jeudi 28 mai 2009

Transmissions : Le Coupleur Hydrocinétique

Le coupleur est, avec le convertisseur de couple, le seul mode de transmission hydrocinétique (grand débit et faible pression) utilisé dans le domaine du machinisme agricole du travaux publics et des véhicules. Bien qu'il présente de nombreux avantages ses applications sont peu nombreuses en machinisme agricole. Fendt reste un des rares constructeurs qui a continué de l'améliorer afin de tirer le meilleur parti de ses performances. Le coupleur est simplement constitué d'un impulseur en liaison avec le volant moteur et d'une turbine reliée à l'arbre primaire de la boîte de vitesses. Ces deux éléments sont identiques, placés face à face, espacés de quelques millimètres, il n'y a aucun lien mécanique entre l'impulseur et la turbine. Le carter qui englobe ces deux éléments fait office de réservoir. Le couvercle est doté de bouchons de vidange et de niveau, le remplissage partiel permettant la dilatation du fluide.

Ce coupleur est doté d'une chambre de retardement. son rôle est de limiter le couple transmis au ralenti. L'huile, emprisonnée dans ce réservoir, ne sollicite pas la partie active de la turbine et de l'impulseur lorsque l'effet centrifuge est peu important.

L'impulseur est une pompe centrifuge particulière qui dirige le fluide vers les pales de la turbine. Si l'on isole une goutte d'huile, sa trajectoire sera la résultante des deux forces qui la sollicitent; d'une part l'effet centrifuge qui la projette radialement du centre de l'impulseur vers l'extérieur (comme il a une forme incurvée la goutte est dirigée vers la partie supérieure de la turbine), d'autre part, la force de poussée de l'ailette qui l’entraîne dans le sens de rotation de l'impulseur. 


La goutte a pour trajectoire finale la résultante de ces deux forces. La direction et l'intensité de la résultante seront fonction des régimes de rotation respectifs de l'impulseur et de la turbine. La turbine étant très proche de l'impulseur, la vitesse d'entrée du fluide dans la turbine est égale à sa vitesse de sortie, c'est une des raisons qui fait que le couple appliqué à l'arbre primaire (relié à la turbine) est égal au couple moteur.

Le coupleur transmet intégralement et sans pertes l'intégralité du couple du moteur à la boîte de vitesses.


Dans le cas ou la turbine tourne au même régime que l'impulseur, il n'y a plus de glissement de l'huile entre ces deux éléments: l'huile est plaquée par la force centrifuge sur la périphérie du tore, la résultante s'annule, il n'y a plus de transmission du couple. Pour assurer la transmission du couple, une différence de régime de rotation même minime entre l'impulseur et la turbine est nécessaire, ce qui explique que le rendement du coupleur pourtant très satisfaisant, ne peut pas être égal à 100%.
Le couple du moteur étant intégralement transmis à la boîte de vitesses la perte de rendement est due à une perte de puissance car le régime de rotation de l'arbre primaire sera toujours inférieur à celui du moteur. Le couple transmis est fonction du régime de rotation de l'impulseur et du diamètre du coupleur, il est d'autant plus élevé que le glissement est important: le couple maximal du moteur s'exerce donc sur la turbine au démarrage.

Dans le cas d'un coupleur le couple transmis est fonction du couple résistant. Le glissement étant nécessaire à la transmission du couple, les pertes sont dues au glissement, elles affectent donc le régime de rotation.


C'est en cela que le coupleur est remarquable car il permet d'appliquer le couple maximal du moteur au démarrage alors que l'engin est encore à l'arrêt: aucun autre type d'embrayage si élaboré soit-il ne permet de passer par cette phase et d'éventuellement la prolonger sans qu'il n'y ait détérioration ou pour le moins usure sensible.
Cet avantage permet dans certains cas de limiter le nombre de rapports de la boîte de vitesses. Le fluide hydraulique utilisé pour réaliser le lien entre le moteur et la transmission joue un rôle de filtre à vibrations et à à-coups. La transmission du couple s'effectue progressivement lors des accélérations et les vibrations dues aux inégalités cycliques du moteur ne sont pas transmises à la boîte de vitesses. Etant donné que le retour au ralenti du moteur entraine une diminution proportionnelle du couple transmis, le risque de calage du moteur et les à-coups qui en résultent est éliminé. Le fonctionnement du coupleur est réversible ce qui veut dire que le frein moteur est toujours actif dans les descentes.