Brevet FR2793293A1 — publié le 20001110

"Appareil d'accouplement hydrocinétique à noyau de guidage en une ou deux parties" L'invention se rapporte à un appareil d'accouplement hydrocinétique du genre comportant un carter tournant formant intérieurement une roue à aubes propre à entraîner hydrocinétiquement une roue de turbine à aubes logée dans ce carter. Un appareil d'accouplement hydrocinétique connu comporte un carter comprenant, de révolution autour d'un axe, d'une part, une enveloppe munie d'une paroi transversale propre à tre liée en rotation à un arbre menant et, d'autre part, une roue à aubes ou impulseur, propre à entraîner hydrocinétiquement une roue de turbine à aubes, solidaire d'un moyeu propre à tre lié en rotation à un arbre mené ; I'impulseur et la turbine sont associés à un réacteur pour constitution d'un convertisseur de couple, lequel comporte un noyau central de guidage pour le fluide. De tels appareils d'accouplement hydrocinétique peuvent tre appliqués notamment aux véhicules automobiles, qu'ils soient de tourisme, de loisirs ou industriels, et comme on le sait dans de telles applications une réduction de 1'encombrement axial est très recherchée. Jusqu'ici, le noyau est en trois parties dont chacune est portée par les aubes de l'impulseur, de la turbine et du réacteur, respectivement, ce qui complique la réalisation de chacune de ces trois roues. La Demanderesse a constaté que, lorsque le noyau est en une ou deux parties portées par une ou deux desdites roues, les performances de guidage du noyau n'étaient pas affectées ; une telle disposition simplifie la réalisation de la ou des roues non pourvues de partie (s) de noyau, cette ou ces roues pouvant alors tre obtenues d'une seule pièce par moulage, en étant par exemple en matière plastique. Ainsi, selon l'invention, un appareil d'accouplement hydrocinétique comportant un carter comprenant, de révolution autour d'un axe, d'une part, une enveloppe munie d'une paroi transversale propre à tre liée en rotation à un arbre menant et, d'autre part, une roue à aubes ou impulser, propre à entraîner hydrocinétiquement une roue de turbine à aubes, solidaire d'un moyeu propre à tre lié en rotation à un arbre mené, I'impulseur et la roue de turbine étant constitués de coquilles ayant des aubes solidaires de la face interne des coquilles, dans lequel l'impulseur et la turbine sont associés à un réacteur pour constitution d'un convertisseur de couple, lequel convertisseur de couple comporte un noyau central de guidage pour le fluide, est caractérisé par le fait que le noyau est en une ou deux parties portées par l'une ou deux des pièces de l'ensemble constitué par l'impulseur, la turbine et le réacteur. Avantageusement, le noyau est en deux pièces dont l'une est portée par l'impulseur et l'autre par le réacteur. Selon une variante, le noyau est en une seule pièce portée par l'impulseur ou la turbine ; le noyau est en forme d'anneau plié circonférentiellement en accordéon. Selon une autre variante, le noyau est en une seule pièce portée par le réacteur ; le noyau est de forme torique, creux ou plein ; le noyau est de forme plane en étant issu directement d'une conformation du réacteur ; le noyau est globalement de forme plane et comporte un pied d'orientation axiale par lequel il est solidarisé aux aubes du réacteur, par exemple par emmanchement à force ou par surmoulage ; le noyau est en forme d'anneau plié circonférentiettement en accordéon. Avantageusement, à l'intérieur de t'enveloppe est placé un embrayage de verrouillage intervenant entre la turbine et l'enveloppe, ledit embrayage comprenant un amortisseur de torsion, un piston monté mobile axialement et au moins une garniture de frottement propre à tre serrée entre ledit piston et la face interne de la paroi transversale ; I'amortisseur de torsion comprend des ressorts à action circonférentielle intercalés entre deux pièces, rondelle de guidage et voile, I'une de ces pièces étant solidaire en rotation de la garniture de frottement et l'autre de la turbine. La présence de l'embrayage de verrouillage, usuellement dénommé "LOCK-UP", rend l'appareil d'accouplement particulièrement adapté à une application aux véhicules automobiles. La roue de turbine à l'intérieur du carter est entraînée par la roue dite impulser, grâce au couplage créé par le fluide en circulation dans le carter et, après démarrage du véhicule, I'embrayage de verrouillage intervient pour éviter les phénomènes de glissement entre les deux roues, en solidarisant en rotation I'arbre mené avec l'arbre menant. Selon un mode de réalisation préféré, I'appareil d'accouplement hydrocinétique comporte un sous-ensemble, avantageusement préassemblé, comprenant essentiellement la roue de turbine, le voile, la rondelle de guidage et les ressorts à action circonférentielle. La rondelle de guidage est couplée au voile avec jeu circonférentiel correspondant à la plage d'action des ressorts. Avec un tel agencement, un disque de friction portant la garniture de frottement est intercalé entre la paroi interne du carter et le piston mobile axialement dans celui-ci, actionné par la pression d'huile au moment du verrouillage. Le disque de friction est couplé en rotation au voile. En variante, le disque de friction est couplé en rotation à la rondelle de guidage. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés. Sur ces dessins : -La figure 1 est une demi-coupe d'un appareil d'accouplement hydrocinétique de l'art antérieur ; -la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, illustrant une ; -la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, illustrant une autre variante ; -les figures 4 à 6 sont des vues en coupe partielle analogues à la figure 2 montrant des variantes de noyau intérieur selon l'invention porté par l'impulseur, la figure 6 étant une vue selon la flèche Vl de la figure 5 ; -les figures 7 à 12 sont des vues en coupe partielle analogues à la figure 2 montrant des variantes de noyau intérieur selon l'invention porté par le réacteur, la figure 11 étant une vue selon la flèche XI de la figure 10 ; -la figure 13 est une vue en coupe partielle analogue à la figure 2 montrant une variante de noyau intérieur selon l'invention porté par l'impulseur et le réacteur ; -les figures 14 et 15 sont des vues partielles analogues à la figure 3 et représentent chacune une autre variante d'appareil. L'appareil d'accouplement hydrocinétique représenté sur la figure 1 comporte, agencés dans un mme boîtier étanche formant carter d'huile 11, un convertisseur de couple 12 et un embrayage de verrouillage 13. Le carter 11 forme un élément menant et est propre à tre fié en rotation au vilebrequin d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Ce carter, annulaire, comprend une enveloppe composée d'une première coquille 15 comportant une paroi transversale annulaire 16 et d'une deuxième coquille 18 faisant face à la première et conformée de façon à définir une roue d'impulseur 20, à aubes 21. Les aubes de cette roue sont solidaires de la face interne de la deuxième coquille 18. Les coquilles 15,18 sont raccordées, ici par soudage ; en variante, elles peuvent toutes deux tre soudées à une mme pièce annulaire non représentée constituant une couronne de démarreur destinée à tre entraînée par le démarreur du véhicule. Pour ce faire, la pièce annulaire comporte une denture à sa périphérie externe. Le convertisseur de couple 12 comprend aussi une roue de turbine 28 munie d'aubes 29 faisant face aux aubes 21 de l'impulseur et une roue de réacteur 30. La roue de turbine 28 est liée en rotation à un arbre mené 32 en étant solidarisée par des rivets 33 à un flasque annulaire 34 portant un moyeu 35 accouplé par denture à I'arbre mené 32. La coquille 18 présente un manchon 38 monté tournant dans un nez 24 de boîtier. Un moyeu 40 de centrage est soudé centralement à la première coquille 15 ; il présente une surface cylindrique formant palier de coulissement 41 pour un piston d'actionnement 44 de 1'embrayage de verrouillage 13. Ce dernier comporte un disque de friction 46 propre à tre serré entre la face interne de la paroi transversale annulaire 16 et une surface plane dudit piston 44 lorsque ce dernier est sollicité, sous l'effet de la pression d'huile, vers ladite paroi transversale annulaire 16. Le disque de friction 46 est couple en rotation à une pièce annulaire en tôle emboutie ciaprès appelée voile 52. Le disque 46 comporte un support métallique revtu sur chacune de ses faces de garnitures de friction propres à tre serrées de manière précitée entre la paroi 16 et le piston 44. Par ailleurs, une autre pièce annulaire de l'amortisseur de torsion, ci-après appelée rondelle de guidage 50, est fixée à la roue de turbine 28. Ladite rondelle de guidage 50 et ledit voile 52 sont conformés pour constituer des butées circonférentielles contre lesquelles prennent appui les extrémités correspondantes de ressorts hélicoïdaux 54 La rondelle de guidage 50 est couplée au voile 52 avec jeu circonférentiel permettant aux ressorts 54 de jouer le rôle d'amortisseur de torsion et d'absorber les pointes de couple. La roue de turbine 28 comporte une coquille annulaire 55 sur la face interne 56 de laquelle sont fixées ses aubes 29 ; de mme, les aubes 19 de l'impulseur 20 sont fixées sur la face interne 19 de la coquille 18. Le circuit interne à disposition du fluide hydraulique est défini entre les faces internes 19 et 56, des coquilles 18 et 55, et, bien entendu, par le fond 31 du réacteur 30 ; comme connu en soi, centralement le fluide est guidé par un noyau 60, ici en trois parties 61,62,63 portées respectivement par le bord libre des aubes 21,29 et 36, de l'impulseur 20, de la turbine 28, et du réacteur 30. Ici, le circuit interne est de faible encombrement axial. Si l'on désigne par, d'une part, L la largeur maximale de ce circuit, mesurée axialement et correspondant à la distance maximale axiale séparant les faces internes 19 et 56 de l'impulseur 20 et de la turbine 28, et, d'autre part, H sa hauteur, mesurée radialement, correspondant à la distance maximale radiale séparant la partie la plus basse du fond 31 du réacteur 30 et la racine la plus haute des aubes 21 et 29 de l'impulseur 20 et de la turbine 28 qu se font face, la valeur du rapport L/H est inférieure à 0,65 comme décrit par exemple dans le document US-A-5 241 820 ; cette valeur peut mme tre inférieure à 0,55 lorsque par ailleurs, si l'on désigne par I la largeur mesurée axialement au droit de la portion, la plus proche de I'axe, de la partie la plus éloignée, la valeur du rapport est au plus égale à 0,35, comme c'est le cas ici. Ici, la portion la plus proche de I'axe, de la partie la plus éloignée, c'est-à-dire définie entre les parties externes des aubes 21 de limpulseur 20 et des aubes 29 de la turbine 20 est au droit de la partie externe du noyau 60. Bien entendu, comme cela est connu en la matière, on s'arrange pour que la section du passage du fluide, définie entre les coquilles et le noyau 60, soit substantiellement constante quel que soit le rayon où elle est mesurée. Selon une première application de l'invention, si l'on désigne par R (m) le rayon sur lequel se situe le point du circuit le plus proche de l'axe, plus précisément la distance à I'axe la plus courte du fond 31 du réacteur 30, et par R (L) le rayon sur lequel est placée la largeur maximale L, dans un tel profil en forme d'oeuf le rapport R (m)/R (L) est avantageusement compris entre 0,6 et 0,8. De plus, il est bon de s'arranger pour que le rapport I/L soit compris entre 0,6 et 0,7, et que le rapport R (l)/R (m) soit compris entre 2,27 et 2,41, dans lesquels I désigne la largeur du circuit à une distance R (l) de l'axe. Selon une autre application de l'invention, on s'arrange pour que le rapport I/L soit compris entre 0,6 et 0,7, et que le rapport R (L)/R (l) soit compris entre 0,55 et 0,75. Selon une autre application, si R (M) désigne la distance à l'axe du point du circuit hydraulique le plus éloigné de I'axe, c'est-à-dire la distance à I'axe la plus grande du pied des pales 21 et 29 de l'impulseur 20 et de la turbine 28, on s'arrange pour que le rapport R (m)/R (M) soit compris entre 0,35 et 0,45. D'excellents résultats sont obtenus lorsque toutes les conditions cidessus sont réunies. Ainsi, selon un premier exemple de réalisation qui a donné satisfaction, L/H = 0,52, I/H = 0,34, R (m)/R (L) = 0,71, I/L = 0,65, R (l) R (m) = 2,36, R (L)/R (l) = 0,60 et R (m) R (M) = 0,38. Selon un deuxième exemple, L/H = 0, 54, I/H = 0,34, R (m) /R = 0,59, I/L = 0,62, R (l)/R (m) = 2,27, R (L)/R (l) = 0,74 et R (m)/R (M) = 0,38. Selon un troisième exemple, L/H = 0,52, I/H = 0,34, R (m) /R = 0,8, I/L = 0,65, R (l)/R (m) = 2, 41, R (L)/R (l) = 0, 52 et R (m)/R (M) = 0,38. Dans ces exemples, le profil interne du circuit est en coupe axiale symétrique par rapport à un plan transversal, perpendiculaire à I'axe, comme visible sur la figure 1. La forme en oeuf du circuit permet l'implantation de 1'embrayage de verrouillage 13 en conduisant à un ensemble convertisseur 12-embrayage 13 de faible encombrement axial. Sur la figure 1, le voile 52, solidaire du disque de friction 46, a au droit des ressorts 54 des pattes d'orientation axiale pour appui de ceux-ci ; la rondelle de guidage 50 en forme d'anneau solidaire de la partie externe de la coquille 55 de la turbine 28 a localement une section en U dont les ailes encadrent les pattes axiales du voile 52. Selon la figure 2, la rondelle de guidage 50 est constituée à la périphérie externe d'une plaque 58 solidarisée à sa périphérie interne par les rivets 33 au flasque 34 du moyeu 25 ; c'est à cette plaque 58 qu'est solidarisée en 59 la turbine 28. Bien entendu, les structures peuvent tre inversées ; ainsi, selon la figure 3, c'est la rondelle de guidage 50 qui est solidaire du disque de friction 46 tandis que le voile 52 est solidaire de la coquille 55 de la turbine 28. Selon les figures 1 à 3, comme connu en soi le noyau 60 est en trois parties 61,62,63 dont chacune est portée par les aubes de l'impulseur 20, de la turbine 28 et du réacteur 30. Les figures 4 à 13 montrent des variantes de noyau selon l'invention. Selon la figure 4, le noyau 70 est d'une seule pièce, de forme torique et porté par les aubes 21 de l'impulseur 20 auquel il est soudé électriquement ou brasé ; grâce à cette disposition, la turbine 28 notamment, avec sa coquille 55 et ses aubes 29, peut tre obtenue d'une seule pièce par moulage, en étant par exemple en matière plastique. Selon les figures 5 et 6, le noyau 80 est également d'une seule pièce, portée par les aubes 21 de l'impulseur 20, mais ici le noyau 80 est un anneau plié circonférentiellement en accordéon ; ainsi, il peut tre réalisé en acier embouti et fixé sur l'impulseur 20 par exemple par soudure, brasage ou autrement. Tout en étant d'une seule pièce, le noyau peut tre porté par le réacteur 30 au lieu d'tre porté par la turbine 20 ; les figures 7 à 12 montrent des exemples d'un tel noyau. Selon la figure 7, le noyau 90 est de forme torique solidarisé au réacteur 30 par exemple par surmoulage, I'ensemble réacteur 30-noyau 90 étant une pièce du type bi-matière. Selon la figure 8, le noyau 91 est de forme plane en étant issu directement d'une conformation d'une seule pièce du réacteur 30 lui-mme. Selon la figure 9, le noyau 92 est globalement de forme plane et comporte un pied d'orientation axiale par lequel il est solidarisé aux aubes 36 du réacteur 30, au bord externe de celles-ci ; cette solidarisation est obtenue par tout moyen approprié tel qu'emmanchement à force, collage ou autre. Selon la variante des figures 10 et 1 1, le noyau 93 est du mme genre que celui du noyau 80 des figures 5 et 6, plié circonférentiellement en accordéon, mais ici il est porté par le réacteur 30. Selon la figure 12, le noyau 94 est du genre de celui du noyau 90 de la figure 7 mais ici il est de forme pleine au lieu d'tre de forme creuse comme à la figure 7 ; par ailleurs, ici le noyau 94 et le réacteur 30 sont d'une seule pièce alors qu'à la figure 7 le noyau 90 est surmoulé. II est possible également de constituer le noyau en deux parties, dont l'une est portée par la turbine 20 et l'autre par le réacteur 30. La figure 13 illustre une telle possibilité ; selon cette figure, le noyau est constitué d'une partie 95 du type classique portée par la turbine 20 et d'une partie 96, du genre de celui du noyau 91 de la figure 8, de forme générale plane, portée par le réacteur 30. Selon une variante non représentée, le noyau est du genre de celui décrit à propos des figures 5 et 6, ou 10 et 11, mais est porté par la turbine 28. Bien entendu, comme le montrent les figures, la forme des aubes, notamment leur bord libre, de l'organe pompe ou turbine ou réacteur dépourvu d'élément de noyau est adaptée à celle du noyau qu'elles suivent au mieux. Dans les variantes décrites jusqu'ici, le profil interne du circuit du convertisseur de couple 12 est symétrique par rapport à un plan transversal, perpendiculaire à I'axe. Tout en restant dans le cadre de l'invention, il est possible de donner à ce profil une forme dissymétrique. Selon la variante de la figure 14, la forme en oeuf du circuit est légèrement inclinée sur I'axe jusqu'à rendre la paroi externe de la coquille 18 supportant l'impulseur 20 globalement perpendiculaire à I'axe. Cette disposition permet, à encombrement axial équivalent de I'appareil d'accouplement, de réserver plus de place pour 1'embrayage de verrouillage 13 à la périphérie externe, ou, pour un mme embrayage, de diminuer 1'encombrement axial de I'appareil. Selon la figure 15, la paroi externe de la coquille 18 supportant la turbine 20 est également perpendiculaire à I'axe ; ici, on a par ailleurs déformé la coquille 55 de la turbine 28 au droit de 1'embrayage 13 en y créant un affaissement en creux 57 pour augmenter l'espace disponible pour 1'embrayage 13 ; parallèlement, la partie 62 du noyau 60 portée par la turbine 28 porte un bossage 67 orienté vers l'intérieur du noyau 60, la forme du bossage 67 épousant celle de l'affaissement 57 en s'étendant le long de celui-ci en respectant la section de passage constante quel que soit le diamètre. Avantageusement, on réalise un sous-ensemble préassemblé comprenant essentiellement la roue de turbine 28, la rondelle de guidage 50, le voile 52, et les ressorts à action circonférentielle 54. Pour ce faire, ladite rondelle de guidage 50 est couplée au voile avec un jeu circonférentiel permettant l'action des ressorts 54 et elle comporte à cet effet des pattes dirigées radialement vers l'intérieur, engagées dans des gorges circonférentielles obtenues par pliage dudit voile. Le fonctionnement est analogue à celui d'un appareil d'accouplement hydrocinétique classique. Pour mémoire, on rappellera que la roue de turbine 28 est entraînée par la roue de l'impulseur grâce au fluide contenu dans le boîtier et que, après démarrage du véhicule, I'embrayage de verrouillage 13 permet, pour éviter les phénomènes de glissement entre les roues 20 et 28, une solidarisation de l'arbre mené avec l'arbre menant, par serrage du disque de friction 46, sous 1'effet du déplacement axial du piston 44. Le verrouillage qui en résulte permet un entraînement direct de I'arbre mené 32, typiquement l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, par le carter 11 lié en rotation au vilebrequin du moteur du véhicule. REVENDICATIONS 1. Appareil d'accouplement hydrocinétique comportant un carter (11) comprenant, de révolution autour d'un axe, d'une part, une enveloppe (1518) munie d'une paroi transversale (16) propre à tre liée en rotation à un arbre menant et, d'autre part, une roue à aubes ou impulser (20), propre à entraîner hydrocinétiquement une roue de turbine (28) à aubes, solidaire d'un moyeu (35) propre à tre fié en rotation à un arbre mené (32), I'impulseur (20) et la roue de turbine (28) étant constitués de coquilles (18-55) ayant des aubes (21-29) solidaires de la face interne (19-56) des coquilles (18-55), dans lequel l'impulseur (20) et la turbine (28) sont associés à un réacteur (30) pour constitution d'un convertisseur de couple (12), lequel convertisseur de couple (12) comporte un noyau (60,70,80,90,91-95) central de guidage pour le fluide, caractérisé par le fait que le noyau est en une ou deux parties portées respectivement par l'une ou deux des pièces de 1'ensemble constitué par l'impulseur (20), la turbine (28) et le réacteur (30). 2. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau est en deux pièces dont l'une (95) est portée par l'impulseur (20) et l'autre (96) par le réacteur (30). 3. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau est en une seule pièce (70,80) portée par l'impulseur (20) ou la turbine (28). 4. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le noyau (80) est en forme d'anneau plié circonférentiellement en accordéon. 5. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 1, caractérisé par le noyau est en une seule pièce (90-94) portée par le réacteur (30). 6. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le noyau est de forme torique, creux (90) ou plein (94). 7. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le noyau (91) est de forme plane en étant issu directement d'une conformation du réacteur (30). 8. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le noyau (92) est globalement de forme plane et comporte un pied d'orientation axiale par lequel il est solidarisé aux aubes (36) du réacteur (30), par exemple par emmanchement à force ou par surmoulage. 9. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le noyau (93) est en forme d'anneau plié circonférentiellement en accordéon. 10. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur de l'enveloppe (15-18) est placé un embrayage de verrouillage (13) intervenant entre la turbine (28) et l'enveloppe (15-18), ledit embrayage comprenant un amortisseur de torsion, un piston (44) monté mobile axialement et au moins une garniture de frottement propre à tre serrée entre ledit piston (44) et la face interne de la paroi transversale (16). 11. Appareil d'accouplement hydrocinétique selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'amortisseur de torsion comprend des ressorts (54) à action circonférentielle intercalés entre deux pièces, rondelle de guidage (50) et voile (52), I'une de ces pièces étant solidaire en rotation de la garniture de frottement et I'autre de la turbine (28).