Brevet FR2699634A1 — publié le 19940624

L'invention concerne un convertisseur de couple hydrodynamique dans lequel une coquille de carter en forme de cloche, recevant rotative une roue de turbine traversée d'un écoulement centripète, est reliée de façon étanche à la pression et sans possibilité de mouvement relatif à la coquille extérieure d'une roue de pompe et est reliée à la roue de turbine par un em- brayage de coupure ou de pontage commandé au moyen d'un organe de réglage d'embrayage du type piston axial, et dans lequel les disques de friction de l'embrayage de pontage sont fixés alternativement, sans pouvoir tourner sur eux, à deux porte-disques annulaires qui sont alignés concentriquement sur l'axe de rotation du convertisseur. 13 Dans le cas d'un convertisseur de couple connu du type indiqué ci- dessus (brevet GB 14 85 085), les disques de friction sont placés dans une chambre isolée vis-à-vis du fluide de pression par les porte-disques massifs, le disque d'appui massif et le piston axial massif, de sorte que des difficultés se posent pour l'évacuation de la chaleur lorsque l'embrayage de pontage est embrayé. L'invention vise essentiellement à créer une évacuation de chaleur sans perturbations afin que soit assuré un réglage sensible, exactement dosable, du glissement de l'embrayage de pontage, qui est en fait employé pour économiser du carburant, mais qui doit par ailleurs empêcher aussi, par l'ajustement d'un état de glissement déterminé, la transmission d'inégalités du couple du moteur de propulsion à la chaîne cinématique prévue en aval du convertisseur de couple dans le chemin de transmission des efforts. Selon l'invention, on atteint ce but de façon avantageuse par le fait qu'un espace d'embrayage est prévu à l'intérieur du carter, espace qui est délimité dans une direction de l'axe de rotation du convertisseur par une paroi terminale orientée radialement de la coquille de carter et, dans la direction opposée, par la roue de turbine, que l'espace d'embrayage présente, à un endroit radialement extérieur, une communication f lui- dique avec une fente annulaire entre la sortie de la roue de pompe et l'entrée de la roue de turbine ainsi que, à un endroit radialement intérieur, une communica- tion fluidique avec une conduite de retour (fente annulaire) du convertisseur, et que les porte-disques - pourvus d'ouvertures radiales d'écoulement sont disposés, par toute leur longueur, transversalement dans l'écoulement centripète s'établissant dans l'espace d'embrayage entre les deux communications fluidiques. Avec le convertisseur de couple selon l'in- vention, l'influence de la chaleur produite par friction sur le réglage du glissement de l'embrayage est mainte- nue faible parce que les disques de friction sont installés dans un courant d'huile de refroidissement extérieur dérivé de la fente annulaire entre la sortie de la roue de pompe et l'entrée de la roue de turbine. Une contribution à l'intensification du courant d'huile de refroidissement traversant l'em- brayage de pontage peut être fournie par des rainures de refoulement d'huile prévues dans les faces des disques de friction fixés à l'un des porte-disques. L'effet d'un écoulement centripète dans l'embrayage de pontage d'un convertisseur de couple selon l'invention est amplifié lorsque, selon une autre caractéristique de l'invention, la communication flui- dique entre l'endroit radialement intérieur de l'espace d'embrayage et la conduite de retour (fente annulaire) du convertisseur contient au moins un perçage axial de passage du moyeu de la roue de turbine. Le niveau de pression dans la commande de l'embrayage peut être maintenu bas et l'étanchéité des canaux de pression peut ainsi être obtenue plus facilement dans un convertisseur de couple selon l'in- vention lorsque les disques de friction sont disposés axialement entre une butée qui est maintenue axiale- ment immobile et de préférence sans rotation possible sur un portedisques et une pièce de pression annu- laire, et qu'au moins un levier de transmission, aug- mentant la force d'embrayage résultante sur la pièce de pression par rapport à la force de pression du piston, est disposé fonctionnellement entre la pièce de pression et le piston axial, la pièce de pression étant maintenue axialement mobile et de préférence sans possibilité de rotation sur le porte-disques présentant la butée. La plage de vitesses de rotation dans laquelle la transmission de vibrations torsionnelles du moteur de propulsion à la chaîne cinématique en aval, est consi- dérablement étendue lorsque la coquille de carter est reliée à la roue de turbine par un amortisseur de vibrations torsionnelles disposé en série avec l'em- brayage de pontage dans le chemin de transmission des efforts et relié audit porte-disques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre de deux modes de réalisation non limitatifs, montrés schématiquement sur les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une coupe partielle, prise dans un plan contenant l'axe de rotation du convertisseur, d'un premier mode de réalisation d'un convertisseur de couple hydrodynamique selon l'inven- tion; la figure 2 est une coupe partielle analogue d'un convertisseur de couple hydrodynamique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue de l'élément annu- laire du mode d'exécution de la figure 2, prise dans le sens de la flèche III; et la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV d'un levier de transmission de l'élément annulaire de la figure 3. Lorsqu'on se réfère pour commencer au mode de réalisation de la figure 1, un convertisseur de couple hydrodynamique 5 comprend une coquille de carter 9 en forme de cloche qui est solidarisée en rotation, de la façon habituelle, par des assemblages vissés 60 radia- lement extérieurs, à la fois à une couronne dentée de démarreur 61 et à un disque d'entraînement 62 qui est flexible dans les deux directions d'un axe de rotation 26-26 du convertisseur Le disque d'entraînement 62 est solidarisé en rotation, de manière connue, par des assemblages vissés 63 situés radialement à l'intérieur, à une bride de sortie 64 d'un vilebrequin 65 d'un moteur de propulsion La coquille de carter 9, recevant notam- ment, de manière qu'elle puisse tourner dans cette coquille, une roue de turbine 7 traversée d'un écoule- ment centripète, est reliée de façon étanche à la n 2 pression et sans possibilité de mouvement relatif, en 66, à la coquille extérieure Il d'une roue de pompe 13. Une coquille extérieure 59 de la roue de turbine 7 présente un rebord 67 situé radialement à l'intérieur et relié de façon fixe à un moyeu 25 de cette roue Ce moyeu 25 est solidarisé en rotation, par des cannelures axiales 68 correspondantes, à un arbre porte-turbine 29 central, par rapport à l'axe de rotation 26-26 du convertisseur, arbre qui traverse avec jeu une ouverture centrale 69 ménagée dans la paroi terminale 70 orien- tée radialement d'un carter extérieur 71 recevant le convertisseur de couple 5 Le circuit hydrodynamique de travail à l'intérieur du convertisseur de couple 5 est complété de manière connue par une roue de réacteur 72 située entre la roue de turbine 7 et la roue de pompe 13 et dont le moyeu 73 est supporté de la façon habituelle avec interposition d'une roue libre 74 sur un arbre de -J stator creux 42 que traverse l'arbre 29 de la roue de turbine et qui est lui-même monté immobile dans l'ou- verture centrale 69 par un ajustage serré Sur le côté intérieur de la paroi terminale 70, est installée une pompe à engrenages 75 mue par un arbre de pompe creux 76, traversé de l'arbre de stator 42, qui est solida- risé, pour tourner conjointement avec lui, avec un moyeu 77 de la coquille extérieure 11 de la roue de pompe 13. Le circuit hydrodynamique intérieur de travail du convertisseur 5 est raccordé à deux endroits à un circuit de fluide de pression extérieur pour la mise en marche, selon les besoins, d'un refroidisseur d'huile au moyen d'un dispositif de réglage auquel est reliée également la pompe à engrenages 75 De ce dispositif de réglage, non représenté, part ainsi une conduite d'ali- mentation du convertisseur, laquelle est raccordée à une fente annulaire axiale 80 entre l'arbre de stator 42 et l'arbre de pompe 76 La fente annulaire 80 communique avec une fente annulaire radiale 81 que renferment les moyeux 73 et 77 et qui débouche dans le circuit hydro- dynamique intérieur de travail à un endroit 79 situé entre la sortie de la roue de réacteur et l'entrée de la roue de pompe. Au dispositif de réglage, non représenté, mène une conduite de retour du convertisseur qui part d'une fente annulaire axiale 41 entre l'arbre 29 de la roue de turbine et l'arbre de stator 42 Cette fente 41 commu- nique avec une fente annulaire radiale 82 que délimitent entre eux le moyeu 25 et la roue libre 74 et qui commu- nique avec le circuit hydrodynamique intérieur à un endroit 78 situé entre la sortie de la roue de turbine et l'entrée de la roue de réacteur. Entre une paroi terminale avant 33 orientée radialement de la coquille de carter 9 et la roue de turbine 7, on a prévu un espace d'embrayage 32 de forme annulaire et concentrique à l'axe de rotation 26- 26 du convertisseur, par lequel passe un courant partiel du circuit de fluide de pression extérieur Dans ce but, une fente d'écoulement 35 part d'une fente annulaire 36, située radialement à l'extérieur entre la sortie 37 de la roue de pompe et l'entrée 38 de la roue de turbine, et s'étend entre la coquille de carter 9 et la coquille extérieure 59, pour déboucher dans l'espace d'embrayage 32 à un endroit 34 situé radialement à l'extérieur de cet espace Celui-ci communique à un endroit 39 situé radialement à l'intérieur, par une communication flui- dique 40, avec la fente annulaire radiale 82 qui est raccordée à travers la fente annulaire axiale 41 à la conduite de retour du convertisseur. A l'intérieur de l'espace d'embrayage 32, deux porte-disques de friction 43 et 44, ayant une forme annulaire, mais des diamètres différents et faisant partie d'un embrayage de coupure ou de pontage 17, sont disposés concentriquement à l'axe de rotation 26-26 du convertisseur, de manière qu'ils soient exposés tous deux, sur toute leur longueur, à l'écoulement centripète dans l'espace 32 et que le plus grand de ces porte- disques, désigné par 43, soit fixé immobile par une extrémité à la coquille extérieure 59 et que l'autre porte-disques 44 soit fixé immobile par son extrémité opposée à la paroi terminale 33. Les porte-disques 43 et 44 sont pourvus chacun de passages d'écoulement radiaux pour diriger de l'huile sur les disques de friction 19 et 20 montés solidaires en rotation, mais axialement mobiles sur eux Ceci est favorisé du fait que les disques de friction 20 tournent conjointement avec le vilebrequin 65 dans le régime d'embrayage à glissement et aussi lorsque l'embrayage de pontage 17 est débrayé, et parce que les disques de friction 20 sont pourvus, de façon connue, de rainures de refoulement d'huile sur leurs faces radiales. Les disques de friction 19 et 20 sont disposés axialement entre une pièce de pression 49 qui peut être actionnée par un organe de réglage d'embrayage 15 de type piston axial et un disque annulaire de butée axiale 83 maintenu fixe en rotation, mais mobile axiale- ment sur le porte-disques extérieur 43 Le disque 83 est appuyé, sous l'influence des efforts d'embrayage, sur une butée axiale 24 ayant la forme d'un segment d'arrêt mis en place dans une gorge périphérique intérieure du10 porte-disques 43. La pièce de pression 49 est réalisée d'un seul tenant avec un piston axial 21 reçu de la manière habituelle, étanche à la pression et pour qu'il puisse coulisser, dans une chambre à pression de travail 23 du moyeu 25 La chambre 23 est raccordée par des perçages 31, passant transversalement par l'axe de rotation 26-26 du convertisseur, à un canal annulaire 27 formé entre le moyeu 25 et l'arbre 29 de la roue de turbine, canal qui est lui-même raccordé par des perçages 28, traversant transversalement à l'axe de rotation 26-26 l'arbre 29 de la roue de turbine, à un canal de pression axial 30 de cet arbre 29. Le canal annulaire 27 est délimité dans les deux directions de l'axe de rotation 26-26 du conver- tisseur par deux inserts métalliques annulaires 84 et 85 qui sont montés immobiles par rapport au moyeu 25 par un ajustage serré et sont chacun étanchés vis-à-vis de l'arbre 29 de la roue de turbine par une bague d'étan- chéité 86 Le canal de pression axial 30 est fermé de façon étanche à la pression, à son extrémité dirigée vers la paroi terminale 33, par un obturateur sphérique 87 De cette manière, le trajet pour le fluide de pression allant de l'arbre 29 de la roue de turbine à la chambre à pression de travail 23, est exempt à la fois de surfaces d'étanchéité tournant l'une par rapport à l'autre et de forces de pression axiales agissant vers a l'extérieur; autrement dit, la coquille de carter 9 qui est relativement élastique et surtout sa paroi termi- nale radiale 33 ne sont pas sollicitées par des forces de pression qui pourraient être dues à l'amenée du fluide de pression dans la zone entre la chambre à pression de travail 23 et le canal de pression 30. Le disque de friction 19 situé à l'extérieur et coopérant avec la pièce de pression 49, de même que la chambre à pression de travail 23, sont solidaires en rotation avec la roue de turbine 7 Entre le piston de travail 21 et la chambre 23, on a prévu un dispositif pour empêcher la rotation, sous la forme d'un tenon d'arrêt axial 47 réalisé sur le piston 21 et une récep- tion 48 correspondante ménagée dans la paroi de la chambre 23 afin d'éviter des rotations relatives indési- rées entre ce piston et la roue de turbine. La communication fluidique 40 entre l'endroit 39 situé radialement à l'intérieur de l'espace d'em- brayage 32 et la fente annulaire axiale 41, est établie par un ou plusieurs perçages axiaux de passage 40 a du moyeu 25, qui débouchent à une extrémité dans l'espace d'embrayage 32 et à l'autre extrémité dans la fente annulaire 82 communiquant avec la fente annulaire axiale 41 Le porte-disques intérieur 44 est relié à la paroi terminale 33 pour se déplacer conjointement avec elle. Le canal de pression 30 est raccordé à un dispositif de réglage pour réguler le glissement de l'embrayage et pour abaisser le couple transmis par l'embrayage lors de passages de vitesses. Le mode de réalisation du convertisseur de couple montré par les figures 2 à 4 et désigné glo- balement par 6, se distingue seulement du mode de réalisation 5 de la figure 1, décrit dans ce qui pré- cède, du fait qu'au moins un levier de transmission 51 agit entre l'organe de réglage d'embrayage 16 et l'em- brayage de pontage 18, et que la paroi terminale 33 est reliée à la roue de turbine 8 par un amortisseur de vibrations torsionnelles 58, lui-même relié à un porte- disques 46, et par l'embrayage de pontage 18 monté en série En conformité avec le mode de réalisation 5 de la figure 1, le mode de réalisation 6 de la figure 2 comporte les dispositions décrites ci-après. Une coquille de carter extérieure 10 en forme de cloche, qui reçoit notamment, mobile en rotation, une roue de turbine 8 traversée d'un écoulement centripète, est reliée étanche à la pression et pour se déplacer conjointement avec elle à la coquille extérieure 12 d'une roue de pompe 14. Une coquille extérieure 59 de la roue de turbine 8 et solidarisée à la fois avec un porte-disques de friction 45 de forme annulaire et de plus grand diamètre et avec un moyeu 25 pour se déplacer conjoin- tement avec eux L'embrayage de pontage 18 comprend des disques de friction extérieurs et intérieurs 19 et 20 qui s'appuient par l'intermédiaire d'un disque de butée axiale sur une butée ayant la forme d'un segment d'arrêt 24 placé dans une gorge périphérique intérieure du porte-disques extérieur 45. L'embrayage 18 est situé dans un espace d'embrayage annulaire 32 qui est concentrique à l'axe de rotation 26-26 du convertisseur et délimité dans une direction axiale par la paroi terminale radiale 33 de la coquille de carter 10 et dans l'autre direction axiale par la roue de turbine 8 A un endroit 34 situé radia- lement à l'extérieur, l'espace 32 présente une communi- cation fluidique avec une fente annulaire extérieure entre la sortie 37 de la roue de pompe et l'entrée 38 de la roue de turbine A un endroit 39 situé radialement à l'intérieur, l'espace d'embrayage 32 présente une communication fluidique 40 dans laquelle sont situés des perçages axiaux de passage 40 a du moyeu 25 avec une conduite de retour du convertisseur Cette conduite communique avec le circuit hydrodynamique intérieur de travail du convertisseur de couple 6 à un endroit 78 situé entre la sortie de la roue de turbine et une roue de réacteur 72. Le moyeu est accouplé par des cannelures axiales correspondantes 68 à un arbre de roue de turbine 29 qui présente un canal de pression axial 30, lequel est fermé de façon étanche à la pression à son extrémité dirigée vers la paroi terminale 33 et se raccorde par des perçages 28, orientés transversalement à l'axe de rotation 26-26 du convertisseur, à un espace annulaire 27 concentrique à cet axe et prévu sur le moyeu 25, ainsi que, par des perçages 31 ménagés transversalement à l'axe de rotation 26-26 dans le moyeu 25, avec une chambre à pression de travail 23 formée dans ce moyeu et recevant de façon usuelle le piston axial coulissant 22 de l'organe de réglage d'embrayage 16 L'espace annu- laire 27 est délimité dans les deux directions axiales par deux inserts métalliques annulaires 84 et 85 main- tenus en place par un ajustage serré dans le moyeu 25 et étanchés chacun par un joint annulaire 86 vis-à-vis de l'arbre 29 de la roue de turbine Les inserts 84 et 85 peuvent aussi être reliés entre eux par des barrettes axiales de liaison, présentant des passages radiaux pour le fluide de pression, pour constituer ainsi une pièce d'un seul tenant. Tandis que les disques de friction intérieurs , imbriqués entre les disques de friction extérieurs 19, sont maintenus sans rotation possible mais axia- lement mobiles sur le porte-disques intérieur 46 relié à l'amortisseur de vibrations torsionnelles 58, l'un des disques de friction extérieurs 19 maintenus sans rotation possible, mais axialement mobiles, ensemble avec le disque de butée axiale, sur le porte-disques extérieur 45 à savoir le disque voisin de la roue de turbine 8, est utilisé à la façon d'une pièce de il pression 50 pouvant être actionnée dans le sens de l'embrayage par le piston axial 22 par l'intermédiaire d'une pluralité de leviers de transmission 51 formés par un élément annulaire 88 disposé concentriquement à l'axe de rotation 26-26 du convertisseur Dans ce but, chacun des leviers 51, répartis uniformément sur la périphérie de la pièce de pression 50, présente, à un endroit situé radialement au milieu, un bossage 52 destiné à s'appli- quer contre la pièce de pression 50, une arête d'appui 54 située radialement à l'extérieur par rapport à ce bossage 52 et destinée à s'appliquer contre une butée axiale 53 sur la coquille extérieure 59, ainsi qu'une arête d'appui 56 située radialement à l'intérieur par rapport au bossage 52 et destinée à s'appliquer contre une butée axiale 55 du piston axial 22 L'élément annulaire 88 est complété par des languettes de liaison 57 en forme de S qui relient chacune deux leviers de transmission 51 voisins dans la direction périphérique. Par ailleurs, les deux modes de réalisation 5 et 6 du convertisseur de couple selon l'invention concordent. Pour ce qui concerne les deux caractéristiques se rapportant à l'amortisseur de vibrations torsion- nelles 58 et aux leviers de transmission 51, le premier mode de réalisation 5 de la figure 1 permet des va- riantes dans lesquelles sont appliquées l'une de ces caractéristiques ou les deux. REVENDICATIONS 1 Convertisseur de couple hydrodynamique dans lequel une coquille de carter en forme de cloche, recevant rotative une roue de turbine traversée d'un écoulement centripète, est reliée de façon étanche à la pression et sans possibilité de mouvement relatif à la coquille extérieure d'une roue de pompe et est reliée à la roue de turbine par un embrayage de coupure ou de pontage commandé au moyen d'un organe de réglage d'em- brayage du type piston axial, et dans lequel les disques de friction de l'embrayage de pontage sont fixés alter- nativement, sans pouvoir tourner sur eux, à deux porte- disques annulaires qui sont alignés concentriquement sur l'axe de rotation du convertisseur, caractérisé en ce qu'un espace d'embrayage ( 32) est prévu à l'intérieur du carter, espace qui est délimité dans une direction de l'axe de rotation ( 26-26) du convertisseur par une paroi terminale ( 33) orientée radialement de la coquille de carter ( 9 ou 10) et, dans la direction opposée, par la roue de turbine ( 7 ou 8), que l'espace d'embrayage ( 32) présente, à un endroit radialement extérieur ( 34), une communication fluidique ( 35 > avec une fente annulaire ( 36) entre la sortie ( 37) de la roue de pompe et l'en- trée ( 38) de la roue de turbine ainsi que, à un endroit radialement intérieur ( 39), une communication fluidique ( 4 G> avec une conduite de retour (fente annulaire 41) du convertisseur, et que les porte-disques ( 43, 44 ou 45, 46) pourvus d'ouvertures radiales d'écoulement sont disposés, par toute leur longueur, transversalement dans l'écoulement centripète s'établissant dans l'espace d'embrayage ( 32) entre les deux communications flui- diques ( 35 et 40). 2 Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que des rainures de refoulement d'huile sont prévues sur les faces des disques de friction ( 20) fixés à un porte-disques ( 44 ou 46). 3 Convertisseur de couple selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la communication fluidique ( 40) entre l'endroit radialement intérieur ( 39) de l'espace d'embrayage ( 32) et la conduite de retour (fente annulaire 41) du convertisseur contient au moins un perçage axial de passage ( 40 a) du moyeu ( 25) de la roue de turbine ( 7 ou 8). 4 Convertisseur de couple selon une des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que les disques de friction ( 19, 20) sont disposés axialement entre une butée ( 24) qui est maintenue axialement immobile et de préférence sans rotation possible sur un portedisques ( 45) et une pièce de pression annulaire ( 50), et qu'au moins un levier de transmission ( 51), augmentant la force d'embrayage résultante sur la pièce de pression ( 50) par rapport à la force de pression du piston, est disposé fonctionnellement entre la pièce de pression ( 50) et le piston axial ( 25), la pièce de pression ( 50) étant maintenue axialement mobile et de préférence sans possibilité de rotation sur le porte-disques ( 45) présentant la butée ( 24). Convertisseur de couple selon la revendication 4, caractérisé en ce que le levier de transmission ( 51) comporte, à un endroit radialement médian, un bossage ( 52) coopérant avec la pièce de pression ( 50), à un endroit situé radialement à l'extérieur de ce bossage ( 52), une arête d'appui ( 54) pouvant être appliquée contre une butée axiale ( 53) de la roue de turbine ( 8), ainsi que, à un endroit situé radialement à l'intérieur du bossage ( 52), une arête d'appui ( 56) pouvant être appliquée contre une butée axiale de pression ( 55) du piston axial ( 22). 6 Convertisseur de couple selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une pluralité de leviers de transmission ( 51) est utilisée, leviers qui sont uniformément répartis sur la périphérie de la pièce de pression ( 50). 7 Convertisseur de couple selon la revendication 6, caractérisé en ce que les leviers de transmission ( 51) sont reliés entre eux, dans la direction périphé- rique, par des languettes de liaison ( 57) en forme de S. 8 Convertisseur de couple selon une des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que la coquille de carter ( 10) est reliée à la roue de turbine ( 8) par un amortisseur de vibrations torsionnelles ( 58) disposé en série avec l'embrayage de pontage ( 18) dans le chemin de transmission des efforts et relié audit porte-disques ( 46).