WO1997033098A1 - Coupleur-variateur hydromecanique - Google Patents

Abstract

Coupleur-variateur hydromécanique monobloc à capacité de charge élevée dans un encombrement restreint. Le couple est transmis mécaniquement par impulsions synchronisées. La régulation hydraulique est automatique et manuelle. La position débrayée offre un minimum d'entraînement. La démultiplication est progressive jusqu'au rapport 1. La vitesse relative peut être très élevée. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à être utilisé avec un organe de puissance dont il permet de démultiplier la vitesse progressivement jusqu'au rapport 1.

Description

COUPLEUR VARIATEUR HYDROMECANIQUE

Dans le domaine des "transmissions automatiques", l'appareil a pour objet de réunir les fonctions d'embrayage et de variateur dans une enceinte unique avec une capacité de charge importante dans un encombrement restreint en autorisant des vitesses de rotation relatives élevées.

L'appareil se compose d'un rotor (1) alésé de quatre cylindres perpendiculairement à l'axe de rotation. Chaque cylindre reçoit un piston (2) équipé d'un galet de came (3) prenant appui à l'intérieur d'une piste périphérique à trois arcs à 120 °(4). Cette cinématique, utilisée dans certains moteurs hydrauliques ou autres pompes, se caractérise ici en ce que c'est la piste de guidage des galets de pistons qui est montée en rotation coaxialement au rotor ; Ainsi, cette disposition permet à l'appareil ci-après décrit de fournir toute la gamme de démultiplication, de la position débrayée jusqu'au rapport 1.

Chaque piston (2) est indexé (5) au cylindre (1) de façon à maintenir les galets dans le plan de la piste. Le déplacement des pistons génère un effet de levier qui est fonction de l'obliquité entre le vecteur passant par l'axe du piston et celui du galet d'une part et le vecteur passant par le point de contact galet/piste et le centre du galet d'autre part. L'obliquité est nulle au point mort bas et haut et passe par un maximum vers le milieu de la course. Le piston (2) et le cylindre (1) déterminent une chambre de travail (22) qui est en communication avec un boisseau central (6) par l'intermédiaire de la canalisation (20) et qui est équipé d'un clapet anti¬ retour (21).

Au centre du rotor, un alésage axial reçoit un boisseau à clapets (6) qui, par son déplacement axial, assure la régulation hydraulique en occultant progressivement l'ajutage d'évacuation de fluide (7).

Les chambres de travail et l'alésage central contiennent en permanence un fluide non compressible qui peut être de l'huile hydraulique préalablement admis dans l'appareil.

Le rotor est solidaire de la source de puissance extérieure qui peut être un moteur thermique ou électrique, et la piste est solidaire de la transmission par l'intermédiaire de deux prises de force coaxiales débouchant sur un côté de l'appareil (8-9).

Le couple est transmis mécaniquement et régulé par circulation d'huile dans l'appareil ci décrit dont le débit est fonction de la vitesse relative rotor/piste.

Les alternances des pistons sont synchronisées par la géométrie de la piste de façon à transmettre un couple régulier.

Un petit piston (23) coulissant dans un alésage logé radialement au rotor reçoit la valve de décharge (10) constituée d'une bille en compression par ressort sur un siège et qui assure l'étanchéité à l'arrêt, l'anti-bélier et la régularité du débit. Ce piston compense les variations de pression en position débrayée et permet la régulation du débit de fuite lorsqu'il est soumis à la force centrifuge générée par la rotation du rotor (1) en venant occulter un ajutage de décharge (24).

Le fonctionnement est soumis à trois paramètres qui inter-agissent :

- régime rotor (solidaire du moteur).

- régime rotor/piste (dont dépend la démultiplication). - régime piste (solidaire de la transmission).

Au ralenti, position débrayée, seul le rotor est en rotation ; Pendant les phases d'aspiration du fluide dans le volume (22), c'est à dire quand le piston (2) s'éloigne du centre du rotor (1), le fluide est aspiré par l'orifice (11) qui est calibré pour un débit correspondant à cette position débrayée. Le fluide provient d'une autre chambre de travail (22) chassé par un autre piston (2) qui est en phase d'expulsion, c'est à dire se rapprochant du centre du rotor (1) et passe par l'alésage central (20). Ainsi, le volume du fluide bascule d'une chambre de travail à une autre à pression constante ; Cet effet de bascule évite l'entraînement de la piste (transmission).

Pendant cette phase, le second orifice (12) est en attente et reste obstrué par un clapet. Mais, dès le début d'accélération, c'est à dire lorsque l'élément d'entrée augmente sa vitesse de rotation, le rythme des alternances de pistons augmente et crée un effet de dépression qui ouvre le clapet de l'orifice (12) et laisse passer le fluide qui vient du carter (13). Ainsi, le volume du fluide en provenance de l'orifice (11) est progressivement remplacé à égalité par celui en provenance de l'orifice (12). De fait, le volume du fluide reste constant mais la pression augmente, par le phénomène de l'accélération du rythme des alternances de piston, aussi bien dans la chambre de travail (22) que dans le boisseau (6) et également dans le volume (16) ce qui va avoir pour effet de créer une dépression avec le volume (17) qui est en communication avec la valve de décharge (10) et de déplacer le boisseau et d'occulter les valves primaires (11) qui ne travaillent plus.

L'effet de bascule est supprimé. Dès lors, seule la valve secondaire (12) autorise le passage du fluide en provenance du réservoir que constitue le carter (13).

L'augmentation de pression qui s'ensuit freine les pistons (2) au cours des alternances d'expulsion du fluide. La piste (4) est entraînée en rotation, les galets (3) de pistons prenant appui sur la pente négative de celle-ci.

La vitesse relative rotor/piste est alors fonction du couple résistant et du débit de fuite. Ce débit de fuite est contrôlé par le déplacement du boisseau à clapets (6) et/ou du piston-valve de décharge (10) selon le système de régulation utilisé : mécanique, électrique, électromécanique ou tout autre moyen. L'alésage dans lequel se déplace le boisseau communique uniquement avec la valve de décharge(10) par l'intermédiaire d'une saignée dans l'alésage (7) qui se trouve progressivement occultée par le boisseau.

Le boisseau (6) est équipé de deux cloisons (14-15) afin de délimiter un volume interne en communication partielle avec les deux espaces en amont et en aval de celui-ci. La pression du volume en amont (17) étant inférieure, puisqu'en communication avec la valve de décharge (10), le boisseau (6) comme précédemment expliqué va se déplacer et, dans un premier temps, occulter les valves primaires (11), puis continuant sa course, réduire l'ajutage de fuite (7) jusqu'à l'arrêt total du débit. L'appareil est alors sur le rapport 1 (vitesse rotor/piste nulle), un ressort (18) logé dans l'alésage en amont du boisseau assure le retour de celui- ci lors d'une décélération.

La cloison (15) freine le débit du fluide et par conséquence freine également le déplacement du boisseau (6), ce qui permet de rester plus longtemps sur les vitesses de rotation intermédiaires particulièrement dans le cas de fortes accélérations.

Un axe (19) solidaire du boisseau et débouchant à l'extérieur de l'appareil, permet un contrôle permanent de la régulation et peut être asservi à différents paramètres (régime moteur, vitesse du véhicule, relief du terrain, etc..)

Claims

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REVENDICATIONS

I - Coupleur-variateur monobloc comprenant au moins un piston (2) monté coulissant dans un cylindre (1) pour définir dans celui ci une chambre de travail de volume variable (22) dans laquelle débouchent deux ouvertures d'admission de fluide (11-12) et une ouverture d'expulsion de fluide (20), des moyens de régulation automatique, des moyens de conversion pour transformer le mouvement de coulissement du piston en mouvement de rotation, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois autres pistons montés coulissants chacun dans un cylindre et associés à leurs propres ouvertures d'admission et d'expulsion de fluide, en ce que les cylindres et les pistons appartiennent à un rotor (1) dont l'axe de rotation est perpendiculaire à la direction de coulissement des pistons, et en ce que les pistons coopèrent avec une piste de guidage (4) s'étendant selon une courbe fermée non circulaire comprenant au moins trois bossages symétriques par rapport à un centre situé sur l'axe du rotor pour constituer les moyens de conversions, les pistons effectuant des mouvements successivement l'un de l'autre par rapport à l'axe et le rotor effectuant au moins un tiers de tour pour chaque période du mouvement des pistons.

II - Coupleur-variateur selon la revendication I caractérisé en ce que la piste de guidage (4) est en rotation coaxiale par rapport au rotor (1).

III - Coupleur-variateur selon la revendication I caractérisé en ce que l'un des moyens de régulation comprend un boisseau à clapets (6) sous la forme d'un piston ajouré sur la périphérie de sa jupe à raison d'un orifice par cylindre dans l'appareil et coulissant dans un alésage

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) comportant au moins deux orifices (11-20) par cylindre, logé dans l'axe de rotation du rotor.

IV - Coupleur-variateur selon la revendication III caractérisé en ce que chacun des dits orifices du boisseau est obturé par un clapet (21) situé à l'intérieur de la paroi et s'appuyant contre celle-ci.

V - Coupleur-variateur selon les revendications III et IV caractérisé en ce que ledit boisseau (6) est muni de deux cloisons (14-15) qui déterminent un volume en communication partielle et variable avec l'alésage (17) qui est lui-même en communication avec le volume (16) et la valve de décharge (10).

VI - Coupleur-variateur selon les revendications III, IV et V caractérisé en ce que la position du boisseau (6) dans son alésage est déterminée automatiquement et semi automatiquement.

VII - Coupleur-variateur selon la revendication I caractérisé en ce que l'autre moyen de régulation comprend au moins un piston (23) coulissant dans un alésage logé radialement au rotor (1), qui reçoit une valve de décharge (10) sous la forme d'une bille en compression sur un siège.

VIII - Coupleur-variateur selon la revendication VII caractérisé en ce que l'ouverture de la valve de décharge (10) est déterminée automatiquement par l'augmentation de la vitesse relative rotor/piste.

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) IX - Coupleur-variateur selon la revendication VU caractérisé en ce que l'obturation de l'orifice de décharge (24) par le piston (23) est déterminé automatiquement par le régime du rotor de l'appareil.

X - Coupleur-variateur selon la revendication VII caractérisée en ce que les variations de pression dues à la position débrayée de l'appareil sont absorbées par le déplacement du piston (23) de la valve de décharge (10).