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PROCEDE ET APPAREIL DE TRANSMISSION HYDRO-ELSTIQUE D'ENERGIE D'UN ARBRE
DE COMMANDE A UN ARBRE COMMANDE.
On connaît des accouplements à liquide pour la transmission élas- tique d'un couple de rotation d'un arbre de commande à un arbre commandé.
Dans des buts de ce genre, on utilise fréquemment par exemple l'accouplement de FOETTINGER dans lequel un liquide est mis en mouvement en circuit fermé par la force centrifuge entre une pompe centrifuge montée sur l'arbre de commande et une turbine montée sur l'arbre commandé. La différen- ce des nombres de tours entre les deux arbres atteint normalement environ.3% et est désignée sous le nom de "glissement".Ce glissement est équivalent à la consommation permanente d'énergie nécessaire à la marche de l'accouplement.
A part cette perte d'énergie, les accouplements pour des nombres de tours pe- tits et moyens, tels qu'on les utilise d'habitude par exemple dans des moteurs de bateaux, sont encombrants, lourds et chers. Leurs dimensions sont inverse- ment proportionnelles à la troisième puissance de leur nombre de tours.
Un autre accouplement hydro-élastique utilise la pression hydro- statique dune pompe (par exemple une pompe à engrenage) pour la liaison en- tre les deux moitiés de 1,9 accouplement. En cas de variations plus importan- tes du couple de rotation,, des soupapes de surpression permettent l'échappe- ment d'une partie du liquide sous pression. De cette manière les pointes du couple de rotation de l'arbre de commande ne sont pas transmises à l'arbre commandé; des vibrations de torsion sont supprimées. Ces accouplements ont l'inconvénient d'une perte d'énergie, d'une construction compliquée et d'une usure rapide de certaines-pièces accessoires.
Le procédé conforme à l'invention pour la transmission élastique du couple de rotation entre deux arbres disposés l'un derrière l'autre, uti- lise la pression hydrostatique produite par la force centrifuge dans un liqui- de entraîné par l'accouplement. Des variations de pression à !-'intérieur du
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liquide à la suite de-vibrations de torsion sont absorbées dans l'accouple- ment par des parois disposées radialement dans les pièces d'accouplement pri- maire et secondaire qui peuvent se rapprocher ou respectivement s'écarter l'une de l'autre en direction périphérique. Les pertes de puissance inévita- bles lors de l'emploi d'énergie dynamique, comme par exemple dans l'accouple- ment de Föttinger sont ainsi supprimées. Les accouplements deviennent plus légers, plus simples et moins chers.
Il devient même possible de les insérer dans le volant normal d'un moteur Diesel.
L'invention a pour but un procédé de transmission hydro-élasti- que d'énergie d'un arbre de commande à un arbre commandé dans lequel le li- quide mis en mouvement de rotation, dans l'accouplement, produit une pression hydrostatique par la force centrifuge et fait agir celle-ci entre deux sur- faces de pression mobiles l'une par rapport à l'autre des pièces de commande et commandée de l'accouplement.
Un autre but de l'invention consiste en un accouplement pour la transmission hydrostatique et élastique d'énergie par application du procé- dé décrit qui comprend une enveloppe d'accouplement creuse disposée à une des extrémités des arbres et munie d'un certain nombre de parois radiales mon- tées entre la circonférence et les faces de l'enveloppe, un certain nombre de parois radiales fixées sous forme de rayons sur l'autre extrémité d'arbre et qui pénètrent dans l'espace libre compris entre les parois radiales de l'en- veloppe de l'accouplement de manière qu'elles s'adaptent de façon étanche par leurs bords extérieurs et latéraux aux parois de l'enveloppe d'accouplement mais peuvent cependant s'y mouvoir suivant la circonférence, et une certaine quantité de liquide qui, pendant la rotation de l'accouplement,
est projetée entre les parois radiales de la pièce de commande et de la pièce commandée de l'accouplement.
D'autres buts importants de l'invention ressortent de la descrip- tion suivante des détails et des dessins en annexe.
Des particularités de l'accouplement conforme à l'invention sont par exemple représentés sur les figures 1 à 5 du dessin.
La figure 1 est une coupe longitudinale verticale à travers l'ac- couplement et l'axe des arbres;
La figure 2 est une coupe à travers l'accouplement perpendiculai- re à l'axe de l'arbre dans le champ d'un tube de remplissage fixe, qui est supporté à l'extérieur de l'accouplement sur sa partie tournante et sert à remplir l'accouplement de liquide ou à compenser les pertes entre les pièces de commande et commandée de l'accouplement;
Les figures 3, 4 et 5 représentent des coupes partielles perpen- diculaires à l'axe des arbres à travers des chambres remplies de liquide, entre les parois radiales des pièces de commande et commandée de l'accouple- ment.
Sur l'arbre de moteur 1 est disposé un volant 2 composé de plu- sieurs pièces 2, 2a, 2b. L'espace creux cylindrique formé entre ces pièces 3 est subdivisé par un certain nombre de parois radiales (voir les figures 3, 4 et 5). Ces parois sont disposées entre la circonférence et les parois laté- rales du volant et sont imperméables au liquide de l'accouplement. Sur l'ar- bre commandé se trouve un moyeu 6 et sur celui-ci sont disposées en forme de rayons des parois radiales 7 dont le nombre et les dimensions correspondent à ceux des parois 4 à l'intérieur du volant (voir fig. 3, 4 et 5). Les pa- rois 7 s'adaptent aux parois latérales et à la circonférence de l'espace cy- lindrique creux 3 de façon étanche, mais peuvent s'y mouvoir librement sui- vant la circonférence.
L'étanchéité des parois 7 sur le côté et le long des arêtes extérieures peut éventuellement être réalisée par des rubans de bour- rage.
Chaque seconde chambre 8 entre les parois radiales 4 et 7 renfer- me une même quantité de liquide (par exemple de l'huile), qui est projetée par la force centrifuge contre la bague extérieure 2a (figure 1) pendant la
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rotation du volante et qui exerce également une pression contre les parois 4 et 7 au moyen de la pression hydrostatique produite par la force centri- fuge. La grandeur de cette pression dépend non-seulement du nombre de tours et de la quantité d'huile9 contenue dans les chambres 8,mais également de l'épaisseur de la bague d'huile, mesurée en direction radiale.
Si par exemple l'huile ne devait pas arriver jusqu'à la surfa- ce 10, comme on le montre sur la figure 3, mais jusqu'à la surface 11, com- me on le représente sur la figure 4 - chacune par rapport à la chambre 8 - la pression exercée sur les parois 4 et 7 deviendrait plus grande, bien que la quantité de liquide dans la chambre 8 ne se soit pas modifiée.'En cas de couple de rotation plus élevé, par suite de vibrations de torsion, les pa- rois 4 sont pressées plus étroitement contre les parois 7, et de cette fa- çon, le niveau du liquide monte automatiquement.
Cette dépendance de l'effort de pression total contre les pa- rois 4 et 7 en fonction de l'épaisseur radiale de liquide agit à la maniè- re d'un coussin élastique, pour absorber des variations du couple de rota- tion, pratiquement de la même façon qu'un ressort élastique. Si par exem- ple par suite de variations du couple de rotation sur le volant 2 les pa- rois 4 compriment le liquide dans -les chambres 8 jusqu'à la profondeur ra- diale 11, la pression totale entre les deux moitiés de l'accouplement aug- mente également. Si d'autre part la pression ou respectivement le couple de rotation diminue, la distance entre les parois 4 et 7 augmente de nou- veau après avoir attexnt son minimum, lors de l'accroissement maximum de la vitesse pendant les variations de l'effort de rotation.
Il est remarquable que non seulement la profondeur radiale, mais également la pression hydrostatique entre les deux parois se modifient-pour chaque variation de la vitesse périphérique de l'accouplement. De cette ma- nière, la profondeur radiale du liquide aussi bien que la pression hydrosta- tique qui y est produite agissent de commua, comme éléments de liaison élas- tique, qui est à même d'absorber de grands couples de rotation et des va- riations du couple de rotation dans un accouplement ayant des dimensions totales relativement faibles.
La grandeur du couple de rotation qu'un accou- plement déterminé conforme à l'invention est capable d'absorber, dépend du nombre de tours, de la grandeur du diamètre du cylindre creux 3, de la sur- face et du nombre des parois radiales soumises à la pression et de la pro- fondeur radiale de l'huile entre les pièces de commande et commandée de l'ac- couplement.
Lors du démarrage, pendant l'arrêt et en cas de marche arrière de courte durée de la machine de commande, aucune force centrifuge n'est dis- ponible au début. Pour ces conditions, on prévoit des ressorts ou tampons 129 constitués d'une manière élastique quelconque, des deux côtés des parois 4.
Toutefois, déjà après un petit nombres de tours, il existe de nouveau une quantité suffisante de liquide et une pression suffisante pour séparer les parois 4 et 7 l'une de l'autre et décharger le tampon 12.
De l'huile qui passe éventuellement des chambres 8 remplies au tour des arêtes de la paroi radiale 7 dans l'espace voisin vide 13, est de nouveau refoulée aussitôt de cet espace par les ouvertures de passage 14 si- tuées sur la périphérie extérieure de l'espace creux 13 et pénètre ainsi dans l'espace annulaire ouvert 15 (voir figures 1 et 2) disposé extérieurement au volant et tournant avec lui. Un ou plusieurs tubes de Pitot fixes 16 (figu- res 1 et 2) sont maintenus de l'extérieur dans l'espace annulaire 15. Leurs extrémités extérieures débouchent à l'encontre du sens de rotation pour absor- ber l'huile 18 éventuellement entraînée. Leurs extrémités intérieures débou- chent dans un espace annulaire 19 à l'intérieur de l'accouplement et sont disposées plus près de l'axe de rotation.
En outre, il existe à l'extérieur du volant un réservoir fixe 17 relié au tube de Pitot 16 par un robinet à trois voies 16a à l'aide duquel il est possible ou bien de relier entre elles les ouvertures extérieure et intérieure du tube 16, ou bien le réservoir 17 et l'ouverture intérieure du tube 16 ou bien, l'ouverture extérieure du tube 16 et le réservoir. Sous l'action de la force centrifuge dans l'espace annu-
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laire 19, l'huile pénètre par les canaux (figures 1, 3, 4 et 5) dans les chambres sous pression 8 entre les parois 4 et 7. Une répartition uniforme des quantités et des pressions du liquide dans ces chambres est assurée par le canal annulaire 22 et les ouvertures de liaison 21 entre les chambres sous pression 8 et ce canal 22 (figures 1, 3, 4 et 5).
Pour le réglage de la quantité correcte d'huile dans les chambres 8 pour les rendre aptes à recevoir le couple de rotation normal et le nombre normal de tours de l'arbre de commande, l'espace annulaire 3 et l'espace col- lecteur 15 sont reliés par un certain nombre d'orifices 24 qui traversent les parois 2b. La distance radiale de ces trous, mesurée depuis la périphérie du cylindre creux 3, règle la largeur correcte de l'anneau d'huile dans les cham- bres 8. Pour un nombre de tours normal et un couple de rotation normal et pour la quantité correcte d'huile, les orifices 24 sont recouverts par les faces des parois 7 (voir figure 3).
S'il y a trop d'huile dans la chambre 8, la pression hydrostatique augmente, la distance entre les parois 4 et 7 s'ac- croit, l'orifice 24 se découvre et l'huile en excès passe par l'orifice 24 dans l'espace annulaire extérieur 15 (voir figures 1 et 5).
Lors du premier remplissage des chambres de pression 8 au moyen d'huile, et pour fixer la quantité correcte d'huile dans ces chambres, on raccorde, tout d'abord le réservoir à huile 17 à l'espace annulaire 19 au moyen du robinet à trois voies 16a. L'huile pénètre alors de l'espace annu- laire 19 par les canaux 20 dans les chambres de pression 8. L'entrée de l'hui- le dans ces chambres occasionne un accroissement de la distance des parois 4 et 7 jusqu'à ce que les orifices 24 soient ouverts pour l'huile et que l'hui- le en excès passe alors par ces orifices dans l'espace collecteur 15 (voir figures 5 et 1). A ce moment, on dispose le robinet à trois voies 16a de ma- nière qu'il relie l'extrémité extérieure du tube 16 au réservoir 17 pour que l'huile en excès qui s'est écoulée de l'espace 15 soit à nouveau refoulée dans le réservoir 17.
L'accouplement possède alors le remplissage correct.
On peut également supprimer entièrement l'espace annulaire 15 et les tubes 16 si on entoure par contre l'accouplement d'une enveloppe fixe pour recueillir l'huile qui sort par les orifices 14 ou respectivement 24.
L'huile qui s'en écoule est alors recueillie dans un récipient en-dessous de l'accouplement et - chaque fois que c'est nécessaire - on la fait passer à nouveau dans l'space annulaire 19 au moyen d'une pompe.
Le montage de l'accouplement hydro-élastique conformément à la présente invention permet également de disposer un accouplement démontable à l'intérieur de la même enveloppe de l'accouplement. Il est ainsi possible de raccorder l'un à l'autre ou de séparer l'un de l'autre les arbres de com- mande et commandé suivant les besoins. Une disposition de ce genre offre par exemple de l'importance entre un moteur de commande et un mécanisme démulti- plicateur. Dans cette disposition, les parois radiales 7 ne sont pas fixées directement à un essieu sur une des extrémités de l'arbre mais à la périphé- rie extérieure d'un anneau indépendant dont la partie intérieure porte une des moitiés de la pièce d'accouplement de l'accouplement démontable, qui peut par exemple consister en un accouplement à engrenages ou à lamelles.
REVENDICATIONS.
1/ Procédé de transmission hydro-élastique d'énergie d'un arbre de commande à un arbre commandé au moyen d'un accouplement qui tourne avec les arbres, caractérisé en ce que les efforts de pression nécessaires à la transmission du couple de rotation sont obtenus par des énergies de masses d'un liquide produites par la force centrifuge pendant la rotation des arbres et agissant sur des surfaces de pression de pièces d'accouplement de comman- de et commandée.