Brevet FR2781545A1 — publié le 20000128

CONVERTISSEUR DE COUPLE HYDROCINETIQUE A EMBRAYAGE DE VERROUILLAGE La présente invention concerne un convertisseur de couple hydrocinétique à embrayage de verrouillage. Elle concerne notamment un convertisseur de couple hydrocinétique comportant une roue de turbine pouvant être rendue solidaire d'un arbre mené et logée dans un carter de roue d'impulseur avec laquelle elle peut coopérer, pour la transmission hydrocinétique d'un couple audit arbre mené, à partir d'un arbre menant pouvant être rendu solidaire de ladite roue d'impulseur, ce convertisseur comportant en outre un dispositif d'embrayage à disque, dit embrayage de verrouil- lage, propre à déterminer le verrouillage ou le déverrouil- lage d'un accouplement élastique entre ladite roue de turbine et une paroi radiale dudit carter. Cet accouplement est réalisé par l'intermédiaire d'un jeu de ressorts hélicoïdaux d'amortissement à action circonférentielle maintenus en place dans des logements arqués solidaires de ladite roue de turbine et s'ouvrant en direction axiale vers ladite paroi radiale. Un tel convertisseur est décrit par exemple dans la demande WO 93/13339 du 30 octobre 1992; la demande de brevet français n 94 13205 du 4 janvier 1994 au nom de la demanderesse concerne plus particulièrement l'embrayage de verrouillage qui, comme on le sait, évite tout glissement entre la roue d'impulseur et la roue de turbine en dehors des phases de démarrage, ce qui permet d'économiser le carburant. Selon le premier de ces documents, les ressorts amortisseurs hélicoïdaux sont maintenus dans des logements annulaires en forme de secteurs toriques que constitue le bord périphérique recourbé d'un disque en tôle riveté sur la roue de turbine, ce qui implique une fabrication relative- ment compliquée (pliages de tôle, perçages, etc.). Le but de la présente invention est de simplifier cette technologie. A cet effet, un convertisseur de couple hydrocinéti- que du type rappelé au début est caractérisé en ce que lesdits logements arqués sont ménagés directement dans la partie périphérique épaissie d'une roue de turbine réalisée en matière moulable, les extrémités radiales opposées desdits logements servant d'appuis pour les extrémités correspondantes desdits ressorts. Cette matière moulable pourra être par exemple de la matière synthétique ou de l'aluminium. Ainsi on diminue considérablement le nombre de pièces, et l'on simplifie grandement la fabrication tout en diminuant le poids de la roue de turbine. Il va de soi par ailleurs que cette nouvelle technologie permettra d'utiliser le cas échéant le même type de moyens que dans le premier document cité, pour assurer la transmission du couple entre le disque d'embrayage mentionné plus haut et les ressorts hélicoïdaux, par exemple par des pattes de ce disque ou par des pattes pliées axialement d'un disque intermédiaire entraîné en rotation par ce disque, ces pattes pouvant être amenées dans les deux cas en appui sur les extrémités desdits ressorts hélicoïdaux. La roue de turbine peut être réalisée entièrement en matière moulée, y compris son moyeu de connexion audit arbre mené. Autrement dit, la roue de turbine est alors entière- ment venue de moulage avec le moyeu et dans ce cas, pour éviter le matage de l'aluminium ou de la matière synthéti- que, ledit moyeu comporte avantageusement un insert métalli- que dans lequel sont réalisées des cannelures pour la liaison en rotation avec l'arbre mené. En variante on peut aussi prévoir que ladite matière moulable est surmoulée sur un disque métallique central de connexion audit arbre mené. Pour éviter un matage de la matière moulable par les ressorts mentionnés plus haut, on pourra prévoir en outre que lesdites extrémités radiales des logements et/ou leur paroi extérieure sont constituées d'appuis métalliques sur lesquels ladite matière moulable est surmoulée. On peut encore prévoir dans le même but que lesdits logements sont constitués chacun entièrement d'un insert métallique, la matière moulable de la roue de turbine étant surmoulée sur les inserts. Des modes d'exécution de l'invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples nullement limitatifs, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une demi-vue en côupe axiale partielle montrant le dispositif d'embrayage et la roue de turbine d'un convertisseur de couple hydrocinétique conforme à l'invention, la liaison entre le disque d'embrayage et les extrémités des ressorts hélicoïdaux s'effectuant grâce à un disque intermédiaire; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée montrant d'une part le disque porteur de garnitures du dispositif d'embrayage, pourvu des ressorts d'accouplement, et d'autre part la roue de turbine pourvue de ses logements; - la figure 3 montre le même ensemble que sur la figure 2, vu de face; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant une variante simplifiée du dispositif d'embrayage; et - la figure 5 est une vue partielle en coupe axiale montrant la réalisation des logements arqués entièrement sous la forme d'inserts métalliques. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la roue de turbine à aubes a été référencée globalement en 1, et la paroi radiale du carter 2 de la roue d'impulseur a été référencée globalement en 2a. Cette paroi radiale 2a se prolonge axialement en 2b pour être raccordée, par exemple par un joint périphérique de soudure, à une partie complé- mentaire (non représentée) formant la roue d'impulseur à aubes, l'ensemble pouvant être calé sur un arbre menant, par exemple le vilebrequin d'un moteur à combustion interne. En 3 on a représenté sur la paroi radiale 2a l'un des goujons permettant de fixer le carter 2 de roue d'impulseur, par l'intermédiaire d'un flasque non représenté, sur le volant du moteur, la référence 4 désignant un arbre centreur soudé sur cette même paroi radiale 2a. La roue de réacteur, intervenant dans la phase dite "de conversion", lors de la mise en vitesse de la roue de turbine, n'a pas été non plus représentée sur le dessin, n'intervenant pas dans la compréhension de l'invention, et son principe de fonctionne- ment étant connu. % De façon également connue, un dispositif d'embrayage s'étend radialement entre la roue de turbine 1 et la paroi radiale 2a du carter 2 de la roue d'impulseur, pour pouvoir assurer une solidarisation en rotation ou pontage de cette dernière et de la roue de turbine 1, et éviter ainsi tout glissement entre elles, en "by-passant" l'accouplement hydrocinétique, lorsque la mise en vitesse de la roue de turbine 1, accouplée à l'arbre mené, à savoir l'arbre d'entrée de la transmission, est terminée. Ce dispositif d'embrayage comporte à cet effet, par exemple, et dans le mode de réalisation de la figure 1, un disque d'embrayage à fonction de piston 5 comportant centralement une virole 6 par l'intermédiaire de laquelle il peut coulisser axialement et de façon étanche (joint annulaire 7) sur une partie en forme de bague 8 de l'arbre centreur 4. A l'intérieur de l'arbre 4 est ménagé un espace borgne 9 qui peut être alimenté en fluide sous pression et qui communique par des passages 10 de l'arbre 4 avec une chambre 11 ménagée entre le disque 5 et la paroi radiale 2a. La référence 12 désigne des ergots de la bague 8 possédant une surface extérieure cylindrique pour le guidage de la virole 6 du disque 5, mais laissant passer le fluide sous pression entre l'espace 9 et la chambre 11. De façon également connue, le disque 5 est solida- risé en rotation de la paroi radiale 2a du carter 2 de la roue d'impulseur, ceci de façon à autoriser les déplacements axiaux relatifs entre ces deux éléments. Cet accouplement peut être réalisé par tout moyen approprié, par exemple par l'intermédiaire de languettes élastiques 13 rivetées en 14 sur la paroi 2a et fixées par ailleurs sur des bossages 15 du disque 5 par un système de serrage quelconque 16, ceci de sorte à exercer une traction axiale sur ce disque, en direction de la paroi radiale 2a. Un dispositif de ce type est décrit par exemple dans le brevet français n 94 13205 du 4 novembre 1994 au nom de la demanderesse. Le dispositif d'embrayage comporte par ailleurs un disque intermédiaire 17 porteur, sur ses deux faces, de garnitures de frottement référencées en 18 (voir également figures 2 et 3). Ce disque 17 comporte en prolongement de son bord extérieur, et angulairement équiréparties selon sa périphérie, d'une part des pattes d'accrochage pliées à angle droit 19 portant latéralement chacune deux oreilles 20 à extension circonférentielle, et d'autre part des pattes de maintien 21 pliées dans le même sens que les précédentes, c'est-à-dire vers la roue de turbine, mais sous un angle obtus. Ainsi, ce disque intermédiaire 17 sert en même temps de disque porteur de ressorts hélicoïdaux d'amortissement 22: les extrémités opposées de chaque ressort sont engagées à chaque fois dans les oreilles 20 dirigées l'une vers l'autre de deux pattes 19 voisines, tandis que la partie centrale du ressort 22 considéré est maintenue par la patte 21 située à égale distance des pattes 19. Ainsi chaque ressort 22 est maintenu à la fois en direction circonféren- tielle et en direction axiale vis-à-vis des efforts qui tendraient à l'écarter de la roue de turbine 1. Pour assurer la transmission du couple entre le disque intermédiaire 17 et la roue de turbine 1, les ressorts 22 doivent par ailleurs être calés, par leurs extrémités ainsi que radialement, dans des logements arqués de forme correspondante de la roue de turbine 1. Pour ce faire et conformément à l'invention, la roue de turbine 1 est réalisée en aluminium ou avantageusement en matière synthétique éventuellement armée de fibres résistantes (verre, carbone, kevlar, etc.), et est surmoulée dans cet exemple sur un disque métallique central 23 de connexion à l'arbre mené (non représenté), des logements arqués 24 pour les ressorts étant réservés, lors du moulage, dans une surépaisseur périphérique 25 de la roue 1. Avantageusement, les extrémités radiales opposées 26 des logements 24 sont constituées d'appuis métalliques évi- tant l'incrustation des extrémités des ressorts 22 dans la matière moulée de la roue 1. Ces appuis métalliques sont mis en place dans le moule de sorte que la matière synthétique ou autre soit surmoulée sur eux, ce qui contribue aussi à simplifier la fabrication. On peut éviter aussi l'incrusta- tion de la paroi extérieure des logements arqués 24 sous l'effet de la force centrifuge des ressorts 22 en prévoyant d'autres appuis métalliques surmoulés 28 à cet emplacement (voir figure 1). Il est à noter que le bouclier 29 de la roue de turbine 1 peut quant à lui être aussi réalisé en aluminium ou en une matière synthétique collée, surmoulée ou soudée sur les aubages 30. Le fonctionnement du convertisseur qui vient d'être décrit est le même que celui des convertisseurs classiques et n'est donc rappelé ici que pour mémoire: en phase de démarrage, la pression du fluide hydraulique dans la chambre 11 est telle qu'elle maintient le disque d'em- brayage 5 écarté de la paroi radiale 2a, de sorte que les garnitures 18 du disque intermédiaire 17, écartées de la paroi 2a, ne sont pas entraînées en rotation, nonobstant la rotation (permanente) du disque 5. Le couple de la roue d'impulseur est donc transmis à la roue de turbine 1, avec glissement, uniquement par effet hydrocinétique dans le convertisseur (phase de conversion). Les ressorts 22 sont inactifs. Lorsque la roue de turbine 1 n'accélère plus, on relâche la pression du fluide hydraulique dans la chambre 11, et les languettes de ressort 13 font coulisser le disque d'embrayage 5 vers la paroi radiale 2a, ce qui presse les garnitures 18 du disque intermédiaire 17 entre le disque 5 et la face intérieure de cette paroi 2a, ces deux pièces étant entraînées en rotation permanente par la roue d'impul- seur. Avec l'amortissement de couple dû aux ressorts 22, la roue de turbine 1 se trouve ainsi entrainée rapidement à la même vitesse que la roue d'impulseur, avec disparition de tout glissement. Les ressorts 22 évitent tout à-coup du couple, puisqu'ils peuvent être comprimés chacun entre une paroi radiale d'extrémité 26 des logements 24 t la patte pliée correspondante 19 du disque intermédiaire (comme on le voit bien sur les figures 1 et 2, les parois 26 présentent centralement une encoche 26a pour le passage des pattes 19). La variante du mode de réalisation de la figure 4 ne concerne que le dispositif d'embrayage et ne sera donc que succinctement décrite. Le disque intermédiaire 17 a été ici supprimé, sa fonction étant assumée directement par le disque d'embrayage 5', qui porte des garnitures de frotte- ment 18' propres à entrer en contact avec la face interne de la paroi raidale 2'a du carter de roue d'impulseur 2'. Contrairement au mode de réalisation précédent, le disque 5' n'est donc entraîné en rotation que lors d'une baisse de la pression du fluide hydraulique dans la chambre 11', par mise en frottement de ses garnitures 18' sur la paroi radiale 2'a. Ce disque 5' étant pourvu à sa périphérie de pattes pliées 19' et 21' analogues aux pattes 19 et 21 du disque intermédiaire 17 du mode de réalisation précédent, pourra entrainer ainsi en rotation la roue de turbine 1 par l'intermédiaire des ressorts 22, comme précédemment. Les logements arqués 24 pourront être en tout point semblables à ceux du mode de réalisation des figures 1 à 3. Dans la variante de la figure 5, on a cependant montré la possibilité de constituer les logements arqués par des inserts métalliques 31 sur lesquels la matière moulable de la roue de turbine 1 est surmoulée, ce qui évite encore l'incrustation des ressorts 22 dans cette matière, sous l'effet des efforts périphériques ou centrifuges qui s'exercent sur eux en cours de fonctionnement. Bien entendu, cette réalisation des logements 24 pourrait aussi être adoptée avec le mode de réalisation des figures 1 à 3. REVENDICATIONS 1. Convertisseur de couple hydrocinétique, compor- tant une roue de turbine (1) pouvant être rendue solidaire d'un arbre mené et logée dans un carter (2) de roue d'impul- seur avec laquelle elle peut coopérer, pour la transmission hydrocinétique d'un couple audit arbre mené, à partir d'un arbre menant pouvant être rendu solidaire de ladite roue d'impulseur, ce convertisseur comportant en outre un dispositif d'embrayage à disque (5), dit embrayage de verrouillage, propre à déterminer le verrouillage ou le déverrouillage d'un accouplement élastique entre ladite roue de turbine (1) et une paroi radiale (2a) dudit carter, par l'intermédiaire d'un jeu de ressorts hélicoïdaux d'amortis- sement (22) à action circonférentielle maintenus en place dans des logements arqués (24) solidaires de ladite roue de turbine (1) et s'ouvrant en direction axiale vers ladite paroi radiale (2a), caractérisé en ce que lesdits logements arqués (24) sont ménagés directement dans la partie périphé- rique épaissie (25) d'une roue de turbine (1) réalisée en matière moulable, les extrémités radiales opposées (26) desdits logements (24) servant d'appuis pour les extrémités correspondantes desdits ressorts (22). 2. Convertisseur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ladite matière moulable est de la matière synthétique. 3. Convertisseur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ladite matière moulable est de l'aluminium. 4. Convertisseur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que ladite roue de turbine (1) est entièrement réalisée en matière moulée, y compris son moyeu de connexion audit arbre mené, ce moyeu comportant un insert métallique dans lequel sont réalisées des cannelures pour la liaison en rotation avec l'arbre mené. 5. Convertisseur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que ladite matière moulable est surmoulée sur un disque métallique central (23) de connexion audit arbre mené. 6. Convertisseur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que lesdites extrémi- tés radiales (26) et/ou les parois extérieures des logements arqués (24) sont constituées d'appuis métalliques (28) sur lesquels ladite matière moulable est surmoulée. 7. Convertisseur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que lesdits logements (24) sont constitués chacun d'un insert métallique (31), la matière moulable de la roue de turbine (1) étant surmoulée sur les inserts.