Brevet FR2540058A1 — publié le 19840803

La présente invention concerne d'une manière générale la commande d'entrainement et la commande de direction de quelconques engins a organes de roulement droite gauche non directeurs. I1 peut s'agir, par exemple, mais non nécessairement obligatoirement, d'un engin chenillé. Ainsi qu'on le sait, la commande d'entraînement et la commande de direction d'un tel engin se font usuellement a partir d'un même groupe, communément appelé, dans son ensemble, transmission, voire même transmission hydrostatique, comportant, globalement, un moteur thermique, et, pour chacun des organes de roulement concernés, un moteur hydraulique, qui est commandé par une pompe à cylindrée variable elle-même commande par le moteur thermique, et qui commande ledit organe de roulement par l'intermédiaire d'un réducteur, ladite pompe à cylindrée variable et ledit moteur hydraulique formant plus précisément, pour un tel organe de roulement, une transmission hydrostatique, interposée entre le moteur thermique et lui. S'agissant, par exemple, d'un engin chenillé, la sortie du réducteur est appliquée a l'un des barbotins sur lesquels est passée en boucle la chenille correspondante. En ligne droite, les pompes assurent l'une et l'autre un mêine débit, et, les moteurs hydrauliques étant des lors euxmêmes commandés à la même vitesse, il en est de même pour les organes de roulement concernés. Pour un changement de direction, il suffit de faire varier en sens contraires la cylindrée des deux pompes. I1 en résulte, en effet, le développement d'un différentiel dans la commande des moteurs hydrauliques, et donc dans la vitesse des organes de roulement, ceux-ci assurant dès lors le changement de direction recherché, suivant un rayon de virage quelconque pouvant correspondre à un pivotement sur place si désiré. En pratique, une difficulté se présente dans la réalisation de tels groupes de commande d'entrainement et de commande de direction, qui est due à la nécessité qu'il y a de concilier deux exigences apparemment contradictoires : l'engin commandé doit être en mesure de pouvoir monter des rampes de pente relativement élevée, de l'ordre de 60% par exemple, et, le plus souvent, il doit également être en mesure de circuler en plat à une vitesse elle aussi relativement élevée, de l'ordre de 70 km/h par exemple. En l'absence de boîte de vitesses permettant d'adapter en conséquence le couple, la transmission hydrostatique interposée entre le moteur thermique et chacun des organes de roulement en cause doit dès lors normalement présenter une très grande puissance apparente. Pour surmonter au moins partiellement cette difficulté, il a été proposé de diter profit de la présence nécessaire d'un réducteur entre chacun des moteurs hydrauliques et l'organe de roulement correspondant pour mettre en oeuvre l'un ou l'autre de deux rapports de réduction distincts, l'un adapté à la montée d'une rampe, l'autre adapté à une circulation à plat. Cette solution présente toutefois elle-même des inconvénients très importants. I1 se trouve en effet que, dans les engins chenillés par exemple, et plus particulièrement dans ceux relativement longs et étroits, il n'est pas rare que les efforts appliquer aux chenilles pour obtenir un virage soient du même ordre que ceux nécessaires au franchissement des rampes les plus fortes, en raison des conditions d'adhérence particulières de telles chenilles. Les moteurs hydrauliques ne peuvent donc pas, soit voir leur cylindrée réduite dans de fortes proportions, pour accélérer leur vitesse de rotation au détriment de leur capacité en couple, soit voir leur efficacité diminuée, du fait d'un rapport de réduction plus petit dans le réducteur qui transmet leur couple à l'organe de roulement correspondant. En pratique, si, pour le rapport de réduction le plus grand, les moteurs hydrauliques donnent un couple qui, multiplié par ce rapport de réduction, est suffisant pour monter une rampe et virer, pour le rapport de réduction le plus petit, correspondant à une circulation à plat à vitesse élevée, llen- gin risque par contre de ne plus pouvoir virer correctement, ce même couple se trouvant alors multiplié dans un rapport moindre. Autrement dit, lorsque l'engin est sur le rapport de réduction correspondant à son entraînement à vitesse élevée, son habilité- à virer se trouve amoindrie. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant d'éviter cet inconvénient. De manière plus précise, elle a pour objet un groupe de commande d'entraînement et de commande de direction pour engin à organes de roulement droite gauche non directeurs, du genre comportant un moteur thermique, et pour chacun desdits organes de roulement, un moteur hydraulique, qui est commandé par une pompe à cylindrée variable elle-même commandée par le moteur thermique, et qui commande ledit organe de roulement par -1' in- termédiaire d'un réacteur, ce groupe de commande étant caractérisé en ce que ledit reducteur est un réducteur planétaire à trois éléments, dont .un premier élément est commandé par le moteur hydraulique, et dont un deuxième -élément commande l'organe de roulement, et en ce que le troisième élément dudit réducteur planétaire est sous le contrôle de la sortie, commune aux deux organes roulement, d'une boîte de vitesses mécanique dont l'entrée est commandée par le moteur thermique. En pratique, la sortie de cette boite de vitesses est sous le contrôle d'un frein, tandis que son entrée est sous le contrôle d'un embrayage. Par suite, par desserrage du frein et engagement de 1' embrayage, il est possible d'assurer le passage du fonctionnement d'une première phase, purement hydrostatique, au cours de laquelle le moteur thermique n'intervient pas directement dans l'entraînement des organes de roulement concernés, à une deuxième phase, hydromécanique, au cours de laquelle, au contraire, ce moteur thermique participe directement à cet entraînement, par l'intermédiaire de la boîte de vitesses. En outre, les rapports d'engrènement assurés- par la boîte de vitesses, qui ne comporte en pratique qu'un seul rapport, d'une part, et par chacun des réducteurs planétaires, d'autre part, sont tels que, au passage de la première phase de fonctionnement à la deuxième, le sens de rotation des moteurs hydrauliques est inversé, une inversion de la cylindrée des pompes les commandant étant conjointement assurée. Au terme de la première phase, purement hydrostatique, du fonctionnement, les moteurs hydrauliques ont en pratique atteint leur vitesse maximale, dans un premier sens. Au début dela deuxième phase de fonctionnement, qui voit leur sens de rotation initialement inversé, ces moteurs hy hydrauliques commencent d'abord par ralentir, jusqu'à l'arrêt, puis, reprenant leur sens de rotation précédent, à accélérer, jusqu'à atteindre à nouveau leur vitesse maximale. Bien entendu, il n'en résulte pratiquement aucun à-coup dans l'entraînement global de l'engin concerné, du fait de l'intervention directe du moteur thermique sur cet entraînement, par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses. Mais, compte tenu de la mise en oeuvre conjointe ainsi faite d'un entraînement mécanique et d'un entraînement hydrostatique, la vitesse des organes de roulement de cet engin augmente progressivement au cours de la deuxième phase de fonctionnement suivant 1 D invention, jusqu'à atteindre le maximum prévu. En outre, au cours de cette deuxième phase de fonctionnement, les moteurs hydrauliques restent avantageusement dans le même rapport de couple qu'au cours de la première par rapport aux organes de roulement concernés, ce rapport de couple étant déterminé par le rapport d' engrènement assuré par les réducteurs planétaires correspondants. Par conséquent, au cours de cette deuxième phase de fonctionnement, les moteurs hydrauliques sont encore capables de fournir à haute pression un couple différentiel très élevé sur ces organes de roulement, le même que celui qui les a conduit à atteindre leur vitesse maximale au terme de la première phase de fonctionnement, moteurs hydrauliques et organes de roulement étant ainsi toujours avantageusement en équilibre de force. Autrement dit, grâce à la disposition suivant l'invention, l'engin concerné concerne avantageusement toute sa capacité de virage même à vitesse de roulement élevée. En outre, ce résultat est avantageusement obtenu pour un même sens de commande, une variation de cylindrée dans un sens assurant un virage dans un sens déterminé pour l'une et l'au- tre des phases de fonctionnement. La disposition suivant l'invention conduit encore à d' autres avantages. Tout d'abord, les conditions étant égales par ailleurs, elles permet une réduction notable, en pratique dans le rapport de un à trois, des capacités en puissance des transmissions hydrostatiques mises en oeuvre pour remplir les performances de couple et de vitesses. En outre, elle permet d'améliorer le rendement global de l'ensemble au cours de la deuxième phase, hydromécanique, de son fonctionnement. En effet, si, au début de cette deuxième phase de fonctionnement, les moteurs hydrauliques étant à vitesse maximale en sens inverse, les transmissions hydrostatiques voient passer une puissance égale à la puissance motrice, et donc avec un rendement usuel, il n'en est pas de même lorsque ces moteurs hydrostatiques sont arrêtés. Les transmissions hydrostatiques voyant alors passer une puissance nulle, le rendement est à cet instant maximal. Bien entendu, à la fin de la deuxième phase de fonctionnement, la- puissance se trouve diminuée dans le rapport des réducteurs planétaires et des vitesses relatives des divers éléments constitutifs de ceux-ci, avec un rendement usuel. Mais, pour une portion au moins de cette deuxième phase de fonctionnement, le rendement a été, suivant l'invention, maximal. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortirons d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma d'ensemble de la cinématique du groupe de commande suivant l'invention - la figure 2 est un diagramme illustrant le fonctionnement de celui-ci. Tel qu'explicité, le groupe de commande suivant l'-invention est destiné à assurer l'entraînement et la commande en direction d'un quelconque engin à organes de roulement droite gauche non directeurs, et par exemple d'un engin chenillé. A la figure 1, on a schématiquement représenté, en traits interrompus, les barbotins lOD, lOG des chenilles constituant les organes de roulement droite gauche d'un tel engin. De manière connue en soi, le groupe de commande suivant l'invention comporte un moteur thermique 11, et, pour chacun des organes de roulement à commander, un moteur hydraulique 12D, 12G, qui est commandé par une pompe à cylindrée variable 13D, 13G elle-même commandée par le moteur thermique 11, et qui commande ledit organe de roulement, matérialisé ici par un barbotin lOD, 10G, par l'intermédiaire d'un réducteur 14D, 14G. De préférence, et tel que représenté, les pompes 13D, 13G sont calées sur un même arbre d'entraînement 15. Celui-ci porte en pratique un pignon conique 16, qui engrène avec un pignon conique 17 lui-même calé sur l'arbre de sortie 18 du moteur thermique 11. Suivant l'invention, chacun des réducteurs 14D, 14G est un réducteur planétaire à trois éléments, dont un premier élément est commandé par le moteur hydraulique 12D, 12G correspondant et dont un deuxième élément commande l'organe de roulement droite gauche concerné, et le troisième élément d'un tel réducteur planétaire 14D, 14G est sous le contrôle de la sortie 20, commune aux deux organes de roulement, d'une boîte de vitesses mécanique 21 dont 1entrée 22 est commandée par le moteur thermique 11. De manière connue en soi, les trois éléments constitutifs de chacun des réducteurs planétaires 14D, 14G ainsi mis en oeuvre sont formés par un planétaire 24, un porte-satellites 25, sur lequel sont montés rotatifs des pignons satellites 26, et une couronne 27, lesdits pignons satellites 26 du porte-satellites 25 engrenant conjointement d'une part avec le planétaire 24 et d'autre part avec une denture 28 de la couronne 27. Dans la forme de réalisation représentée, l'élément d'un tel réducteur planétaire 14D, 14G commandé par le moteur hydraulique 12D, 12G correspondant en est le planétaire 24, 1' élément commandant un organe de roulement droite gauche, et, en pratique, le barbotin lOD, lOG correspondant, en est le porte-satellites 25, et l'élément commandé par la sortie 20 de la boîte de vitesses 21 en est la couronne 27. En pratique, une telle couronne 27 comporte à cet effet une deuxième denture 30, par laquelle elle engrène avec un pignon 31 calé sur la sortie 20 de la boite de vitesses 21. Dans la forme de réalisation représentée, celle-ci ne comporte qu'un rapport. Elle est en effet constituée de deux pignons çoniques 32, 33,-qui engrènent l'un avec l'autre, et dont un, le pignon 32, est calé sur sa sortie 20, tandis que l'autre, le pignon 33, est calé sur son entrée 22. Enfin, suivant l'invention, la sortie 20 de la boîte de vitesses 21 est sous é contrôle d'un frein 35, tandis que son entrée 22 est sous le contrôle d'un embrayage 36. Les divers constituants ainsi mis en oeuvre étant bien connus par eux-mêmes, et leur réalisation relevant de l'homme de l'art, ils n'ont été que schématisés sur la figure, et ils ne seront pas décrits en détail ici. Au cours d'une première phase de fonctionnement, le frein 35 est serré, et l'embrayage 36 désengagé. Seules interviennent donc, au cours de cette première phase de fonctionnement, pour l'entraînement des organes de roulement droite gauche concernés, et plus précisément des barbotins lOD, l0G commandant ceux-ei les transmissions hyhydrauliques constituées par les: pompes 13D, 13G et les moteurs hydrauliques 12D, I2G correspondants. I1 s'agit donc d'une première phase de fonctionnement purement hydrostatique. Sur le diagramme- de la figure 2, sur lequel on a porté, en abscisses, la vitesse linéaire V de l'engin concerné, et, en ordonnées, en trait plein, la vitesse de rotation R des moteurs hydrauliques 12D, 12G, et, en traits interrompus, la vitesse de rotation R' des couronnes 27 des réducteurs planétaires 14D, 14G correspondants, la courbe représentative de cette première phase de fonctionnement est, pour la vitesse de rotation R des moteurs hydrauliques 12D, 12G une droite inclinée I, de' pente proportionnelle au rapport d'engrènement assuré parles réducteurs planétaires 14D, l4G. Pour la vitesse de rotation R' des couronnes 27, la courbe représentative est corollairement l'axe des abscisses, ces couronnes 27 étant à l'arrêt. Lorsque les moteurs hydrauliques 12D, 12G ont atteint, dans un sens, une vitesse maximale correspondant à un point d' ordonnée + RM, on provoque, suivant l'invention, et tel qu' explicité ci-dessus, un desserrage du frein 35, un engagement de l'embrayage 36, et une inversion de la cylindrée des pompes 13D, 13G. La courbe représentative de la vitesse de rotation R des moteurs hydrauliques 12D, 12G, au cours de la deuxième phase de fonctionnement qui débute alors, est une droite inclinée II, qui a même pente que la droite précédente, mais qui est issue d'un point qui, ayant même abscisse que le point précédent, a une ordonnée - %$ opposée à celle de celui-ci. En effet, cette vitesse de rotation passe alors brutalement de la valeur maximale positive + RM, à la valeur maximale négative - RM, pour un sens de rotation inverse du précédent. La droite II recoupe l'axe des abscisses en un point pour laquelle la vitesse de rotation R des moteurs hydraulique 12D, 12G est nulle, avant d'atteindre à nouveau, au terme de cette deuxième phase de fonctionnement, un point d'ordonnée + RM Conjointement, la courbe représentative de la vitesse de rotation R' des couronnes 27 des réducteurs planétaires 14D, 14G est une droite parallèle à l'axe des abscisses, ces couronnes étant alors entrainée à vitesse constante par le moteur thermique 11, par l'intermédiaire de la boîte de vitesse 21. Ainsi qu'on le notera, pour la vitesse VM maximale de l'engin concerné,les;moteurs hydrauliques 12D, 12G tournent à la même vitesse + RM qu'au terme de la première phase de fonctionnement, et les rapports d'engrènement intervenant entre eux et les barbotins lOD, lOG étant les mêmes, le couple susceptible d'être appliqué à ces derniers est le même. Par ailleurs, aucun engrenage n'intervenant entre les pompes 13D, 13G, puisque celles-ci sont suivant l'invention calées sur un même arbre, aucune perte de rendement n'est due à de tels engrenages, lors du transfert de puissance prenant place en virage d'un des organes de roulement droite gauche concernés à l'autre. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution, notamment en ce-qui concerne la répartition, entre les divers éléments des réducteurs plané taires mis en oeuvre, des diverses fonctions à assurer par ces éléments. En outre, au lieu de ne comporter qu'un seul rapport, la boîte de vitesses mécanique mise en oeuvre pourrait aussi bien en comporter une pluralité. REVENDICATIONS 1. Groupe de commande d'entraînement et de commande de direction pour engin à organes de roulement droite-gauche (10D, l0G) non directeurs, du genre comportant un moteur thermique (11) et, pour chacun desdits organes de roulement, un moteur hydraulique (12D, 12G), qui est commandé par une pompe à cylindrée variable (13D, 13G) elle-même commandée par le moteur thermique (11) et qui commande ledit organe de roulement (10D, 10G) par l'intermédiaire d'un réducteur (14D, 14G), caractérisé en ce que ledit réducteur (14D, 14G) est un réducteur planétaire à trois éléments, dont un premier élément est commandé par le moteur hydraulique (12D, 12G), et dont un deuxième élément commande l'organe de roulement (10D, 10G), et en ce que le troisième élément dudit réducteur planétaire (14D, 14G) est sous le contrôle de la sortie (20), commune aux deux organes de roulement (10D, 10G), d'une boîte de vitesse mécanique (21) dont l'entrée (22) est commandée par le moteur thermique (11). 2. Groupe de commande suivant la revendication 1, carac térisé en ce que la sortie (20) de la bote de vitesses (21) est sous le contrôle d'un frein (35). 3. Groupe de commande suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que l'entrée (22) de la boîte de vitesses (21) est sous le contrôle d'un embrayage (36). 4. Groupe de commande suivant les revendications 1 à 3, prises conjointement, caractérisé en ce que, par desserrage du frein (35) contrôlant la sortie (20) de la boîte de vitesses (21) et engagement de l'embrayage (36). contrôlant l'entrée (22) de celle-ci, il permet-d'assurer le passage du fonctionnement d'une première phase, purement hydrostatique, à une deuxième phase, hydromécanique. 5. Groupe de commande suivant la revendication 4, carac térisé en ce que les rapports d'engrènement assurés par la boîte de vitesses (21) et chacun des réducteurs planétaires (14D, 14G) sont tels que, au passage de la première phase de fonctionnement à la deuxième, le sens de rotation des moteurs hydrauliques (12D, 12G) est inversé, une inversion de la cylindrée des pompes (13D, 13G) commandant le moteur hydraulique (12D, 12G) de l'un et l'autre des organes de roulement (10D, l0G) étant conjointement assurée. 6. Groupe de commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (21) ne comporte qu'un rapport. 7. Groupe de commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les pompes (13D, 13G) commandant le moteur hydraulique (12D, 12G) de l'un et l'autre des organes de roulement (10D, 10G) sont calées sur un même arbre d'entraînement (15). 8. Groupe de commande suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément d'un réducteur planétaire (14D, 14G) commandé par le moteur hydraulique (12D, 12G) associé en est le planétaire (24), l'élément commandant l'organe de roulement (10D, 10G) correspondant en est le porte satellites (25), et l'élément commandé par la sortie (20) de la boite de vitesses (21) en est la couronne (27)