconque entre zéro et la course maximale. 6) Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'inversion de la turbine ( 9) pour induire une phase de freinage et le déboîtement de la partie d'aubes ( 6 a) coulissantes sont assurés par la même impulsion de commande de l'installation de commande ( 16). ) Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un mouvement de rotation commandé, opposé au sens de rotation de la pompe ( 6) est combiné au mouvement de déboîtement de la partie d'aubes ( 6 a) coulissantes en mode de traction. ) Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la partie d'aubes ( 6 a) coulissantes est rentrée dans le profil des aubes, automatiquement après une opération de freinage pour être prête pour le mode de fonctionnement en traction. ) Transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le canal d'aubes ( 25) de la partie d'aubes ( 6 a) coulissantes est délimité par des parois ( 26, 27) parallèles frontalement et dirigées radialement.