FR2499649A1

FR2499649A1 - Groupe motopropulseur comportant un moteur d'entrainement et un frein hydrodynamique

Info

Publication number: FR2499649A1
Application number: FR8202378A
Authority: FR
Inventors: Klaus Brosius
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1981-02-12
Filing date: 1982-02-08
Publication date: 1982-08-13
Also published as: DE3105004A1; FR2499649B1; DE3105004C2

Abstract

UN GROUPE MOTOPROPULSEUR COMPREND UN MOTEUR D'ENTRAINEMENT ET UN FREIN HYDRODYNAMIQUE FORME PAR DEUX ACCOUPLEMENTS HYDRAULIQUES 21, 22; 23, 24. L'UN DES ACCOUPLEMENTS COMPREND UNE COURONNE D'AUBES DE ROTOR 21 RELIEE A L'ARBRE D'ENTRAINEMENT 14 ET UNE COURONNE D'AUBES DE STATOR 22. LE SECOND ACCOUPLEMENT COMPORTE UNE COURONNE D'AUBES DE ROTOR RELIEE A L'ARBRE D'ENTRAINEMENT 14 ET, AU LIEU D'UNE COURONNE D'AUBES DE STATOR, UNE AUTRE COURONNE D'AUBES DE ROTOR 24 CONSTAMMENT ENTRAINEE EN SENS INVERSE DU SENS DE ROTATION DU MOTEUR 10. LES DEUX ACCOUPLEMENTS SONT DE PREFERENCE SEPARES HYDRAULIQUEMENT ET COMPORTENT DES DISPOSITIFS DISTINCTS DE REGLAGE DU DEGRE DE REMPLISSAGE 28, 30 OU 29, 31. D'AUTRES DISPOSITIFS DE COMMANDE ONT POUR ROLE DE FAIRE EN SORTE QUE LE SECOND ACCOUPLEMENT 23, 24 COMPENSE LA CHUTE NATURELLE DU COUPLE DE FREINAGE PRODUIT PAR LE PREMIER ACCOUPLEMENT 21, 22 DANS LA GAMME INFERIEURE DES VITESSES DE L'ARBRE D'ENTRAINEMENT 14. APPLICATION AUX VEHICULES ET INSTALLATIONS MOTRICES EN GENERAL.

Description

L'invention a trait à un groupe motopropulseur du type comprenant notamment un moteur d'entratnement et un frein hydrodynamique.

Dans les groupes motopropulseurs connus de ce genre (notamment celui décrit et représenté dans le document Ouest-Allemand DE-OS 14 oe 427) les deux cycles du travail du frein hydrodynamique sont agencés symétriquement entre eux; autrement dit, on dispose de deux couronnes d'aubes de rotor et de deux couronnes d'aubes de stator. Les deux ensembles rotatifs de ces cycles sont constamment remplis et évacués simultanément gracie à un dispositif unique de commande associé aux deux cycles. Il est connu que le moment de freinage obtenu à partir d'un frein de ce type chute suivant une courbe parabolique à mesure que la vitesse de rotation du rotor approche de zéro. Dans ces conditions, le frein hydrodynamique ne peut immobiliser complètement l'arbre à freiner.

On peut cependant éviter cet inconvénient en faisant fonctionner le frein hydrodynamique conjointement à un frein à friction dont le moment de freinage sera réglé par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage à un niveau tel que le moment de freinage produit en commun par les deux freins soit égal au moment de freinage désiré à chaque instant. Il convient de se référer à cet effet par exemple au document Ouest-Allemand
DE-AS 28 24 923. Dans ce cas, le frein hydrodynamique assume constamment la plus grande partie possible du couple total de freinage requis à chaque instant. En fait, ce moyen permet de réduire l'usure du frein à friction. Cependant, ce procédé a des limites. Dans la plupart des freins, c'est toujours dans la gamme des basses vitesses de rotation que le frein à friction subit une usure considérable.

Dans des groupes motopropulseurs comportant des bottes de vitesses (cf. le document Ouest-Allemand DE-AS 26 52 651) il est connu de disposer un frein hydrodynamique du côté de l'entrée du mécanisme de changement de vitesse. Dans ce cas, on peut, pendant le freinage hydrodynamique, augmenter le nombre de tours/minute de la couronne d'aubes du rotor par rapport au nombre de tours/minute de l'arbre à freiner. En effet, on assure une meilleur utilisation du frein hydrodynamique dans la gamme inférieure des vitesses de rotation de l'arbre secondaire. Toutefois, là aussi le freinage jusqu'à l'arrat total doit être assuré au moyen d'un frein à friction.

La présente invention est basée sur le problème que pose le freinage hydrodynamique jusqu'à l'arrêt dans un groupe motopropulseur du genre énoncé plus haut.

Ce problème a déjà été résolu dans des groupes motopropulseurs de genres différents. Il s'agit par exemple de "turbo-inverseurs" qui comportent un convertisseur hydrodynamique de couple pour chaque sens de marche, et dans lesquels on peut freiner par inversion du sens de marche (DE-AS 15 80 952). Un autre exemple réside dans un changement de vitesse pour véhicule, équipé d'un convertisseur hydrodynamique de couple et d'un mécanisme inverseur pouvant être actionné sous charge (DE-PS 25 18 186).

On peut ainsi, à l'aide du convertisseur de couple, opérer le freinage jusqu'à l'arrêt par inversion du mécanisme inverseur.

La présente invention apporte une solution totalement différente à ce problème. On s'écartera désormais fondamentalement de la construction symétrique des freins hydrodynamiques connus comportant deux cycles de courant de fluide ou accouplements; alors qu'un premier accouplement ou cycle de courant comporte, comme c'était le cas jusqu'à présent, une couronne d'aubes de rotor et une couronne d'aubes de stator, l'autre accouplement ou cycle de courant comporte, au lieu d'une couronne d'aubes de stator, une couronne d'aubes solidaire du moteur d'entraînement et qui tournent constamment dans le sens négatif. On peut également énoncer ce qui suit : le second accouplement ou cycle de courant est désormais constitué par un accouplement hydrodynamique comportant des couronnes d'aubes tournant en sens contraires.Pris séparément, un tel accouplement est connu par l'ouvrage technique de Kickbusch, intitulé "Fbttinger-Kupplungen und Föttinger-Getriebe", , ("Embrayages et Transformateurs de Vitesse
Système Fottinger"), Springer-Verl. 1963. De la même source on apprend également que le couple transmissible par un tel accouplement croit dans tous les cas au-dessus de a valeur -1 à mesure qu'augmente le rapport de vitesses.La Demanderesse a cependant constaté qu'un tel accouplement hydrodynamique peut compléter d'une manière très avantageuse un frein hydrodynamique traditionnel, à savoir surtout dans des domaines particuliers où le couple de freinage du frein (c'est-à-dire du premier cycle de courant) diminue suivant une courbe parabolique lorsque la vitesse de rotation en tr/min du moteur d'entralnement se rapproche de zéro. Grtce à la disposition suivant la présente invention, le rapport négatif des vitesses dans le dispositif hydrodynamique d'accouplement augmente, de même que le couple de freinage produit par ce dispositif.

Dans le cas le plus simple, les deux cycles de courant sont constamment remplis en commun. Il s'ensuit que la partie principale du couple de freinage est dérivée du premier cycle de courant dans la gamme supérieure des vitesses d'entraînement, et du second cycle de courant dans la gamme inférieure des vitesses d'entratnement. En d'autres termes, la diminution du couple de freinage du premier cycle de courant, qui résulte de la réduction de la vitesse de rotation du rotor, sera. au moins largement compensée par l'accroissement simultané du couple de freinage du second cycle de courant.

Par ce moyen, à savoir, le fait que l'une des deux couronnes d'aubes du second cycle de courant est accouplée à la machine d'entratne- ment, celle-ci doit céder de la puissance au frein, aussi longtemps que le second cycle de courant est intercalé. D'une façon générale, on s'efforcera de limiter cette cession de puissance à la quantité absolument nécessaire. A cet effet - contrairement au cas décrit précédemment - on n'enclenchera que le premier cycle de courant dans la gamme supérieure des vitesses de rotation.Pour enclencher le second cycle de courant, il y a deux possibilités :
a) cet enclenchement se produit seulement lorsque le degré de remplissage du premier cycle de courant a atteint la valeur de 1oye% (parabole du remplissage total);
b) l'enclenchement du second cycle de cabane se produit toujours lorsque le couple de freinage requis à chaque instant est supérieur au couple de freinage que l'on peut produire à travers le premier cycle de courant. Autrement dit : l'enclenchement du second cycle de courant ne se produit pas seulement lorsque le premier cycle de courant a atteint la parabole de remplissage total, mais aussi, en cas de nécessité, dans la zone de remplissage partiel, lorsqu'il y a lieu d'appliquer un couple de freinage particulièrement élevé.

On décrira maintenant un mode préféré de réalisation de 1' in- vention en se référant à l'unique Figure du dessin annexé qui montre schématiquement un groupe motopropulseur associé à un frein hydrodynamique, ainsi que les dispositifs de commande correspondants.

Un moteur ou machine d'entratnement 10 actionne un arbre de eor- tue14 par l'intermédiaire, d'une part, d'un convertisseur hydrodynamique de couple 11 pourvu d'un coupleur 12,-et d'autre part d'un mécanisme de changement de vitesse désigné dans son ensemble en 13. Ce mécanisme de changement de vitesse 13 comprend un train planétaire de marche avant V et un train planétaire de marche arrière R, ainsi qu'un train planétaire complémentaire Z muni d'un frein de changement de vitesse 16. Sur l'arbre de sortie 14 est agencé un frein hydrodynamique proprement dit, désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 20.

Les composants essentiels de ce frein sont décrits ci-après; il s'agit
a) d'un premier accouplement ou circuit de courant de forme torique, qui comprend d'une part une couronne d'aubes de rotor 21, accouplée à l'arbre sortie14, et d'autre part une couronne d'aubes de stator 22 solidaire du carter de frein 25;
b) d'un second accouplement ou circuit de courant de forme torique, constitué par deux couronnes d'aubes de rotor 23 et 24, dont 1 'une (23) est également accouplée à l'arbre de sortie 14 tandis que l'autre (24) est accouplée à un arbre creux 15 concentrique à l'arbre de sortie 14.

Dans le carter de frein 25 fait saillie radialement vers l'intérieur un déflecteur ou cloison 25a disposé entre les deux couronnes d'aubes de rotor 21 et 23 disposées dos à dos. On obtient ainsi une sepa- ration hydraulique des deux circuits de courant de fluide. Chacun des deux circuits de courant de fluide comprend des moyens distincts pour en assurer l'enclenchement et le déclenchement, et aussi pour en régler le degré de remplissage. A cet effet, il est prévu pour chaque circuit d'admission 26 ou 27 comportant une pompe commune de remplissage 32 et, en outre, toujours pour chaque circuit, une valve d'admission et de décharge 30 ou 31.

Le rôle des valves 28 à 31 précitées est décrit dans le document Ouest
Allemand DE-OS 28 55 654 mentionné plus haut. Par conséquent, on ne citera dans ce qui suit que quelques-uns des organes de commande les plus importants : la pédale de frein 33 munie d'un contacteur électrique 34 et d'une valve de commande de pression 35; la pompe de pression de commande 36 et la valve de commutation de pression de commande 37. Chaque fois que l'on enfonce la pédale de frein 33, on ferme le contacteur 34 et l'on inverse ainsi la valve de commutation 37, ce qui fait parvenir du fluide sous pression dans le système de conduites de. commande 38, 39, 40 et 41.Cela produit les effets suivants :le frein du changement de vitesse 13 est desserré, ce qui interrompt la transmission de puissance entre le moteur 10 et l'arbre de sortie 14. De plus, la valve d'admission 26 est inversée, ce qui assure le remplissage du premier cycle de courant 21 et 22. La pression de commande parvient à travers les conduites 42 et 43 dans les valves de surcharge 28 et 29 et maintient ensuite ces dernières en position fermée.

La valve de commande de pression 35 produit une pression variable dans le réseau de conduites à valeurs de consigne 44, 45, 46 et 47.

Cette pression variable agit sur les valves de réglage 30 et 31 dans le sens de la fermeture. Des pressions de mesure sont prélevées sur le frein 20 et dirigées par les conduites 48 et 49 vers les valves de réglage 30 et 31. La valeur de ces pressions de mesure correspond à peu près au couple de freinage produit dans les cycles de courant 21, 22 ou 23, 24, et ces pressions agissent sur les valves de réglage 30 et 31 dans le sens de l'ouverture de celles-ci. Les valves de réglage 30 et 31 sont reliées par la conduite de commande 50 ou 51 aux valves de surcharge 28 et 29, et déferminent une réduction pré-réglée de la pression de commande transmise par les conduites 42 et 43, ce qui assure une ouverture régulée des valves de surcharge 28 et 29.

Cette ouverture ne s'applique d'abord que pour la valve de surcharge 28 associée au premier cycle de courant 21, 22. Ensuite, le second cycle de courant 23, 24 n'est rempli qu'à partir du moment où le premier cycle de courant 21, 22 n'est plus à même de fournir à lui seul le couple de freinage momentanément requis. Ce cas se produit en particulier lorsque la vitesse de rotation de l'arbre d C sortie 14 a diminué au point que le degré de remplissage du premier cycle de courant 21, 22 a atteint la valeur de 100%, c'est-à-dire lorsque la parabole de remplissage total a été atteinte.

Pour déterminer cette condition particulière il est prévu une vanne-pilote 52 à deux positions, à savoir une position de repos (représentée sur le dessin) et la position opposée qui est celle de travail.

Sur l'arbre de eortte 14 est fixée une chambre à tube - écope 53, qui tourne par conséquent solidairement avec ledit arbre et dans laquelle se trouve un anneau liquide tournant. Dans cet anneau liquide est immergé un tube - écope - fixe 54 relié à une conduite de mesure 55.

La pression qui s'établit dans cette conduite 55 croit avec le carré de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 14. Cette pression agit sur la vanne-pilote 52 de telle sorte qu'elle maintient normalement cette vanne dans sa position de repos.

Dans le sens contraire, c'est la pression de consigne, transmise par la conduite 47, qui agit sur la vanne-pilote 52. Lorsque le cycle de courant 21, 22 atteint la parabole de remplissage total, la pression dans la conduite 55 aura diminué à tel point que la pression régnant dans la conduite 47 deviendra prédominante et la vanne 52 sera commutée pour prendre sa position de travail. On obtient ainsi les effets suivants
En passant par la conduite 38, la pression de commutation parvient dans les conduites 56 et 57. Cela ouvre la valve d'admission 27 du second cycle de courant 23, 24 qui est ainsi rempli. En outre, un vérin 59 de réglage du moteur, associé à la pédale d'accélérateur 58, est action né dans le sens propre à faire fonctionner le moteur 10 avec une puissance supérieure au régime de ralenti.Ainsi, le moteur entrasse la roue à aubes 24 à travers le convertisseur 11 ou le coupleur 12 et à travers le portesatellite du train planétaire de marche arrière R. Cette roue à aubes 24 tourne par conséquent en sens contraire de la roue à aubes 23.

En outre, le vérin 59 de réglage du moteur peut être alimenté à partir de la conduite 55 et à travers la conduite 60 avec un fluide dont la pression est proportionnelle à la vitesse de rotation. Par ce moyen, on peut adapter la puissance du moteur 10 à chaque vitesse distincte de rotation de l'arbre de sortie 14
Dans l'ensemble que montre le schéma du dessin on a supposé que les pressions de consigne dans les conduites 45, 46 et 47 sont constamment égales entre elles, c'est-à-dire qu'elles dépendent dans la même mesure de la position de la pédale de frein 33. Il peut donc être nécessaire, dans certaines circonstances, que la pression par exemple dans la conduite 47 dépende d'une fonction autre que la position de la pédale de frein, au lieu de la pression régnant dans les conduites 45 et 46.Cela peut être réalisé à l'aide d'un convertisseur de signaux qui doit alors être inséré complémentairement dans la conduite 47.

Aussi longtemps que le premier cycle de courant 21, 22 fonctionne selon la parabole du remplissage total, la pression proportionnelle à la vitesse de rotation qui règne dans les conduites 55 et 60 est égale à une mesure du couple de freinage qui est encore obtenu à partir du premier cycle de courant 21, 22. A cet effet, on permet à cette pression passant par la conduite 61 d'agir, en plus de la pression de mesure (conduite 49), sur la valve de réglage 31, soit à l'encontre de la pression de consigne (conduite 45).

Par cette disposition, on obtient à partir de la pression de consigne et de la pression proportionnelle à la vitesse de rotation une force différentielle qui constitue la valeur de consigne pour le second cycle de courant 23 et 24. Par conséquent, on obtient ainsi que la valeur du couple de freinage produit par le second cycle de courant 23, 24 soit égale à la différence qui existe entre chaque couple de freinage en gendré (valeur de consigne, réglée par l'entremise de la pédale 33) et le couple de freinage effectivement engendré par le premier cycle de courant 21, 22 (mesuré d'après la pression prélevée par le tube- Scopie
fixe 54, laquelle est proportionnelle à la vitesse de rotation).

La valve de réglage 31 pourrait également recevoir la pression de mesure engendrée dans le premier cycle de courant 21, 22 (conduite 48) au lieu de la pression précitée (conduite 61) proportionnelle à la vitesse de rotation.

Il est bien entendu que les aubes des roues 21, 22, 23 et 24 sont disposées obliquement selon le mode connu, afin que, dans le sens préféré de rotation de labre de sortie 14 (dans le cas présent le sens de marche avant) le couple de freinage obtenu soit le plus élevé possible. Si besoin est, pour le sens de rotation inverse il convient de prévoir en complément un cycle de courant de freinage, comportant des aubes obliques correspondantes. Cette variante n'est pas représentée sur le dessin. Le frein hydrodynamique 20 comportera en outre, d'une manière générale, un dispositif connu destiné à réduire les pertes par ventilation, et qui, lorsque le frein 20 est débrayé ou libéré, agit de telle sorte que ce frein ne soit rempli que par de l'air (cette disposition n'était de mime pas représentée sur le dessin).

Claims

REVENDICATIONS

1. Groupe motopropulseur comportant un moteur d'entraînement (10) et un frein hydrodynamique (20), du genre dans lequel

a) un premier accouplement ou cycle de courant de fluide, de

forme torique, est constitué par une couronne d'aubes de

rotor (21) reliée à un arbre de sortie (14) , et par

une couronne d'aubes de stator (22);

b) un second accouplement ou cycle de courant de fluide, de

forme torique, est constituée par deux couronnes d'aubes

(23, 24) dont une (23) est également reliée à l'arbre d'en

tratnement (14);;

c) il est prévu entre le moteur d'entratnement (10) et l'arbre

d'entratnement (14) un dispositif (16) pour interrompre la

transmission de puissance, lequel entre en activité lors

qu'on actionne le frein hydrodynamique, ce groupe étant caractérisé en ce que l'autre couronne d'aubes (24) du second accouplement ou cycle de courant est relise au moteur d'entratne- ment (10) de telle sorte qu'il tourne en sens inverse de la couronne d'aubes (23) solidaire de l'arbre d'entratnement (14).

2. Groupe motopropulseur selon la Revendication 1, caractérisé en ce que

a) les deux accouplements ou cycles de courant (21, 22 ou 23,

24) sont séparés hydrauliquement entre eux;

b) chacun des deux accouplements ou cycles de courant comporte

son propre dispositif de réglage du degré de remplissage

(28, 30 ou 29, 31);

c) le dispositif qui règle le degré de remplissage (28, 30) du

premier accouplement ou cycle de courant sert, selon le mode

connu, à maintenir à une valeur constante le couple de frei

nage produit, dans la gamme dite de remplissage partiel, de

manière à fixer une valeur de réglage par comparaison d'une

valeur réglable de consigne avec une valeur de mesure;;

d) le dispositif qui règle le degré de remplissage (29, 31) du

second accouplement ou cycle de courant est conçu de telle

manière qu'il se dégage une grandeur de référence en tant

que différence entre la valeur de consigne réglable (con

duite 45) et une première valeur de mesure (conduite 61),

qui représente le couple de freinage produit par le premier

accouplement ou cycle de courant (21, 22), et que, par com

paraison de cette grandeur de référence avec une seconde

valeur de mesure (conduite 49) qui représente le couple de

freinage produit par le second accouplement ou cycle de cou

rant (23, 24), l'on obtient une valeur de réglage (conduite

51).

3. Groupe motopropulseur selon la Revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de commande (52) qui maintient le second accouplement ou cycle de courant (23, 24) à l'état évacué, aussi longtemps que le premier accouplement ou cycle de courant (21, 22) fonctionne dans la gamme précitée de remplissage partiel.

4. Groupe motopropulseur selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif prioritaire commun qui sert à régler le couple total de freinage produit conjointement par les deux accouplements ou cycles de courant selon la valeur de consigne momentanément requise.

5. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on engendre un signal à l'aide d'un dispositif de commande (52) en même temps que l'on enclenche le second accouplement ou cycle de courant (23, 24), afin de régler la puissance du moteur d'entratnement (10) sur une valeur minimale située au-dessus de la puissance correspondant au ralenti.

6. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des Revendications 1 à5, caractérisé en ce que l'on applique (conduite 60) au dispositif de réglage de la puissance du moteur d'entratnement (10) une grandeur de réglage qui est fonction du couple de freinage produit par le premier accouplement ou cycle de courant (21, 22).

7. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des Revendications 1 à 6, dans lequel la puissance est transmise entre le moteur d'en tratnement (10) et l'arbre de sortis - (14) par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple de rotation (11), ce groupe étant caractérisé en outre en ce que la seconde couronne d'aubes (24) du second accouplement ou cycle de courant est reliée cinématiquement à la sortie du convertisseur de couple de rotation (11).

8. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des Revendications 1 à 7, dans lequel les deux accouplements ou cycles de courant ne sont totalement actifs que dans un sens de rotation de l'arbre moteur

de sortie (14) , ce groupe étant caractérisé en outre en ce qu'il est prévu un troisième accouplement ou cycle de courant comportant un rotor à aubes et un stator à aubes, dont les aubages sont orientés de manière à assurer la rotation dans le sens contraire.

9. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des Revendications 1 à 8, dans lequel il est prévu, entre le moteur d'entrainement (10) et l'arbre de sortie (14) , un changement de vitesses à trains planétaires (13), ce groupe étant caractérisé en ce que, pour interrompre la transmission de puissance, on enclenche ledit changement de vitesses à trains planétaires (13).