Accouplement hydraulique pour arbres L'invention concerne un accouplement hydrauli que pour arbres dans lequel la puissance est transmise d'un arbre<B>à</B> un autre arbre et comprend un boîtier extérieur ou intérieur muni d'un chemin de came des tiné<B>à</B> faire aller et venir des pistons dans des cylin dres disposés radialemen-t dans un boîtier intérieur ou extérieur de l'autre arbre, la rotation relative entre l'arbre et ledit boîtier provoquant la circulation d'un fluide tel que de l'huile, et l'amenant<B>à</B> passer dans et hors des cylindres, circulation qui est contrôlée par une valve, celle-ci pouvant être appelée pour plus de commodité valve de couple, afin de réaliser tout frei nage désiré de l'écoulement,
la réaction résultante produisant une variation du couple et de la vitesse transmis d'un arbre<B>à</B> l'autre.
Dans les accouplements du type décrit, les pertes d'huile dans la partie des cylindres, située au-dessous des pistons, dans la chambre de valve et dans le pas sage de communication entre lesdits cylindres et la chambre de valve, qui constituent ensemble une zone de pression, doivent être remplacées, et l'espace com pris entre l'intérieur du boîtier extérieur et l'extérieur du boîtier intérieur peut fonctionner comme zone- réservoir <B>à</B> partir de laquelle la zone de pression est maintenue pleine d'huile au moyen de valves de rete nue de remplissage, et il est essentiel que les orifices d'entrée des valves de remplissage aient accès<B>à</B> l'huile dans la zone-réservoir aux niveaux statiques et rota tifs de l'accouplement,
car autrement de l'air serait pris entre les cylindres du boîtier intérieur et l'action de l'accouplement serait rendue moins efficace. Avec la méthode usuelle de remplir initialement un tel accouplement, l'huile est introduite dans le réservoir extérieur<B>à</B> un niveau statique<B>à</B> partir duquel une partie de l'huile passe dans la zone<B>de</B> pression par les valves de remplissage, en déplaçant beaucoup du contenu d'air hors de la zone de pression, par un conduit, ménagé auprès du centre, et qui l'éloigne de ladite zone de pression.
Pendant ce stade statique, cependant, des poches d'air peuvent se développer dans les cylindres, et la rotation différentielle des deux éléments est forcée de faire mouvoir les pistons pour déplacer cet air et/ou l'émulsion air-huile, et de per mettre ainsi<B>à</B> la zone de pression de se remplir com plètement d'huile, après quoi un supplément ealimen- tation d'huile doit être introduit dans, le boîtier exté rieur pour remplacer l'huile qui est passée dans la zone de pression.
Lorsque les parties menante et menée de l'em brayage (accouplement) tournent, l'huile contenue dans la zone-réservoir tourbillonne d'une façon cen trifuge et passe du niveau statique au niveau rotatif, et il est pour cela essentiel que les niveaux atteints par l'huile soient tels que les valves de remplissage soient submergées.
Lorsque l'accouplement fonctionne dans les con ditions où l'huile est transférée de cylindre<B>à</B> cylindre, il se dégage<B>de</B> la chaleur et, par conséquent, il faut prévoir, sous forme & un espace d'air convenable, de permettre l'expansion de l'huile, autrement la pres sion<B>à</B> l'intérieur du boîtier pourrait atteindre la con trainte de combustion et excéder la capacité<B>de</B> tenue des joints.
L'accouplement hydraulique objet de la présente invention cherche<B>à</B> assurer que le remplissage des cylindres dans<B>le</B> rotor soit tel que, lorsque l'accou plement fonctionne, les orifices d'entré-- des valves soient bien inondés, au-delà & une mince couche d'émulsion air-huile, pour permettre le remplissage en huile des cylindres (malgré les pertes) au-delà des pis tons et<B>à</B> travers Porifice central, afin<B>de</B> maintenir la zone de pression pleine ehuile centrifugée.
Uaccouplement hydraulique pour arbres selon l'invention comprend un boîtier extérieur fonnant un réservoir de liquide relié<B>à</B> l'un des arbres et un bd- tier intérieur relié<B>à</B> l'autre arbre qui est monté rota- tivernent dans le boîtier extérieur et possède des cylin dres disposés radialement avec des pistons déplaçables radialeinent dans ces cylindres formant une zone de pression dans laquelle les pistons, lors d'une rotation relative des deux boîtiers,
vont et viennent sous l'ac tion & un chemin de carne situé sur<B>le</B> boîtier exté rieur et produisent ainsi un flux de, liquide entre les cylindres commandé par un organe de fermeture<B>;</B> cet accouplement hydraulique est caractérisé en ce que le boîtier extérieur a une configuration interne conjuguée <B>à</B> la configuration du boîtier intérieur<B>de</B> manière<B>à</B> définir une région annulaire périphérique s'étendant radialement vers l'extérieur et une région moyenne adjacente<B>à</B> et située radialement <B>à</B> l'intérieur de la région périphérique,
des valves de remplissage ser vant<B>à</B> fournir le fluide hydraulique aux cylindres pré sentant des lumières eadmission débouchant dans la région moyenne, la région moyenne ayant un grand rayon supérieur au rayon du plus grand cercle sus ceptible de passer par les lumières d'admission des valves de remplissage, et un petit rayon inférieur au rayon du plus petit cercle -susceptible de passer par lesdites- lumières, et le rapport entre les volumes des espaces libres de la région périphérique et de la région moyenne étant tel que, avec une quantité de fluide hydraulique dans le boîtier juste suffisante pour sub merger la lumière d'admission de la valve de remplis sage la plus élevée dans l'état statique de l'accouple ment,
les lumières d'admission des valves de remplis sage restent submfrgées lorsque la région périphéri que est entièrement occupée par ce fluide pendant le fonctionnement de raccouplement.
Dans une forme d7exécution particulière de lac- couplement, le niveau maximum auquel l'accouple ment stationnaire peut être rempli, peut être. déter miné en plaçant convenablement le bouchon de rem plissage sur le boîtier extérieur. La position du bouchon de remplissage doit, naturellement, être telle que, lorsque l'huile atteint son niveau, les valves de remplissage soient inondées et qu'un espace suffisant reste radialement vers l'extérieur du niveau d'huile déterminé par l'ouverture du bouchon de remplissage dans le boîtier, pour permettre une expansion ulté rieure de l'huile sous l'effet de la chaleur.
Le dessin annexé, représente,<B>à</B> titre d'exemple, quelques formes d!exécution de l'objet de l'invention. La fig. <B>1</B> est une coupe longitudinale d'une pre- miùre forme d7exécution constituée par un accouple ment<B>à</B> carne simple<B>;</B> la fig. 2 est une demi-coupe suivant la ligne II-Il de la fig. <B>1 ;</B> la fig. <B>3</B> est une coupe longitudinale médiane, en élévation partielle, d'une seconde forme d'exécution constituée par un accouplement<B>à</B> double came<B>;
</B> les fig. 4a et 4b sont des vues schématiques de deux types d#ouvertures radiales pour le cylindre de pression<B>;</B> la fig. <B>5</B> est un. croquis schématique montrant la disposition radiale pour plus d'un groupe de pistons<B>;</B> la fig. <B>6</B> est une coupe partielle<B>à</B> travers une troi sième forme d7exécution présentant une autre disposi tion de valve, et la fig. <B>7</B> est une vue de détail<B>de</B> la valve de la fig. <B>6.</B>
La première forme d'exécution<B>de</B> l'accouplement (fig. <B>1</B> et 2) comprend deux boîtiers<B>11</B> et 12 fixés ensemble par l'intermédiaire d'un rebord extérieur l3a d'une came<B>13</B> présentant un chemin de came l3b <B>à</B> sa périphérie intérieure. Le boîtier<B>11</B> est fixé <B>à</B> l'extrémité d#un arbre 14 qui peut être l'arbre de commande de l'accouplement. Cet arbre 14 peut être commandé par un organe moteur tel qu'un moteur<B>à</B> combustion interne, pour le démarrage duquel une couronne dentée<B>15</B> peut être fixée sur le boîtier<B>11.</B>
Un arbre 20, qui peut être l'arbre de sortie de l'accouplement, est fixé<B>à</B> un organe rotatif 21 ayant une alésage central 2la et fixé<B>à</B> une plaque termi nale 22.
Uorgane rotatif 21 porte un certain nombre de cylindres<B>23</B> dans chacun desquels se trouve un piston mobile 24. Chaque piston 24 a une Pièce eétanchéité telle qu7un segment<B>25</B> et est poussé radialement vers l'extérieur par un ressort<B>26.</B> L7extrémité extérieure du piston peut pivoter au moyen eune tige<B>27</B> sur un sabot<B>28</B> destiné<B>à</B> coopérer avec le chemin de came l3b, et une plaque de guidage<B>29</B> sert<B>à</B> main tenir le sabot<B>28</B> en alignement avec<B>le</B> chemin de came 13a.
gement axial<B>30</B> soudé La plaque 22 a un prolong <B>à</B> son intérieur et monté dans un roulement<B>31</B> sup porté par une extrémité alésée de l'arbre 14. l2arbre 20 est monté dans un roulement<B>32,</B> supporté dans un alésage axial du boîtier 12 et assuré par une pla que<B>33</B> fixée sur le boîtier. La plaque terminale<B>33</B> présente une feuillure périphérique dans laquelle est disposé un joint 34.
Uarbre 20 a un trou axial 20a,<B>à</B> l'intérieur du quel une tige de valve 40 peut se déplacer longitudi nalement,<B>à</B> l'aide de moyens non représentés, mais qui coopèrent avec une goupille ajustée dans un trou radial 40a dans la tige, et dépassant extérieurement<B>à</B> travers une fente<B>20b</B> ménagée dans l'arbre. La tige 40 est goupillée en 41 avec une valve<B>à</B> piston 42, qui a une surface extérieure 42a, s'ajustant dans la sur face intérieure du trou 2la <B>de</B> l'organe rotatif 21.
Lors du déplacement longitudinal de la tige<B>de</B> valve, la valve 42 peut masquer, comme montré, les extrémités intérieures des, conduits radiaux<B>21b</B> dans l'organe rotatif 21, chacun de ces conduits<B>21b</B> étant aligné avec un conduit correspondant 23a dans un des cylindres. Le profil réel des conduits<B>21b</B> peut être dessiné pour des, besoins spécifiques, dépendant des conditions de travail de l'accouplement (voir<B>21b</B> et <B>21b.,</B> fig. 4a et 4b).
#a partie intérieure de la tige de valve 40 a une fente longitudinale 40b, et cette portion de la tige 40 peut coulisser dans et au dehors d'un contre-alésage <B>30b</B> d'un alésage 30a, en prolongement de<B>30. Il y</B> a aussi un contre-alésage du côté opposé au prolonge ment<B>30</B> pour recevoir une valve de relâchement de pression 43.
Chaque cylindre<B>23</B> a un trou axial<B>23b</B> aux envi rons de sa base, le trou<B>23b</B> étant contre-percé en 23c et le contre-perçage 23c étant lui-même contre-percé en<B>23d.</B> Une pièce intérieure 45, ayant un trou axial et un contre-alésage conique, est ajustée dans chaque contre-trou <B>23d</B> et contient une pièce de valve flot tante 46<B>à</B> l'intérieur du contre-trou 23c.
Le boîtier 12 a une ou plusieurs ouvertures 12a susceptibles d7être fermées par un bouchon de rem plissage 48 et est aussi muni d7ailettes de refroidisse ment 12c.
En marche, l'huile ou un autre fluide hydraulique est introduite dans<B>le</B> boîtier extérieur constitué par les boîtiers<B>11</B> et 12. Suivant la position de la valve 40, la puissance peut être transmise par ]!accouple ment dans une mesure plus ou moins grande, comme désiré. Dans la position représentée de, la valve 40, les pistons 24 sont empêchés de se déplacer par rap port<B>à</B> leurs cylindres respectifs<B>23</B> et, en conséquence, une réaction se produit entre, les sabots<B>28</B> et<B>le</B> che min de came l3a, produisant un entraînement maxi mum entre les arbres menant et mené. Les valves de remplissage constituées par les pièces 46 et les pièces <B>y</B> associées assurent que les fuites d'huile des cylin dres sont bonnes.
Quand la valve 40 est déplacée vers la gauche,<B>à</B> partir<B>de</B> la position représentée, l'huile peut passer en quantité plus grande ou plus faible suivant la position<B>de</B> la valve 40, dans ou hors des cylindres<B>23, à</B> travers la chambre de valve, donnant un degré progressif de commande entre<B>le</B> maximum et zéro, La fente 40b dans la tige de valve 40 et la valve de relâchement de pression 43 dans le prolongement <B>30</B> procurent un orifice de sortie pour l'air et/ou l'huile<B>à</B> partir de la chambre de valve, dans le boî tier extérieur.
Le boîtier est profilé de manière<B>à</B> ménager une capacité d'huile importante dans la région annulaire moyenne AB définie par le boîtier, de longueur axiale importante. Cette région moyenne AB a son plus grand rayon r, relatif<B>à</B> l'axe de rotation de l'accou plement, plus grand que celui du plus grand cercle de rayon r.2 passant par les ouvertures d'entrée des valves de remplissage, présentées par<B>le</B> diamètre exté rieur terminal des contre-trous coniques des pièces 45<B>;</B> la région moyenne AB définie par le boîtier a -son plus petit rayon r3 relatif<B>à</B> l'axe de rotation de l'ac couplement, qui est plus petit que<B>le</B> rayon du plus petit cercle r4 passant par lesdites ouvertures.
Les por tions restantes du boîtier ont la capacité d'air requise, en l'espèce la portion radiale<B>à</B> l'intérieur<B>de</B> la région moyenne AB (pour recevoir l'air quand l'huile est en condition rotative) et la portion au-dessus de la région moyenne AB (pour recevoir l'air quand l'huile est en condition statique), mais étant de longueur axiale principale relativement faible.
On voit sur la fig. <B>1</B> que la composante<B>A</B> de la région moyenne est obtenue par profilage du boîtier <B>11</B> relativement aux parties adj acente-s du rotor et, en fait, par la partie saillante de la partie intérieure<B>111</B> du boîtier relativement<B>à</B> la partie extérieure<B>1<I>1</I></B><I> o.</I> De la même façon, la composante B est définie par le profilage du boîtier 12, sa partie intérieure 12i mon trant un borabement axial saillant relativement<B>à</B> sa partie extérieure 12o.
Afin de donner une tolérance ou marge convena ble entre le remplissage maximum de l'huile au niveau défini par l'ouverture de remplissage et le niveau auquel le remplissage est indispensable, il est préféra <B>ble</B> que la longueur axiale effective moyenne de la région moyenne AB, c?est-à-dire- la distance moyenne entre les points correspondants, intérieurs sur les boî tiers<B>11,</B> 12, moins la largeur correspondante du rotor, -soit plusieurs fois plus grande que la longueur axiale effective moyenne du boîtier au-dessus<B>de</B> la région moyenne AB.
Pour la même raison, il est préférable que le rayon r, soit notablement plus grand que le rayon r2 et que<B>le,</B> rayon r3 soit sensiblement plus petit que le rayon r4.
La plaque terminale 22 est aussi munie d'un rebord périphérique<B>22g,</B> dont la partie intérieure n'a pas plus qu#un rayon r4 et la partie intérieure du rebord<B>22g</B> a un rayon plus grand que r2. Par ces moyens, le rayon de l'huile adjacente aux valves de remplissage en condition centrifugée est effectivement augmenté parce que, aussi longtemps, que le rebord <B>22g</B> est immergé dans l'huile, les conduits d'amenée sont immergés dans l'huile, même si le rayon moyen de l'huile centrifugée est plus grand que le rayon des conduits d!amenée, et cette condition -sera maintenue pendant que l'huile est maintenue en condition centri fugée,
jusqu7à ce que le rayon de l'huile devienne plus grand que le rayon du rebord<B>22g.</B>
Là où le profil du boîtier extérieur et, par consé quent, l'espace disponible entre lui et le boîtier inté rieur n'est pas gêné, par une nécessité particulière, l'espace désiré pour le réservoir périphérique n'est qu'une question<B>de</B> dessin, dépendant du volume de l'espace total entre les, boîtiers intérieur et extérieur, mais<B>là</B> où le boîtier extérieur est formé par la face d'un volant standard auquel il est connecté, le con tour de la face du volant peut être tel que les con ditions, mentionnées ci-dessus pour l'accouplement, ne puissent pas être remplies, car l'espace périphéri que est plus grand que nécessaire et est alors utilisé incorrectement.
Dans un tel cas, l'espace supplémentaire<B>à</B> la péri phérie du boîtier est rempli par une ou plusieurs piè ces rapportées, disposées convenablement dans la cavité périphérique, la ou les, pièces rapportées étant de dimensions telles qu'elles laissent un espace péri phérique suffisant pour remplir les conditions men tionnées ci-dessus, déterminant principalement le rem plissage et l'action subséquente de l'accouplement.
Afin d'accroître le volume de l'huile submergeant les valves de remplissage, l'une ou les deux parois du boîtier extérieur sont formées de préférence avec un canal annulaire s'étendant vers l'extérieur, constituant une cavité d'eminagasinement d'huile disposée annu- lairement, <B>à</B> l'intérieur du réservoir, et disposée dans une position radiale telle que, pendant<B>le</B> remplissage initial de l'accouplement, cette cavité d'emmagasinage annulaire recevrait une quantité ehuile, lorsque l'ac couplement est stationnaire,
qui se déplacerait radia- lernent vers l'extérieur et donnerait un anneau péri phérique centrifugé & huile suffisant pour submerger les orifices d'entrée de toutes les valves de remplis sage, lorsque l'accouplement est rotatif. On remar quera que, dans. une construction où l'espace vers la périphérie intérieure du boîtier est excessif, l'huile passant dans cet espace,,sous l'action de la force cen trifuge, causerait une exposition<B>à</B> l'air des valves<B>de</B> remplissage et rendrait par cela l'accouplement inopé rant.
La forme d7exécution illustrée dans la fig. <B>3</B> suit le même dessin général et le même principe que celle illustrée dans les fig. <B>1</B> et 2 (et pour cette raison les numéros de référence s'appliquent aux pièces corres pondantes), avec l'exception que le chemin de came est divisé en deux surfaces de cames circulaires adja centes<B>51-52,</B> avec deux groupes de pistons corres pondants<B>53,</B> 54, et les carters<B>Il</B> et 12 sont disposés pour inclure les réservoirs annulaires<B>55</B> et<B>56.</B>
Les deux chemins<B>de</B> came, montés sur un rebord intermédiaim <B>50,</B> sont montrés construits monoblocs, avec les chemins de came déphasés l'un par rapport <B>à</B> l'autre<B>de</B> 180o. Afin #févitcr qu'un couple s'éta blisse sur la soupape 42, les conduits d'huile radiaux <B>57</B> de chaque groupe de cylindres sont disposés pour déboucher dans la même surface circonférentielle de la chambre<B>de</B> valve par les fentes<B>58</B> qui sont déca lées par rapport aux trous dans les extrémités des cylindres<B>59, 60</B> (comme montré fig. <B>5),
</B> et les deux groupes de pistons sont déphasés l'un par rapport<B>à</B> l'autre d7un angle de
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où n est le nombre de cylindres dans tous les groupes<B>de</B> pistons. Par con séquent, en décalant les cylindres d'un groupe relati vement aux cylindres des groupes associés, chaque cylindre possède son propre orifice de décharge<B>57</B> dans la chambre de, valve, ainsi que sa propre valve de remplissage<B>63</B> et ses passages de fluide 64,<B>65.</B>
Le but des réservoirs annulaires, dans ce cas, est d'augmenter le volume<B>de</B> l'huile disponible en condi tion centrifugée, sans affecter le niveau statique #fhuiIe, et l'espace d7air. En remplissant le boîtier, les réservoirs annulaires seraient, avec la construction illustrée, complètement remplis de fluide, tandis que, en condition centrifugée, le fluide serait déchargé au moyen du trou<B>61</B> dirigé axialement pour réduire le rayon effectif du fluide centrifugé et augmenter le volume, de l'huile submergeant les valves.
La tige de contrôle 40 fonctionne de la même façon que la tige de contrôle 40 des fig. <B>1</B> et 2 et une valve de libération<B>de</B> pression 30c est prévue pour permettre l'échappement<B>de</B> l'air comprimé dans la chambre de valve 2la pendant la condition centri fugée.
Dans la variante de construction illustrée dans la fig. <B>6,</B> le trou axial 2la n'est plus utilisé comme chambre de valve et, en fait, devient un réservoir pour l'huile en condition statique, l'huile pouvant passer librement du trou 2la au boîtier extérieur au moyen de passages 70a traversant la plaque terminale<B>70.</B> La chambre de valve est constituée, dans cette construc tion, par une rainure annulaire 7la dans la valve<B>71 ;
</B> ladite rainure 7la e#st située en alignement avec les ouvertures radiales<B>21b</B> de tous les cylindres<B>23</B> lors que l'accouplement est en position désengagée, et est éloignée des ouvertures<B>21b</B> (comme montré sur la figure) lorsque l'accouplement est engagé.
De cette façon, l'huile déchargée par les cylindres est limitée<B>à</B> la rainure annulaire 7la et s'écoule de la rainure vers le cylindre recevant l'huile.
Afin de limiter les pertes d7huile du côté de la pression, la valve est munie de segments de pistons 74 et<B>75,</B> fendus en 74a et 75a, pour permettre de relâcher l'air et un très petit volume d1uile, de l'es pace annulaire de pression 7la vers le réservoir.
Cette construction permet aussi un dessin plus simple<B>de</B> la plaque terrninale <B>70,</B> du fait que la por tion du prolongement axial<B>30,</B> dépassant<B>à</B> l'intérieur de la surface intérieure de la plaque 22 et ayant un trou<B>30b,</B> devient superflue comme le trou 30a et la valve de décharge 43, et la plaque terminale 22 a alors une surface intérieure<B>à</B> peu près plate, avec le prolongement axial<B>30</B> venu d'une pièce avec elle.