Brevet FR2546599A1 — publié le 19841130

"Transmission mixte comportant une transmission hydraulique et une transmission mécanique réglable montées en série. DY invention concerne une transmission pour convertir une énergie mécanique appliquée à un arbre avec une vitesse de rotation déterxeinée et un couple déterminés en une énergie mécanique délivrée sur l'arbre de sortie de la transmission avec une autre vitesse de rotation et un autre couple, la transmission d'énergie s'effectuant impérativement sans glissement du fait du principe de la transmission, de sorte que pour un réglage défini de façon déterminée, abstraction imite d'un glissement éventuellement inévitable, le rapport entre la vitesse de rotationd1en- trée et la vitesse de rotation de sortie, est déterminé par la position de réglage, et la transmission étant constituée par une transmission hydrauliqueS constituée de son cssté d'au moins une pompe et d'au moins un moteur hydraulique, et d'une transmission mécanique montée à la suite de la transmission hydraulique.Dans le cas de telles transmis suions, on recherche une étendue de conversion aussi importante que possible, c'est-à-dire que l'on cherche à avoir pour une vitesse de rotation dentée définie dgune façon déterminée, un rapport aussi grand que possible entre la vitesse de sortie minimale et la vitesse de sortie maximale, compte tenu que par suite des propriétés d'une transnission hydraulique, la vitesse de sortie d'une telle transmission peut presque toujours être réduite jusqu'à l9arrêt de l'ar- bre de sortie Malgré cela l'étendue de conversion qui est susceptible d'être obtenue uniquement avec une transmission nydr2uliques n'est encore souvent pas sufiisante, bien qu'avec des transmissions hydrostatiques modernes, notamment lorsque le moteur hydraulique de la transmission est de son côté également réglable, une étendue de conversion déjà très importante puisse autre obtenue.Dans le cas des transmissions connues jusqu'à ce jour, qui sont constituées d'une transmission hydraulique et d'une transmission mécanique montée à la suite de cette transmission hydraulique, la transmission mécanique était constituée par une transmission à engrenages droits, soit avec un raccord de transmission prédéterminé, soit avec une boite de vitesse commutable. Il était alors également connu de prévoir une transmission planétaire commutable , dont la commutation steffec- tue en fonction de la pression de fonctionnement du moteur hydraulique (DE-OS 21 27 256 et DEOS 21 65 186).Avec de telles combinaisons de transmission, tous les besoins éventuels ne pouvaient toutefois pas 8tre jusqu'à maintenant couverts L'invention a pour but d'améliorer une combinaison de transmission, constituée d 'une transmission hydraulique et d'une transmission mécanique branchée à la suite de la transmission hydraulique g de façon à obtenir une étendue très importante de conversion à pleine charge, la transmission fonctionnant dans des limites d'exploitation aussi étendues que possible avec un rendement aussi élevé que possible, et son réglage étant susceptible autre modifié de façon continue en s'adaptant automatiquement et sans à-coups à la charge. Ce but est atteint, conformément à l'invention grâce à une combinaison d'une transmission hydraulique et d'une transmission mécanique, combinaison dans laquelle la transmission mécanique est une transmission réglable comportant un organe de traction, par exemple une transmission à courroies trapézoidales ou, de préférence, une transmission à chaîne constituée d'éléments métalliques avec une bande constituée par une channe de lamelles circulant entre des disques coniques dentés, (de telles transmissions étant connues sous la désignation "variator" de la Firme P.I.V.). On obtient une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse lorsque la position de réglage de la transmission comportant un organe de traction, est susceptible d'être ajustée au moyen d'une pression de commande, et lorsque cette pression de commande déterminant la position de réglage de la transmission comportant un organe de traction, dépend de la pression de refoulement de la transmission hydraulique, ou bien dépend de la pression de commande grâce à laquelle la position de réglage de la transmission hydraulique est déterminée. Avec une telle combinaison d'une transmission hydraulique et d'une transmission comportant un organe de traction, on peut obtenir des étendues de conver- sion maximales allant jusqu'à environ 15 et allant même jusqu'à environ 35 dans le cas où l'on utilise dans la transmission hydraulique, un moteur hydraulique réglable. Du fait que le réglage de la transmission comportant un organe de traction dépend de la pression de refoulement dans la transmission hydraulique, on nbtient une adaptation automatique à la puissance installée, Pour le prélèvement du signal dépendant de la haute pression dans la transmission hydraulique, il se présente différentes possibilités, parmi lesquelles, dans des situations différentes, l'une ou l'autre est avantageuse, par exemple en relation avec le cas où la transmission hydraulique, par exemple dans un excavateur, fonctionnant en circuit ouvert, ou bien avec le cas où elle fonctionne en circuit fermé.Grâce à la commande de la transmission comportant un organe de traction en fonction de la pression régnant dans la canalisation par l'intermédiaire de laquelle le fluide sous pression arrive selon le cas au moteur hydraulique, on évite lors du fonctionnement en freinage lt "emballement" , c'est-à-dire l'entrainement du moteur hydraulique à une vitesse de rotation indésirablement éle- vée, et dans le cas d'une transmission hydraulique fonc- tionnant en circuit fermé, on évite le "emballement" de la pompe et du moteur à combustion interne qui entraine cette pompe. En montant à la suite l'une de l'autre une transmission hydraulique et une transmission comportant un organe de traction, on obtient non seulement l'importante étendue de conversion déjà mentionnée, mais également, pour cette importante étendue de conversion, un meilleur rende- ment tandis que les coûts de réalisation sont relativement réduits et qu'il se produit un réglage continu automatique, sans à-coups en charge et une adaptation automatique à la puissance d'entrainement de la source d'énergie primaire entraînant la transmission, et qui est de préférence, un moteur à combustion internez Le comportement en roue libre d'un véhicule entraîné par l'intermédiaire d'une telle transmission est favorable. I1 est particulièrement avantageux qu'au moins le moteur hydraulique de la transmission hydraulique ou bien, de prelerence, l'ensemble de cette transmission hydraulique, soit intégré dans un boiter conmun avec la transmission comportant un organe de traction. Il est également avantageux que la transmission comportant un organe de traction soit prévede façon qu'elle comporte deux rac cordements d'arbres libres, par exemple de façon que l'un puisse exercer une action d'entrainement par rapport à l'essieu des roues avant et l'autre par rapport à l'essieu des roues arrières dtun véhicule. Mais d'autres types de commande sont possibles, notamment en mettant en jeu la pompe de la transmission hydraulique et/ou l'organe de réglage de la source d'énergie primaire qui est, de préférence, un moteur à combustion interne. On recherche alors, de préférence, à coinrander la source d'énergie primaire, en tenant compte de la relation entre le rendement de cette source d'énergie primaire et sa vitesse de rotation ainsi que sa charge, de façon que le rendement d'ensemble de la totalité de 11 équipement soit optimalisé. Les transmissions comportant un organe de traction sont fréquement réalisées de façon que partant d'un rapport de transmission 1 : 1 on puisse passer à une vitesse plus élevée de l'arbre de sortie aussi bien qu'à une vitesse moins élevée de cet arbre de sortie. Dans certaines limites, il est également possible d'obtenir une vitesse de sortie déterminée, soit en amenant la transmission hydraulique à un réglage pour une vitesse de sortie déterminée et la transmission comporte un organe de traction également à un réglage pour une vitesse de sortie déterminée, ou bien en amenant les deux transmissions d un autre réglage, le m8me rapport de transmission global étant alors obtenu malgré le réglage différent de deux transmissions.Cela permet également en tenant compte de la relation entre le rendement et la vitesse de rotation, un réglage sur une valeur optimales Il est notamment possible, selon une conception avantageuse, de prévoir l'ensemble de la transmission de façon que l'arbre de sortie ait une vitesse de rotation plus élevée que l'arbre d'entrée ("Overdrive").Tandis que dans le cas d'une transmission hydraulique, on ne peut en soi obtenir une vitesse de sortie plus élevée que lorsque la cylindrée, éventuellement réglable, par révolution du moteur hydraulique, est inférieure à cel- le de la pompe, de sorte que m8me lorsqu'une boîte de vitesses commutable, assurant un ralentissement, est montée à la suite d'une transmission hydraulique, on ne peut obtenir avec la combinaison de transmissions normale que la vitesse de sortie soit plus élevée que la vitesse d'entrée, il est par contre possible , dans le cas dune combinaison appropriée avec une transmission comportant un organe de trac tion, d'assurer une vitesse de sortie qui soit plus élevée que la vitesse d'entrée. D'autres particularités de l'invention sont exposées dans les exemples de réalisation. Différents exemples de réalisation sont re- présentés schématiquement sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 montre une transmission avec une transmission hydraulique fonctionnant en circuit ouvert avec un moteur constant et avec dérivation de la pression de commande à partir de la canalisation de refoulement de la pompe, - la figure 2 montre une transmission avec une transmission hydraulique fonctionnant en circuit ouvert avec dérivation de la pression de commande à partir de l'alimentation du moteur, - la figure 3 montre une transmission avec une transmission hydraulique fonctionnant en circuit ouvert dont le moteur hydraulique est réglable, - la figure 4 montre une transmission dont la transmission hydrostatique fonctionne en circuit fermé, le boiter du moteur hydraulique étant relié au boîtier de la transmission comportant un organe de traction. - la figure 5 montre une transmission dans laquelle le boiter de l'ensemble de la transmission bydrau lique est relié au boiter de la transmission comportant un organe de traction, - la figure 6 montre une transmission dans laquelle un étage à engrenage droit est en outre monté i la suite de la transmission comportant un organe de traction, - la figure 7 montre une transmission avec un étage à engrenage droit branché à la suite, dans laquelle l'arbre terminal de sortie est disposé entre les deux arbres de la transmission comportant un organe de traction, - la figure 8 est une coupe de la transmis- sion selon la figure 7 suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7, La pompe 1 de la transmission hydraulique, transmission qui est constituée de la pompe 1, du moteur hydraulique 3, des canalisations 4 à 7, de la soupape de passage 8 et de la soupape de limitation de la pression 9, est nunie d'un organe de réglage 10 grâce auquel le volume refoulé par révolution de la pompe 1 est réglatle à volonté. A l'arbre d'entratnement 11 de la pompe 1 est reliée une pompe auxiliaire 12 qui refoule dans une canalisation de re- foulement 13 à laquelle est raccordée une soupape 14 de limitation de la pression Cette soupape 14 de limitation de la pression peut être réglée à volonté pour pouvoir régler à volonté une pression de commande quelconque dans la canalisation de refoulement 13, et il peut notamment 4tre avantageux dans ce cas, de relier l'organe de réglage de la soupape 14 de limitation de la pression à l'organe de réglage 10 de la pompe 1.La soupape 14 de limitation de la pression est toutefois prévue, selon le présent exemple de réalisation, sous la forme d'une soupape de limitation de la pression réglée à la pression maximale dans la canalisation de pression de commande 13, de sorte que dans cette canalisation de pression de commande 13, une pression cons- tante est toujours maintenue. La canalisation de pression de refoulement 13 aboutit à un raccordement d'une soupape de passage 15 à deux positions et à quatre raccordements, à laquelle est raccordée une canalisation de pression de commande 16, ainsi qu'une autre canalisation de pression de commande 17 et une canalisation d'évacuation 18. Dans chacune des canalisations 16, 17 et 18 il est prévu un emplacement d'étranglement 19 à des fins d'amortissement. La soupape de passage i5 est susceptible d'entre commandée hydrauliquement au moyen d'une pression de commande et elle est réglable, de sorte que la commutation s'effectue pour une pression susceptible d'être réglée à volonté dans la canalisation de pression de commande 20, qui aboutit à la chambre de pression de commande de la soupape de passage 15. La canalisation 20 est, par ailleurs, raccordée à la canalisation de refoulement 4 de la pompe 1. La transmission comportant un organe de traction est disposée dans un boitier 21 et comporte un arbre d'entrée 22 relié à l'arbre de sortie 23 du moteur hydrau- lique 3. Sur l'arbre 22 est fixé le disque 24 à courroie trapézodale, en face duquel est disposé un second bisque 25 à courroie trapézoSdale comportant le meme angle de coincament, et qui est susceptible dure déplacé axialement sur l'axe 22, ce déplacement étant provoqué, contre l'ac- tion qu'exerce la courroie trapézoidala 27 sur le disque à courroie trapézoïdale 25, par le fluide sous pression introduit dans la chambre de pression 26 La chambre de pression 26 est en communication avec la canalisation de pression de commande 16. La courroie trapézoïdale 27 passe en outre, sur deux disques à courroies trapézoSdales 28 et 29, dont l'un, le disque à courroie trapézoffldale 28, est fixé rigidement sur l'arbre de sortie 30 tandis que le disque à courroie trapézoïdale 29 est susceptible d'être déplacé axialement sur l'arbre de sortie 30, ce déplacement étant provoqué par l'introduction de fluide sous pression dans la chambre de pression 31 qui est en communication avec la canalisation de pression de commande 17. arbre de sortie 30 comporte deux raccordements d'arbres libres, à l'un desquels est raccordé un arbre à la cardan 35 relié à l'essieu avant, non représenté sur le dessin, du véhicule, tandis qu'à l'autre est raccordé un arbre à la cardan 36 relié à l'axe arrière, non plus représenté sur le dessin, du véhicule. Dans la position représentée sur le dessin de la soupape de passage 8, les canalisations 5 et 6 aboutis- sant an moteur hydraulique 3 sont fermées9 de sorte que ce moteur hydraulique 3 est bloqué D2autre part, la cana- lisation 4 est en communication avec la canalisation 5, de sorte que la pompe d refoule selon une circulation sans pression vers le réservoir 34 à partir duquel elle aspire. Si la soupape de passage 8 est déplacée dans une de ses deux autres positions9 la canalisation 4 est reliée soit à la canalisation 6, soit à la canalisation 5 avec la canalisation 7 ou bien la canalisation 4 est reliée à la canalisation 5 et la canalisation 6 à la canalisation 7, de sorte que la pompe I sollicite le moteur hydraulique 3 dans l'un ou dans l'autre des sens de rotatione La moteur hydraulique 3 entraine alors, par laintermédiaire de son arbre 23, l'arbre 22 de la transmission 21, 22 à 31 comportant un organe de tractions Si le couple sur la ligne d'arbre 22 - 23 dépasse une valeur prédéfinie déterminée la pression dans la canalisation de refoulement 4 de la pompe 1 dépassa également une valeur prédéterminée.Nais comme la mEme pression, qui règne dans la canalisation 4 règne également dans la canalisation de pression de command de 20, et que cette valeur prédéterminée est donnée par le positionnement de la soupape à passage 95, celle-ci commute, de sorte que la transmission 21, 22, 24 à 31 comportant un organe de traction, est réglée sur une vitesse de sortie inférieure de l'arbre de sortie 30, jusqu'à ce que, par sui- te de ce déplacement, la pression dans la canalisation de refoulement 4 et que par suite la soupape de passage 15 ne fournisse plus de fluide sous pression aux chambres de pression de la transmission 21, 222 24 à 31 comportant un organe de traction.Lors d'une surcharge du moteur hydraulique 3, la transmission 21, 22, 24 à 31 est alors réglée lentement de façon continue de faon permanenta dans le sens d'une vitesse de rotation de sortie inférieure jusqu'à ce que la valeur inadmissiblent haute de la pression de refoulement de la transmission hydraulique, soit réduite. Bette valeur linite de la pression5 lors de leobtension de laquelle la soupape de passage 15 réagit, est choisie de façon qu'elle se situe au-dessous de la pression à laquelle réagit la soupape de limitation de pression 9, de sorte que celle-ci 'a effectivement qu'une fonction de sécurité, mais ne s'ouvre qu'occasionnellement au cours du fonction nement et évacue ainsi le fluide sous pression en supprimant I'énergae, La soupape de décharge 15 oscille avec les conditions de pression de façon permanente avec des modifications de coupla , de sorte que lors de la commutation de cette soupape de délestage 15 du fluide sous pression est amené aux chambres de pression de la transmission 29, 22, 2t à 31 comportant un organe de traction, de façon que cette transmission 21, 22, 24 à 31 comportant un organe de traction, soit réglée à nouveau dans le sens d'une vitesse de sortie plus élevée, jusqu'à ce que, à nouveau, la pression limite soit atteinte et qu'ainsi une commande en sens opposé s'en suive dans les chambras de pression L'exemple de réalisation selon la figure 2, se distingue de l'exemple de réalisation selon la figure 1, uniquement en ce que la canalisation de pression de commande 20, qui est raccordée à la canalisation 4 n'aboutit pas à la soupape de passage 15, mais que la canalisation de pression de commande 32 aboutit à une chambre de pression de commande de la soupape de passage 16, cette canalisation de pression de commande 32 étant raccordée par l'intermédiaire de deux soupapes 33 commandées en fonction de la pression aux canalisations 5 et 6 de façon que suivant le cas, celle des deux canalisations 5 et 6, qui est parcourue dans la direction allant vers le moteur hydraulique est reliée à la canalisation de pression de commande 32. En outre, des emplacements deétranglement 34 sont prévus dans les canalisations 5 et 6 aboutissant aux raccords du moteur hydraulique 3. L'exemple de réalisation selon la figure 3 se diférencie de l'exemple de réalisation selon la figure 1 en ce que le moteur hydraulique 43 alimenté par la pompe 1 est réglable, l'organe de réglage 42 de ce moteur hydraulique 43 étant relié au piston de réglage 41 susceptible de se déplacer dans un cylindre de réglage 400 Le piston de réglage 41 est alors réalisé sous la forme d'un piston différentiel, et de façon correspondante, le cylindre de réglage 4Q est réalisé sous la forme d'un cylindra différentiel, dont la chambre de pression de petite section transversale, est raccordée au moyen de la canalisation 39 directement à la canalisation 2OD tandis que la chambre de pression de grande section transversale est égaya lement raccordée à la canalisation 20 par l'intermédiaire de la canalisation 58 en passant par la soupape de passage 37 commandée par la pression régnant dans la canalisation 39, c'est-à-dire que le réglage aussi bien du moteur hydraulique 43 que de la transmission 21, 22, 24 à 31, dépendant de la pression de refoulement dans la transmission hydrau- lique 1à10. L'exemple de réalisation selon la figure 4 correspond à l'exemple de réalisation selon la figure 2 avec cette différence que le boiter 53 du moteur hydrau lique est directement monté sur le boitier 21 de la transmission comportant un organe de traction L'exemple de réalisation selon la figure 5, se différencie de exemple de réalisation selon la figure 1, uniquement en ce que l'ensemble de la transmission hydrostatique 51, 53, est directement bridé sur le boîtier 21 de la transmission portant un organe de traction0 l'exemple de réalisation représenté sur la figure 6, se différencie de l'exemple de réalisation selon la figure 2 uniquement en ce que1 un étage à engrenage droit avec les roues dentées 45 et 46 est monté à la suite de l'arbre de sortie 30 de la transmission 21, 22, 24 à 31 comportant un organe de traction. L'exemple de réalisation représenté sur les figures 7 et 8 est particulièrement peu encombrant0 Le pignon 56 disposé sur l'arbre 30 engrène avec la roue dentée 55 fixée sur l'arbre de sortie 50 de la transmission, cet arbre de sortie 50 de la transmission étant disposé entre les deux arbres 22 et 30 de la transmission 21, 22, 24 à 31 comportant un organe de traction, entre le bras tendu et le bras de retour de organe de traction.De ce fait, il est certes nécessaire d'écarter quelque peu l'un de l'au tre les deux arbres 22 et 30 de façon correspondante au diamètre de l'arbre 50, ce qui n'augmente toutefois l'ensemble du boîtier de la transmission 21S 22 24 à 31 comportant un organe de traction, que de façon insignifiante et un in tezvalle un peu plus grand entra les arbres 22 et 30 ne peut être qu'avantageux pour la transmission 21, 22, 24 à 31 comportant un organe de traction, car dans les transmissions courantes du commerceS pour des raisons dgencom- brament, les arbres 22 et 30 doivent 8tre rapprochés aussi près que possible l'un de l'autre. Dans tous~les cas, il est possible de cette façon, de prévoir un étage de transmission à engrenage droit sans une partie de bottier dépassant au-delà du bottier de la transmission 21, 22, 24 à 31 comportant un organe de traction qui serve uniquement à recevoir un étage à engrenage droit comme la partie inférieure de boîtier sur la figure 6, dans laquelle l'arbre et la roue dentée 46 sont disposés R E V E N D I C À T I O N S 1- Transmission, constituée d'une transmis sion hydraulique et d'une transmission mécanique branchée à la suite de la transmission hydraulique, transmission caractérisée en ce que la transmission mécanique est une transmission réglable comportant un organe de traction, de préférence une transmission comportant une channe constituée d'éléments métalliques (22, 24 à 31). 2.- Transmission selon la revendication 1 dans laquelle la position de réglage de la transmission comportant un organe de traction peut Autre ajustée au moyen d'une pression de commande, transmission caractérisée en ce que la pression de commande déterminant la position de réglage de la transmission comportant un organe de traction (22, 24 à 31) dépend de la pression de refoulement dans la transmission hydraulique, (1 à 10)e 3.- Transmission selon la revendication 2, caractérisée en ce que, sur la canalisation de pression de commande (17) aboutissant à la chambre de pression de commande ou bien aux chambres de pression de commande de l'organe de traction, il est prévu une soupape de délestage (15) commandée hydrauliquament dont la chambre de pression de commande est alimentée par la pression de refoule ment de la transmission hydraulique (1 à 10). 4.- Transmission selon la revendication 2, avec une transmission hydraulique fonctionnant en circuit ouvert, transmission caractérisée en ce que la canalisation aboutissant à la chambre de pression de commande de la soupape de délestage (15) est raccordée à la canalisation de refoulement (4) de la pompe (1) de la transmission hydraulique (1 à 10). 5.- Transmission selon la revendication 2, avec une transmission hydraulique, dans laquelle chacun des deux raccordements du moteur hydraulique peut êtrc à volonté celui susceptible d'être alimenté en haute pression; transmission caractérisée en ce que, la canalisation de raccordezent (5 ou 6) par laquelle passe, selon la cas, la pression d'alimentation du moteur hydraulique (3), est reliée à la chambra de prassion de coiiaanda de la soupape de délestage (15). 6.- Transmission selon la revendication 2, avec une transmission hydraulique dont le moteur hydraulique (43) est réglable, transmission caractérisée en ce que la soupape de délestage (15) est influencée par le dispositif de réglage du moteur hydraulique (43). 7.- Transmission selon la revendication 2, avec une transmission hydraulique dont le moteur hydrauli- que est réglable, transmission caractérisée en ce que, aussi bien la soupape de délestage (15) que le vérin de réglage (40) du moteur hydraulique (43) sont alimentés par la pression de refoulement dans la canalisation de refoulement (4) de la transmission hydraulique (1 à 10 et 40, 41, 42). 8.- Transmission selon la revendication 7, avec une transmission hydraulique dont le moteur hydraulique est susceptible d'être réglé au moyen d'une pression de commande, transmission caractérisée en ce que la chambre de pression de commande de la soupape de délestage (15) est raccordée à la canalisation de pression de commande (39) du moteur hydraulique (43). 9.- Transmission selon la revendication 8, caractérisée en ce que la canalisation de pression de commande (39) du moteur hydraulique (43) est raccordée à la canalisation de refoulement (4) de la pompe (1) de la transmission hydraulique (1 à 10). 10.- Trnsmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transmission comportant organe de traction (22, 24 à 31) et le moteur hydraulique sont disposés dans un bottier commun (21, 53), 11.- Transmission selon la revendication 1, caractérisée an ce que la transmission hydraulique (1 à 10, 51, 53) et la transmission comtortaift un organe de traction (22, 24 à 31) sont disposées dans un boîtier commun (53, 51). 12.- Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transmission comportant un organe de traction comporte deux raccordements libres d'arbre. 13.- Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transmission comportant un organe de traction est montée à la suite d'un étage de transmis sion (45, 46). 14.- Tran rzission selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (50) de l'étage de transmission à roue dentée (55, 56) est disposé entre les arbres (22 et 30) de la transmission comportant un organe de traction.