FR2793294A1 - HYDROKINETIC COUPLING APPARATUS WITH DEFORMED TURBINE - Google Patents
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Abstract
Description
"Appareil d'accouplement hydrocinétique à turbine déformée"
L'invention se rapporte à un appareil d'accouplement hydrocinétique du genre comportant un carter tournant formant intérieurement une roue à aubes propre à entraîner hydrocinétiquement une roue de turbine à aubes logée dans ce carter."Hydrokinetic coupling device with deformed turbine"
The invention relates to a hydrokinetic coupling device of the type comprising a rotating casing internally forming a paddle wheel capable of hydrokinetically driving a paddle wheel impeller housed in this casing.
Un appareil d'accouplement hydrocinétique connu comporte un carter comprenant, de révolution autour d'un axe, d'une part, une enveloppe munie d'une paroi transversale propre à tre liée en rotation à un arbre menant et, d'autre part, une roue à aubes ou impulser, propre à entraîner hydrocinétiquement une roue de turbine à aubes, solidaire d'un moyeu propre à tre lié en rotation à un arbre mené. A known hydrokinetic coupling device comprises a casing comprising, of revolution about an axis, on the one hand, an envelope provided with a transverse wall suitable for being linked in rotation to a driving shaft and, on the other hand, an impeller or impeller, capable of hydrokinetically driving a impeller of an impeller, secured to a hub capable of being linked in rotation to a driven shaft.
On a toujours cherché à réduire l'encombrement axial de tels appareils d'accouplement hydrocinétique, dans le but d'obtenir, d'une part, une facilité d'implantation dans une transmission et, d'autre part, des gains de poids, dus non seulement à la taille de I'appareil mais également au volume du fluide qu'il contient, lesquels peuvent s'ajouter à ceux déjà obtenus par l'emploi de matériaux tels que thermoplastiques et/ou thermodurcissables, alliages de matériaux synthétiques, composites, assemblés par soudage ultra-sons, bouterollage, collage ou tout autre moyen, ces gains de poids étant accompagnés d'une réduction du coût. We have always sought to reduce the axial size of such hydrokinetic coupling devices, in order to obtain, on the one hand, ease of installation in a transmission and, on the other hand, weight savings, due not only to the size of the device but also to the volume of the fluid which it contains, which can be added to those already obtained by the use of materials such as thermoplastics and / or thermosetting, alloys of synthetic materials, composites , assembled by ultrasonic welding, gluing, gluing or any other means, these weight savings being accompanied by a reduction in cost.
Bien entendu cette réduction de l'encombrement axial ne doit pas tre accompagnée de baisses de performances qui pourraient tre occasionnées par l'apparition de pertes énergétiques dans ltécoulement du fluide dues à des décollements, des recirculations, ou à l'apparition du phénomène de cavitation. Of course, this reduction in axial size must not be accompanied by performance decreases which could be caused by the appearance of energy losses in the flow of the fluid due to detachments, recirculations, or to the appearance of the cavitation phenomenon. .
De tels appareils d'accouplement hydrocinétique peuvent tre appliqués notamment aux véhicules automobiles, qu'ils soient de tourisme, de loisirs ou industriels, et comme on le sait dans de telles applications une réduction de l'encombrement axial est très recherchée. Such hydrokinetic coupling devices can be applied in particular to motor vehicles, whether they are for tourism, leisure or industrial use, and as is known in such applications a reduction in axial size is very much sought after.
On a déjà proposé, notamment dans le document US-A-5 241 820, un appareil d'accouplement hydrocinétique à encombrement axial réduit dans lequel le profil du circuit interne à disposition du fluide hydraulique est en forme d'oeuf ; ledit circuit interne est symétrique, en coupe axiale, par rapport à un plan transversal perpendiculaire à l'axe. Proposals have already been made, in particular in document US-A-5,241,820, for a hydrokinetic coupling device with reduced axial bulk in which the profile of the internal circuit available to the hydraulic fluid is egg-shaped; said internal circuit is symmetrical, in axial section, with respect to a transverse plane perpendicular to the axis.
La Demanderesse a constaté qu'il était possible de donner à ce profil une forme dissymétrique sans que les performances de I'appareil soient affectées. The Applicant has found that it is possible to give this profile an asymmetrical shape without the performance of the device being affected.
Ainsi, selon l'invention, un appareil d'accouplement hydrocinétique comportant un carter comprenant, de révolution autour d'un axe, d'une part, une enveloppe munie d'une paroi transversale propre à tre liée en rotation à un arbre menant et, d'autre part, une roue à aubes ou impulser, propre à entraîner hydrocinétiquement une roue de turbine à aubes, solidaire d'un moyeu propre à tre lié en rotation à un arbre mené, I'impulseur et la roue de turbine étant constitués de coquilles ayant des aubes solidaires de la face interne des coquilles, dans lequel un noyau central est prévu pour le guidage du fluide, est caractérisé par le fait que la coquille de la turbine est déformée par un affaissement en creux et le noyau porte un bossage dont la forme épouse celle de l'affaissement en s'étendant le long de celui-ci en respectant la section de passage constante quel que soit le diamètre. Thus, according to the invention, a hydrokinetic coupling device comprising a casing comprising, of revolution about an axis, on the one hand, an envelope provided with a transverse wall suitable for being linked in rotation to a driving shaft and , on the other hand, an impeller or impeller, capable of hydrokinetically driving a impeller of an impeller, secured to a hub capable of being linked in rotation to a driven shaft, the impeller and the turbine wheel being constituted of shells having vanes integral with the internal face of the shells, in which a central core is provided for guiding the fluid, is characterized in that the turbine shell is deformed by a hollow subsidence and the core carries a boss whose shape matches that of the subsidence by extending along it while respecting the constant passage section whatever the diameter.
Grâce à cette disposition, un espace circonférentiel interne est ménagé au voisinage de la périphérie externe pouvant tre mis à profit pour, par exemple, I'implantation d'un embrayage de verrouillage sans affecter l'encombrement axial de I'appareil. Thanks to this arrangement, an internal circumferential space is provided in the vicinity of the external periphery, which can be used for, for example, the installation of a locking clutch without affecting the axial size of the device.
Avantageusement, le profil interne du circuit est, en coupe axiale, réalisé en sorte que la paroi externe de la coquille de l'impulseur est globalement perpendiculaire à I'axe. Advantageously, the internal profile of the circuit is, in axial section, produced so that the external wall of the shell of the impeller is generally perpendicular to the axis.
Avantageusement, I'impulseur et la turbine sont associés à un réacteur pour constitution d'un convertisseur de couple. Advantageously, the impeller and the turbine are associated with a reactor for constituting a torque converter.
Avantageusement, à l'intérieur de 1'enveloppe est placé un embrayage de verrouillage intervenant entre la turbine et 1'enveloppe, ledit embrayage comprenant un amortisseur de torsion, un piston monté mobile axialement et au moins une garniture de frottement propre à tre serrée entre ledit piston et la face interne de la paroi transversale ; I'amortisseur de torsion comprend des ressorts à action circonférentielle intercalés entre deux pièces, rondelle de guidage et voile, I'une de ces pièces étant solidaire en rotation de la garniture de frottement et l'autre de la turbine. Advantageously, inside the envelope is placed a locking clutch intervening between the turbine and the envelope, said clutch comprising a torsion damper, a piston mounted axially movable and at least one friction lining suitable for being tightened between said piston and the internal face of the transverse wall; The torsion damper comprises circumferential action springs interposed between two parts, guide washer and web, one of these parts being rotationally integral with the friction lining and the other with the turbine.
La présence de l'embrayage de verrouillage, usuellement dénommé "LOCK-UP", rend I'appareil d'accouplement particulièrement adapté à une application aux véhicules automobiles. La roue de turbine à l'intérieur du carter est entraînée par la roue dite impulseur, grâce au couplage créé par le fluide en circulation dans le carter et, après démarrage du véhicule, I'embrayage de verrouillage intervient pour éviter les phénomènes de glissement entre les deux roues, en solidarisant en rotation l'arbre mené avec
I'arbre menant.The presence of the locking clutch, usually called "LOCK-UP", makes the coupling device particularly suitable for application to motor vehicles. The turbine wheel inside the casing is driven by the so-called impeller, thanks to the coupling created by the fluid circulating in the casing and, after starting the vehicle, the locking clutch intervenes to avoid the phenomena of sliding between the two wheels, securing in rotation the driven shaft with
The leading tree.
Selon un mode de réalisation préféré, I'appareil d'accouplement hydrocinétique comporte un sous-ensemble, avantageusement préassemblé, comprenant essentiellement la roue de turbine, le voile, la rondelle de guidage et les ressorts à action circonférentielle. La rondelle de guidage est couplée au voile avec jeu circonférentiel correspondant à la plage d'action des ressorts. Avec un tel agencement, un disque de friction portant la garniture de frottement est intercalé entre la paroi interne du carter et le piston mobile axialement dans celui-ci, actionné par la pression d'huile au moment du verrouillage. According to a preferred embodiment, the hydrokinetic coupling device comprises a sub-assembly, advantageously preassembled, essentially comprising the turbine wheel, the web, the guide washer and the springs with circumferential action. The guide washer is coupled to the web with circumferential play corresponding to the range of action of the springs. With such an arrangement, a friction disc carrying the friction lining is interposed between the internal wall of the casing and the piston movable axially therein, actuated by the oil pressure at the time of locking.
Le disque de friction est couplé en rotation à la rondelle de guidage. The friction disc is coupled in rotation to the guide washer.
En variante, le disque de friction est couplé en rotation au voile. Alternatively, the friction disc is rotatably coupled to the web.
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. To better understand the object of the invention, we will now describe, by way of example, purely illustrative and not limiting, an embodiment shown in the accompanying drawing.
Sur ce dessin, la figure unique est une demi-coupe d'un appareil d'accouplement hydrocinétique conforme à l'invention. In this drawing, the single figure is a half-section of a hydrokinetic coupling device according to the invention.
L'appareil d'accouplement hydrocinétique représenté sur la figure comporte, agencés dans un mme boîtier étanche formant carter d'huile 11, un convertisseur de couple 12 et un embrayage de verrouillage 13. Le carter 11 forme un élément menant et est propre à tre fié en rotation au vilebrequin d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Ce carter, annulaire, comprend une enveloppe composée d'une première coquille 15 comportant une paroi transversale annulaire 16 et d'une deuxième coquille 18 faisant face à la première et conformée de façon à définir une roue d'impulseur 20, à aubes 21. Les aubes de cette roue sont solidaires de la face interne 19 de la deuxième coquille 18. Les coquilles 15,18 sont raccordées, ici par soudage ; en variante, elles peuvent toutes deux tre soudées à une mme pièce annulaire non représentée constituant une couronne de démarreur destinée à tre entraînée par le démarreur du véhicule. Pour ce faire, la pièce annulaire comporte une denture à sa périphérie externe. Le convertisseur de couple 12 comprend aussi une roue de turbine 28 munie d'aubes 29 faisant face aux aubes 21 de l'impulseur et une roue de réacteur 30. The hydrokinetic coupling device shown in the figure comprises, arranged in the same sealed casing forming an oil pan 11, a torque converter 12 and a locking clutch 13. The casing 11 forms a driving element and is suitable for being rotated on the crankshaft of an internal combustion engine of a motor vehicle. This annular casing comprises an envelope composed of a first shell 15 comprising an annular transverse wall 16 and of a second shell 18 facing the first and shaped so as to define an impeller wheel 20, with vanes 21. The blades of this wheel are integral with the internal face 19 of the second shell 18. The shells 15, 18 are connected, here by welding; as a variant, they can both be welded to the same annular part, not shown, constituting a starter ring intended to be driven by the starter of the vehicle. To do this, the annular part has a toothing at its outer periphery. The torque converter 12 also includes a turbine wheel 28 provided with blades 29 facing the blades 21 of the impeller and a reactor wheel 30.
La roue de turbine 28 est liée en rotation à un arbre mené 32 en étant solidarisée par des rivets 33 à un flasque annulaire 34 portant un moyeu 35 accouplé par denture à l'arbre mené 32. The turbine wheel 28 is linked in rotation to a driven shaft 32 by being secured by rivets 33 to an annular flange 34 carrying a hub 35 toothed coupled to the driven shaft 32.
La coquille 18 présente un manchon 38 monté tournant dans un nez de boîtier non visible sur la figure. The shell 18 has a sleeve 38 mounted to rotate in a housing nose not visible in the figure.
Un moyeu 40 de centrage est soudé centralement à la première coquille 15 ; il présente une surface cylindrique formant palier de coulissement 41 pour un piston d'actionnement 44 de !'embrayage de verrouillage 13. Ce dernier comporte un disque de friction 46 propre à tre serré entre la face interne de la paroi transversale annulaire 16 et une surface plane dudit piston 44 lorsque ce dernier est sollicité, sous l'effet de la pression d'huile, vers ladite paroi transversale annulaire 16. Le disque de friction 46 est couplé en rotation à une pièce annulaire en tôle emboutie ciaprès appelée rondelle de guidage 50. Le disque 46 comporte un support métallique revtu sur chacune de ses faces de garnitures de friction propres à tre serrées de manière précitée entre la paroi 16 et le piston 44. Par ailleurs, une autre pièce annulaire de l'amortisseur de torsion, ci-après appelée voile 52, est-fixée à la roue de turbine 28. Ladite rondelle de guidage 50 et ledit voile 52 sont conformés pour constituer des butées circonférentielles contre lesquelles prennent appui les extrémités correspondantes de ressorts hélicoïdaux 54. La rondelle de guidage 50 est couplée au voile 52 avec jeu circonférentiel permettant aux ressorts 54 de jouer le rôle d'amortisseur de torsion et d'absorber les pointes de couple. A centering hub 40 is welded centrally to the first shell 15; it has a cylindrical surface forming a sliding bearing 41 for an actuating piston 44 of the locking clutch 13. The latter comprises a friction disc 46 suitable for being clamped between the internal face of the annular transverse wall 16 and a surface plane of said piston 44 when the latter is urged, under the effect of the oil pressure, towards said annular transverse wall 16. The friction disc 46 is coupled in rotation to an annular piece of pressed sheet metal hereafter called guide washer 50 The disc 46 comprises a metallic support coated on each of its faces with friction linings suitable for being clamped in the aforementioned manner between the wall 16 and the piston 44. Furthermore, another annular part of the torsion damper, after called veil 52, is fixed to the turbine wheel 28. Said guide washer 50 and said veil 52 are shaped to constitute circumferential stops against which s bear the corresponding ends of helical springs 54. The guide washer 50 is coupled to the web 52 with circumferential play allowing the springs 54 to act as a torsion damper and to absorb the torque peaks.
La roue de turbine 28 comporte une coquille annulaire 55 sur la face interne 56 de laquelle sont fixées ses aubes 29 ; de mme, les aubes 19 de l'impulseur 20 sont fixées sur la face interne 19 de la coquille 18. The turbine wheel 28 comprises an annular shell 55 on the internal face 56 of which are fixed its blades 29; similarly, the vanes 19 of the impeller 20 are fixed on the internal face 19 of the shell 18.
Le circuit interne à disposition du fluide hydraulique est défini entre les faces internes 19 et 56, des coquilles 18 et 55, et, bien entendu, par le fond 31 du réacteur 30 ; comme connu en soi, centralement le fluide est guidé par un noyau 60, ici en trois parties 61,62,63 portées respectivement par le bord libre des aubes 21,29 et 36, de l'impulseur 20, de la turbine 28, et du réacteur 30. The internal circuit available to the hydraulic fluid is defined between the internal faces 19 and 56, the shells 18 and 55, and, of course, by the bottom 31 of the reactor 30; as known per se, centrally the fluid is guided by a core 60, here in three parts 61, 62, 63 carried respectively by the free edge of the blades 21, 29 and 36, of the impeller 20, of the turbine 28, and of reactor 30.
Bien entendu, comme cela est connu en la matière, on s'arrange pour que la section du passage du fluide, définie entre les coquilles et le noyau 60, soit substantiellement constante quel que soit le rayon où elle est mesurée. Of course, as is known in the art, it is arranged so that the section of the passage of the fluid, defined between the shells and the core 60, is substantially constant whatever the radius where it is measured.
Bien entendu, les structures peuvent tre inversées ; ainsi, selon une variante non représentée, c'est le voile 52 qui est solidaire du disque de friction 46 tandis que la rondelle de guidage 50 est solidaire de la coquille 55 de la turbine 28. Of course, the structures can be reversed; thus, according to a variant not shown, it is the web 52 which is secured to the friction disc 46 while the guide washer 50 is secured to the shell 55 of the turbine 28.
Selon une autre variante non représentée, la rondelle de guidage 50 est constituée à la périphérie externe d'une plaque solidarisée à sa périphérie interne par les rivets 33 au flasque 34 du moyeu 25 ; c'est à cette plaque qu'est solidarisée la turbine 28. According to another variant not shown, the guide washer 50 is formed at the outer periphery of a plate secured at its inner periphery by the rivets 33 to the flange 34 of the hub 25; it is to this plate that the turbine 28 is secured.
Selon la figure, la paroi externe de la coquille 18 supportant la turbine 20 est perpendiculaire à I'axe ; ici, on a par ailleurs, conformément à l'invention, déformé la coquille 55 de la turbine 28 au droit de 1'embrayage 13 en y créant un affaissement en creux 57 pour augmenter l'espace disponible pour l'embrayage 13 ; parallèlement, la partie 62 du noyau 60 portée par la turbine 28 porte un bossage 67 orienté vers l'intérieur du noyau 60, la forme du bossage 67 épousant celle de l'affaissement 57 en s'étendant le long de celui-ci en respectant la section de passage constante quel que soit le diamètre. According to the figure, the external wall of the shell 18 supporting the turbine 20 is perpendicular to the axis; here, moreover, in accordance with the invention, the shell 55 of the turbine 28 has been deformed in line with the clutch 13 by creating a recess in it 57 to increase the space available for the clutch 13; in parallel, the part 62 of the core 60 carried by the turbine 28 carries a boss 67 oriented towards the inside of the core 60, the shape of the boss 67 matching that of the subsidence 57 by extending along the latter while respecting the constant passage section whatever the diameter.
Avantageusement, on réalise un sous-ensemble préassemb ! é comprenant essentiellement la roue de turbine 28, la rondelle de guidage 50, le voile 52, et les ressorts à action circonférentielle 54. Pour ce faire, ladite rondelle de guidage 50 est couplée au voile avec un jeu circonférentiel permettant faction des ressorts 54 et elle comporte à cet effet des pattes dirigées radialement vers l'intérieur, engagées dans des gorges circonférentielles obtenues par pliage dudit voile. Advantageously, a pre-assembled subassembly is produced! é essentially comprising the turbine wheel 28, the guide washer 50, the web 52, and the circumferential action springs 54. To do this, said guide washer 50 is coupled to the web with a circumferential clearance allowing faction of the springs 54 and to this end, it has legs directed radially inwards, engaged in circumferential grooves obtained by folding said veil.
Le fonctionnement est analogue à celui d'un appareil d'accouplement hydrocinétique classique. Pour mémoire, on rappellera que la roue de turbine 28 est entraînée par la roue de l'impulseur grâce au fluide contenu dans le boîtier et que, après démarrage du véhicule, l'embrayage de verrouillage 13 permet, pour éviter les phénomènes de glissement entre les roues 20 et 28, une solidarisation de l'arbre mené avec !'arbre menant, par serrage du disque de friction 46, sous l'effet du déplacement axial du piston 44. Le verrouillage qui en résulte permet un entrainement direct de I'arbre mené 32, typiquement I'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, par le carter 11 lié en rotation au vilebrequin du moteur du véhicule. The operation is similar to that of a conventional hydrokinetic coupling device. As a reminder, it will be recalled that the turbine wheel 28 is driven by the impeller wheel thanks to the fluid contained in the housing and that, after starting the vehicle, the locking clutch 13 allows, to avoid the phenomena of sliding between the wheels 20 and 28, a joining of the driven shaft with the driving shaft, by tightening the friction disc 46, under the effect of the axial displacement of the piston 44. The locking which results therefrom allows direct drive of the driven shaft 32, typically the input shaft of a gearbox, by the casing 11 linked in rotation to the crankshaft of the vehicle engine.
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