<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF HYDRODYNAMIQUE DE TRANSMISSION DE FORCE.
La présente invention est relative à des dispositifs hydrody- namiques de transmission de force ou ce qu'on appelle transmissions hydrau- liques, qui comprennent principalement une partie pompe, une partie turbine et un organe de réaction., ce dernier habituellement sous forme de couronnes d'aubes de guidage entre les couronnes d'aubes tournantes de la partie tur- bine.
Lorsque le nombre de tours de la partie turbine augmente par rapport au nombre de tours dela pompe., le couple secondaire est finalement plus petit que le moment primaire et c'est pourquoi les dispositifs de trans- mission de force qui contiennent une transmission sont la plupart du temps équipés avec un dispositif pour l'accouplement direct entre l'arbre primai- re et l'arbre secondaire pour un rapport de couples convenable.. ce qui se produit dans tout dispositif lorsque le rapport n2/n1 des nombres de tour des arbres secondaire et primaire et le rendement n de la transmission sont égaux. Certains systèmes hydrauliques sont construits de telle sorte qu'ils travaillent comme accouplements hydrauliques pour des rapports de nombres de tours plus élevés que le rapport des nombres de tours pour lequel l'ac- couplement direct serait le plus avantageux.
Dans d'autres systèmes, la construction est telle que la transmission hydraulique est complètement dégagée et que l'accouplement direct entre arbres primaire et secondaire est immédiatement effectué. Les deux systèmes ont été appliqués.
La présente invention est caractérisé principalement par le fait que la couronne d'aubes de guidage (ou les couronnes d'aubes de gui- dage) travaille pendant une partie du domaine de fonctionnement; comme une turbine tournant en sens contraire de celui de la pompe, et pendant une autre partie du domaine de fonctionnement, est agencée comme une couronne d'aubes de guidage fixe et éventuellement.9 en utilisant la commande direc- te dans le cas où la transmission est réalisée avec un carter tournant,est agencée pour la marche en roue libreo En outre, une couronne d'aubes de turbine., qui tourne dans le même sens que la pompe, doit fournir de l'eau à la pompe directement sans interposition d'une autre couronne d'aubes.
En plus, la couronne d'aubes de turbine -aubes de guidage doit être placée dans le circuit hydraulique de telle sorte que la couronne d'aubes de tur-
<Desc/Clms Page number 2>
bine ou les couronnes d'aubes de turbine de la partie turbine - roue..de gui- dage soient introduites dans la partie du circuit hydraulique dirigée vers l'intérieur.
En d'autres termes, la partie turbine - roue de guidage ne doit pas être introduite dans la partie extérieure, de courbure, du circuit hydrau- lique . par les dispositions indiquées ci-avant on obtient que, dans une transmission hydraulique, entre les limites utilisables, les caractéris- tiques du couple primaire peuvent être maintenues facultatives en même temps qu'on peut obtenir un puissant couple au démarrage avec emploi simultané d'une reprise spécifique extrêmement élevée du couple de la partie pompe, ce qui se traduit par un rendement maximum particulièrement élevé et une transmission hydraulique relativement petite et peu coûteuse.
Pour atteindre les résultats précédents, il est nécessaire entre autres choses,comme dit ci-avant, que la partie turbine-roue de guidage soit montée dans la partie, tournée vers l'intérieur, du circuit hydraulique. Ceci est nécessaire parce que, pendant l'emploi de cette par- tie comme turbine, les pertes de ventilation, qui se produisent'entre les parties qui tournent vers l'avant (en sens direct) et vers l'arrière (en sens opposé) par suite de la vitesse relative considérable entre ces par- ties, deviennent d'une grandeur déterminante pour le rendement total.
Ces pertes augmentent très rapidement lorsque la courbure extérieure du circuit hydraulique est limitée par la couronne d'aubes de guidage, de turbine, le plateau portant les aubes de guidage recevant à sa partie ex- térieure une extension axiale qui suivant l'invention est éliminée autant que possible.
Dans un dispositif suivant ces caractéristiques,lorsque la partie de réaction est réalisée pour pouvoir tourner dans les deux sens on a alors cet avantage que par sa rotation à 1'encontre des organes pri- maires et secondaires au démarrage, on obtient une courbe de rendement mon - tant de manière plus raide et par suite une meilleure transformation de couple, sous la condition que le couple est,utilisé par la partie de réac- tion, éventuellement pour.être reporté sur l'arbre secondaire par l'inter- ' médiaire d'une transmission inverseuse. Lorsqu'entre temps dans ces con- ditions on atteint la pointe de la courbe de rendement -avec rotation en sens contraire de la partie de réaction - le rendement tombe très brusque- ment.
Il est par conséquent indiqué dans ce stade de mettre fin à la con- tre-rotation de la partie de réaction et dans ce but le dispositif doit être complété aussi par un dispositif de freinage ou de blocage, qui a pour tâche d'empêcher une rotation de la partie de réaction de sens contraire dans les organes primaires et secondaires. Si l'on fait ce dispositif de manière à pouvoir être embrayé et débrayé, le dispositif de transmission de force peut, avec débrayage du dispositif de blocage, travailler au dé- but de la période de démarrage avec contre-rotation de la partie de réac- tion, et ensuite,avec engagement du dispositif de blocage, passer à une transmission avec partie de réaction immobile.
Lorsqu'on a atteint le nom- bre de tours convenable pour l'entraînement direct, le dispositif de blo- cage est de nouveau libéré et la partie de réaction, au lieu d'être accou- plée directement à la partie primaire et secondaire dans la transmission pour former un organe d'accouplement transmetteur de force, y est accou- plée de façon immédiat et tourne avec. Si l'on désire une forme de réali- sation plus simple du dispositif, on le pourvoit directement d'un organe de blocage, qui empêche la rotation de la partie de réaction, en sens con- traire, dans les organes primaires et secondaires. Le dispositif le plus simple pour empêcher la rotation de l'organe de réaction en sens contraire dans les organes primaires et secondaires est un dispositif de roue libre, un frein automatique ou un accouplement à griffes automatiques.
Pour l'accouplement de la partie de réaction avec la partie primaire on peut employer un accouplement à griffes, éventuellement syn- chronisé, un accouplement à frottement, par exemple un accouplement à la- melles ou à masses centrifuges,ou analogue, tandis que l'accouplement entre la pièce de réaction et la partie secondaire peut être réalisé plus simple- ment et peut consister par exemple en un mécanisme de roue libre ou en un
<Desc/Clms Page number 3>
frein automatique qui empêche la partie de réaction de tourner plus vite que la partie secondaire.
L'invention sera décrite plus en détails dans ce qui suit en se rapportant aux dessins ci-annexés qui montrent à titre d'exemple quelques formes de réalisation appropriées.
- la figure 1 montre un dispositif avec l'organe de réaction .(aubes de guidage) agencé pour la rotation dans les deux sens et pourvu d'un renversement de sens de marche-pour la transmission du couple de l'organe de réaction à l'arbre secondaire; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne XII-XII de la fi- gure 1; - la figure 3.est un diagramme de fonctionnement pour un dispositif suivant la figure 1, qui montre le rendement, la force de trac- tion et les courbes de souple secondaire pour différents étages de trans- mission comme fonction du rapport des nombres de tours n2/n1; - la figure 4 montre un dispositif du même type que celui de la figure 1 mais avec une autre réalisation de la transmission de changement de marche;
- la figure 5 est une coupe suivant la ligne XV-XV de la figu- re 4, et - la figure 6 est un diagramme correspondant à celui de la fi- gure 3, pour un dispositif suivant la figure 4.
Sur les dessins,10 désigne l'arbre à manivelles et 12 le vo- lant d'un moteur à combustion avec lequel travaille la transmission hydrau- lique. Le bâti 16 de la transmission est dans certaines formes de réalisa- tion, composé de deux parties 16a et 16b qui sont reliées ensemble ainsi qu'à l'enveloppe 18 du moteur et qui servent à porter, outre l'arbre à mani- velles 10,les parties tournantes de la transmission,les paliers et les dispositifs d'étanchéité. La partie primaire ou partie pompe de la trans- mission comprend une pompe centrifuge 20 qui comprend elle-même les pla- teaux de pompe 24, 26 et les aubes de pompe 28, et qui est portée et en- traînée par le volant 12 par l'intermédiaire de la pièce de moyeu 30 et des couronnes dentées 32.
La partie secondaire ou partie turbine contient deux couronnes d'aubages 34 et 36 sur lesquelles les aubes sont montées entre les plateaux annulaires 38 et 40 et entre le plateau 40 et le plateau à moy- eu 42 partant de l'arbre 44 de la turbine. La partie de réaction ou partie des aubes de guidage comprend une couronne d'aubes 46 disposée entre les deux couronnes d'aubes de turbine 34 et 36, qui est portée par le plateau à moyeu 50 partant de l'arbre des aubes de guidage 48, les aubes 46 de la partie de réaction étant montées entre ce plateau 50 et le plateau annulai- re 52. Le système d'aubes de la transmission est du type à deux étages avec carter extérieur de pompe tournant de construction connue en soi.
Son cir- cuit en forme de tore, pour l'agent de travail, est limité vers l'extérieur par le plateau de pompe 24 et par une partie de son prolongement en forme de coiffe 54 qui contribuent à former le bâti de la pompe, en outre par les plateaux 38 et 42 et par la partie extérieure placée entre eux du plateau à moyeu 50. La limitation intérieure dudit circuit est formée par le pla- teau de pompe 26 et les plateaux 40 et 52. La direction d'écoulement du milieu de travail est donnée par les flèches de direction indiquées en 56.
L'arbre de turbine 44 est coaxial avec le prolongement de 1' arbre à manivelles dans les deux paliers à billes 58 et 60, qui sont portés par le plateau de pompe 24, respectivement le pied 16. L'arbre des aubes de guidage 48 et son prolongement 62, qui entourent concentriquement, sous forme d'arbres creux, l'arbre de turbine 44, s ont par rapport audit arbre 44, centrés au moyen de paliers 64 et 66, de même manière qu'un autre palier 68 soutient et centre l'arbre d'aubes de guidage 48 contre la coiffe 54 qui constitue une partie du carter de pompe tournant.
Pour empêcher d'inutiles fuites entre d'une part l'arbre de
<Desc/Clms Page number 4>
turbine 44 et d'autre part le prolongement 62 de l'arbre d'aubes de guidage 48 on a adapté en 70 une garniture, et pour la même raison on a agencé une garniture entre l'arbre d'aubes de guidage 48 et le carter de pompe tournait.
Comme le système hydraulique travaille le mieux avec une cer- taine surpression du liquide, une pompe auxiliaire montrée au dessin aspire une quantité appropriée de liquide du réservoir et la refoule à travers un dispositif refroidisseur dans la conduite vers une-chambre de répartition 64 et plus loin par des alésages 86 à travers l'intervalle entre les arbres de turbine et d'aubes de guidage, et par des alésages 78 dans le plateau à moyeu, dans le circuit hydraulique par l'intervalle entre les plateaux 24 et 42. Les garnitures 90 et 92 empêchent alors par leur agencement des deux côtés de la chambre de partage 84, d'inutiles fuites de liquide retour- nant au réservoir, qui de son côté est rendu étanche contre les parties tournantes de la transmission en 94 et 96.
Des élévations de pression inadmissiblement élevées dans le système hydraulique sont empêchées par une soupape chargée par un ressort 98 qui normalement est fermée mais qui, si la pression maxima est dépassée, ramène une partie du liquide dans le circuit vers le réservoir.
Pour obtenir la transmission directe au moyen de la transmis- sion hydraulique décrite sans faire emploi d'un arbre de liaison spécial entre l'arbre de manivelles du moteur et l'arbre entraîné accouplé à l'ar- bre de turbine, comme cela est montré au dessin on a agencé une roue libre 110 entre l'arbre de turbine 44 et le prolongement 62 de l'arbre des aubes de guidage, ce dernier étant relié rigidement audit arbre d'aubes de gui- dage 48. Ladite roue libre 110 est réalisée de telle manière qu'elle em- pêche les aubes de guidage ou la partie de réaction de tourner plus vite que l'arbre de turbine 44 pour des conditions de marche de la transmission dans lesquelles les parties de réaction et secondaire ont le même sens de rotation.
Dans les dispositifs montrés aux figures 11 et 14, suivant l'invention, l'accouplement entre la partie primaire et la partie de réaction consiste en un accouplement à lamelles 250 à réglage hydraulique. L'arri- vée et le départ du liquide de travail vers ou depuis l'accouplement sont réglés automatiquement par un système de soupapes qui peut recevoir ses impulsions de manoeuvre à partir de l'organe à aubes de guidage. Mais., na- turellement, la manoeuvre d'engagement ou de dégagement de l'accouplement peut aussi être faite à la main ou être influencée par un système de manoeu- vre déparé.
Le prolongement 62 de l'arbre des aubes de guidage est con- formé avec une cloche 252 qui., à son tour., porte trois plateaux à lamelles 254, une paroi latérale fixe 256 et une autre paroi latérale 258 axialement déplaçable , qui est pourvue à sa périphérie extérieure et intérieure de garnitures d'étanchéité contre la cloche 252., qui isolent ainsi une cham- bre de travail 264 pour le liquide sous pression fourni par la pompe 74.
Cette chambre de travail 264 peut être mise en communication, par un alé- sage radial 266 de la cloche 252.. vers l'intérieur, avec le système de ca- naux, ou être coupée du liquide sous pression de la pompe 74 par changement de position d'une soupape 350 adaptée à l'extrémité extérieure de l'alé- sage 266. Lors de la fermeture de la chambre de travail 264 par l'arrivée de liquide sous pression, la soupape 350 ouvre une évacuation pour vider la chambre de travail. Le côté primaire de l'accouplement à lamelles est formé par les trois plateaux 270 qui sont portés par un moyeu 122 fixé au carter de la pompe.
Aux figures 1 et 2, on a dessiné une forme de réalisation de la transmission, qui permet au côté turbine de travailler aussi bien comme système à double qu'à simple rotation, et en commande directe. Le passage d'une forme de régime à une autre se fait à l'aide de servomoteurs, et pour transmettre à l'arbre de turbine le couple pris sur la partie à aubes de guidages travaillant comme étage à double rotation,, on a prévu un dis- positif inverseur.
<Desc/Clms Page number 5>
L'accouplement à lamelles entre les parties pompe et de réac- tion est décrit ci-avant et le tiroir'de réglage 350 pour le liquide sous pression est commandé par un servomoteur 352, dont le piston agit sur un bras de levier 354 en forme de fourche qui déplace axialement à son tour la bague 356 et le tiroir 350 qui y est fixé.
Entre la partie d'aubes de guidage et la base on a, suivant la figure 1, agencé un frein à ruban 358 comprenant une bande de frein 360 et le système de leviers 364 actionné par le servomoteur 362. La cloche 252 enfermant l'accouplement à lamelles est conformée en tambour de frein.
Le frein a pour tâche de maintenir la pièce à aubes de guidage dans des positions d'exploitation où la couronne d'aubes de guidage doit travail- ler en organe de réaction immobile., mais laisser celle-ci tout-à-faire li- bre en cas de rotation double ou d'entraînement direct.
Le dispositif inverseur entre le prolongement 62 des aubes de guidage et l'arbre de turbine 44 comprend une couronne dentée 366 qui est d'une pièce avec l'arbre 62, une roue dentée 368 fixée sur l'arbre de turbine 44, et des roues intermédiaires 370 qui sont portées par des tou- rillons par une couronne 376 montré à rotation dans des paliers 372 et 374 Une roue libre 378 entre ladite couronne et la base empêche la couronne de tourner en sens opposé à celui de la rotation de la pompe, mais lui donne la liberté de tourner avec la pompe.
En d'autres termes, la roue libre 378 met donc la transmission inverseuse hors fonction dans toutes les circonstances de marche sauf dans celle où le couple de réaction de l'organe de réaction est rendu utile par celle-ci.
Le liquide de manoeuvre pour l' accouplement à lamelles et les deux servomoteurs est fourni par une pompe à engrenages 74 qui est commandée par le côté primaire de la transmission par les trois roues dentées 382.- 384 et 3860 La pompe aspire le liquide par l' ouverture 388 et le refoule ensuite par le canal 390, qui de son côté se partage en deux conduites 392 et 394 dont le premier va au système de canaux du tiroir de réglage 396 et dont le dernier est en communication avec le circuit de la transmission en principe de la même manière que la pompe 74.
Dans la position de soupape désignée par a à la figure 1, la liaison entre les servomoteurs et la canalisation de fluide sous pression 392 est coupée et au lieu de cela ils sont en relation ouverte par les canaux 398 et 402, respectivement 400 et 404, avec le réservoir de la partie inférieure de la transmission, les pistons de servomoteurs., chargés par des ressorts, pouvant prendre la position qui correspond aux cylindres vidés.
La servomoteur 352 et le tiroir 350 sont alors accouplés mécanique- ment par la couronne 356 et le bras de levier 354 de façon telle que ledit tiroir maintient ouverte la liaison entre la chambre de travail 264 et l'ouverture d'évacuation 286 en même temps que la conduite sous pression est fermée,ce qui signifie que l'accouplement lamelles est libre. Le servomoteur 366,dont la tige-de piston actionne le système de leviers 364 de la bande de frein 360, libère la couronne d'aubes de guidage, dans cette position aussi, en sorte que celle-ci ne reste liée à l'arbre de turbine que mécaniquement par l'intermédiaire de la transmission d'inversion et pour le reste peut tourner librement sous l'influence de l'écoulement de liquide dans le circuit de la transmission.
Pour de petits rapports de nombres de tours n2/n1, par exemple au démarrage, le dispositif représenté à la figure 1 est particulièrement avantageux, car la partie de réaction tourne alors en sens contraire des deux couronnes d'aubages 34 et 36en sorte que la transmission importante de couple et la courbe de rendement à pente ascendante raide de la turbine à double rotation peuvent être mises à profit.
A la figure 3 on voit un diagramme du rendement et du couple sortant M2 comme fonctions du rapport des nombres de tours n2/n1 par une transmission suivant les figures 1 et 2. La courbe de rendement comprend trois parties, a, b et c, correspondant au rendement en double rotation, simple rotation et commande directe.
<Desc/Clms Page number 6>
A la figure 2,la flèche A donne le sens de rotation de l'ar- bre de turbine et la flèche le sens de rotation de la partie de réaction dans le régime à double rotation, où, comme cela ressort de la figure 2, la roue libre 110 est conformée de telle façon qu'elle permet ce mode d'en- traînement. Le couple de la partie de réaction est reporté sur l'arbre de turbine par les roues de transmission d'inversion 366, 368 et 370 dont il a été question plus haut, qui, dans cet exemple particulier, réduisent en même temps le nombre de tours de la pièce de réaction. La couronne 376 est soumise à un couple qui tend ensuite à la faire tourner en un sens opposé à celui de la rotation de la pompe, mais ceci est empêché par la roue libre 378.
Si l'on met le tiroir régulateur dans la position b, figure 1, les conditions ne changent pas pour le servomoteur 352, tandis que l'é- vacuation de l'autre servomoteur 362 est fermée et la chambre de travail au lieu de cela est raccordée à la conduite sous pression 392, après quoi le fluide sous pression amène aussi le piston du servomoteur dans son autre position extrême, ce qui a pour conséquence immédiate que le frein 358 main- tient la partie à aubes de guidage avec le bâti. Le côté secondaire de la transmission travaille alors comme turbine à rotation simple qui, comme cela ressort du diagramme de la figure 3, a une courbe de rendement dont le sommet est décalé vers les valeurs supérieures de n2/n1, comparativement au système à rotation en sens contraire.
L'anneau 376 avec les roues dentées intermédiaires 370 tourne dans cette position de marche b (rotation simple),entre les deux couronnes dentées 366 et 368 dans le. même sens que l'arbre de turbine sans transmettre de couple et sans en être empêché par la roue libre 378.
Par déplacement du tiroir de réglage 396 dans la position c, les deux servomoteurs changent le sens de fonctionnement par rapport à la position b. Le servomoteur 362 est alors coupé de la conduite sous pression 392 et l'évacuation pour le liquide de manoeuvre s'ouvre de nouveau vers la réservoir avec cette conséquence que le frein à bande 360 est rendu libre de la partie à aubes de guidage..En même temps l' évacuation de la chambre de travail du servomotetir 352 est fermée et sa communication avec la conduite d'amenée 392 est ouverte, ce qui a pour effet que la couronne 356 est dé- plaéée avec les tiroirs 350,de sorte que la chambre de travail 264 de l'ac- couplement à lamelles est raccordée à l'alésage radial 266, après que la liaison avec l'évacuation 296 a été coupée,
d'où il s'en suit que la con- duite sous pression actionne le piston 258 et passe ensemble les deux moi- tiés d'accouplement en sorte que la pièce de réaction - et par suite de la roue libre 110, aussi la partie turbine - prend le même nombre de tours que la partie pompe. Ainsi la commande directe est prête.
La transmission inverseuse avec la couronne 376 tourne à pré- sent seulement dans le même sens et avec la même vitesse absolue que la transmission, pour le reste.
Le dispositif montré en 410 n'a pour rôle que de soulever la bande de frein du tambour de frein dès que celui-ci est débrayé, pour éviter une usure inutile des pièces de frein.
Aux figures 4-5 on a montré une variante de la transmission inverseuse suivant le mode de réalisation des figures 1-3.
Les roues intermédiaires 500 sont montés sur des tourillons 502 qui sont fixés directement du bâti fixe de la transmission. Ces roues dentées 500 sont en prise avec la roue dentée 504 à la cloche d'accouple- ment 252 et avec une roue dentée 512 montée sur la douille 506 en 508 et 510. La douille ou manchon 506 est de son côté fixée par une liaison à clavette à l'arbre de turbine 44.
De même que dans la forme de réalisation décrite plus haut, la position a du tiroir 396 correspond à la position de marche pour laquel- le la partie de réaction tourne en sens contraire du sens de rotation de la pompe ou en d'autres termes pour la position de marche arrière avec de fait les rapports de vitesses n2/n1. Le couple de la partie de réaction
<Desc/Clms Page number 7>
est alors reporté par la transmission inverseuse sur l'arbre de turbine où il est réduite La transmission inverseuse peut dans ce cas, aussi bien que dans le cas des figures 1 - 3, être conformé en transmission conique pour permettre par construction le choix de la transmission. La roue dentée 512 est alors empêchée par une roue libre 514 de tourner par rapport au manehm 506 et à 1-'arbre de turbine 44.
Si le tiroir 396 se trouve en position b la bande de frein fixe la pièce de réaction au bâti. Le manchon 506 tourne maintenant libre- ment par rapport à la roue dentée fixe 512 sans en être empêché par la roue libre 514.
Si le tiroir 396 se trouve en position c, la bande de frein s'est de nouveau libérée de la partie de réaction en même temps que l'ac- couplement à lamelles 250 s'engage et accouple les parties de pompe et de réaction. La roue libre 110 entre les parties de réaction de turbine relie aussi celle-ci au nombre de tours primaires tandis que la roue libre 514 tourne librement.
REVENDICATIONS.
1. Turbo-transformateur de couple comprenant une partie pri- maire, une partie secondaire à deux ou trois étages et une partie turbine à roue de guidage, à un ou deux étages, dans lequel la partie à aubes de guidage travaille pour un temps comme partie de turbine tournant en sens contraire de celui de la pompe, caractérisé en ce que la couronne d'aubes ou les couronnes d'aubes de la partie turbine à roue de guidage sont montées à tout-à-fait dans la partie dirigée vers l'intérieur, du circuit hydrauli- que.