Brevet FR2737762A1 — publié le 19970214

L'invention concerne une unité hydrodynamique des- tinée en particulier à être montée dans la transmission d'un véhicule à moteur comprenant: - une roue de pompe principale reliée à un arbre d'entraînement, - une roue de turbine reliée à un arbre de sortie, - et une roue de pompe auxiliaire couplée pour la transmission des forces qui peut être découplée de la roue de pompe prin- cipale par au moins un embrayage par emploi de pression pour qu'aucune force ne soit transmise entre les deux roues de pompe. Le document DE-AS 23 59 895 décrit une telle unité hydrodynamique comportant une roue de pompe principale et une roue de pompe auxiliaire. Les deux roues de pompe sont embraya- bles pour transmettre les forces au moyen de l'embrayage ali- menté par la force de pression de poussée axiale de la roue de turbine. L'embrayage permet de relier le moyeu de la roue de pompe auxiliaire au tore extérieur de la roue de pompe. Pour cela, la roue de pompe auxiliaire doit avoir des rayons qui traversent le chemin du liquide de travail. Cela présente l'inconvénient de gêner la. transmis- sion de l'énergie entre la pompe et la turbine du fait des rayons de la roue de pompe auxiliaire (réacteur). En outre, la roue de pompe auxiliaire est complexe et prend une place rela- tivement importante à l'intérieur de l'unité hydrodynamique. C'est pour cela que la présente invention se pro- pose de réaliser une unité hydrodynamique correspondant au type ci-dessus dans laquelle la roue de pompe auxiliaire est réali- sée de telle sorte qu'elle soit peu encombrante dans l'unité hydrodynamique et que l'on puisse utiliser une différence de pression dans le liquide de travail pour commander un état de fonctionnement de l'embrayage. Ce problème est résolu par l'invention en ce qu'au moins un embrayage se trouve dans le noyau de l'unité hydrody- namique à l'intérieur des tores intérieurs d'un aubage, la pression d'un liquide de travail étant utilisée dans le noyau pour établir la force d'actionnement pour l'ouverture et la fermeture de l'embrayage. Selon l'invention, l'unité hydrodynamique comporte au moins un embrayage interne, la pression du liquide de tra- vail étant utilisée comme force d'actionnement pour ouvrir ou fermer l'embrayage. Ce montage de l'embrayage à l'intérieur du tore intérieur de l'aubage, présente l'avantage que l'on uti- lise le noyau sinon vide de l'unité hydrodynamique pour loger l'embrayage et qu'ainsi l'embrayage ne prenne pas de place ailleurs. De plus, le circuit du liquide d'actionnement ne tra- verse que l'aubage de la roue correspondante. Les autres pièces de la roue de pompe auxiliaire qui sont nécessaires à son posi- tionnement ne passent pas par le circuit de liquide de travail et ne détériorent ainsi pas le rendement de l'unité hydrodyna- mique par des pertes de charge. D'autre part, la pression du liquide de travail établie de l'extérieur est avantageusement utilisée dans le noyau de l'unité hydrodynamique pour établir un état de fonctionnement (fermé ou ouvert) de l'embrayage. Le palier de la roue de pompe auxiliaire peut être avantageusement réalisé de manière simple dans l'enveloppe in- térieure de la roue principale de pompe. Si l'embrayage dans le noyau de l'unité hydrodyna- mique est constitué par une unité piston/cylindre dans laquelle chacun des éléments piston, cylindre, est relié à une des roues de pompe, roue de pompe principale ou roue de pompe auxiliaire, alors, on a l'avantage que l'application de la pression pour l'ouverture ou la fermeture de l'embrayage puisse provenir très simplement du liquide de travail sous pression dans le tore in- térieur. Cela est alors très simple, lorsque la roue de pompe auxiliaire est poussée en coulissement axial sur la roue de pompe principale et que l'unité piston/cylindre est réalisée sous la forme d'un piston annulaire dans le tore intérieur de l'unité hydrodynamique à la roue de pompe auxiliaire et sous la forme d'un cylindre annulaire dans le tore intérieur de la pompe principale. Ainsi, le positionnement de la roue de pompe auxiliaire sur la roue de pompe principale par des parties de surfaces réalisées par exemple comme paliers à glissement sur le piston annulaire et le cylindre annulaire conduisent à une construction particulièrement peu encombrante. Sans mettre en cause des moyens constructifs impor- tants, l'embrayage peut être commandé par une conduite de pres- sion de commande allant vers la chambre intérieure du cylindre et un dispositif de ventilation de l'unité piston/cylindre. Lorsque la conduite de pression de commande est amenée par le tore extérieur de la roue de pompe principale vers son tore in- térieur, on ne doit alors pas utiliser d'autres pièces de cons- truction. Du fait du dispositif de ventilation, le déplacement axial de la roue de pompe auxiliaire est limité de manière sim- ple sans butées ce qui limite les pertes par frottement. Lorsque l'embrayage doit transmettre des forces im- portantes, il peut avantageusement être réalisé sous la forme d'un embrayage à une ou plusieurs lamelles. Les exemples de réalisation avantageux sont repré- sentés aux figures et seront décrits plus en détail ci-après. Ainsi: - la figure 1 est une coupe partielle schématique de la partie supérieure d'un convertisseur de couple hydrodyna- mique selon l'invention, - la figure 2 est une coupe partielle dans la zone du tore intérieur des roues de pompe du convertisseur de couple hydrodynamique avec une variante de l'embrayage pour les deux roues de pompe. Selon la figure 1, la transmission du véhicule à moteur à combustion interne, non représenté, transmet le couple d'un moteur non représenté par une plaque d'entraînement 1 à un boîtier 2 d'une unité hydrodynamique représenté ici sous la forme d'un convertisseur de couple. Un aubage 3 sous la forme d'une roue de pompe principale est fixé sur le boîtier 2 du convertisseur de couple hydrodynamique, cette roue entre le tore extérieur 4 et le tore intérieur 5 du convertisseur. Le couple d'entraînement est transmis de cette roue de pompe prin- cipale à une roue de turbine 6 reliée à un arbre d'entraînement 7 par un circuit de liquide d'un liquide de travail non repré- senté. L'arbre d'entraînement 7 transmet le couple à d'autres pièces de la ligne de transmission par exemple à une transmis- sion non représentée. Un aubage 8 de la roue de turbine 6 s'étend entre son tore extérieur 9 et son tore intérieur 10. Une roue de gui- dage 11 se trouve également dans le liquide de travail, cette roue est positionnée par une roue libre 12 et permet que le couple de délestage puisse être influencé en fonction du couple d'entraînement. En outre, une roue de pompe auxiliaire 13 est mon- tée dans le circuit de liquide de travail. Son aubage 14 s'étend entre un tore extérieur 15 et un tore intérieur 16 et se trouve entre l'aubage 3 de la roue de pompe principale et l'aubage 8 de la roue de turbine 6. Les tores intérieurs 5, 10, 16 de chacun des auba- ges 3, 8, 14 ainsi que la roue libre 11 constituent un noyau 17 du convertisseur hydrodynamique. Dans ce noyau 17, la roue de pompe auxiliaire 13 est disposée rotative et axialement coulis- sante sur le tore intérieur 5 de la roue de pompe principale. Pour cela, le tore intérieur 5 de la roue de pompe principale comporte un cylindre annulaire 18 s'étendant en direction axiale qui coopère en tant qu'unité piston/cylindre avec un piston annulaire 19 réalisé au diamètre intérieur de la roue de pompe auxiliaire 13. Une couche de frottement 21 est montée sur le fond de piston 20 du piston annulaire 19 en regard de l'espace intérieur du cylindre annulaire 18. Dans le côté ouvert du piston annulaire 19 tourné vers le noyau 17, le fond de piston 20 est relié à un contre- appui 23 de la roue de pompe principale par un élément de res- sort 22. Le cylindre annulaire 18 porte le piston annulaire 19 dans son diamètre intérieur par l'intermédiaire d'une surface à glissement 24, par exemple un palier de glissement, également par son diamètre intérieur. De ce fait, la roue de pompe auxi- liaire 13 et la roue de pompe principale peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre dans la direction axiale aussi bien que dans la direction périphérique. L'unité piston/cylindre est rendue étanche par exemple par un joint en labyrinthe 25, ainsi que par le palier à glissement, de sorte que la roue de pompe auxiliaire 13 puisse être écartée en direction axiale de la roue de pompe principale par l'alimentation en pression de la chambre intérieure du cylindre annulaire 18. Dans ce cas, la liaison par frottement de la roue de pompe auxiliaire 13 avec la roue de pompe principale disparaît lorsque la couche de frottement 21 n'est plus pressée contre la surface de base du cylindre annulaire 18 avec une force assez importante. Cette liaison par frottement fixe les deux roues de pompe (la roue de pompe auxiliaire 13 et la roue de pompe principale) en direc- tion périphérique lorsque le cylindre annulaire 18 n'est pas soumis à une pression de commande. Du fait de la division de la pompe entre une roue de pompe auxiliaire 13 et une roue de pompe principale, les deux roues pouvant être couplées en périphérie pour transmettre la force, le couple de réception de la pompe peut être influen- cé jusqu'à un facteur d'environ 2,5. Cela permet une plage étendue de variations de la coopération du convertisseur avec le moteur. Lorsque les roues de pompe sont couplées, la trans- mission d'énergie est plus importante entre celles-ci et la roue de turbine 6 que lorsque la roue de pompe auxiliaire 13 se déplace librement dans le courant. Dans ce dernier état, la vi- tesse de rotation de la roue de pompe principale est augmentée par un couple d'entraînement prédéterminé du fait que les pos- sibilités de transmission du convertisseur de couple sont ré- duites lorsque la roue de pompe auxiliaire 13 est découplée de la roue de pompe principale. Ces mesures améliorent le démar- rage du véhicule en particulier dans le cas de moteurs Diesel à turbo-compression encore froids. Pour découpler la roue de pompe auxiliaire 13 de la roue de pompe principale, l'unité piston/cylindre est alimentée par le liquide de travail sous la pression principale d'utilisation, ce liquide décale axialement la roue de pompe auxiliaire 13. De ce fait, la roue de pompe auxiliaire 13 peut tourner librement, sur la roue de pompe principale, indépendam- ment de la vitesse de rotation de la roue de pompe principale et ne participe plus à la transmission des forces. La commande des capacités de réception de couple de la pompe s'effectue comme suit: En régime nominal, la roue de pompe auxiliaire 13 et la roue de pompe principale sont reliées périphériquement par la force à la couche de frottement 21. La force de pression pour la roue de pompe auxiliaire 13 provient essentiellement du liquide de travail dans le noyau 17 qui charge la roue de pompe auxiliaire 13 en direction de la roue de pompe principale avec la pression régnant dans le noyau 17. L'élément de ressort 22 agit en soutien en délivrant également une force de pression dans la même direction. Pour ouvrir la liaison par la force en- tre la roue de pompe auxiliaire 13 et la roue de pompe princi- pale par exemple dans le cas d'une faible vitesse de rotation du moteur à combustion interne, le remplissage du cylindre an- nulaire 18 avec du liquide de travail est effectué par une uni- té de commande non représentée. Ce liquide de travail est sous la pression principale d'utilisation qui est plus élevée que la pression régnant dans le noyau 17 du convertisseur de couple et de la pression de l'élément de ressort 22. Le piston annulaire 19 se déplace par conséquent en direction axiale jusqu'à ce que le liquide de travail puisse s'échapper du cylindre 18 par un dispositif de mise à l'atmosphère de l'unité piston/cylindre. Ce dispositif de mise à l'atmosphère est un canal annulaire 31 comportant un perçage de mise à l'atmosphère monté sur le cy- lindre annulaire 18 qui relie le cylindre annulaire 18 sous la pression principale d'utilisation et le liquide de travail à une pression inférieure dans l'aubage 3, 14 des roues de pompe. Le canal annulaire 31 coopère avec l'arête de régulation 32 du fond de piston 20 en tant que soupape de régulation de sorte qu'en mode découplée des roues de pompe, il équilibre les for- ces au tore intérieur 16. De ce fait, le mouvement axial de la roue de pompe auxiliaire 13 dans le sens de l'ouverture de l'embrayage est limité et la réalisation et le palier axial en- tre le piston annulaire 19 et la butée 23 est supprimé. L'alimentation du cylindre annulaire 18 avec le li- quide de travail sous la pression principale de transmission à partir de l'extérieur du convertisseur hydrodynamique se fait par une conduite de liquide de travail 26. Et à partir de là, par un canal de liquide de travail 27 dans le tore extérieur 4 de la roue de pompe principale vers son tore intérieur 5 par un perçage 28 dans l'aubage 3 de la roue de pompe principale. A l'état embrayé, la conduite de pression allant dans l'espace intérieur du cylindre annulaire 18 se composant du canal de liquide de travail 26, du canal de liquide de tra- vail 27 et du perçage 28, est, soit mise à la pression am- biante, soit fermée par l'unité de commande non représentée. Si la conduite de pression de commande est mise à la pression ambiante à l'extérieur du convertisseur de couple, la différence entre la pression dans le noyau 17 et la pression ambiante agit sur le piston annulaire 19 dans le sens de l'embrayage. Si la conduite de pression de commande est fermée, la différence entre la pression dans le noyau 17 et celle de la position de transition du liquide de travail traversant les au- bages 3 et 14 agit sur le piston annulaire 19 dans le sens de la fermeture de l'embrayage. Selon le mode d'utilisation du convertisseur de couple on peut donc obtenir la meilleure capa- cité de transmission de l'embrayage par une ouverture ou une fermeture de la conduite de pression de commande. La figure 2 montre l'embrayage entre la roue de pompe auxiliaire 13 et la roue de pompe principale sous la forme d'un embrayage à lamelles. La force de maintien de l'embrayage est augmentée du fait d'un grand nombre de surfaces de frottement entre les lamelles 29. De ce fait, on dispose ainsi de la place pour la pression d'ouverture de l'embrayage, pour la réalisation de surfaces de pression agissant sur l'ouverture ainsi que pour la réalisation de l'aubage 14 de la roue de pompe auxiliaire 13. Dans ce cas également, la totalité du tore intérieur 16 agit comme surface de piston dans le sens de l'embrayage (surface hachurée, indiquée par l'accolade), car une dépression relative règne dans l'aubage 3, 14 traversé par le liquide de travail. Pour réaliser une séparation parfaite des lamelles, le piston annulaire 19 est réalisé sous la forme d'un piston étagé. R E V E N D I CATIONS 1 ) Unité hydrodynamique destinée en particulier à être montée dans la transmission d'un véhicule automobile comprenant: - une roue de pompe principale reliée à un arbre d'entrai- nement, - une roue de turbine (6) reliée à un arbre de sortie (7), - et une roue de pompe auxiliaire (13) couplée pour la trans- mission des forces qui peut être découplée de la roue de pompe principale par au moins un embrayage par emploi de pression pour qu'aucune force ne soit transmise entre les deux roues de pompe, caractérisée en ce qu' au moins un embrayage se trouve dans le noyau (17) de l'unité hydrodynamique à l'intérieur des tores intérieurs (5, 10, 16) d'un aubage (3, 8, 14), la pression d'un liquide de travail étant utilisée dans le noyau (17) pour établir la force d'actionnement pour l'ouverture et la fermeture de l'embrayage. 2 ) Unité hydrodynamique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embrayage dans le noyau (17) de l'unité hydrodynamique se compose d'une unité piston/cylindre dans laquelle chacun des éléments piston ou cylindre est relié à une roue de pompe, roue de pompe principale ou roue de pompe auxiliaire. 3 ) Unité hydrodynamique selon la revendication 2, caractérisée en ce que la roue de pompe auxiliaire (13) peut coulisser axialement sur la roue de pompe principale. 4 ) Unité hydrodynamique selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce qu' un piston annulaire est réalisé à la roue de pompe auxiliaire (13) à l'intérieur du tore intérieur (16) de l'unité hydrodyna- mique, ce piston coopérant avec le cylindre annulaire (18) réa- lisé à la roue de pompe principale. ) Unité hydrodynamique selon la revendication 4, caractérisée en ce que la roue de pompe auxiliaire (13) est montée par le piston annu- laire (19) dans le cylindre annulaire (18). 6 ) Unité hydrodynamique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu' au moins une conduite de pression de commande arrive dans l'espace intérieur du cylindre annulaire (18). 7 ) Unité hydrodynamique selon la revendication 6, caractérisée en ce que la conduite de pression de commande arrive au tore intérieur (5) de la roue de pompe principale par son tore extérieur (4). 8 ) Unité hydrodynamique selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'unité de piston/cylindre comporte un dispositif de mise à l'atmosphère qui détermine la position de la roue de pompe auxiliaire (13) en direction axiale lorsque les deux roues de pompe sont découplées de la transmission de force. 9 ) Unité hydrodynamique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'embrayage est un embrayage à lamelles.