FR2740525A1 - Convertisseur de couple hydrodynamique comprenant un passage dans le couvercle de carter - Google Patents

Abstract

Un convertisseur de couple hydrodynamique est constitué d'une roue de pompe, d'une roue de turbine, et d'une roue directrice, ces roues formant ensemble un circuit de convertisseur rempli de fluide de convertisseur tel que de l'huile, et alimenté à partir d'un réservoir, au moyen de conduites d'alimentation et d'évacuation réversibles, dont l'une au moins communique sur le plan de l'écoulement avec un passage 10, qui est prévu dans une paroi de séparation formée entre le moyeu de turbine et le couvercle de carter associé, et qui produit un raccordement d'une chambre délimitée par le couvercle de carter et l'élément voisin, à ladite conduite. La paroi de séparation 8 est réalisée d'un seul tenant avec le couvercle de carter 2, et fait office, de préférence dans la zone de l'étendue radiale du moyeu de turbine 5, d'appui axial 18 pour limiter des déplacements de direction axiale du moyeu de turbine 5.

Description

L'invention concerne un convertisseur de couple hydrodynamique constitué

d'une roue de pompe entraînée par un ensemble moteur, d'une roue de turbine couplée à un arbre de sortie, et d'une roue directrice pouvant être bloquée dans un sens de rotation, ces roues formant ensemble un circuit de convertisseur rempli de fluide de convertisseur tel que de l'huile, et alimenté par l'intermédiaire d'un système d'alimentation hydraulique, à partir d'un réservoir, au moyen de conduites d'alimentation et d'évacuation réversibles, dont l'une au moins communique sur le plan de l'écoulement avec un passage, qui est prévu dans une paroi de séparation formée entre le moyeu de turbine et le couvercle de carter associé du carter de convertisseur, et qui produit un raccordement d'une chambre délimitée par le couvercle de carter et

l'élément de convertisseur voisin, à ladite conduite.

Un tel convertisseur de couple est divulgué, par exemple, par le document DE 43 20 288; dans ce convertisseur de l'huile fraîche peut être amenée par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation, au circuit de convertisseur, par exemple à la roue de pompe. L'évacuation d'huile surchauffée peut, par exemple, s'effectuer dans la zone o s'étend le couvercle de carter, ce dernier présentant alors des passages sous la forme de canaux s'étendant radialement et par lesquels il est possible d'établir une liaison d'écoulement entre le circuit de convertisseur et une conduite d'évacuation. Les canaux sont réalisés par le fait que le couvercle de convertisseur présente, sur son côté dirigé vers le moyeu de turbine, des protubérances espacées de manière prédéterminée dans la direction périphérique, et servant de points d'appui pour une rondelle, qui coopère avec le couvercle de carter, et qui forme, lorsqu'elle est fixée aux protubérances, un

canal entre chaque paire de ces protubérances.

Comme dans les convertisseurs de couple connus, la réalisation des canaux nécessite deux pièces, à savoir le couvercle de carter et la rondelle, la fabrication des passages exige une mise en oeuvre relativement importante sur le plan de la technique de production, notamment lorsque l'assemblage de ces deux pièces est effectué par soudage, et qu'en conséquence il faut s'attendre à l'apparition de déformations d'origine thermique. Il peut en résulter, malgré une disposition sinon étanche à la pression par rapport au moyeu de turbine, un défaut d'étanchéité auquel il n'est possible

de remédier que par un usinage de reprise très coûteux.

Le but de l'invention consiste à conférer à la zone d'une liaison d'écoulement entre le circuit de convertisseur et une conduite qui lui est associée, une configuration telle, que l'apparition de déformations d'origine thermique soit tout au moins réduite, tout en permettant une mise en oeuvre la plus réduite possible aussi bien sur le plan du mode de construction que de la fabrication. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que la paroi de séparation est réalisée d'un seul tenant avec le couvercle de carter, et fait office, de préférence dans la zone de l'étendue radiale du moyeu de turbine, d'appui axial pour limiter des déplacements de direction axiale du moyeu de turbine dans cette direction. Grâce à la mesure consistant à réaliser la paroi de séparation d'un seul tenant avec le couvercle de carter, il est possible de renoncer à une pièce supplémentaire, telle que par exemple sous la forme d'une rondelle dans le cas de l'état de la technique, de sorte qu'il ne peut pas se produire de déformation d'origine thermique de la paroi de séparation, puisqu'il n'est pas nécessaire d'effectuer une opération de soudage dans la zone o s'étend la paroi de séparation du couvercle de carter. De ce fait, lorsque le moyeu de turbine ou une pièce qui lui est voisine et qui est dirigée vers le couvercle de carter, s'appuie sur la paroi de séparation, il ne faut pas s'attendre que de l'huile, qui cherche à sortir hors du circuit de convertisseur en raison de la pression qui y règne, choisisse un autre chemin que celui passant par les passages considérés. En outre conformément à l'invention, une seconde fonction est affectée au couvercle de carter, à savoir d'agir en tant qu'appui axial pour réaliser un arrêt du moyeu de turbine à l'encontre de déplacements de direction axiale. De tels déplacements de direction axiale peuvent se produire dans les convertisseurs, par exemple, lorsque les aubes de la roue de pompe et de la roue de turbine s'évasent en raison des sollicitations de l'écoulement apparaissant lors de la rotation, l'une des composantes d'évasement étant orientée dans la direction axiale. Le couvercle de carter du convertisseur agit, avec sa paroi de séparation faisant office d'appui axial, à l'encontre d'un déplacement axial du moyeu de turbine résultant

d'un tel évasement de la roue associée.

Conformément à une caractéristique de l'invention, la paroi de séparation présente, au moins dans la zone d'appui d'une pièce voisine (palier axial), agencée du côté du moyeu de turbine, une surface transversale plane sur laquelle peut s'appuyer cette pièce pour son appui axial. Ainsi, la zone de la paroi de séparation agissant en tant qu'appui axial, comporte de préférence une surface transversale plane sur laquelle peut s'appuyer avec une étanchéité suffisante, le moyeu de turbine ou une pièce disposée entre-celui-ci et la paroi de séparation, notamment lorsque, suite à l'évasement de la roue de turbine décrit précédemment, cet appui s'effectue sous l'effet d'une force axiale engendrant une fonction d'étanchéité. A titre d'exemple pour une telle pièce, la surface transversale plane est prévue pour l'appui d'un palier axial disposé axialement entre la paroi de séparation du couvercle de carter et

le moyeu de turbine.

Selon une autre caractéristique de l'invention, sur le couvercle de carter, dans la zone environnante du passage, située du côté du passage, opposé à celui dirigé vers le moyeu de turbine, est formé un évidement de centrage, qui sert à recevoir le moyeu de convertisseur. Cette mesure permet de garantir l'insertion du moyeu de convertisseur dans le couvercle de carter, sans l'utilisation d'outils de centrage, parce que la fonction sinon affectée à ces outils, est

prise en charge par l'évidement de centrage prévu.

Conformément à une configuration de l'invention, la réalisation d'un seul tenant de la paroi de séparation avec le couvercle de carter, peut être obtenue par une opération de formage sur ce dernier cité. L'opération de formage peut être effectuée par emboutissage de la paroi de séparation par rapport au couvercle de carter. On a ainsi indiqué un procédé de fabrication avantageux pour la paroi de séparation, puisque celle-ci peut être fabriquée par une opération de formage sur le couvercle de carter, sans mise en oeuvre de fabrication supplémentaire. L'évidement de centrage peut être réalisé sur le couvercle de carter, selon une phase synchronisée dans le temps, de manière prédéterminée, avec l'opération de formage. Ainsi, il est particulièrement avantageux de pouvoir, durant l'opération de formage, également réaliser l'évidement de centrage considéré. On procède de préférence de la manière suivante, à savoir que l'évidement de centrage peut être réalisé par estampage sur la paroi de séparation, par une protubérance de forme annulaire sur

l'outil effectuant l'opération de formage.

Si l'opération de formage est effectuée de manière précise sur le couvercle de carter, il est possible, comme il n'apparaît pas de déformation d'origine thermique en cet endroit en raison de l'absence d'une opération de soudage, que la surface transversale plane réalisée sur la paroi de séparation lors de cette opération de formage, soit utilisée sans usinage de reprise supplémentaire pour assurer sa fonction, à savoir la création d'un appui axial pour la pièce voisine, disposée du côté turbine, telle qu'un

palier axial ou le moyeu de turbine.

Dans la suite, un exemple de réalisation de l'invention va être explicité plus en détail, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 la moitié supérieure d'un convertisseur de couple hydrodynamique, en coupe longitudinale; Fig. 2 un outil d'emboutissage destiné à un couvercle de carter du convertisseur de couple. Sur la figure 1 est représenté un convertisseur de couple hydrodynamique connu en soi, qui est constitué d'un carter de convertisseur 1 pour la fabrication duquel deux couvercles de carter 2, 3 sont réunis en direction axiale et assemblés l'un à l'autre par un joint soudé 4 périphérique. Le couvercle de carter 2 situé côte entraînement, c'est à dire celui qui est dirigé vers un ensemble moteur, tel que par exemple un moteur à combustion interne, présente dans sa zone radialement intérieure, une paroi de séparation 8 faisant saillie en direction du moyeu de turbine 5 d'une roue de turbine 7, et dont la fonction va être explicitée plus en détail dans la suite. Cette paroi de séparation 8 est pourvue d'un tronçon 9 s'étendant sensiblement dans la direction axiale, et dans lequel sont formés des passages 10 présentant des espacements réguliers dans la direction périphérique, ainsi que dans la zone voisine de ceux-i, sur le côté opposé à celui dirigé vers le moyeu de turbine 5, un évidement de centrage 12 destiné à recevoir de manière centrée, un moyeu de convertisseur 13, qui, dans la zone périphérique de l'évidement de centrage 12, est assemblé

au couvercle de carter 2, par soudage.

Se raccordant au tronçon axial 9 de la paroi de séparation 8, à son extrémité dirigée vers le moyeu de turbine 5, s'étend un tronçon 14 sensiblement radial qui présente sur son côté dirigé vers le moyeu de turbine 5, une surface transversale plane 15 destinée à recevoir un palier axial 16 sur lequel vient s'appuyer, du côté opposé à celui dirigé vers la surface transversale plane 15, le moyeu de turbine 5. Le tronçon radial 14 avec sa surface transversale plane 15, sur la paroi de séparation 8, agit en tant qu'appui axial 18 pour le moyeu de turbine 5, en vue de l'arrêter à l'encontre de déplacements de direction axiale trop grands, qui apparaissent lors de la rotation du carter de convertisseur 1 en raison de l'évasement, notamment de la roue de turbine 7, évasement qui comprend une composante dans la direction radiale et une composante dans la direction axiale, et est produit sous l'effet du fluide de convertisseur refoulé radialement vers

l'extérieur par la force centrifuge.

La paroi de séparation 8 du couvercle de carter 2 sépare une chambre 20, qui d'un côté est délimitée par la roue de turbine 7 de l'autre côté par le couvercle de carter 2, d'un compartiment 22, qui s'étend radialement à l'intérieur du tronçon axial 9 de la paroi de séparation 8, et axialement entre le moyeu de convertisseur 13 et le tronçon radial 14 de la paroi de séparation 8. Lorsque le palier axial 16 s'appuie sensiblement de manière étanche à la pression sur le moyeu de turbine 5 d'un côté et sur la surface transversale plane 15 du tronçon radial 14 de la paroi de séparation 8 de l'autre côté, le fluide de convertisseur, tel que par exemple de l'huile, s'écoule au travers des passages 10, le sens de l'écoulement de l'huile étant fonction du fait que la pression est plus

grande dans la chambre 20 ou dans le compartiment 22.

Une conduite 23 débouche axialement au voisinage direct du compartiment 22, cette conduite étant réalisée sous la forme d'un canal annulaire, radialement entre un arbre de sortie 24 du convertisseur de couple et un fourreau 25 entourant à distance l'arbre de sortie. Le fourreau 25 porte de manière connue en soi, tel que cela est par exemple décrit par le document DE 41 21 586 A1, la roue directrice 27 du convertisseur de couple, par l'intermédiaire d'une roue libre 26, la roue directrice étant arrêtée à l'encontre de mouvements en direction axiale, entre le moyeu de turbine 5 et le couvercle de carter 3 côté sortie. Ce couvercle de carter est pour sa part lié de manière fixe, dans sa zone radialement intérieure, à un tube 28, par exemple par un joint soudé, ce tube 28 entourant le fourreau 25 à distance radiale en vue de réaliser une autre conduite 30, en formant un autre canal de forme annulaire. Le tube 28 est monté dans une boite de vitesses non représentée, et y entraîne une pompe 44 pour alimenter en huile le

convertisseur de couple, à partir d'un réservoir 32.

Durant le fonctionnement du convertisseur de couple, cette huile est de préférence amenée à la roue de pompe 31 associée au couvercle de carter 3, par l'intermédiaire de la conduite 30, notamment pour assurer une fonction de refroidissement dans le circuit de convertisseur, qui est formé par la roue de pompe 31, la roue de turbine 7 et la roue directrice 27. En cas d'alimentation de cette huile sous pression, de l'huile est chassée au travers des passages 10, de la chambre 20 vers le compartiment 22, à partir duquel elle quitte le convertisseur de couple par l'intermédiaire de la

conduite 23 en étant transportée dans le réservoir 32.

Ce dernier est relié par l'intermédiaire d'un distributeur 33, aussi bien à la conduite 23 qu'à la conduite 30, la conduite 23 ou la conduite 30 étant utilisée sélectivement en tant que conduite d'alimentation ou d'évacuation, suivant la position de

commande du distributeur 33. Dans la description qui va

suivre, du mode de fonctionnement du convertisseur de couple, la position de commande du distributeur 33 est choisie de façon à ce que la conduite 30 fasse office de conduite d'alimentation et la con,duite 23 de conduite d'évacuation. Dans cette position de commande du distributeur 33, de l'huile fraîche est transportée par la pompe 44 du réservoir 32 dans la conduite 30, et sort radialement vers l'extérieur dans la roue de pompe 31, par l'intermédiaire de passages 36 prévus à cet effet, axialement entre un palier axial 37 associé au couvercle de carter 3 et la roue libre 26. Lors de l'entraînement du carter de convertisseur 1 par le moteur à combustion interne, et ainsi également de la roue de pompe 31, la roue de turbine 7, et par l'intermédiaire du moyeu de turbine 5, également l'arbre de sortie 24, sont entraînés en rotation et leur mouvement est transmis à la boite de vitesses non représentée. L'écoulement quittant la roue de turbine 7 est à nouveau ramené à la roue de pompe 31 par la roue directrice 27. En raison de l'alimentation en huile sous pression, il s'établit dans le circuit de convertisseur et ainsi également dans la chambre 20 qui y est raccordée physiquement, une surpression par rapport au compartiment 22 et donc à la conduite d'évacuation 23; en conséquence, une quantité d'huile, qui correspond sensiblement à la quantité d'huile amenée par l'intermédiaire de la conduite 30, parvient au travers des passages 10 de la paroi de séparation 8, radialement vers l'intérieur, dans le compartiment 22, et de celui-ci dans la conduite d'évacuation 23, d'o l'huile s'écoule en retour dans le réservoir 32. Simultanément, en raison du fait que l'huile dans le circuit de convertisseur est refoulée radialement vers l'extérieur suite au mouvement de rotation du convertisseur, la paroi extérieure en forme de coque très mince de la roue de turbine 7 est déformée, de manière telle que celle- ci s'évase très légèrement aussi bien dans la direction radiale que dans la direction axiale. L'évasement axial de la paroi extérieure de la roue de turbine 7 entraîne un déplacement axial du moyeu de turbine 5 en direction du tronçon radial 14 de la paroi de séparation 8; en conséquence, le moyeu de turbine 5 applique, avec son côté dirigé vers la paroi de séparation 8, le palier axial 16 contre la surface transversale plane 15 de la paroi de séparation 8. En raison de cette pression superficielle augmentée entre les pièces individuelles 8 et 16 d'une part, ainsi que 16 et 5 d'autre part, la part de fluide de fuite s'écoulant à cet endroit est négligeable. Dans la suite va être décrit une opération de fabrication avantageuse pour le couvercle de carter 2 du carter de convertisseur 1. Comme le laisse entrevoir la figure 2, à partir du côté du couvercle de carter 2 dirigé vers le moteur à combustion interne à l'état monté, une matrice mobile de presse 42 d'un outil, est appliquée sur le couvercle de carter 2, qui dans un premier temps présente encore une surface plane tout au moins dans la zone de l'étendue radiale de la paroi de séparation, mais qui est déjà pourvu des passages 10. La matrice mobile de presse 42 comporte, à l'endroit o doit être formée la paroi de séparation 8, une protubérance 45 en forme de disque, et à l'endroit o doit être formé l'évidement de centrage 12, une embase annulaire 46. La matrice mobile de presse 42 est appliquée, pour l'opération de fabrication, sur la zone radialement intérieure du couvercle de carter 2, c'est à dire sur la zone d'environnement radial de l'axe central 40, et repousse le couvercle de carter 2, lors de l'application d'une force dirigée vers un support conjugué 43 de l'outil recevant le couvercle de carter 2, dans une cavité de matriçage 48 définissant au moins la forme de la paroi de séparation 8. Lors de ce mouvement, la protubérance 45 sur la matrice mobile de presse 42, réalise par emboutissage, la paroi de séparation 8 avec son tronçon axial et son tronçon radial, et l'évidement de centrage 12 est formé par estampage au moyen de l'embase 46 de forme annulaire sur la matrice mobile de presse 42. Ainsi, il est possible en une seule opération de travail, aussi bien de former la paroi de séparation 8 sur le couvercle de carter 2, que de réaliser l'évidement de centrage 12. Après réalisation du couvercle de carter 2 de cette manière, on met en place, après retrait de la matrice mobile de presse 42 du support conjugué 43, et prélèvement du couvercle de carter 2 hors de la cavité de matriçage 48, le moyeu de convertisseur 13, en associant sa zone périphérique à l'évidement de centrage 12, de sorte que l'on peut renoncer à des outils de centrage auxiliaires pour centrer le moyeu de convertisseur 13 par rapport au couvercle de carter 2. Ensuite, le moyeu de convertisseur 13 est fixé, dans sa zone périphérique, au couvercle de carter 2, par soudage. Le couvercle de carter 2 ainsi préparé peut finalement être réuni, par un mouvement axial, au couvercle de carter 3 et y être

fixé par réalisation du joint soudé 4.

Lors de la réalisation de la paroi de séparation 8 sur le couvercle de carter 2, celle-ci peut être façonnée de manière telle, que soit formée sur son tronçon radial 14, sur le côté dirigé vers le moyeu de turbine 5, la surface transversale plane 15 pour l'appui du palier axial 16. Comme on n'effectue aucune opération de soudage dans la zone environnante de la surface transversale plane 15, toute déformation d'origine thermique de cette surface est exclue. Le joint soudé destiné à la fixation du moyeu de convertisseur 13 au couvercle de carter 2 ne risque par d'engendrer des influences de déformation directe, parce qu'entre ce joint soudé et le tronçon radial 14 est prévu le compartiment 22 agissant en tant qu'isolateur, et radialement en-dehors de celui-ci sont prévus les passages 10 faisant également office d'isolateurs. Un transfert de chaleur du joint soudé précédemment cité vers le tronçon radial 14, ne peut donc, en définitive, s'effectuer que par l'intermédiaire du tronçon axial 9 de la paroi de séparation 8, entre chaque paire de passages 10. La part de la chaleur engendrée lors de l'opération de soudage, parvenant au tronçon radial 14, est si faible qu'il est inutile de redouter une déformation d'origine thermique du tronçon radial 14 et ainsi de la surface transversale plane 15. Un usinage de reprise toujours coûteux et nécessitant un travail intense, de la surface transversale plane 15, peut ainsi

être supprimé.

Claims (8)

REVENDICATIONS.

1. Convertisseur de couple hydrodynamique constitué d'une roue de pompe entraînée par un ensemble moteur, d'une roue de turbine couplée à un arbre de sortie, et d'une roue directrice pouvant être bloquée dans un sens de rotation, ces roues formant ensemble un circuit de convertisseur rempli de fluide de convertisseur tel que de l'huile, et alimenté par l'intermédiaire d'un système d'alimentation hydraulique, à partir d'un réservoir, au moyen de conduites d'alimentation et d'évacuation réversibles, dont l'une au moins communique sur le plan de l'écoulement avec un passage, qui est prévu dans une paroi de séparation formée entre le moyeu de turbine et le couvercle de carter associé du carter de convertisseur, et qui produit un raccordement d'une chambre délimitée par le couvercle de carter et l'élément de convertisseur voisin, à ladite conduite, caractérisé en ce que la paroi de séparation (8) est réalisée d'un seul tenant avec le couvercle de carter (2), et fait office, de préférence dans la zone de l'étendue radiale du moyeu de turbine (5), d'appui axial (18) pour limiter des déplacements de direction axiale du moyeu de turbine (5)

dans cette direction.

2. Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de séparation (8) présente, au moins dans la zone d'appui d'une pièce voisine (palier axial 16), agencée du côté du moyeu de turbine, une surface transversale plane (15) sur laquelle peut s'appuyer cette pièce (16) pour son

appui axial.

3. Convertisseur de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface transversale plane (15) est prévue pour l'appui d'un palier axial (16) disposé axialement entre la paroi de séparation (8) du couvercle de carter (2) et le moyeu de

turbine (5).

4. Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur le couvercle de carter (2), dans la zone environnante du passage (10), située du côté du passage, opposé à celui dirigé vers le moyeu de turbine (5), est formé un évidement de centrage (12), qui sert à recevoir le moyeu de

convertisseur (13).

5. Convertisseur de couple selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la réalisation d'un seul tenant de la paroi de séparation (8) avec le couvercle de carter (2), peut être obtenue

par une opération de formage sur ce dernier cité.

6. Convertisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'opération de formage peut être effectuée par emboutissage de la paroi de séparation (8)

par rapport au couvercle de carter (2).

7. Convertisseur de couple selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'évidement de centrage (12) peut être réalisé sur le couvercle de carter (2), selon une phase synchronisée dans le temps,

de manière prédéterminée, avec l'opération de formage.

8. Convertisseur de couple selon l'une des

revendications 2, 3, 5 à 7, caractérisé en ce que la

surface transversale plane (15) sur la paroi de séparation (8) peut être utilisée après l'opération de formage sur le couvercle de carter (2), sans usinage de reprise, en tant qu'appui axial (18) pour la pièce

voisine (palier axial 16) disposée du côté turbine.