Brevet FR2520825A1 — publié le 19830805

Cette invention concerne une transmission à engrenages planétaires et plus particulièrement une transmission de ce type pour permettre la marche à un nombre relativement élevé de vitesses d'un véhicule ou engin de travaux équipé d'une lame de bouteur, d'une pelle et/ou d'un godet de chargement par exemple. Comme changement de vitesse pour la propulsion d'un engin de ce genre, on préfère actuellement ou, du moins, on utilise le plus souvent de nos jours une transmission hydraulique Cependant, comme une telle transmission a un rendement assez médiocre, il existe une tendance à envisager de nouveau l'emploi de transmissions du type à engrenages Cette tendance est axée surtoutpour ce qui concerne les engins mentionnés> sur les engrenages planétaires parce qu'ils permettent des démultiplications dans une plage étendue. Les problèmes rencontrés jusqu'à présent dans ce domaine portent sur la construction des trains planétaires et sur la façon de les disposer ou incorporer dans le système de transmission de manière que la fonction désirée de changement de vitesse à multiples rapports soit réalisable dans une structure générale simple et peu onéreuse Par exemple, l'un des problèmes consiste, en cas d'utilisa- tion de deux trains planétaires, à les relier entre eux de manière à obtenir une structure d'ensemble efficace et de prix raisonnable. Ce problème ne peut pas être résolu par une modification partielle ou localisée d'une transmission à engrenages classique il demande que tout le système soit repensé depuis le départ et que des solutions techniques nouvelles soient trouvées. L'invention vise en particulier à procurer une trans- mission à engrenages qui soit d'un coût réduit et de structure simple et qui permette néanmoins d'obtenir six rapports de transmission en marche avant et deux rapports en marche arrière. Selon l'invention, une telle transmission est caracté- risée en ce qu'elle comprend un arbre primaire, un premier arbre intermédiaire et un second arbre intermédiaire situés sur le même axe à la suite l'un de l'autre, un arbre tubulaire de marche arrière monté librement rotatif autour du premier arbre intermédiaire, un arbre tubulaire de sortie monté librement rotatif autour du second arbre intermédiaire, un porte-satellites monté librement rotatif par ses deux extrémités axiales sur les deux arbres tubulaires, un premier embrayage entre l'arbre primaire et le premier arbre intermédiaire, un second embrayage entre l'arbre primaire et l'arbre tubulaire de marche arrière, ainsi qu'un troisième embrayage entre le second arbre intermédiaire et l'arbre tubulaire de sortie, au moins un premier satellite et au moins un second satellite montés librement rotatifs sur le porte-satellites et en prise permanente avec un premier planétaire respectivement un second planétaire, lesquels sont calés l'un sur le premier et l'autre sur le second arbre intermédiaire, au moins un troisième et au moins un quatrième satellite montées librement rotatifs sur le porte-satellites et en prise avec un troisième planétaire respectivement un quatrième plané- taire, lesquels sont calés sur les deux arbres tubulaires et sont en prise avec le premier respectivement le second satellite, tous les satellites et planétaires ayant des dentures externes, un premier frein pour l'arbre tubulaire de marche arrière, un second frein pour une couronne à denture interne en prise permanente avec le premier satellite, un troisième frein pour le second arbre inter- médiaire, ainsi qu'un dispositif de commande de changement de vitesse qui commande de façon sélective les trois embrayages et les trois freins. Il devient ainsi possible de construire l'ensemble en utilisant seulement un élément (la couronne) à denture interne, de fabrication beaucoup plus coûteuse que les roues à dentures externes De plus, la solution selon l'invention ne demande qu'un seul porte-satellites, ce qui permet de maintenir l'ensemble beaucoup plus simple que dans le cas de l'emploi de plusieurs porte-satellites, en raison du support de ceux-ci Une transmission selon l'invention est donc relativement simple et peu coûteuse, bien qu'elle permette d'obtenir jusqu'à six vitesses en marche avant et deux vitesses en marche arrière, ce qui en fait une transmission de très grande valeur pratique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexées, sur lesquels la figure 1 est une vue de c 8 té schématisée d'un engin de terrassement équipé d'une transmission selon l'invention la figure 2 est une vue de côté schématique de cette transmission; et la figure 3 représente le schéma synoptique du dispositif de commande de changement de vitesse pour cette transmis- sion. La figure 1 représente un engin sur roues articulé, possédant un châssis avant et un châssis arrière Le châssis avant est équipé de deux roues avant motrices 1, une à droite et une à gauche, ainsi que d'un chargeur frontal 4 Le chargeur comprend un bras 2 relevable et abaissable par rapport au châssis par un vérin hydraulique 2 a> un godet 3 monté au bout du bras 2 et relevable et abaissable par rapport à lui par un vérin hydraulique 3 a, de même que différents autres organes, comme sur un chargeur frontal clas- sique Le châssis arrière de l'engin est équipé de deux roues arrière motrices 5, une à droite et une à gauche, d'un moteur 7 installé sous un siège de conducteur 6, d'une botte de transmis- sion 8 pour la propulsion de l'engin, qui est reliée à l'avant du moteur 7, d'un radiateur 9 placé derrière le moteur 7, ainsi que, tout à fait à l'arrière, d'une pelle rétrocaveuse 14 Celle-ci comprend un support articulé 10 dont une partie est montée de façon à pouvoir coulisser transversalement sur le châssis arrière du véhi- cule et dont l'autre partie peut pivoter par rapport à la première et par rapport au châssis du véhicule autour d'un axe vertical La partie pivotante du support 10 porte une flèche Il relevable et abais- sable par rapport au support au moyen d'un vérin hydraulique lla. Un bras 12 monté au bout de la flèchelll est relevable et abaissable par rapport à elle par un vérin hydraulique 12 a Un godet 13 monté au bout du bras 12 peut être animé de mouvements autour d'un axe horizontal par un vérin hydraulique 13 a D'autres organes encore complètent cette pelle rétrocaveuse en soi connue Le châssis avant et le châssis arrière de l'engin peuvent pivoter l'un par rapport à l'autre autour d'un axe vertical X Entre les deux châssis sont montés deux vérins hydrauliques 15, l'un à gauche et l'autre à droite Le châssis arrière porte un volant 17 pour la commande d'un système de direction 16 entièrement hydraulique agissant dans des sens opposés sur les deux vérins 15, en produisant chaque fois l'extension de l'un et la rétraction de l'autre pour faire pivoter les deux chàssis l'un par rapport à l'autre Le siège 6 pour le conducteur peut être tourné vers l'avant ou l'arrière Lorsqu'il est tourné vers l'avant, le conducteur a devant lui un appareil 4 a pour la commande du chargeur frontal 4 Lorsque le siège et le conducteur sont tournés vers l'arrière, le conducteur a devant lui un appareil 14 a pour la commande de la pelle 14 Ainsi, l'engin peut être utilise tantôt pour trans- porter de la terre ou du sable par exemple d'un endroit à un autre au moyen du chargeur frontal 4, tantôt pour creuser un fossé ou exécuter des travaux semblables au moyen de la pelle 14. La botte de transmission 8 pour la propulsion de l'engin contient une transmission selon l'invention avec six rapports avant et deux rapports arrière Le carter 8 est traversé de part en part, dans sa partie inférieure, voir également la figure 2, par un arbre de sortie ou arbre secondaire 18 qui est orienté dans le sens avant-arrière et est monté rotatif dans le carter par des roulements. L'arbre secondaire 18 est relié aux roues avant et arrière motrices 1 et 5 par des arbres de transmission 19 qui sont extensibles longi- tudinalement et peuvent fléchir par rapport à l'arbre secondaire 18. La transmission à engrenages représentée schématique- ment sur la figure 2 possède un arbre d'entrée ou arbre primaire 20, un premier arbre intermédiaire 21 et un second arbre intermédiaire 22 disposés sur le même axe l'un à la suite de l'autre Un arbre tubu- laire 23 de marche arrière est monté fou autour du premier arbre intermédiaire 21 et un arbre tubulaire 24 de sortie tourne fou autour du second arbre intermédiaire 22 Des éléments discordes 25 a aux deux extrémités d'un porte-satellitea 25 tournent fous, l'un autour de l'arbre tubulaire 23 et l'autre autour de l'arbre tubulaire 24. Un premier embrayage 26 du type à disques multiples est prévu entre le primaire 20 et le premier arbre intermédiaire 21, un second embrayage 27 du type à disques multiples est prévu entre le primaire 20 et l'arbre tubulaire 23 de marche arrière et un troisième embrayage 28 du même type est prévu entre le second arbre intermédiaire 22 et l'arbre tubulaire de sortie 24 Le porte-satellites 25 est pourvu d'axes autour desquels tournent fous au moins quatre satellites, formés par des pignons à denture externe; pour l'exemple décrit, il est supposé qu'il y a huit satellites Une première paire de satellites 29 est en permanence en prise avec un premier planétaire 21 a calé sur le premier arbre intermédiaire 21, tandis qu'une deuxième paire de satellites 30 est en permanence en prise avec un deuxième planétaire 22 a calé sur le second arbre intermédiaire 22. Une troisième paire de satellites 31 est en prise avec un troisième planétaire 23 a calé sur l'arbre tubulaire 23, tandis qu'une quatrième paire de satellites 32 est en prise avec un quatrième planétaire 24 a calé sur l'arbre tubulaire 24 Les satellites 31 et 32 engrènent en même temps avec les satellites 29 respectivement 30 Un premier frein 33 du type à disques multiples permet d'immobiliser l'arbre tubulaire 23 de marche arrière, un second frein 35 de même type permet d'immobiliser une couronne 35 à denture interne qui est en permanence en prise avec les satellites 29, tandis qu'un troisième frein 36 du même type permet d'immobiliser le second arbre intermé- diaire 22 Le primaire 20 est accouplé au moteur 7 par l'intermédiaire d'un embrayage 40 et d'un engrenage d'entrée L'arbre tubulaire de sortie 24 est accouplé à l'arbre secondaire 18 par l'intermédiaire d'un engrenage de sortie. Les figures 2 et 3 montrent que la transmission selon l'invention comprend en plus des vérins hydrauliques 26 A, 27 A, 28 A pour commander les embrayages 26, 27 et 28, de même que des vérins hydrauliques 33 A, 35 A, 36 A pour commander l'immobilisation des organes mentionnés par les freins 33, 35 et 36 Les différents vérins 26 A, 27 A et ainsi de suite sont eux-mêmes commandés par des électrovannes 26 V, 27 V, 28 V, 33 V, 35 V respectivement 36 V Un levier 37 de changement de vitesse est manoeuvrable, à partir de sa position neutre N, vers l'avant à six positions de marche avant F 1 à F 6, correspondant aux six vitesses avant, et vers l'arrière à deux positions R 1 et R 2 qui correspondent à la première respectivement à la deuxième vitesse de marche arrière Un appareil 38 détecte les positions du levier 37 sous forme de variations de signaux élec- triques Le dispositif de commande de changement de vitesse comprend enfin un circuit 39 de commande des électrovannes, utilisant un micro-ordinateur, qui commande de façon sélective les électro- vannes 26 V et ainsi de suite, sur la base de l'information fournie par le détecteur 38 et d'informations mises en mémoire au préalable, en vue de l'exécution des différentes manoeuvres nécessaires dans la transmission pour passer à l'une quelconque des six vitesses avant et deux vitesses arrière en réponse à la manoeuvre du levier de chan- gement de vitesse 37 par le conducteur. Avec la transmission décrite et représentée ici à titre d'exemple, le fonctionnement pour les différentes vitesses peut être résumé comme suit. lère vitesse AV: Serrage du premier embrayage 26, du second frein 35 et du premier embrayage 28. Le premier arbre primaire 21 fait tourner le porte- satellites 25, par l'intermédiaire des satellites 29 et de la cou- ronne 34, de sorte que l'arbre tubulaire 24 de sortie, solidarisé avec le porte-satellites, tourne avec lui. 2 e vitesse AV: Serrage du premier embrayage 26, du troisième embrayage 28 et du premier frein 33. Le premier arbre intermédiaire 21 entratne le porte- satellites 25 par l'intermédiaire des satellites 29, 31 et du pla- notaire 23 a> de sorte que l'arbre tubulaire de sortie 24, solidarisé avec le porte-satellites, tourne avec lui. 3 e vitesse AV: Serrage du premier embrayage 26, du second frein 35 et du troisième frein 36. Le premier arbre intermédiaire 21 entratne le porte- satellites 25 comme ci-dessus et le porte-satellites 25 fait touener l'arbre tubulaire de sortie 24 par l'intermédiaire du planétaire 22 a, des satellites 30, du planétaire 24 a et des satellites 32. 4 e vitesse AV: Serrage des trois embrayages 26, 27 et 28. L'arbre primaire 20 et l'arbre de sortie 24 sont alors solidarisés en rotation et tournent ensemble. 5 e vitesse LV:Serrage du premier embrayage 26, du pre- mier frein 33 et du troisième frein 36. L'arbre intermédiaire 21 entraîne le porte-satellites 25 coma indique dans ce qui précède et le porte-satellites entratne l'arbre tubulaire de sortie 24, également comme décrit dans ce qui précède. 7. 6 e vitesse AV: Serrage du premier embrayage 26, du second embrayage 27 et du troisième frein 36. L'arbre primaire 20 et le porte-satellites 25 sont alors solidarises en rotation et le porte-satellites 25 fait tourner l'arbre tubulaire de sortie 24 comme indique plus haut. lère vitesse AR: Serrage du second embrayage 27, du troisième embrayage 28 et du second frein 35. L'arbre tubulaire 23 de marche arrière entratne le porte- satellites 25 en sens inverse, par l'intermédiaire de la couronne 34, des satellites 29 et 31 et du planétaire 23 a, tandis que le porte- satellites 25 et l'arbre tubulaire de sortie 24 sont solidarisés en rotation. 2 e vitesse AR: Serrage du second embrayage 27, du second frein 35 et du troisième frein 36. L'arbre tubulaire 23 de marche arrière entraîne le porte- satellites 25 en sens inverse, comme indiqué ci-dessus, et le porte- satellites entraine l'arbre tubulaire de sortie 24, également comme indique plus haut. Bien entendu, une transmission selon l'invention peut être conçue pour avoir un nombre quelconque de vitesses inférieur aux six vitesses avant et aux deux vitesses arrière de l'exemple décrit Dans cet exemple précisément, il est possible notamment de supprimer la troisième vitesse avant parce que celle-ci est très voi- sine de la quatrième. Il est possible aussi de remplacer les éléments discordes a par des bras aux deux extrémités axiales du porte-satellites 25. De même, le dispositif de commande de changement de vi- tesse peut être modifié de nombreuses manières Il est possible, par exemple, de ne pas utiliser un micro-ordinateur et des signauxc élec- triques pour commander des electrovannes (comme celle désignée par 26 V et servant à la manoeuvre du vérin hydraulique 26 A) et de remplacer les électrovannes par des valves ou des distributeurs fà commande hydrau- lique pilotée par le levier de changement de vitesse 37. R E V E N D I C A T ION Transmission & engrenages planétaires, caractérisée en ce qu'elle comprend un arbre primaire ( 20), un premier arbre inter- médiaire ( 21) et un second arbre intermédiaire ( 22) situés sur le m Ime axe & la suite l'un de l'autre, un arbre tubulaire ( 23) de marche arrière monte librement rotatif autour du premier arbre inter- médiaire ( 21), un arbre tubulaire ( 24) de sortie monté librement rotatif autour du second arbre intermédiaire ( 22), un porte-satellites ( 25) monte librement rotatif par ses deux extrémités axiales sur les deux arbres tubulaires ( 23, 24), un premier embrayage ( 26) entre l'arbre primaire ( 20) et le premier arbre intermédiaire ( 21), un second embrayage ( 27) entre l'arbre primaire ( 20) et l'arbre tubu- laire ( 23) de marche arrière, ainsi qu'un troisième embrayage ( 28) entre le second arbre intermédiaire ( 22) et l'arbre tubulaire ( 24) de sortie, au moins un premier satellite ( 29) et au moins un second satellite ( 30) montés librement rotatifs sur le porte-satellites ( 25) et en prise permanente avec un premier planétaire ( 21 a) respective- ment un second planétaire ( 22 a), lesquels sont calés l'un sur le premier ( 21) et l'autre sur le second ( 22) arbre intermédiaire, au moins un troisième satellite ( 31) et au moins un quatrième satellite ( 32) montés librement rotatifs sur le porte-satellites ( 25) et en prise avec un troisième planétaire ( 23 a) respectivement un quatrième planétaire ( 24 a), lesquels sont calés sur les deux arbres tubulaires ( 23, 24) et sont en prise avec le premier ( 29) respectivement le second ( 30) satellite, tous les satellites et planétaires ayant des dentures externes, un premier frein ( 33) pour l'arbre tubulaire ( 23) de marche arrière, un second frein ( 35) pour une couronne ( 34) à denture interne en prise permanente avec le premier satellite ( 29), un troisième frein ( 36) pour le second arbre intermédiaire ( 22), ainsi qu'un dispositif de commande de changement de vitesse qui commande de façon sélective les trois embrayages ( 26, 27, 28) et les trois freins ( 33, 35, 36).