Brevet FR2767889A1 — publié le 19990226

I La présente invention concerne une roue direc- trice de convertisseur hydrodynamique de couple de rotation fabriquée par injection avec des outils de coulée tirés axia- lement et comportant un moyeu de roue directrice portant les5 aubes. Selon le document DE-195 33 151-A1, on connaît une roue directrice de convertisseur de couple de rotation hydrodynamique, montée axialement entre une roue de pompe et une roue de turbine et portant des aubes de roue directrice,10 fournissant le liquide hydraulique arrivant de la roue de turbine vers la roue de pompe suivant un angle souhaité. Une telle roue directrice se fabrique de diffé- rentes manières. Pour des raisons de coût, il est préférable d'utiliser un procédé d'injection avec des outils d'injection tirés axialement; ces outils comportent des cavités dans lesquelles on introduit la matière par injection. Après re- froidissement de la matière, on extrait axialement les outils de coulée et on libère de cette manière la roue directrice. Comme matière pour une telle injection, on utilise générale- ment de l'aluminium. Or, du fait de la très grande fluidité de cette matière à l'état chaud, on rencontre la difficulté que la matière peut s'échapper de la zone de contact des deux outils de coulée. Cela peut se traduire par des talons gê- nants au niveau des aubes de la roue directrice. Pour enlever ces talons, il faut glisser dans la direction axiale, un ci- seau entre la sortie respective d'une première aube de roue directrice et l'entrée de l'écoulement d'une seconde aube di- rectrice. Lorsqu'on sépare les talons, les efforts agissent sur le ciseau ainsi mis en place et peuvent entraîner la rup- ture de celui-ci dans la mesure o le ciseau présente une arête très étroite dans la direction périphérique. Pour cette raison, l'arête d'un tel ciseau a généralement au moins 4 mm de large. En conséquence, il faut entre la sortie de fluide d'une aube de la roue directrice et la section d'entrée de l'aube de roue directrice suivante dans la direction périphé- rique, un décalage qui est supérieur à la largeur de 4 mm né- cessaire pour le ciseau. Si la longueur de guidage de l'aube de roue directrice est raccourcie pour l'écoulement traver- sant, cela se traduit par une détérioration du rendement et des caractéristiques et réduit la démultiplication du conver- tisseur. A cause de tels inconvénients on réalise souvent les roues de guidage en matière thermodurcissable. Pour cela, on place une poudre de matière plastique thermodurcissable dans un moule de presse et on cuit à température et sous pression pour former une roue directrice. Cette roue présente certes une surface lisse mais comme il faut ajouter au mé-1l lange, des fibres de verre ou de carbone, cette matière ne peut pas s'usiner par enlèvement de copeaux car on aurait alors des fissures qui rendraient plus rugueux le contact avec d'autres matériaux comme par exemple de l'acier sur la surface de circulation de ce matériau. La conséquence en se-15 rait une usure très forte. Ce procédé de fabrication ne permet pas de relier la bague extérieure d'une roue libre recevant la roue direc- trice par une liaison de matière avec le moyeu de la roue di- rectrice; un frettage ultérieur de la bague extérieure de la roue libre est également défavorable car la roue directrice risque de casser au niveau de son moyeu à cause du caractère cassant de la matière thermodurcissable. C'est pourquoi, on prévoit des parties en saillie dans le diamètre intérieur du moyeu de la roue directrice et ces parties en saillie vien- nent en prise par une liaison par la forme avec les rainures de la bague extérieure de la roue libre qui est montée à cet effet dans le moyeu. Toutefois, en particulier, sous l'effet de contraintes sous forme de chocs, des fissures se produi- sent au niveau des parties en saillie et peuvent provoquer la rupture. De telles roues de guidage en matière thermoplas- tique sont de préférence étirées radialement. Cela permet certes de donner une forme optimale aux aubes de la roue di- rectrice mais cette opération de fabrication est très coû- teuse car après la " cuisson " de la poudre de matière thermodurcissable, il faut enlever vers l'extérieur un nombre d'outils correspondant à celui des aubes de la roue direc- trice. La présente invention a pour but de développer une roue directrice permettant une fabrication avantageuse offrant une sécurité à la rupture avec un bon rendement et de bonnes caractéristiques et qui puisse être reliée sans diffi-5 culté à une bague extérieure de roue libre. A cet effet l'invention concerne une roue direc- trice du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que on remplit les outils de coulée avec une matière thermoplastique et on positionne les aubes de la roue directrice, les unes par rapport aux autres sur le moyeu de la roue directrice pour que le bord de fuite de chaque aube de roue directrice se trouve dans la direction périphérique avec un décalage ayant seulement la largeur d'un intervalle par rapport au bord d'attaque de l'aube de roue directrice suivante.15 Pour réduire au minimum le coût de la fabrication de cette roue directrice, celle-ci est étirée axialement. Toutefois, selon l'invention, dans les intervalles de rem- plissage respectifs des moules de coulée, on introduit une matière thermoplastique par injection; à l'état fluide, cette matière est tellement visqueuse qu'elle ne peut s'échapper de la cavité de remplissage respective, par la zone de contact des outils coulés. On évite ainsi les talons gênants des aubes de roues directrices dans cette opération de fabrication. On évite tout usinage ultérieur de la roue directrice après enlèvement des outils de coulée par exemple un ciseau qu'il faudrait introduire axialement; cela permet de positionner les aubes de la roue directrice, les unes par rapport aux autres pour que la sortie de l'écoulement respec- tif d'une aube de la roue directrice, ne se trouve qu'avec un décalage de la largeur d'un intervalle par rapport à l'entrée de l'écoulement de l'aube suivante sur la roue directrice. Ce décalage de la largeur d'un intervalle résulte de ce que les outils de coulée se dégagent ultérieurement de la roue direc- trice par les deux côtés axiaux; ainsi, lorsqu'on regarde dans la direction périphérique, ces deux outils ont une zone de contact commune; l'épaisseur de la paroi des outils de coulée au niveau de la zone de contact peut être très faible du fait de la faible pression dans les cavités de remplissage et l'épaisseur de paroi des deux outils de coulée forme uni- quement le décalage de la largeur d'un intervalle évoqué ci- dessus. Ce décalage est au maximum égal à 4 mm mais nor- malement il est considérablement plus petit et peut sans dif- ficulté être de l'ordre de 1 mm. De cette manière, les différentes aubes de la roue directrice peuvent être allon- gées de façon à garantir à tout moment une conduite optimale du liquide hydraulique d'entrée, grâce à la grande longueur de guidage des aubes de la roue directrice. Cela donne un bon rendement ainsi qu'une bonne caractéristique et le convertis- seur de couple de rotation assure une conversion remarquable. Comme autre avantage de la matière thermoplasti- que, on a une très grande élasticité et ainsi une solidité à la rupture. En outre, de manière avantageuse, le procédé de fabrication évoqué cidessus avec une matière thermoplastique permet d'injecter directement autour de la bague extérieure de la roue directrice réalisant une liaison solide entre celle-ci et le moyeu de la roue directrice. L'absence de liaison par la forme entre les deux pièces fait que même sous l'effet de charges brutales très importantes, il n'y a pas de contraintes de coin qui pouvaient en définitive conduire à des fissures. La liaison entre le moyeu de la roue directrice et la bague extérieure de la roue libre peut encore être amé- liorée si la bague extérieure comporte une surface moletée essentiellement dans la direction axiale. Celle-ci réalise plus facilement une liaison par la forme entre le moyeu de la roue directrice et la bague extérieure de la roue libre si bien qu'à cause de la faible profondeur de la liaison par la forme du moletage et du grand nombre de petites parties en saillie ou en creux dans la direction radiale, assure la transmission des couples en de multiples endroits à la péri- phérie. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 montre un détail en vue en coupe d'un conver- tisseur de couple de rotation, faisant apparaître principa- lement la roue directrice, - la figure 2 montre la roue directrice selon la ligne de coupe II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus de la roue directrice se- lon la direction de vue A de la figure 2, - la figure 4 montre un détail de la liaison entre le moyeu de la roue directrice et la bague extérieure d'une roue li- lo bre selon la ligne de coupe IV-IV de la figure 1, - la figure 5 est une vue de la bague extérieure de la roue libre dans la direction B de la figure 4, - la figure 6 montre les outils de coulée pour la fabrication de la roue directrice. La figure 1 montre uniquement la zone d'un con- vertisseur hydrodynamique de couple de rotation nécessaire à la compréhension de l'invention. Le convertisseur de couple n'a été ni représenté ni décrit dans sa totalité car de tels convertisseurs de couple sont connus selon l'état de la tech- nique, par exemple selon le document DE 41 21 586 Ai. La coupelle de pompe 1 représentée à la figure 1 sert à former une roue de pompe 2 coopérant avec une roue de turbine 3 reliée par sa zone radialement à l'intérieur à un moyeu de turbine 4 par une liaison solidaire, ce moyeu est lui-même relié à l'arbre moteur non représenté par une den- ture ou cannelure 5. La coquille de pompe 1 est fixée dans sa zone ra- diale intérieure sur un arbre creux 7 dirigé vers la sortie. Axialement, entre la roue de pompe 2 et la roue de turbine 3, se trouve une roue directrice 9. Cette roue directrice 9 est montée par l'intermédiaire d'un premier palier axial 11 entre le moyeu de turbine 4 et une roue libre 21 et par un second palier axial 31 entre la roue libre 21 et la plage radiale- ment intérieure de la coquille de pompe 1 et de l'arbre creux 7. Les deux paliers axiaux 11, 31 sont munis chaque fois de rainures 13, 33 pour le liquide hydraulique, alimentant le circuit de convertisseur, notamment par les rainures 13 du palier axial 11. Le palier axial 11 fait corps avec le moyeu 15 de la roue directrice; à sa périphérie, il porte des aubes 17 dont les extrémités radialement extérieures sont reliées par une couronne extérieure 19. La roue libre 21 portant la roue5 directrice 9 comporte une bague extérieure 23 guidée sur la bague intérieure 27 de la roue libre par l'intermédiaire d'organes de blocage 25. La bague intérieure est reliée soli- dairement en rotation par une denture 29 à un élément de sor- tie non représenté; radialement, entre cet élément de sortie10 et l'arbre de sortie solidaire du moyeu de turbine 4, on fait passer du liquide hydraulique pour alimenter le circuit de convertisseur par la rainure 13 du palier axial 11. La bague extérieure 23 de la roue libre comporte à sa périphérie 35 un moletage 37 qui apparaît aux figures 4 et 5. La bague extérieure 23 de la roue libre est enrobée lors de la fabrication du moyeu 15 de la roue directrice d'une manière décrite ultérieurement pour que les saillies 39 de la bague extérieure 23 pénètrent radialement dans le moyeu de la roue directrice et que le moyeu pénètre dans les ca- vités 41 de la bague extérieure 23. Les aubes 17 de la roue directrice évoquée ci- dessus, sont réalisées comme le montre la figure 3, pour que dans la direction périphérique, chaque fois un bord de fuite 53 d'une première aube directrice 17 se rapproche dans la di- rection périphérique de l'aube 17, suivante, de la roue di- rectrice en laissant à l'entrée de l'écoulement 53, un décalage 55 de la largeur d'un intervalle. Ce décalage 55 présente une largeur maximale de 4 mm dans la direction péri- phérique mais il est possible sans difficulté de réduire cet intervalle à 1 mm. Pour pouvoir fabriquer des aubes de roue directrice 17, on se reportera à la figure 6. Cette figure montre les outils de coulée 43, 45 dont chacun possède une cavité 49, 50 pour mouler les aubes de roue libre directrice 17. Les outils de coulée 43, 45 sont appliqués l'un contre l'autre dans la direction axiale et les parties 44, 46 de re- couvrement s'étendent essentiellement dans la direction axiale avec une zone de contact 48. La largeur de deux recou- vrements 44, 46 dans la direction périphérique montre comme cela apparaît à la figure 6, que le décalage de l'intervalle peut être réduit jusqu'à 1 mm. Dès que les deux outils de coulée 43, 45 sont réunis axialement, on peut introduire par un orifice de remplissage non représenté, de la matière ther-5 moplastique dans les outils de coulée 43, 45 par une opéra- tion d'injection; le liquide arrive notamment dans les cavités 49, 50; comme la matière thermoplastique a une flui- dité épaisse, elle ne peut pas s'échapper au niveau des zones de contact des deux outils de coulée 43, 45. De telles zones I( de contact délicates sont par exemple désignées sous les ré- férences 56, 57 à la figure 6. La zone de contact 56 se situe par exemple à l'extrémité axiale libre de recouvrement 44 de l'outil 43 et de la butée correspondante 58 de l'outil 45. La zone de contact 56 est associée au bord de fuite 53 de la fu- ture aube 17 de roue directrice. L'autre zone de contact 57, délicate se trouve à l'extrémité axiale libre du chevauche- ment 46 de l'outil de coulée 45 et vient en butée contre l'appui 59 de l'outil 43. Elle est associée au bord d'attaque 51 de la future aube 17 de la roue directrice. Dès que la matière thermoplastique placée par in- jection dans la cavité 49, 50 à durcie, on écarte les deux outils de coulée 43, 45 par un mouvement axial et elle libère la roue directrice 9 avec les aubes 17. Celles-ci présentent alors entre le bord de fuite 53 d'une première aube 17 et le bord d'attaque 51 de l'aube 17, suivante dans la direction périphérique, toujours de la roue directrice, le décalage en forme de fente 55 dont la largeur est définie par les deux chevauchements 44, 46 représentés à la figure 6. Cela condi- tionne la longueur de guidage des aubes 17 de la roue direc- ) trice, pour être suffisamment longue pour le fluide hydraulique à introduire. NOMENCLATURE 1 Coupelle de pompe 2 Roue de pompe 3 Roue de turbine 4 Moyeu de turbine Denture 7 Arbre creux 9 Roue directrice 11 Palier axial 13 Rainures S15 Moyeu de roue directrice 17 Aubes de roue directrice 19 Couronne extérieure de la roue directrice 21 Roue libre 23 Bague extérieure de la roue libre Organes de blocage 27 Bague intérieure de la roue libre 29 Denture 31 Palier axial 33 Rainures Périphérie 37 Moletage 39 Partie en saillie 41 Cavités 43, 45 Outil de coulée 44,46 Chevauchement 47 Moule d'injection 48 Zone de contact 49,50 Cavités 51 Bord d'attaque 53 Bord de fuite Décalage 56,47 Zones à difficulté 58,59 Butées R E V E N D I C A T IONS 1 ) Roue directrice de convertisseur hydrodynamique de couple de rotation fabriquée par injection avec des outils de coulée tirés axialement et comportant un moyeu de roue directrice5 portant les aubes, caractérisée en ce qu' on remplit les outils de coulée (43, 45) avec une matière thermoplastique et on positionne les aubes (17) de la roue directrice, les unes par rapport aux autres sur le moyeu (15)10 de la roue directrice pour que le bord de fuite (53) de cha- que aube (17) de roue directrice se trouve dans la direction périphérique avec un décalage (55) ayant seulement la largeur d'un intervalle par rapport au bord d'attaque (53) de l'aube de roue directrice (17) suivante.15 ) Roue directrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que le décalage (55) entre les aubes (17) de la roue directrice est au maximum égal à 4 mm. ) Roue directrice comportant un moyeu entourant une bague extérieure de roue libre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bague extérieure (23) de la roue libre comporte à sa péri- phérie (35) un moletage (37) qui est au moins essentiellement dirigé axialement et dont les saillies radiales (39) pénè- trent dans le moyeu (15) de la roue directrice et ce dernier comporte des cavités (41) dans l'intervalle. 40 ) Roue directrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que la liaison du moyeu (15) de la roue directrice et de la bague extérieure (23) de la roue libre est réalisée par injection de matière thermoplastique autour de cette bague dans les ou- tils de coulée (43, 45).