Brevet FR2719643A1 — publié le 19951110

L'invention concerne un convertisseur de couple hydrodynamique, constitué d'une roue de pompe entraînée par un moteur à combustion interne, d'une roue de turbine couplée à un arbre de sortie, d'une roue directrice pouvant être bloquée dans un sens de rotation, qui forment en commun un circuit d'écoulement de convertisseur rempli d'un fluide hydraulique, de préférence de l'huile, et d'un embrayage de blocage, qui est disposé axialement entre le côté extérieur de la roue de turbine et le côté intérieur opposé du carter de convertisseur établissant la liaison entre la roue de pompe et le moteur à combustion interne, et qui comprend un piston délimitant une chambre avec le carter de convertisseur, coulissant axialement, pouvant être entraîné, tout comme le carter de convertisseur, de préférence avec glissement, par rapport à la garniture de friction respectivement associée, et étant susceptible d'être amené en appui, par l'intermédiaire d'une première garniture de friction, sur un disque qui est lié de manière fixe en rotation à la roue de turbine, et qui pour sa part coopère, par son côté opposé et par l'intermédiaire d'une seconde garniture de friction, avec le carter de convertisseur. Un tel convertisseur de couple est par exemple divulgué par le document DE 41 21 586 Al, figures 3 et 4. Grâce à la disposition du disque lié de manière fixe en rotation à la roue de turbine, entre le piston et le carter de convertisseur, le nombre des surfaces de friction par rapport à des convertisseur de couple sans ce disque, est doublé, ce qui permet de transmettre des couples plus importants à l'aide de l'embrayage de blocage. Mais alors que le piston, par son côté dirigé vers la roue de turbine, est soumis à l'action d'huile qui le refroidit, le carter de convertisseur risque de subir une surchauffe et des altérations correspondantes, dans la zone ou s'étend la garniture -de friction associée, en raison de l'impossibilité d'accès d'un écoulement d'huile à la zone correspondante du carter de convertisseur. Le risque d'une surchauffe apparaît notamment lorsqu'il s'agit de déplacer le carter de convertisseur et le piston, avec glissement par rapport à la garniture de friction respectivement associée, en vue de l'amortissement d'oscillations. D'après le document EP-0 428 248 A2,il est connu, dans le cas d'un convertisseur de couple, qui ne comporte qu'une seule surface de friction entre le piston et le carter de convertisseur, de munir cette surface de friction, de canaux pour le passage d'huile, en vue de pouvoir évacuer la chaleur produite lors du fonctionnement du piston avec un glissement prédéterminé par rapport au carter de convertisseur. Les canaux sont réalisés le long de toute la périphérie de la garniture de friction et s'étendent radialement vers l'extérieur en étant issus d'une ouverture de liaison vers le circuit d'écoulement du convertisseur. Dans le cas du convertisseur de couple précédemment mentionné, le piston est soumis en plus, par rapport au carter de convertisseur, sur son côté opposé à celui o se trouve la garniture de friction, à l'action d'huile produisant un refroidissement, de sorte que grâce aux canaux dans la garniture de friction dans lesquels s'écoule l'huile, les températures sur le piston et le carter de convertisseur, peuvent certes être abaissées, mais une différence de température indésirable reste toutefois conservée entre les deux éléments de convertisseur. Un écoulement d'huile dans les canaux, qui n'est pas suffisamment intense, conduit en conséquence, rapidement, à une surchauffe du carter de convertisseur dans la zone de la garniture de friction. Le but de l'invention consiste à conférer à un convertisseur de couple comportant un disque lié de manière fixe en rotation avec la roue de turbine, et disposé entre le piston de l'embrayage de blocage et le carter de convertisseur, une configuration telle, qu'il soit possible d'empêcher une surchauffe du carter de convertisseur, dans la zone de la garniture de friction du disque associé à ce carter de convertisseur. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait qu'entre le carter de convertisseur et le disque, de préférence dans la zone de contact entre le carter de convertisseur et la seconde garniture de friction, sont réalisés des canaux destinés à l'écoulement d'huile, dans lesquels l'écoulement peut s'effectuer dans la direction allant de radialement à l'extérieur vers radialement à l'intérieur, en raison d'une chute de pression entre la roue de turbine et la chambre, tandis qu'entre le piston et le disque, un écoulement d'huile vers la chambre peut tout au moins être réduit. La mesure selon laquelle la zone de contact entre le carter de convertisseur et la garniture de friction associée, est de préférence pourvue de canaux, tandis qu'entre le piston et la garniture de friction associée, un écoulement d'huile est tout au moins réduit, conduit à ce qu'une grande partie de l'huile, qui circule en raison de la chute de pression entre la roue de turbine et la chambre, s'écoule par l'intermédiaire des canaux entre le carter de convertisseur et la garniture de friction correspondante, de sorte que justement à l'endroit o la chaleur produite, notamment lors d'un fonctionnement du carter de convertisseur et du piston avec glissement par rapport à la garniture de friction respectivement associée, peut être évacuée difficilement, on produit un potentiel de refroidissement considérable en raison de la possibilité d'écoulement d'une quantité importante d'huile, en évitant ainsi une surchauffe du carter de convertisseur, dans la zone critique. Comme une surchauffe du piston n'est pas à craindre en raison de son refroidissement par une grande surface du côté de la roue de turbine, la garniture de friction dirigée vers le piston est au contraire conçue de manière telle, que la zone de la surface de contact du piston avec cette garniture de friction lui étant associée, ne soit refroidie que par un très faible écoulement d'huile de fuite, ce qui ne nécessite que des canaux du type capillaires, ou bien l'on renonce totalement à une possibilité d'écoulement d'huile, de sorte qu'il ne se produit pas de refroidissement à cet endroit. Selon des développements avantageux concernant la réalisation de la zone de contact entre le carter de convertisseur et la garniture de friction associée, les canaux sont formés dans la seconde garniture de friction, sur le côté de celle-ci dirigé vers le carter de convertisseur, ou bien sur le carter de convertisseur, dans la zone o s'étend la seconde garniture de friction, sur son côté dirigé vers cette dernière. Selon une autre version, dans la seconde garniture de friction, sur son côté dirigé vers le carter de convertisseur, sont réalisés des premiers canaux, et sur le carter de convertisseur, dans la zone o s'étend la seconde garniture de friction, sur son côté dirigé vers cette dernière, sont réalisés des seconds canaux. Ainsi, les canaux prévus pour l'écoulement d'huile sont formés, soit sur la garniture de friction, ou sur le côté du carter de convertisseur associé à celle-ci, soit, dans le cas de -la nécessité d'un refroidissement particulièrement intense, aux deux endroits à la fois. Selon une variante de mode de réalisation, entre le piston et le disque sont prévus d'autres canaux destinés à l'écoulement d'huile vers la chambre, qui, pour un nombre au maximum égal à celui des canaux entre le carter de convertisseur et le disque, présentent une section transversale nettement plus faible que ces derniers cités. Ce mode de réalisation indique une voie permettant également un léger refroidissement du piston, sur son côté dirigé vers la garniture de friction, sans pour autant prélever une quantité sensible de l'huile nécessaire au refroidissement, à l'autre zone à refroidir, à savoir au carter de convertisseur, dans la zone de la garniture de friction qui lui est associée. Dans la suite, des exemples de réalisation de l'invention vont être explicités plus en détail, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 la moitié supérieure d'une coupe longitudinale d'un convertisseur de couple, comportant un embrayage de blocage et un disque entre le piston et le carter de convertisseur; Fig. 2 un détail de la figure 1, représentant la zone de part et d'autre du disque, mais présentant un canal dans le carter de convertisseur; Fig. 3 vue identique à la figure 2, mais présentant un canal supplémentaire dans la garniture de friction dirigée vers le carter de convertisseur; Fig. 4 une exécution de la zone du disque identique à la figure 1, mais présentant des canaux dans la garniture de friction dirigée vers le piston. Sur la figure 1 est représenté un convertisseur de couple hydrodynamique 1 connu en soi, constitué d'un carter de convertisseur 13, qui, du côté sortie, est réalisé sous la forme d'une roue de pompe 6, et débouche dans un tube 22, qui est monté dans une boite de vitesses non représentée, et y entraîne une pompe P destinée à alimenter le convertisseur de couple en fluide hydraulique, de préférence de l'huile. Le carter de convertisseur 13 renferme un embrayage de blocage 16 comportant le piston 18. Celui-ci présente à sa périphérie extérieure, une zone radiale 19 qui s'étend parallèlement à une zone radiale 20 du carter de convertisseur 13, les deux zones étant en regard et très proches l'une de l'autre. Entre le carter de convertisseur 13 et le piston 18 est disposé un disque 44 qui, sur son côté dirigé vers le piston 18, porte une première garniture de friction 60, et sur son côté opposé, une seconde garniture de friction 61 dirigée vers le carter de convertisseur 13. Par l'intermédiaire des garnitures de friction 60, 61, le disque 44 peut être amené en liaison fonctionnelle avec les zones 19, adjacentes des éléments de convertisseur 13, 18. Dans ce cas, la garniture de friction 60, sur son côté dirigé vers la zone 19, présente une surface de configuration continue, tandis que la garniture de friction 61, sur son côté dirigé vers le carter de convertisseur 13, comporte des canaux 62 s'étendant radialement. Le disque 44 s'étend radialement à l'extérieur, au-delà du piston 18, et à cet endroit, est lié de manière fixe en rotation, mais axialement coulissante, à la coque extérieure d'une roue de turbine 7. Le piston 18 est monté de manière fixe en rotation, mais axialement coulissante, sur un anneau de support 42, qui est réalisé d'un seul tenant avec un tourillon de palier 14 fixé sur le carter de convertisseur 13 et guidé dans une vilebrequin non représenté, du moteur à combustion interne. Le piston 18 est relié par l'intermédiaire de lames de ressort 63, à une plaque annulaire 42 fixée par matage sur l'anneau de support 42. Les lames de ressort 63 réalisent une contrainte initiale du piston en direction du carter de convertisseur 13. L'anneau de support 42, à son extrémité éloignée du moteur à combustion interne, est disposé, par l'intermédiaire d'un palier ou roulement 21, sur un moyeu de turbine 15 de la roue de turbine 7, et est rendu étanche par rapport au moyeu de turbine 15, au moyen d'un joint d'étanchéité 24. Le moyeu de turbine 15 est monté directement, par l'intermédiaire d'une denture , sur un arbre de transmission de sortie 26, côté boite de vitesses. Celui-ci s'étend, en direction du moteur à combustion interne, jusque dans le tourillon de palier 14, et présente un alésage longitudinal 25, qui débouche, côté sortie, dans la boite de vitesses, et côté entraînement, dans une chambre 67 formée sur le tourillon de palier 14. Le tube 22 pour l'entraînement de la pompe P, s'étend de manière concentrique à l'arbre de transmission de sortie 26, et dans l'espace radial intermédiaire est disposé un arbre de support 10 portant un système à roue libre 9 pour la roue directrice 8. Cette dernière est ici supportée en direction axiale, de chacun des deux côtés, par un élément de palier 11 et 12, ceci une fois par rapport au carter de convertisseur 13 et d'autre part par rapport au moyeu de- turbine 15. Ce dernier s'appuie axialement, par l'intermédiaire du palier ou roulement 21, sur l'anneau de support 42 du tourillon de palier 14. Toutes les parties rotatives du convertisseur de couple hydrodynamique sont disposées de manière concentrique par rapport à l'axe de moyeu 5. Dans le tourillon de palier 14, est prévu, à partir de l'arbre de transmission de sortie 26, un alésage borgne 39 de la chambre 67, à partir duquel sont issus plusieurs alésages 37 s'étendant de manière oblique dans la direction allant radialement vers l'extérieur, et débouchant dans une chambre 38 réalisée entre le piston 18 et le carter de convertisseur 13. Une chambre A du circuit d'écoulement du convertisseur est reliée à la pompe P. par l'intermédiaire d'une chambre 68 enserrée par l'arbre de support 10. La chambre 68 conduit de la pompe P dans la roue de pompe 6, en passant par les espaces intermédiaires de l'élément de palier 12. Entre l'alésage longitudinal 25 ou la chambre 68 et respectivement la pompe P ou un réservoir 47 de fluide de convertisseur (huile), est disposée une soupape d'inversion 27. Le mode de fonctionnement du convertisseur de couple est le suivant: Dans la position représentée, de la soupape d'inversion 27, l'écoulement de fluide est directement envoyé par la pompe P dans la chambre 68, le fluide parvenant ainsi par l'intermédiaire du convertisseur 1, dans la chambre A. En conséquence il s'établit, sur le côté du piston 18 opposé à celui en regard du carter de convertisseur 13, une pression qui déplace le piston en direction du moteur à combustion interne, en l'amenant ainsi, par l'intermédiaire des garnitures de friction , 61, en appui sur le carter de convertisseur 13. Il en résulte une liaison de rotation fixe, le couple étant transmis du carter de convertisseur 13, par l'intermédiaire du piston 18 et du disque 44, à la roue de turbine 7, et par l'intermédiaire de la denture 45 du moyeu de turbine 15, directement à l'arbre de transmission de sortie 26. Le couple est ainsi transmis directement, en évitant le circuit d'écoulement du convertisseur. Une partie de l'huile pressant le piston 18 contre le carter de convertisseur 13, parvient radialement à l'extérieur, dans la zone du disque 44, et s'écoule radialement vers l'intérieur, au travers des canaux 62 dans la garniture de friction 61, sous l'effet de la différence de pression par rapport à la chambre 38. Cela produit le refroidissement, d'une part de la garniture de friction 61, mais d'autre par également de la zone 20 du carter de convertisseur 13, ce qui est notamment important dans le cas o ce dernier fonctionne avec glissement par rapport à la garniture de friction 61. Au contraire, au niveau de la garniture de friction , un passage de l'huile, radialement vers l'intérieur, dans la chambre 38, est empêché du fait que cette garniture de friction s'applique par une surface continue sur la zone 19 du piston 18. Après s'être écoulée dans la chambre 38, l'huile parvient, par l'intermédiaire des alésages 37, dans l'alésage borgne 39 de la chambre 67, et de celle- ci dans l'alésage longitudinal 25 de l'arbre de transmission de sortie 26. Le retour de cet alésage dans le réservoir 47 dans lequel l'huile peut être refroidie, s'effectue sans étranglement. Dans la seconde position possible de la soupape d'inversion 27, la pompe P est reliée à l'alésage longitudinal 25 et le retour à la chambre 68. Dans ce cas, la pression totale du fluide est envoyée dans la chambre 67, et de là, au travers des alésages 37, dans la chambre 38, ce qui produit le déplacement du piston 18, vers la droite, le piston perdant sa fonction de transmission du couple. Alors que dans le cas de la figure 1, les canaux 62 sont réalisés dans la garniture de friction 61, ceux-ci s'étendent, conformément à la figure 2, dans le carter de convertisseur 13, à l'intérieur de la zone o s'étend la garniture de friction 61, sur son côté dirigé vers celle- ci. Le mode de fonctionnement est ici le même que si les canaux 62 étaient réalisés dans la garniture de friction, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'y revenir ici. Il est toutefois à noter que dans le cas de la disposition des canaux 62 dans le carter de convertisseur 13, l'huile est guidée pratiquement à l'intérieur de l'objet à refroidir, ce qui améliore d'autant l'échange de chaleur par rapport à la solution indiquée par la figure 1. Un échange de chaleur encore plus important peut être obtenu grâce à la solution préconisée par la figure 3, selon laquelle des canaux 62 sont réalisés aussi bien dans la garniture de friction 61, que dans le carter de convertisseur 13, sur les côtés de ces éléments en regard l'un de l'autre. La quantité d'huile pouvant s'écouler dans la chambre à partir de la zone radialement extérieure, est ainsi particulièrement importante. L'effet de refroidissement pouvant être obtenu est également élevé en conséquence. Comme le montre la figure 4, il est également possible de réaliser des canaux 70 entre la garniture de friction 60 et la zone 19 du piston, canaux dans ll lesquels de l'huile en provenance de la roue de turbine 7, s'écoule dans la chambre 38, selon une direction allant de radialement à l'extérieur vers radialement à l'intérieur. Comme le laisse entrevoir la figure 4, ces canaux 70, quant à leur diamètre, sont de dimensions très nettement inférieures à celles des canaux 62, qui s'étendent entre le disque 44 et le carter de convertisseur 13. La raison en est que le piston 18 est de toute façon soumis à l'action de l'huile sur son côté dirigé vers la roue de turbine 7, et ne subit donc pas un échauffement trop important, de sorte qu'un refroidissement du piston sur son côté dirigé vers la garniture de friction 60 n'est pas absolument nécessaire. Ces canaux 70 très fins, permettent de produire un léger effet de refroidissement dans cette zone, tandis que par l'intermédiaire des canaux 62, un effet de refroidissement comparativement intense, est produit sur le carter de convertisseur 13. REVENDICATIONS. 1. Convertisseur de couple hydrodynamique, constitué d'une roue de pompe entraînée par un moteur à combustion interne, d'une roue de turbine couplée à un arbre de sortie, d'une roue directrice pouvant être bloquée dans un sens de rotation, qui forment en commun un circuit d'écoulement de convertisseur rempli d'un fluide hydraulique, de préférence de l'huile, et d'un embrayage de blocage, qui est disposé axialement entre le côté extérieur de la roue de turbine et le côté intérieur opposé du carter de convertisseur établissant la liaison entre la roue de pompe et le moteur à combustion interne, et qui comprend un piston délimitant une chambre avec le carter de convertisseur, coulissant axialement, pouvant être entraîné, tout comme le carter de convertisseur, de préférence avec glissement, par rapport à la garniture de friction respectivement associée, et étant susceptible d'être amené en appui, par l'intermédiaire d'une première garniture de friction, sur un disque qui est lié de manière fixe en rotation à la roue de turbine, et qui pour sa part coopère, par son côté opposé et par l'intermédiaire d'une seconde garniture de friction, avec le carter de convertisseur, caractérisé en ce qu'entre le carter de convertisseur (13) et le disque (44), de préférence dans la zone de contact entre le carter de convertisseur (13) et la seconde garniture de friction (61), sont réalisés des canaux (62) destinés à l'écoulement d'huile, dans lesquels l'écoulement peut s'effectuer dans la direction allant de radialement à l'extérieur vers radialement à l'intérieur, en raison d'une chute de pression entre la roue de turbine (7) et la chambre (38), tandis qu'entre le piston (18) et le disque (44), un écoulement d'huile vers la chambre (38) peut tout au moins être réduit. 2. Convertisseur de couple - selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (62) sont formés dans la seconde garniture de friction (61), sur le côté de celle-ci dirigé vers le carter de convertisseur (13). 3. Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (62) sont prévus sur le carter de convertisseur (13), dans la zone o s'étend la seconde garniture de friction (61), sur son côté dirigé vers cette dernière. 4. Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la seconde garniture de friction (61), sur son côté dirigé vers le carter de convertisseur (13), sont réalisés des premiers canaux (62), et sur le carter de convertisseur (13), dans la zone o s'étend la seconde garniture de friction (61), sur son côté dirigé vers cette dernière, sont réalisés des seconds canaux (62). 5. Convertisseur de couple selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'entre le piston (18) et le disque (44) sont prévus d'autres canaux (70) destinés à l'écoulement d'huile vers la chambre (38), qui, pour un nombre au maximum égal à celui des canaux (62) entre le carter de convertisseur (13) et le disque (44), présentent une section transversale nettement plus faible que ces derniers cités.