Brevet FR2271462A1 — publié le 19751212

L'invention est relative aux boites de vitesses automatiques et à leurs commandes. Elle a Dour but d'améliorer au choix du conducteur le rendement ou les performances. Elle consiste principalement à utiliser un~variateur de vitesse comaand par un automatisme grace auquel, en régime à haut rendement, on peut synchroniser les éléments d'une transmission mecanique, ou au contraire, en régime à haute performance, on peut fonctionner en dérivation de puissance, de façon à utiliser toute la vitesse et toute la puissance du moteur.Le choix de l'un de ces régimes ou de tous ceux intermédiasres est laissé au choix du conducteur, qui peut ainsi conduire soit économiquement, soit tirer de son véhicule les performances maximales au cours de certaines manoeuvres Elle comprend, mise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après0 Elle vise plus particulièrement certains modes d'application (ceux pour lesquels on l'applique aux boites de vitesses de véhi- cules routiers), ainsi que certains modes et réalisations desdites dispositions t et elle vise plus partieulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les boites de vites ses du genre en question, comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur etablissement, et les véhicules équipes de semblables boites. L'invention pourra être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont bien entendu donnes à titre d'indication. Le variateur de vitesse peut être, par exemple, une transmission hydrostatique, et la bote de vitesses peut être dispo see selon la fig. 1. La boite de vitesses est constituée éventuellement des e' élé- ments suivants s un arbre d'entrée 4 entrain le primaire d'un variateur de vitesse, par exemple hydrostatique, à débit variable 5. Le secondaire du variateur 6 peut tourner dans un sens ou dans l'autre par rapport au primaire. Dans ce qui suit, nous appellerons pompe l'élément 5 et moteur l'élément 6, bien qutils puissent -faire office l'un comme l'autre délément récepteur ou émetteur de puissance~ L'arbre 4, grace à un dispositif de liaison 2 (crabot, embrayage, etc.) peut entraîner la couronne d'un train planétaire 8 de rapport K2.Le moteur hydraulique 6 entraîne à la fois le pignon central du train planétaire 8, par l'intermédiaire d'un couple 11, et le pignon central d'un autre train planétaire 7 de rapport E1* La sortie 9 de la boite de vitesses est entraînée soit par l'intermédiaire d'un couple 10 par le porte-satellites du train planétaire 8t soit par la couronne du train planétaire 7, Le porte-satellites du train planétaire 7 peut outre immobilisé par ltélément 1 (frein). La sortie 9 peut titre rendue directement solidaire de l'ar- bre 4 par l'intermédiaire du couple lO et de l'élément de liaison 3 (crabot, embrayage, etc.(. On peut aussi ajouter un frein 12 pour arrêter l'arbre du moteur 6. Le fonctionnement de la transmission est le suivant t lère phase s pour démarrer le véhicule, l'élément 1 arrête le porte-satellites du train 7, les éléments 2 et 3 étant libres La transmission se fait par variation de vitesse ; dans le cas représenté ici, elle est purement hydrostatique et donne soit la marche avant (sortie de l'arbre 9 en sens inverse de l s arbre 4)-, soit la marche arrière, avec la réduction K1 du train planétaire 7. A titre d'exemple, si on choisit K1 = 3, K2 - 2, on peut limiter le couple transmis par le variateur hydraulique au couple du mo- tueur. Au cours de cette première vitesse, les performances de sor tie sont portées sur la fig. 2 selon la droite A-B correspondant a un fonctionnement à couple maximal constant égal à 3 fois le couple moteur. Au point B, la pompe hydraulique du variateur est arrivée à son débit maximal et on remarque que la-vitesse de la couronne du train 8 est égale à la vitesse de l'arbre 4 d'entrée (dans le cas choisi pour les rapports Xl et X2). On peut alors enclencher l'élément de liaison 2 sans même qu'il glisse et libérer l'élé- ment 1. 2ème phase à haute performance t que nous décrivons en marche avant seulement. On peut alors utiliser la transmission en division de puissance selon un mode connu, le moteur restant à régime constant. Le mouvement est transmis à la sortie par le portesatellites du train 8 en prenant appui de réaction sur le pignon central de ce train qui se trouve lié au moteur hydraulique. Au début de cette phase ce pignon tourne en sens contraire de l'arbre 4. Par réduction du débit de la pompe, annulation, et débit en sens inverse, jusqu'au ma imum, on accélère progressi- vement la vitesse du porte-satellites du train 8, l'erbre 4 restant à vitesse constante. Le véhicule atteint sa vitesse maxi malte. Dans ces conditions, on décrit sur la fig. 2 la courbe de performance maximale BCD. Mais une partie de la puissance a été perdue en passant par la la transmission hydrostatique et son rendement a donc influé sur le rendement général de la boîte de vitesses, mais on a ainsi réalisé le fonctionnement à haute performance prévu par lXin- Invention 2ème phase à haut rendement : On peut utiliser la boîte d'une manière différente et plus économique en ne laissant intervenir le variateur qu'à de brefs instants. Ainsi au point B, on enclenche comme précédemment l'élément 2 en libérant 11 élément 1 mais immédiatement et rapidement, on annule le débit de la pompe-, ce qui a pour effet de ralentir l'arbre dXentrée 4.Sur la fige 3 les performances suivent la ligne BE. Ensuite le moteur thermique reprend peu à peu du régime et les nerformances évoluent le long de la ligne EC-(comme dans une botte de vitesses mécanique). Le rendement est optimal puisqu'au- cune puissance ne passe par le variateur. On peut même pour encore freiner son arbre de sortie grâce au frein I2, la démultiplication est alors : K2 -dans l'exemple choisi 1 + K2 0,66 Arrivé au point C caractérisé par le fait que le moteur thermique a repris sa vitesse maximale, on augmente rapidement le dé- bit p de la pompe, ce qui a pour effet à nouveau de ralentir le moteur thermique et les performances évoluent suivant la droite CF. En le débit p est maximal (en sens inverse de celui du démarrage) et on peut enclencher l'élément 3 (ici sans gltssement), On se trouve en prise directe. On libère l'élément 2, ce qui a pour effet de mettre le moteur hydraulique hors service, Les performances suivent la ligne FD (comme dans une bofte mécanique) et le rendement e,;t maximal. t1 invention consiste aussi en ce que le conducteur peut choisir entre la phase à haute nerformance et la phase économique et même des nhases intermédiaires. Pour cela, par exemple, l'accélération en prenant une position "a" sert à afficher non sas une injection, mais une vitesse souhaitée de l'arbre de sortie 9. Par ailleurs, la vitesse avec laquelle le conducteur enfonce la nedale d'accélération da indique la nervosi- té qu'il désire pour son véhicule. Cette vitesse d'enfoncement, mbse en mémoire, sert à piloter l'automatisme jusque nouvelle indication du conducteur ou jusqu'à atteinte de la vitesse souhaitée. Dans ces conditions, l'automatisme peut prévoir les performances ci-dessous 1) Démarrage - On stabilise la vitesse du moteur en fonction de da de facon à réaliser un démarrage plus ou moins nerveux ; le dt débit p de la pompe est commandé en conséquence L'injection de carburant i est aussi fonction de-da et de la différence entre a et la vitesse de sortie de la dtboîte, Arrivé à la vitesse correspondant à l'affichage a, on se sta bilise jusqu'à nouvelle instruction. Si la vitesse affichée a est assez grande, on atteint le débit p maximal et on provoque le passage en 2ème phase. Au cours de cette 2ème phase, révolution entre le cycle le plus nerveux et le cycle le plus économique se fait en fonction de la va leur de da. Par exemnle, si da 4 mO l'injection est rédui dt dt te et le cycle écono minute ; nar exemple cycle B' E' C' F' D'. si mo dt migue, etest-à-dire évolution suivant BECFD. si m1 avec une vitesse moteur constante, les deux étant fonction de da; évolution du débit p dt en conséquence. da = m? injection maximale et évolution suivant fourbe BCD, dt performances maximales à vitesse moteur maximale. Ces différentes nossibilités ne sont données qu'à titre indi catif, car on peut en imposer d'autres en fonction des per- forlances connues du moteur Si le conducteur écrase l'accélérateur à fond, on convient de donner les performances maximales AB(. Il est à noter alors que les performances de la voiture sont plus brillantes qutil n'est réalisable actuellement avec aucune autre transmission, 2) Reprise - le principe est le même. Supposons fig. 3 que l'on soit dans les conditions de résistance à l'avancement repré sentée par la ligne M1M2 et que le véhicule soit à la vitesse V1* Le conducteur affiche la vitesse V2. Si da (V2 - V1) dt Si- m0 ( da 4 m1 on augmente l'injection au maximum possible dt jusqu'à atteindre V2. Si m1 dt å à laisser lé moteur thermique prendre une vi- tesse fonction de da, l'injection étant elle- même fonction de dt da. dt Il y a lieu de noter qu'arrivé en m2 la transmission devra rétrograder pour se trouver dans les conditions les plus économiques, à moins que l'on ait programmé l'automatisme différemment. Par exemple, il est possible qu'il vaille mieux être en 3èe vitesse avec variateur, le moteur n'étant pas à sa vitesse maximale. Si le conducteur affiche une vitesse V3 qui ne peut étre atteinte dans des conditions économiques (zones hachurées), l'accélérateur durcit pour Iren avertir Enfin, il y a lieu de noter que la transmission peut fournir un frein important gracie au variateur hydrostatique, On peut compléter les dispositifs ci-dessus décrits par un dispositif analogue destiné au ralentissement dont l'action pour rait être fonction de la vitesse avec laquelle le conducteur a relâché la pédale d'accélération. En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut réaliser des boites de vitesses automatiques dont le fonctionnement ressort suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à son sujet et qui presentent par rapport à celle existante de nombreux avantages, notamment t rendement, nervosité, obéissance aux désirs du donducteur. Comme il va de soi et comme il résulte de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'applica- tion ou de réalisation envisages t elle en embrasse au contrei- re toutes les variantes. REVEND TICNS 1) Système comprenant une boIte de vitesses automatique sncorpo- rant un variateur, notamment hydrostatique, opérant seul dans une lère phase puis, dans une 2ème phase, en dérivation de puissance avec une transmission mécanique, à travers un train planétaire ou différentiel ; ce système étant caractérisé par le fait que dans la 2ème phase, on peut aussi limiter le transfert de puissance à travers le variateur à la fonction de régimes transitoires reliant les étages de la transmission mécanique. 2) Système selon revendication 1 caractérisé par le fait qu'au cours des régimes transitoires le variateur impose un changement de la vitesse du moteur réalisant ainsi la synchronisation partielle ou totale des organes mécaniques qutil faut relier pour réaliser les différentes combinaisons de la bote de vitesses et facilitant cette Jonction. 3) Système selon revendication I ou 2 caractérisé par le fait que le conducteur peut choisir dans la 2ème phase, soit un fonctionnement en dérivation de puissance du variateur avec un rendement plus faible, mais une puissance disponible maximale, soit un fonctionnement mécanique étagé de haut rendement avec des régimes transitoires très courts, soit encore un fonctionnement mixFte au cours duquel les régimes transitoires sont allongés. 4) Système selon revendication 3 caractérisé par le fait que le choix du conducteur s'exprime sous la forme d'une vitesse drenfon- cement plus ou moins rapide de l'accélérateur dont la valeur est mise en mémoire pour exploitation par le système d'automatisation de la transmission. 5) Système selon revendication 4 caractérisé par le fait que le ralentissement du véhicule s'opère gracie au variateur et avec un effort fonction dé la vitesse avec laquelle le conducteur a ché I 1accélérateur.