FR2517406A1 - Convertisseur de couple fluidique, en particulier hydraulique, a embrayage integre - Google Patents
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Abstract
UN CONVERTISSEUR DE COUPLE FLUIDIQUE 1 DESTINE A UN VEHICULE COMPREND UN ROTOR DE POMPE 5 RELIE A UN ARBRE DE SORTIE DU MOTEUR 2 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN PLATEAU D'ENTRAINEMENT 4, UN ROTOR DE TURBINE 6 RELIE A UN ARBRE DE TURBINE 3, ET UN EMBRAYAGE 10 UNIDIRECTIONNEL DU TYPE TOUT OU RIEN, DISPOSE DANS L'ESPACE ENTRE LE PLATEAU D'ENTRAINEMENT 4 ET LE ROTOR DE TURBINE 6. L'EMBRAYAGE 10 REALISE LA TRANSMISSION MECANIQUE DE PUISSANCE ENTRE L'ARBRE DE SORTIE DU MOTEUR 2 ET L'ARBRE DE TURBINE 3. L'EMBRAYAGE UNIDIRECTIONNEL 10 COMPREND UN ORGANE ANNULAIRE MENANT 11 AYANT UNE SURFACE CONIQUE RELIEE AU PLATEAU D'ENTRAINEMENT 4 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN PLATEAU INTERNE 4A, ET UN ORGANE ANNULAIRE MENE 12 AYANT UNE SURFACE CONIQUE RELIEE AU ROTOR DE TURBINE 6 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN PISTON 15 ET D'UN RESSORT 16. PLUSIEURS ROULEAUX 14 DE CALAGE SONT DISPOSES ET MAINTENUS ENTRE LES SURFACES CONIQUES DES ORGANES MENANT ET MENE 11, 12. APPLICATION A L'EQUIPEMENT DES VEHICULES AUTOMOBILES.
Description
"Convertisseur de couple fluidique, en particulier hydraulique,
à embrayage intégré".
La présente invention se rapporte à un convertis-
seur de couple fluidique, notamment hydraulique, destiné aux véhicules tels que des automobiles, et qui comprend un embra- yage intégré, de type tout ou rien, destiné à accoupler età désaccoupler un rotor de pompe et un rotor de turbine et à effectuer la transmission mécanique de puissance d'un arbre
de sortie d'un moteur à un arbre de turbine.
On connaît un convertisseur de couple fluidique qui comprend un plateau d'entraînement relié à un arbre de
sortie d'un moteur, un rotor de pompe relié au plateau d'entrai-
nement, un rotor de turbine relié à un arbre de turbine et disposé entre le plateau d'entraînement et le rotor de pompe, et un embrayage de type tout ou rien, unidirectionnel, destiné à la transmission mécanique de puissance entre l'arbre de sortie
du moteur et l'arbre de turbine (demande de brevet des Etats-
Unis d'Amérique no 318,985, déposée le 6 novembre 1981) En général, on utilise un embrayage à friction comme embrayage
d'accouplement direct pour un convertisseur de couple fluidi-
que Cependant, il y a des avantages à utiliser un embrayage unidirectionnel à la place d'un embrayage à friction comme embrayage d'accouplement direct Notamment, lorsqu'un véhicule
est soudainement décéléré, il se produit un glissement de l'em-
brayage unidirectionnel et la transmission mécanique d'une charge inversée de l'arbre de turbine à l'arbre du moteur par
l'intermédiaire de l'embrayage unidirectionnel est automatique-
ment coupée et se transforme en une opération de transmission de fluide, qui absorbe ainsi la charge inversée, afin d'éviter le choc qui se produit pendant la décélération brutale, et afin d'obtenir une consommation plus économique de carburant par le véhicule en empêchant le moteur d'être entraîné en sur-régime, ce qui se produit par la transmission mécanique de la charge inversée Cependant, certains inconvénients sont attachés au convertisseur de couple fluidique décrit ci-dessus, dont l'embrayage unidirectionnel est monté dans un noyau interne du convertisseur de couple, ledit noyau étant délimité par le rotor de pompe et le rotor de turbine et entre ces derniers Plus précisément, on rencontre des difficultés à monter l'embrayage unidirectionnel dans un convertisseur de couple fluidique dont les rotors ont une coupe de forme ovale ou elliptique, car le convertisseur de couple fluidique pré-
sente une plus petite surface de noyau interne qu'un conver-
tisseur de couple fluidique de type conventionnel De plus, le convertisseur de couple fluidique présente une structure compliquée de réalisation d'un conduit de passage d'huile relié à l'embrayage unidirectionnel, car le conduit de passage doit traverser le rotor de pompe ou le rotor de turbine En outre, l'embrayage unidirectionnel doit être conçu de manière
à présenter un faible encombrement, car l'embrayage unidirec-
tionnel est disposé dans le noyau interne, de faible volume, et, en conséquence, le diamètre et la capacité de transmission de puissance sont limités en raison de la taille et de
l'agencement du noyau interne du convertisseur de couple flui-
dique. En conséquence, la présente invention a pour objet de proposer un convertisseur de couple fluidique dans lequel est monté un embrayage unidirectionnel, du type tout ou rien, même si le convertisseur de couple fluidique est équipé de
rotors ayant une coupe de forme ovale ou elliptique.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un convertisseur de couple fluidique dans lequel un conduit de passage d'huile destiné à être relié à l'embrayage unidirectionnel est amélioré afin de faciliter l'assemblage en éliminant la caractéristique selon laquelle le conduit de passage d'huile doit traverser l'un au moins des rotors du
convertisseur.
Un autre objet de la présente invention est-de proposer un convertisseur de couple fluidique qui peut être
équipé de différents types d'embrayages unidirectionnels inté-
grés, par exemple en ce qui concerne la valeur du diamètre et la capacité de transmission de puissance, ce qui permet
ainsi d'augmenter l'encombrement à l'intérieur duquel le conver-
tisseur de couple fluidique doit être réalisé.
Selon la présente invention, dans un convertisseur
de couple fluidique équipé d'un embrayage intégré unidirection-
nel de type tout ou rien, la transmission mécanique de puissance est réalisée d'un arbre de sortie d'un moteur à un arbre de turbine Le convertisseur de couple comprend un plateau d'entraînement relié à l'arbre de sortie du moteur, un rotor de pompe relié au plateau d'entraînement et un rotor de turbine relié à l'arbre de turbine, et qui est disposé entre le plateau d'entraînement et le rotor de pompe L'embrayage 1 o unidirectionnel est disposé dans un espace délimité par le plateau d'entraînement et le rotor de turbine et entre ces derniers. La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples particuliers de réalisation, décrits ci-après, à titre non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles: la figure l est une vue en coupe longitudinale d'un convertisseur de couple de l'état de la technique, la figure 2 et la figure 2 A sont les deux parties complémentaires d'une vue en coupe longitudinale d'une première
variante d'un convertisseur de couple selon la présente inven-
tion, la figure 3 est une vue en plan d'un organe de retenue de rouleauxet de rouleaux de calage selon la présente invention, et la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une autre variante d'un convertisseur de couple selon la
présente invention.
La figure 1 représente un convertisseur de couple typique de l'état de la technique, dans lequel l'embrayage f est disposé dans le noyau entre le rotor de pompe c et le rotor de turbine e, et le conduit de passage du fluide g destiné à amener le fluide aux conduits
de passage de l'embrayage traverse le rotor de turbine 3.
En référence aux figures 2 et 2 A,un convertisseur de couple fluidique, notamment hydraulique 1, comprend un arbre de sortie de moteur 2 relié à un moteur et une sortie d'un arbre de turbine 3 relié à des roues d'entraînement Les arbres de sortie du moteur et de la turbine 2 et 3 sont coaxiaux. Le convertisseur de couple hydraulique l comprend également un rotor de pompe 5 relié à l'arbre de sortie du
moteur 2 par l'intermédiaire d'un plateau d'entraînement 4.
Un rotor de turbine 6 est relié à l'arbre de turbine 3 par l'intermédiaire d'un moyeu 6 a, qui est disposé entre le plateau d'entraînement 4 et le rotor de pompe 5, et une roue de stator 7 est disposée entre le rotor de pompe 5 et le rotor de turbine 6 De l'huile sous pression provenant d'une pompe 8 est amenée, par l'intermédiaire d'un régulateur 9, dans l'espace la du convertisseur de couple hydraulique 1 L'espace la est délimité par le plateau d'entraînement 4 et le rotor de turbine 6 La transmission hydraulique de puissance de l'arbre d e sortie du moteur 2 à l'arbre de turbine 3 est assurée par la circulation d'huile dans les rotors de pompe et de turbine 6 et dans la roue de stator 7 Un embrayage
unidirectionnel, du type tout ou rien est monté afin de per-
mettre la transmission mécanique de puissance de l'arbre de sortie du moteur 2 à l'arbre de turbine 3 dès l'instant o
il réalise un contact mécanique entre ces derniers L'embra-
yage unidirectionnel 10 comprend un organe annulaire menant
l d'embrayage ayant une surface conique menante sur sa péri-
phérie interne et un organe annulaire mené 12 d'embrayage ayant une surface conique menée sur sa périphérie externe,
qui est opposée et parallèle à la surface conique menante.
Plusieurs rouleaux de calage cylindriques 14 sont disposés
entre les surfaces coniques menante et menée.
En référence à la figure 3, les rouleaux de calage 14 sont maintenus dans un organe de retenue annulaire 13 des rouleaux, ou cage à rouleaux, de telle sorte que l'axe central de chacun des rouleaux de calage 14 est incliné d'un angle prédéterminé O par rapport à une génératrice I ayant un angle d'inclinaison égal à celui des surfaces coniques menante et menée L'organe annulaire mené 12 de l'embrayage est monté coulissant en direction axiale et est destiné à être déplacé par le mouvement d'un piston 15 afin de s'accoupler à l'organe annulaire menant Il d'embrayage et de se désaccoupler de ce dernier Lorsque les organes annulaires menant et mené 11 et 12 de l'embrayage sont en configuration accouplée, l'organe menant 11 de l'embrayage est entraîné en rotation par rapport à l'organe mené 12 d'embrayage dans la direction X de la figure 3, et les rouleaux de calage 14 sont également entraînés en rotation par la force de rotation de l'organe menant 11 de l'embrayage, et viennent ensuite en contact à la fois avec les
surfaces coniques menante et menée afin de provoquer l'accouple-
ment mécanique des organes annulaires menant et mené Il et 12
de l'embrayage.
Ainsi, la transmission mécanique de puissance de l'arbre de sortie du moteur 2 à l'arbre de turbine 3 est effectuée par le contact mécanique des organes annulaires menant et mené 11 et 12 de l'embrayage Lorsque la vitesse de rotation de l'organe mené 12 devient supérieureà celle de l'organe menant 11, l'organe menant Il est alors entraîné en rotation par rapport à l'organe mené 12 dans la direction Y de la figure 3 Les rouleaux de calage 14 ne sont, en conséquence, plus en contact avec les surfaces coniques menante et menéeafin d'amener les organes menant et mené Il et 12 de l'embrayage
dans une configuration désaccouplée En conséquence, la trans-
mission mécanique de puissance de l'arbre de turbine 3 à
l'arbre de sortie du moteur 2 est coupée La description du
fonctionnement donnée ci-dessus du convertisseur de couple hydraulique est sensiblement identique à celle de convertisseurs
de l'état de la technique.
Selon la présente invention, cependant, l'embra-
yage unidirectionnel 10 est disposé dans un espace délimité par le plateau d'entraînement 4 et le rotor de turbine 6, et entre ces derniers De plus, l'embrayage unidirectionnel 10 peut être utilisé dans un convertisseur de couple hydraulique ayant des rotors dont la section a- une forme ovale ou elliptique De plus, dans la présente invention, un conduit de passage d'huile est relié à un piston 15 sans qu'il soit nécessaire d'aménager un passage dans les rotors de pompe et de turbine et 6. L'organe annulaire menant il de l'embrayage est disposé dans l'espace délimité par le plateau d'entraînement 4 et le rotor de turbine 6, et entre ces derniers, et il est également relié par des cannelures à la paroi circonférentielle interne d'un plateau interne 4 a fixé au plateau d'entraînement 4 Le piston annulaire 15 est monté rotatif autour du moyeu 6 a et est axialement coulissant, et ce piston 15 est disposé sur le moyeu 6 a relié à la périphérie interne du rotor de turbine 6 Le piston 15 est également relié au rotor de turbine 6 par l'intermédiaire d'un ressort de rappel 16 L'organe annulaire mené 12 de l'embrayage est fixé par des rivets à la périphérie externe du piston 15 et est monté coulissant dans le plateau interne 4 a par l'intermédiaire d'un joint hydraulique annulaire 17 disposé sur un rebord de la périphérie externe de l'organe mené 12 de l'embrayage Une chambre d'huile 18 est formée entre le plateau interne 4 a et le piston 15, et cette chambre est isolée de manière étanche de l'espace
la du convertisseur de couple hydraulique 1 par le joint hydrau-
lique 17.
Lorsque l'huile sous pression est chassée de la chambre d'huile 18, la pression dans la chambre d'huile devient inférieure à celle qui règne dans l'espace la En conséquence, les différences de forces qui résultent des différences de pression d'huile de part et d'autre du piston 15 déplacent le piston vers l'avant (vers la gauche sur la figure 2) afin d'amener les rouleaux de calage 14 en contact avec les surfaces coniques des deux organes annulaires menant et mené
Il et 12 de l'embrayage.
Lorsque l'huile sous pression est amenée à la chambre d'huile 18, afin de compenser les différences de pression d'huile entre la pression qui règne dans la chambre d'huile 18 et la pression qui règne dans l'espace la, les rouleaux de calage 14 ne sont plus en contact avec les surfaces coniques des organes menant et mené il et 12 Puis ces organes menant et mené 11 et 12 sont disposés dans une configuration désaccouplée, dans laquelle ils sont q.
librement rotatifs.
De plus, dans la présente invention, le conduit de passage d'huile qui est relié à la chambre d'huile 18, est
réalisé par exemple par un passage d'huile 20 s'étendant radia-
lement à l'intérieur de l'arbre de turbine 3 et, en conséquence, il est inutile de réaliser un conduit de passage d'huile dans le rotor de turbine 6 Une soupape de commande hydraulique 21, reliée à un conduit de passage d'huile 19, s'étendant axialement, est destinée à être déplacée dans une position d'alimentation en huile et dans une position de retour de
l'huile en fonction de l'équilibre de la pression d'étrangle-
ment, qui représente l'ouverture d'étranglement du moteur, et la pression de régulation qui représente la vitesse de
rotation de la charge, par exemple la vitesse du véhicule.
Lorsque la soupape de commande hydraulique 21 se trouve dans la position d'alimentation, le conduit de passage d'huile 19 est en communication avec un orifice d'alimentation en huile 21 a représenté sur la fig 2 A Lorsque la soupape de commande 21 se trouve dans la position de retour de l'huile (vers la gauche sur la figure 2 A), le conduit de passage d'huile 19 est mis en communication avec un orifice de retour d'huile 21 b Une soupape de retenue 22 est montée dans un conduit de passage de l'huile refoulée, qui est relié à l'espace la Un arrêtoir 23, qui est monté entre le rotor de turbine 6 et l'organe mené 12 sert à empêcher les sur-courses du ressort
16 en expansion et en compression.
Lorsque la soupape de commande hydraulique 21 se trouve dans la position d'alimentation, l'huile sous pression est amenée à la chambre d'huile 18 de sorte que l'embrayage
unidirectionnel 10 est place dans un état débrayé En consé-
quence, la transmission mécanique de puissance de l'arbre de sortie du moteur 2 à l'arbre de turbine 3 est automatiquement
coupée et transformée en une opération de transmission d'huile.
Lorsque la soupape de commande 21 est déplacée dans une posi-
tion de retour de l'huile, l'huile sous pression est chassée de la chambre d'huile de sorte que l'embrayage unidirectionnel
est placé dans un état embrayé En conséquence, la trans-
mission mécanique de puissance de l'arbre de sortie du moteur 2 à l'arbre de turbine 3 s'effectue par l'intermédiaire du plateau d'entraînement 4, de l'embrayage unidirectionnel 10,
du ressort de rappel 16 et du rotor de turbine 6.
Lorsque le véhicule est soudainement décéléré,
la vitesse de rotation du rotor de turbine 3 devient supé-
rieure à celle de l'arbre de sortie du moteur 2, en consé-
quence, la transmission mécanique de puissance de l'arbre
de turbine 3 à l'arbre de sortie du moteur 2, par l'intermé-
diaire de l'embrayage unidirectionnel 10, est coupée et auto-
tiquement transformée en une opération de transmission d'huile.
Dans la variante décrite ci-dessus, le conver-
tisseur de couple hydraulique utilise un embrayage unidirec-
tionnel 10 ayant sensiblement le même diamètre interne que le plateau d'entraînement et, en conséquence, présente une large capacité de transmission de puissance Il est également évident, selon la présente invention, que différents types d'embrayages unidirectionnels peuvent être disposés dans le
convertisseur de couple hyraulique-et, par exemple, un embra-
yageunidirectionel présentant un diamètre relativement petit
peut être disposé dans un espace tel que la partie périphé-
rique interne de l'espace la,comme cela est représenté sur la figure 4 De plus, le gros ressort 16 ayant une longueur relativement importante, peut être disposé dans l'espace restant, tel que la partie externe de l'espace la, en raison de ses dimensions qui sont plus importantes que celles de l'espace interne Ceci améliore la capacité d'absorption des fluctuations de couples moteurs pendant la transmission mécanique de puissance De plus, grâce à l'utilisation d'un piston 15 ayant un petit diamètre, la chambre d'huile peut être isolée de manière étanche oer un joint hydraulique 17 ayant un diamètre plus petit que celui du joint hydraulique 17 de la figure 2 De la sorte, on améliore d'une manière significative la fiabilité et la durée de vie de ce joint
hydraulique 17.
Bien que l'invention a été décrite dans sa forme
préférée, avec un certain nombre de particularités structu-
relies, on comprend que la forme de réalisation préférée peut faire l'objet de modifications de détail dans la combinaison et l'agencement des composants du convertisseur,
sans sortir du cadre de la présente invention.
Claims (8)
1 Convertisseur de couple fluidique, notamment hydraulique ( 1) comportant un plateau d'entraînement ( 4) relié à une source de puissance d'entraînement ( 2), un rotor de pompe ( 5) relié au plateau d'entraînement ( 4), un arbre de turbine ( 3), un rotor de turbine ( 6) relié à l'arbre de turbine ( 3), et disposé entre le plateau d'entraînement ( 4) et le rotor de pompe ( 5), caractérisé en ce qu'il comprend un embrayage ( 10) unidirectionnel, du type tout ou rien, disposé entre le plateau d'entraînement ( 4) et le rotor de
turbine ( 6).
2 Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage unidirectionnel ( 10) comprend un organe menant ( 11) d'embrayage ayant une surface conique reliée au plateau d'entraînement ( 4), un organe mené ( 12) d'embrayage ayant une surface conique externe reliée au rotor de turbine ( 6), un dispositif à rouleauxde calage ( 14) disposé entre les surfaces coniques des organes menant et mené ( 11,12), et un dispositif ( 15,16,18) destiné à déplacer l'organe mené ( 12) afin de l'accoupler à l'organe
menant ( 11) et à le désaccoupler de ce dernier.
3 Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage unidirectionnel ( 10)
est disposé dans un espace délimité par le plateau d'entrai-
nement ( 4) et le rotor de turbine ( 6).
4 Convertisseur de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un plateau interne ( 4 a)
fixé au plateau d'entraînement ( 4) et dans lequel le disposi-
tif destiné à déplacer l'organe mené ( 12) afin de l'accoupler à l'organe menant ( 11) et à le désaccoupler de ce dernier comprend un piston annulaire ( 15) monté rotatif et coulissant axialement sur l'arbre de turbine ( 3), un organe élastique ( 16) fixé au piston annulaire ( 15) et une chambre hydraulique ( 18) formée dans l'espace entre le plateau interne ( 4 a) et
le piston annulaire ( 15).
Convertisseur de couple selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe menant ( 11) est relié par Il des cannelures au plateau interne ( 4 a) et l'organe mené ( 12) est relié au rotor de turbine ( 6) par l'intermédiaire du
piston annulaire ( 15) et de l'organe élastique ( 16).
6 Convertisseur de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à rouleaux de calage
( 14) est disposé de telle sorte que lorsque l'embrayage uni-
directionnel ( 10) est à l'état débrayé, l'axe central de chacun des rouleaux ( 14) est incliné ( 0) par rapport à une génératrice (I) ayant un angle d'inclinaison égal à l'angle
des surfaces coniques des organes menant et mené ( 11,12).
7 Convertisseur de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe menant ( 11) de l'embrayage est disposé en position adjacente à la partie externe du
plateau d'entraînement ( 4).
8 Convertisseur de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe menant ( 11) de l'embrayage est disposé en position adjacente à la partie interne du
plateau d'entraînement ( 4).
9 Convertisseur de couple selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit de passage
de fluide ( 20) qui s'étend de l'arbre de turbine ( 3) directe-
ment dans la chambre hydraulique ( 18).
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