Brevet FR2592699A1 — publié le 19870710

Transmission à vitesse asservie pour machines et véhicules motorisés. La présente invention concerne une transmission mécanique susceptible d'être adaptée sur toute machine ou véhicule motorisé. Son application semble plus intéressante sur les tracteurs et engins équipés de moteurs diesel. Les transmissions mécaniques qui sont montées actuellement sur les machines et véhicules motorisés sont élaborées à partir d'une boite de vitesses dont les rapports de transmission sont fixes. I1 s'en suit que pour disposer d'une plage continue de vitesse, il est nécessaire d'adapter le régime du moteur au rapport de vitesse choisi. La puissance maximale disponible varie sur cette plage continue de vitesse en fonction du régime du moteur, et les variations de ce régime occasionnent une consommation de carburant supérieure à ce qu'elle serait à régime fixe. La transmission selon l'invention permet à'la machine ou au véhicule de disposer d'une plage continue de vitesse à partir du point mort, ou d'une vitesse considérée comme minimale, et jusqu'à une vitesse maximale déterminée par construction. Le fonctionnement de cette transmission néglige la vitesse d'entrée qui pourra être celle du moteur ; cette vitesse est indifférente, elle est donc susceptible de pouvoir varier en fonction de la charge, mais l'intérêt de cette transmission réside surtout dans la possibilité d'utiliser le moteur à un régime constant régulé en fonction de la charge,et susceptible de pouvoir fournir une puissance maximum comme cela peut être obtenu avec les moteurs diesel d'aujourd'hui. La transmission à vitesse asservie peut donc s'adapter aux sources de puissance à régime constant : moteurs diesel, moteurs électriques, moteurs hydrauliques... Cette transmission, selon l'invention, utilise l'effet différentiel du train épicycloidal classique. Elle est constituée par la juxtaposition de deux trains épicycloidaux ayant un élément en commun. Dans les schémas des figures I, 2, 3, 4, 7, cet élément commun est le porte satellites mais la couronne ou le planétaire peuvent jouer ce rôle. I1 va de soi que la fonction des autres éléments est alors modifiée. Dans le schéma, figure I, le moteur entraine le planétaire I. Le coupleur 2 et le réducteur I2, la couronne 3, la couronne 4 et la vis sans fin 5, ainsi que le moteur hydraulique 6 constituent l'asservissement de vitesse. La pompe hydraulique 7 à débit variable entraine le moteur hydraulique 6 et le distributeur 8 permet l'ouverture du circuit. Le porte satellites 9 transmet la puissance à vitesse variable à la couronne 10 qui est l'élément de sortie de la transmission. En fonctionnement, l'ensemble de la transmission est susceptible de transmettre un couple moteur fonction de la puissance demandée. L'intérêt de la transmission réside, à ce niveau,dans l'utilisation d'un asservissement de faible ou moyenne puissance. La pompe hydraulique 7 et le moteur 6 fonctionneront sous une pression limitée. Pour cela, le coupleur hydrocinétique 2 transmettra un couple à la couronne 3 sans entrainer l'asservissement hydraulique car le pas de la vis sans fin 5 et de la couronne 3 permet l'irréversibilité du mouvement. Compte tenu du rapport de démultiplication de cette partie de l'asservissement, et compte tenu des vitesses que peuvent fournir les moteurs hydrauliques, la transmission à vites se asservie permettra d'emblée a d'importants rapports de réduc- tion qui simplifieront le schéma global de la transmission de l'engin sur lequel elle sera montée. Pour de forts rapports de réduction, un réducteur final II est toutefois souhaitable pour alléger la construction de l'ensemble. La marche arrière sera obtenue grace à un inverseur e6, car bien que l'asservissement permette cette inversion, le coupleur ne pourrait entrainer la couronne 3 en sens inverse. Dans les forts petits débits de la pompe 7, déterminant des démultiplications très importantes de vitesse, il est possible d'envisager soit l'ouverture du circuit hydraulique grace au distributeur 8, soit une commande qui limitera la puissance du moteur (débit d'injection réduit par exemple) pour éviter à la machine de supporter des conditions de couple exagérées et aussi pour limiter le couple résistant appliqué à la couronne 3. Le point mort sera obtenu par l'ouverture du circuit hydraulique grace au distributeur 8. Cette ouverture peut être automatique à partir d'un débit de pompe minimal car la vitesse nulle de sortie maintient la machine en prise, il n'y a pas de "roue libre" possible. La transmission à vitesse asservie ne tolère aucune augmentation de vitesse du véhicule (en descente par exemple) ni même de diminution de cette vitesse lorsque la charge augmente (côte par exemple), dans la limite de la puissance disponible. La machine ou le véhicule peut demeurer en prise à l'arrêt. Les embrayages I3 et I4 de l'inverseur de marche, s'ils sont fermés au repos, satisfont cette condition. S'il est fait le choix de las maintenir ouvert à l'arrêt, la machine ou le véhicule sont en roue libre lorsque le moteur est arrêté. Ce choix permettra au véhicule d'être déplacé mais en aucun cas la machine munie de la transmission asservie ne pourra être mise en marche en étant tractée car l'asservissement ne pourra fonctionner. Le schéma, figure 2, montre une autre configuration du montage où c'est le porte satellite 9 qui reçoit le couple transmit par le coupleur 2 et le réducteur 12. Ce montage apportera un fonctionnement plus cohérent du coupleur dont l'étude et le dessin dépendront des vitesses de chacun de ses composants. Le rendement énergétique n'est pas à l'apanage de ces transmissions hydrocinétiques, mais dans le cas de la transmission à vitesse asservie, le coupleur ainsi utilisé ne transmet qu'une puissance moindre et engendre donc une perte de rendement moindre. Le schéma, figure 3, montre une configuration du train épicycloidal où le rôle de la couronne d'asservissement est donné à un planétaire 3 (couronne intérieure). Cet agencement est d'une réalisation plus aisée et permet une réduction de la vitesse d'entrée si les satellites I8 et I9 sont de diamètres différents. Le schéma, figure 4, montre une amélioration du fonctionnement du coupleur hydraulique. On sait que les accouplements hydrocinétiques en général ont un rendement qui chute avec l'augmentation du couple de sortie. Le rôle du coupleur 2 dans la transmission à vitesse asservie est d'exercer un couple moteur sur la couronne d'asservissement 3 pour palier à la trop faible puissance de l'asservissement hydraulique (condition de départ pour que cet asservissement en soit un). Or, pour les vitesses faibles de la couronne ne 3, le glissement du coupleur est plus grand et les déperditions plus grandes. Le rôle du mécanisme adjoint au planétaire I, est de mesurer le couple transmis par ce planétaire et d'ajuster en conséquence l'écartement libre entre les éléments, impulseur I7 et turbine I8, du coupleur,pour réguler ainsi le couple appliqué à la turbine I8 et donc à 1'asservissement. Par cette mé- thode, les déperditions calorifiques peuvent être limitées. Le ressort 20 est l'élément de régulation de ce mécanisme. La pression hydraulique régnant dans le circuit d'asservissement peut également être prise comme élément de régulation comme le montre le schéma de la figure 5. Le schéma de la figure 6 montre une autre réalisation de cette régulation. Un couple résistant appliqué à la couronne 3 et donc à la couronne d'entrainement 4 est en mesure de déplacer en translation la vis 5 sur l'arbre cannelé l'entrainant en rotation. Ce déplacement agissant sur le distributeur I9 permettra l'ajustement de l'impulseur I7 par rapport à la turbine I8 grace au vérin axial 21. Le ressort 20 est l'élément de régulation. Un mécanisme de tringlerie se substituant à ce circuit hydraulique de régulation est envisageable. Le schéma de la figure 7 montre que la couronne d'asservissement peut recevoir un couple moteur en provenance, non plus d'un coupleur mais d'une machine électrique. Une régulation d'intensité dans un réseau d'inducteur 22 engendre un champ magnétique régulé susceptible d'entrainer en rotation un réseau d'induits 23 solidaires de l'asservissement. La régulation d'intensité peut s'opérer simplement grace à un rhéostat 24 relié aux mécanismes de mesure du couple déjà décrits. Le montage d'une machine électrique de ce genre suppose qu'il y en ait l'utilité sur l'engin où elle est montée. Elle a l'avantage d'avoir un très bon rendement et de transformer l'énergie mécanique perdue en énergie électrique utilisable, ce qui n'est pas le cas des accouplements hydrociné- tiques. La transmission à vitesse asservie est susceptible de pouvoir se monter sur les engins tracteurs avec motorisation diesel du type des tracteurs agricoles et engins de terrassement de toutes puissances. Elle présente l'intérêt sur ces machines qui sont déjà équipées de composants hydrauliques, d'en utiliser mieux le moteur diesel, de pouvoir disposer d'une puissance maximum à toutes vitesses, et de se substituer aux transmissions hydrostatiques qui sont fort coûteuses lorsqu'il est demandé beaucoup de puissance. Dans le cas des tract teurs agricoles où il est recherché un maximum de combinaisons de vitesses pour adapter le tracteur à une grande variété de travaux, la transmission à vitesse asservie simplifie les commandes et résoud les problèmes de choix des rapports de vitesses. La transmission à vitesse asservie permet tous changements de vitesse sans discontinuité du couple, au même titre que les transmissions non conventionnelles qui équipent certains de ces tracteurs. REVENDICATIONS I - Transmission à vitesse asservie caractérisée en -ce qu'elle utilise deux trains épicyclodaux, identiques ou non, associés à une transmission irréversible entrainant l'un des composants des trains épicycloldaux ; et elle même entrainée par un mécanisme à vitesse variable qui en constitue l'asservissement. La vitesse variable de cet asservissement étant à l'origine de la vitesse variable de l'arbre de sortie de la transmission 2 - Transmission selon revendication I, caractérisée par l'utilisation de trains épicycloSdaux non classiques disposant de couronnes intérieures assimilables à des planétaires, et permettant une démultiplication à l'entrée. 3 - Transmission selon revendication I disposant d'un coupleur hydrocinétique permettant d'appliquer à l'asservissement un couple moteur en vue de réduire la puissance de cet asservissement. 4 - Transmission selon revendication I disposant d'une machine électrique permettant, grace à un champ magnétique variable, d'appliquer à l'asservissement un couple moteur en rapport avec le couple transmit en vue de réduire la puissance de l'asservissement et de limiter les pertes d'énergie engendrées par l'utilisation du coupleur hydrocinétique. La variation du champ magnétique étant obtenue grace à un mécanisme de régulation mesurant le couple transmis et faisant varier l'intensité du courant électrique. 5 - Transmission selon revendication I disposant d'un coupleur hydrocinétique où l'impulseur peut avoir une position variable par rapport à la turbine , ceci en vue d'appliquer à cette turbine qui est reliée à l'asservissement, un couple moteur ajusté au couple transmis. La position de l'impulseur étant définie par un mécanisme de régulation mécanique ou hydraulique mesurant le couple transmis.