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"Perfectionnements aux dispositifs de transmission à vitesse variable"
La présente invention concerne une transmission hydraulique et, plus spécialement, un système hydraulique du type transfor- mateur de couple ou transformateur hydrodynamique.
Le désavantage principal du transformateur de couple hydrau- lique réside dans le fait que son rendement baisse radicalement après avoir atteint le maximum de 85%. En comparant le rendement d'un transformateur de couple hydraulique avec celui d'un accou- plement hydraulique, on a constaté que la courbe de rendement de l'accouplement est une droite qui s'élève graduellement et atteint un maximum d'environ 98%, ce qui est extrêmement favora- ble. Toutefois, l'accouplement présente un désavantage en ce sens que l'accroissement est très lent et que le rendement
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maximum n'est obtenu qu'à la vitesse maximum, c'est-à-dire le couple étant presque égal à zéro.
Par contre, le rendement au transformateur de couple augmente brusquement et atteint une pointe en très peu de temps; cependant, cornue le rendement ne dépasse jamais 85% environ, on voit que, du point de vue économi- que, le transformateur de couple hydraulique, comme tel, ne serait pas susceptible ou capable de concurrencer les autres types de transmission, notamment dans la construction automobile.
On sait que l'accouplement hydraulique et le transformateur hydrodynamique diffèrent entre eux principalement par le fait que le transformateur comporte une série supplémentaire de pa- lettes qui transmettent au rotor secondaire la réaction détermi- née par le rotor primaire. Par conséquent, la perte de rendement du transformateur peut être attribuée aux palettes de réaction, vu que celles-ci provoquent des pertes plus élevées par friction et tourbillonnement. La principale différence entre le trans- formateur hydrodynamique du type précité et l'accouplement hydrau- lique réside dans le fait que la différence de vitesse entre les rotors secondaire et primaire d'un transformateur est plus grande que dans un accouplement, dans des conditions de fonctionnement uniformes.
Dans le cas de chaque dispositif, le couple est évidemment le plus élevé lorsque le rotor entraîné est immobile; le couple baisse jusqu'à zéro lorsque les vitesses des rotors primaire et secondaire se rapprochent sensiblement. Toutefois, comme le ren- dement d'une transmission de couple par transformateur hydrodyna- mique est notablement plus élevé aux faibles vitesses que le rendement d'un accouplement, ce premier 'système est très avanta- geux pour les transmissions, spécialement pour vénicules automo- biles. En effet, alors qu'un transformateur atteint un rendement d'environ 85% lorsque le rapport des vitesses entre les rotors primaire et secondaire est d'environ 5 à 2, l'accouplement n'atteint
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dans ce cas qu'un rendement de 40%.
La transmission du couple du rotor primaire au rotor secon- daire et le rendement de celle-ci n'ont été exposés ci-dessus que d'une manière superficielle, mais sont largement traités dans l'ouvrage "Torque converters" par C.F. Holdt.
L'objet de la présente invention consiste à obtenir un mé- canisme de transmission simplifié comportant un transformateur hydraulique pour assurer un rendement élevé aux petites vitesses, et une prise directe aux grandes vitesses.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir des moyens par lesquels les pertes par frottement et par tourbillonnement peuvent être réduites entre le rotor secondaire, le rotor primaire et le rotor de réaction.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir des moyens par lesquels le mécanisme hydraulique peut être remplacé par une prise directe en un point quelconque d'une courbe de rendement ou à une vitesse donnée quelconque du rotor secondaire.
Un autre objet de l'invention consiste à établir des moyens automatiques pour engager un embrayage par friction, en vue de passer de la transmission hydraulique à la prise directe.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'une transmission hydraulique comportant l'objet de l'invention.
Fig. 2 est une vue à plus grande échelle des moyens d'action- nement pour engager l'embrayage sous l'action d'une pression statique.
Fig. 3 représente les moyens d'actionnement et l'embrayage dans la position engagée.
Dans la Fig. 1, le mécanisme de transmission 10 est un élément monobloc comportant un transformateur de couple 11 et une boîte de vitesses 12. Le transformateur de couple hydraulique est composé du rotor primaire 13 fixé au volant 14, du rotor -secondaire ou
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organe entraîné 15 et du rotor (ou stator) de réaction 16. Le rotor de réaction 16 est monté sur'le moyeu 17, lequel fait par- tie du carter fixé rigidement au moteur ou à un membre du cnâssis du véhicule,, Le rotor de réaction 16 est monté sur un accouplement de roue libre 18, de sorte qu'il peut constituer l'élément de réac- tion fixe, nécessaire pour transmettre le couple du rotor primaire 13 à l'organe entraîné 15.
La disposition est telle que le rotor de réaction sera bloqué lorsqu'il se trouvera forcé de tourner dans un sens opposé à celui du rotor primaire, mais suivra ce dernier lorsque le couple devient négligeable.
Un accouplement à friction 19, fixé au rotor secondaire 15, est appelé à engager le volant 14. L'engagement de l'accouplement est effectué au moyen des soupapes 20 et 21. Les soupapes 20 et 21 sont représentées comme des soupapes sollicitées par des res- sorts qui agissent aux petites vitesses contre l'antagonisme de la force centrifuge; cependant, on peut employer des soupapes d'une autre construction et ayant des moyens d'actionnement diffé- rents. Il va de soi que le nombre de soupapes nécessaires dépend des dimensions de l'appareil, la condition primordiale étant une évacuation rapide et uniforme du fluide d'entre le volant et l'accouplement.
Le fonctionnement des soupapes 20 et 21 est montré clairement dans les Figs. 2 et 3. Dans la Fig. 2, la soupape 20 est montrée. ouverte, permettant un écoulement du fluide entre le volant et la surface d'accouplement, tandis que la soupa,pe 21 est fermée, maintenant ainsi un état statique. Dans la Fig. 3, la. soupape 20 est fermée, empêchent le passage du fluide, tandis que la soupape 21 est ouverte, drainant ainsi le fluide amortisseur d'entre le volant et la surface d'accouplement. Le fonctionnement de ces soupapes est simultané, le fluide étant évacué vers le carter 11.
Le passage qui relie lesdeux soupapes à travers le volant présente un diamètre inférieur à celui du passage à travers le disque d'accouplement, de sorte que, si la soupape 21 s'ouvrait prématu-
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rément par suite d'une accélération trop élevée, le drainage à travers les soupapes ne serait pas assez important pour anni- hiler l'efficacité du dispositif.
L'appareil fonctionne comme suit :
Le fluide au repos dans le mécanisme se dépose dans l'en- ceinte formée par le rotor primaire, tandis que l'excédent de fluide se déverse en 22 dans le carter 11, lequel agit comme réservoir. Lors du démarrage, le fluide compris dans l'enceinte du rotor primaire est réparti dans le transformateur de couple, lequel englobe les espaces compris entre le rotor secondaire 15 et le disque d'accouplement 19 et entre ce dernier et le.volant 14.
Le fluide contenu dans le carter est,pompé vers un réservoir (non montré) en employant le volant comme pompe, ou à l'aide d'autres moyens de pompage. Le fluide arrive du réservoir vers le transformateur de couple par le canal d'alimentation 23, main- tenant ainsi toujours, lors du fonctionnement, le mécanisme com- plètement rempli jusqu'au niveau du trop-plein 22.
Le fluide est refoulé dans diverses directions à mesure que la vitesse du rotor primaire augmente. Il y a, bien entendu, le mouvement tourbillonnaire à l'intérieur de l'espace délimité par le rotor secondaire, .le rotor primaire, et le rotor de réaction.
Un autre mouvement est représenté par l'écoulement du liquide vers la périphérie extérieure de la cavité formée par l'ensemble rotor primaire - volant et le rotor secondaire. La force de ce fluide est employée pour actionner l'accouplement 18.
A mesure que la vitesse de l'ensemble rotor primaire accouplement augmente, les soupapes 20 et 21 sollicitées par des ressorts sont actionnées, (pour une vitesse déterminée d'avan- ce) de sorte que les conditions statiques (voir Fig. 2) subissent un déséquilibrage (voir Fig. 3) amenant ainsi un engagement de l'accouplement et verrouillant le transformateur de couple en prise directe. Le déséquilibrage de' l'état statique est effectué
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automatiquement par la force centrifuge agissant sur les sou- papes, de sorte que le fluide intermédiaire est évacué d'entre le volant et le plateau d'accouplement. De cette façon, l'effort exercé par le fluide en rotation peut agir sur le pl&teau d'ac- couplement.
L'évacuation du fluide s'opère, après l'ouverture de la sou- pape 21, à travers la rainure annulaire 24 et les nombreuses rainures de liaison radiales 32, permettant ainsi le drainage et la fermeture de la soupape 20 et empêchant l'afflux ultérieur de liquide entre le plateau d'accouplement et le volant. Les rainures radiales 32 s'étendent seulement jusqu'à la rainure annulaire 24, ce qui leur permet de drainer rapidement et effi- cacement tout le fluide d'entre le plateau d'accouplement et le volant. La superficie non-interrompue du plateau d'accouplement constitue un joint étanche pour le reste du fluide contenu dans le dispositif.
L'effort qui engage l'accouplement se maintient jusqu'à ce que la vitesse de rotation baisse, de sorte que les ressorts qui sollicitent les soupapes surmontent la force cen- trifuge, ce qui permet au fluide de couler à nouveau entre le plateau d'accouplement et le volant, de sorte que les forces sont à nouveau aans un état statique.
Ainsi, dans un transformateur de couple ayant un rayon d'environ 4pouces, la demanderesse a constaté que, vers 2500 tours/minute, une pression moyenne d' envi ron 4.4 lbs. par pouce carré s'exerce sur le plateau d'embrayage, ce qui permet une action d'accouplement douce. En calibrant les ressorts des sou- papes en vue d'un déclenchement à 2500 tours/minute, ce qui permet une vitesse en marche avant d'environ 40 à 45 milles par heure, on peut obtenir un rendement maximum dans la transmission de couple aux petites vitesses,tout en étant à même d'obtenir le dégagement du transformateur de couple et le verrouillage simultané de la transmission en prise directe.
De cette manière,
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on tire le meilleur parti du transformateur de couple avant sa baisse de rendement, et la transmission est convertie en une prise directe pour des vitesses permettant de tirer le meilleur parti de cette prise directe. Toutefois, les soupapes peuvent être réglées pour fonctionner à n'importe quelle vitesse que l'on estime être avantageuse ou requise.
-De plus, les vitesses du volant et du rotor secondaire se rapprochent fortement et la mise hors d'action du transformateur de cette manière ne produit pas un choc qui se fasse fortement sentir. Cette mise horsd'action supprime également le couple exercé sur le rotor de réaction, de sorte que l'accouplement de roue libre se dégage et tourne dans le même sens que l'ensemble rotor primaire - rotor secondaire, éliminant ainsi toute perte de vitesse par friction causée par les remousdu fluide.
La puissance est transmise de l'appareil hydraulique à la boîte de vitesses12, laquelle peut établir, par différentes com- binaisons o.'engrenages, des démultiplications ou des multiplica- tions supplémentaires. Toutefois, et comme montré au dessin, la boîte de vitesses 12 ne permet de réaliser, au moyen d'engrena- ges planétaires, qu'une vitesse avant, une vitesse arrière, une position neutre et un blocage positif des roues arrière à titre de frein de stationnement supplémentaire. Le mécanisme de chan- gement de vitesse montré dans la Fig. 1 est au point mort. Pour établir la marche avant, on engage les pignons 25 et 26, et 27 et 28. On obtient la marche arrière en engageant les pignons 25 et 26, et 27 et 29.
Le blocage positif est obtenu en engageant les pignons 28 et 30, et 27 et 29. Aucune autre explication n'est nécessaire, vu que les engrenages sont du type planétaire classi que, leur fonctionnement étant bien connu et s'expliquant par lui-même.
Le pignon 28 est muni d'une surface de freinage et est soumis à l'action d'une bande de frein 31. La bande de frein 31 est ac- tionnée par le système de freinage du véhicule, de manière à
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arrêter simultanément le mouvement des engrenages et celui du véhicule, permettant ainsi de réduire l'inertie du dispositif hydraulique et des engrenages planétaires. Le frein peut être employé pour faciliter la manoeuvre des pignons, du fait qu'il supprime tout mouvement des engrenages dû à un effort d'entrai- nement résiduel exercé par le transformateur.
Certaines modifications peuvent être apportées à la dispo- sition, la construction et la combinaison des divers organes (le la construction perfectionnée, sans sortir du cadre de l'in- vention.
REVENDICATIONS.
1 - Dispositif de transmission à vitesse variable du type à transformateur hydrodynamique, comportant : un rotor primaire; un rotor secondaire; un rotor de réaction; un organe d'accouple- ment fixé à, demeure mais d'une manière flexible au dit rotor secondaire; et des moyens pour engager le dit organe d'accouple- ment par friction en vue d'établir une prise directe.
2 - Dispositif de transmission à vitesse variable du type à transformateur hydrodynamique, comportant : un rotor primaire, un rotor secondaire et un rotor de réaction, le dit rotor primaire étant fixé rigidement à un volant, un organe d'accouplement étant réuni au ait rotor secondaire, le dit organe d'accouplement et le dit volant présentant des moyens coopérant pour maintenir un état statique entre l'organe d'accouplement et le volant pour une vitesse périphérique donnée, les dits moyens coopérant agissant automatiquement pour déséquilibrer les forces statiques, de manière à engager les dits organes d'accouplement et volant.
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