Brevet FR2618734A1 — publié le 19890203

"Entraînement de roue pour des véhicules utilitaires notamment pour des véhicules agricoles et des véhicules de chantier L'invention concerne un entraînement de roue pour des véhicules utilitaires, notamment pour des tracteurs agricoles et des véhicules de chantiers, avec plusieurs régimes de marches qui se situent au moins partiellement au-dessus de la limite de glissement, entraînement constitué par une transmission hydraulique-mécanique avec comme unités hydrauliques une pompe et un moteur hydraulique et un élément de sortie dont la vitesse de rotation est susceptible d'être modifiée en continu par réglage d'au moins une des unités hydrauliques, et dont la fraction de puissance hydraulique se réduit lorsque la vitesse de rotation de cet élément de sortie augmente, et avec une boîte de vitesses à commutation échelonnée susceptible d'être amenée en liaison d'entraînement avec l'élément de sortie et comportant des échelons réversibles. Dans un entraînement de roue du type cidessus décrit, connu par le document DE-OS 37 07 382, la boîte de vitesses à commutation échelonnée comporte des échelons pour deux régimes de marche avant et un échelon réversible pour un régime de marche arrière. Les deux régimes de marche avant sont accordés l'un sur l'autre de façon que le régime de marche rapide recouvre une étendue de vitesse deux fois plus importante que le régime de marche lente. Du fait de la réalisation du régime de marche arrière a l'aide d'un échelon réversible dans la boîte de vitesse à commutation échelonnée, l'étendue de réglage de la transmission hydraulique-mécanique peut être limitée à un angle de pivotement de O jusqu'à une valeur positive maximale. On supprime ainsi toutes les pertes de puissance apparentes, qui se produisent dans des transmissions hydrauliques mécaniques de ce type lorsque ces transmissions sont également actionnées dans une zone d'angle de pivotement négatif, dans lamelle le moteur hydraulique de la transmission hydraulique-mécanique tourne en sens inverse. La transmission hydraulique-mécanique connue exploitée de cette façon, a la propriété de transmettre, au démarrage du véhicule, la totalité de la puissance d'entraînement, par l'intermédiaire de la branche de puissance hydraulique, tandis que pour la vitesse de rotation maximale de l'élément de sortie, la totalité de la puissance d'entraînement du véhicule est transmise par l'intermédiaire de la branche de puissance mécanique. La chute de la fraction de puissance hydraulique en partant de la valeur maximale possible, s'effectue alors en pratique, de façon linéaire. Pour une répartition des régimes de marche de la manière précitée, la branche hydraulique de puissance de la transmission a, au point de passage du régime lent au régime rapide de marche, une participation hydraulique d'environ 70 % à la puissance totale transmise au véhicule. Comme le point de passage se situe au-dessus de ce que l'on appelle la limite de glissement, qui se situe, expérimentalement dans le cas des tracteurs agricoles actuels à une vitesse de déplacement d'environ 6 km/heure, et à partir de laquelle la totalité de la puissance d'entraînement du moteur d'entraînement peut être convertie en puissance de marche, la branche hydraulique de puissance de la transmission doit en conséquence être prévue à 70 % de la puissance maximale d'entraînement de marche.Bien qu'ainsi la transmission connue permette déjà une nette réduction des dimensions constructives des unités hydrauliques en comparaison avec d'autres entraînements de roues équivalents de ce type, ces dimensions considérées de façon absolue, sont encore si importantes qu'il apparait des difficultés pour loger une telle transmission dans un véhicule du type précité. Cela est notamment le cas lorsque la place disponible pour la transmission a été prévue pour une boîte de vitesses classique à plusieurs échelons, et que le véhicule ne doit pas être reconstruit de fond en combles. Le but de la présente invention est en conséquence de créer pour des véhicules utilitaires un entraînement de roue du type initialement décrit, qui grâce à son encombrement réduit, se prête particulièrement à être mis en oeuvre sur des véhicules utilitaires dont le reste de la construction est caractérisé par un entraînement classique qui est constitué par plusieurs groupes de transmissions commutables, telles que des boîtes de vitesses, des trains d'engrenages, des transmissions à échelonnement fin, ou autres. Ce but est atteint, conformément à l'invention en ce que - l'écart entre échelons de la sortie de vitesses à commutation échelonnée se situe au voisinage de 1,5, - les unités hydrauliques de la transmission hydraulique-mécanique sont prévues en ce qui concerne la puissance maximale transmissible à 45 - 50 % de la puissance maximale d'entraînement du véhicule, - dans tous les régimes de marche dans lesquels la vitesse de marche se situe au-dessus de la limite de glissement lorsque la participation maximale admissible des unités hydrauliques à la puissance totale d'entraînement du véhicule, est atteinte, l'étendue de réglage de l'unité hydraulique réglable est influencée dans le sens d'une limitation de la vitesse de rotation de l'élément de sortie à des valeurs se situant entre environ 50 à 100 % de la vitesse maximale, par contre, l'étendue de réglage reste non influencée-dans les régimes de marche dans lesquels la participation admissible des unités hydrauliques à la puissance totale d'entraînement transmise au véhicule, est dépassée au-dessous de la limite de glissement. Par comparaison avec les boîtes de vitesses à commutation échelonnée classique mises actuellement en oeuvre, et comportant un écart très fin entre les échelons de l'ordre de 1,1 à 1,3, la boîte de vitesses à commutation échelonnée avec l'important écart entre échelons proposé, est d'une construction très simple, et grâce à une disposition appropriée de l'échelon réversible dans la boîte de vitesses, le véhicule peut être exploité dans les deux directions de déplacement, sur l'ensemble du domaine de vitesse. Le logement de la transmission dans un type de véhicule jusqu'à maintenant équipé d'une boîte à commutation d'échelons, ne soulève aucune difficulté en ce qui concerne les conditions d'encombrement, car aussi bien la boîte de vitesses proposée qu'également les unités hydrauliques limitées dans leur puissance hydraulique, s'accomodent d'un encombrement beaucoup plus réduit.Grâce à la variation de la puissance hydraulique admissible des unités hydrauliques, on peut désormais couvrir une palette de types de véhicules beaucoup plus importante de puissance d'entraînement différente avec seulement un petit nombre d'unités hydrostatiques différentes dans leurs puissances. Ainsi, on dispose désormais d'un entraînement de roue pour des véhicules utilitaires qui recouvre de façon continue avec seulement un petit nombre d'échelons de commutation, d'une bote de commutation échelonnée classique, une étendue importante de vitesse de déplacement dans les deux sens de déplacement, tandis qu'en outre, grâce au recouvrement important des étendues de vitesse de déplacement, on peut offrir au conducteur du véhicule, précisément pour les vitesses de fonctionnement principales, deux régimes de marche au choix, à partir desquels il peut choisir le plus favorable pour sa mise en oeuvre à un moment donné. Une autre caractéristique de l'invention selon laquelle la transmission hydraulique-mécanique est susceptible d'être pontée par une ligne d'arbres qui comprend un étage de surmultiplication côté entrée, un étage de surmultiplication côté sortie, ainsi qu'un accouplement de séparation normalement ouvert, permet une transmission de puissance au choix par l'intermédiaire de la transmission hydrauliquemécanique, ou bien en contournant celle-ci directement vers la boîte de vitesses. Dans le cas d'un entraînement de roue réalisé de cette façon, une grande partie des pertes de puissance est supprimée lorsqu'on renonce à faire participer la transmission hydraulique mécanique à la transmission de puissance. Ceci s'avère alors particulièrement avantageux lorsque les véhicules utilitaires précités sont utilisés pendant une partie essentielle de leur mise en oeuvre à des trajets de transport dans les domaines supérieurs de vitesse de transport. Selon une autre caractéristique de l'inven tion la vitesse de rotation maximale de l'élément de sortie est plus élevée lorsque l'accouplement est embrayé que lorsque l'accouplement est débrayé. Pour les cas de mise en oeuvre qui viennent d'être évoqués, cette caractéristique permet des vitesses maximales de déplacement différentes du véhicules, selon que la transmission hydraulique-mécanique participe au flux de puissance ou non. C'est ainsi que par exemple, la vitesse de déplacement maximale sans utilisation de la transmission hydraulique-mécanique peut être choisie nettement plus élevée qu' elle ne le serait avec cette utilisation. Cela est souhaitable parce qu'ainsi, lors de transports sur des voies publiques, le véhicule peut mieux s'adapter à l'écoulement du trafic. Une élimination complète des pertes de puissance causées par la transmission hydrauliquemécanique est possible en mettant en oeuvre une autre caractéristique de l'invention selon laquelle la transmission hydraulique-mécanique est susceptible d'être séparée de la ligne d'arbres par d'autres accouplements disposés côté entrée et côté sortie. L'invention va être exposée plus en détail ci-après en se référant à un exemple de réalisation. - la figure 1 est une représentation schématique de l'entraînement de roue conforme à l'invention. - la figure 2 est un diagramme sur lequel sont reportés les données essentielles de l'entraînement conforme à l'invention, en fonction de la vitesse de déplacement, - la figure 3 est un diagramme sur lequel apparaît la répartition de la puissance d'entraînement transmise au véhicule en puissance hydraulique et en puissance mécanique de la transmission hydrauliquemécanique, en fonction de la vitesse de sortie du mé canisme de dérivation. - la figure 4 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation de l'entralne- ment de roue conforme à l'invention. L'entraînement de roue d'un véhicule est constitué, selon la figure 1, par un moteur d'entra- nement, par une transmission hydraulique-mécanique 2 couplée à l'arbre de vilebrequin 1 de ce moteur, et par une bote de vitesses à commutation échelonnée reliée par l'intermédiaire d'un embrayage 4 à l'élément de sortie 3 de cette transmission. De la bote de vitesses à commutation échelonnée 5 un flux de puissance part de la façon classique vers un différentiel logé dans l'essieu arrière 6 du véhicule et à partir de là, vers les roues d'entraînement. La boîte de vitesses à commutation échelonnée 5 est, comme cela ressort de la figure 2, équipée de six échelons I à VI et donc échelonnée de façon relativement grossière, l'écart entre les échelons étant de l'ordre de = 1,5. Le présent exemple de réalisation d'un entraînement de roue est donc particulièrement adapté à des tracteurs agricoles. Comme cela est habituel depuis un certain temps, la boîte de vitesses à commutation échelonnée 5 est prévue pour une vitesse maximale de déplacement de 40 km/heure. Ainsi, les limites supérieures des différents régimes de marche I à VI sont fixes et il reste simplement à déterminer la grandeur des différents régimes de marche, c'est-àdire de la zone de réglage RB, pour pouvoir, lors des mises en oeuvre, maintenir le plus longtemps possible un régime de marche sélectionné. La grandeur des régimes de marche I à VI résulte entre autres, de la tendance vers un mode de construction aussi compact que possible des unités hydrauliques qui, pour cette raison, sont limitées dans leurs puissances hydrauliques maximales transmissibles à 45 - 50 % de la puissance maximale d'entraînement du véhicule. Dans l'exemple de réalisation représenté ici, la puissance hydraulique de la transmission est limitée à 50 % de la puissance maximale de marche, de sorte qu'il résulte de la fonction de la figure 3, une réduction admissible de la vitesse de rotation de sortie na à 50 % de la vitesse de rotation maximale de l'élément de sortie 3.En partant de la vitesse de déplacement maximale possible de Ve = 40 km/heure pour une vitesse de rotation maximale de l'élément de sortie 3, il en résulte une vitesse de déplacement plus lente Va de 20 km/h dans le régime de marche VI et une étendue de réglage de Ve 40 km/h 2 RB = Va = 20 km/h Va 20 km/h Dans le cas de la boîte de vitesses à commutation échelonnée 5 décrite, l'ensemble des régimes de marche est réalisé avec cette étendue de réglage, l'écart entre échelons variant toutefois entre des valeurs de 1,43 à 1,64 pour pouvoir ainsi, pour certaines vitesses de déplacement, offrir de préférence au choix, deux régimes de marche. Afin que la puissance hydraulique des unités hydrauliques ne puisse pas être dépassée, il y a lieu de veiller à ce que, dans les régimes de marche où une surcharge des unités hydrauliques serait possible, la vitesse de rotation na de l'élément de sortie 3 de la transmission hydraulique-mécanique 2 ne puisse pas tomber au-dessous de 50 à 55 % de la vitesse de rotation de sortie maximale possible. Il s'agit dans ce cas, des régimes de marche IV, V et VI, dans lesquels la vitesse de déplacement se situe au-dessus de la limite de glissement R lorsque la puissance hydraulique de marche maximale admissible des unités hydrostati ques est atteinte.Dans tous les autres régimes de marche I, II et III, la puissance hydraulique maximale des unités hydrauliques ne peut de toutes façons pas être dépassée, car lorsque la vitesse de déplacement décroît, la fraction de puissance continue certes à croître, mais la valeur absolue de la puissance hydraulique des unités hydrauliques s'abaisse progressivement à cause de la chute de la puissance d'entraînement transmissible au-dessous de la limite de glissement. Pour atteindre le but précité, le levier de sélection de vitesse 7 de la transmission hydrauliquemécanique 2 est en liaison opérationnelle avec un dispositif de blocage, qui réagit dans le cas où l'on choisit un des régimes de vitesse de déplacement IV à VI de la boîte de vitesses à commutation échelonnée V, se situant complètement au-dessus de la limite de glissement R, et ce dispositif limite l'étendue de réglage du levier de sélection de vitesse 7 de façon qu il ne puisse plus pivoter que dans une étendue où la vitesse de rotation na de l'élément de sortie 3 peut varier entre 50 à 55 % et 100 % de la vitesse de rotation maximale possible. Ce dispositif de blocage lui-même est réalisé dans le présent exemple, sous la forme d'un vérin hydraulique 8 dont le piston 9 est susceptible d'être amené dans la trajectoire de déplacement du levier de sélection de vitesse 7 et hors de cette trajectoire. A cet effet, le vérin hydraulique 8 est raccordé à l'installation hydraulique du véhicule, par l'intermédiaire d'une soupape 10 susceptible d'être commandée électriquement. La commande de cette soupape 10 s'effectue par fermeture de l'un de plusieurs contacts 11 branchés en parallèle, qui sont disposés de façon que l'un d'eux soit fermé lors du réglage du levier 12 de régime de marche de la boîte de vitesses à commutation d'échelons 5 dans l'un des régimes de marche IV à VI.Si, par exemple, le régime de vitesse de marche 5 est réglé sur la boîte de vitesses à commutation échelonnée 5, le contact 11 associé est fermé par l'intermédiaire d'un tiroir 13 fixé au levier de régime de marche 12, la soupape 10 est commandée, le vérin 8 est alimenté et son piston 9 est poussé dans la trajectoire de déplacement du levier de sélection de vitesse 7, dans la mesure où le dispositif de blocage n'a pas été déjà enclenché, parce que précédemment déjà, un des régimes de marche les plus élevés IV à VI avait été réglé.Comme, en règle géné- rale, lors d'un-passage prévu de l'un des régimes de marche I à III a l'un des régimes de marche IV à VI, le régime de marche le plus lent est parcouru tout au moins approximativement de façon complète avant le changement de régime de marche, on est également certain que le levier de sélection de vitesse 7 se trouve déjà dans la zone précitée lors de l'insertion du piston 9. Dans le cas d'un pivotement en retour se déroulant automatiquement du levier de sélection de vitesse 7, il ne peut ainsi pas se produire de difficultés de commutation à l'occasion d'une telle modification du régime de marche. La marge de pivotement du levier 7 de sélection de vitesse n'a pas besoin d'être limitée dans les régimes de marche I à III, qui se situent au moins partiellement au-dessous de la limite de glissement R, car la valeur absolue de la puissance hydraulique n'atteint en aucun cas la valeur admissible. Dans ces régimes de marche, on peut ainsi, en pratique, démarrer à partir de l'arrêt. La figure 4 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un entraînement de roue correspondant aux figures 1 à 3, dans lequel une dériva tion de puissance est associée à la transmission hydraulique mécanique 2. Cette dérivation de puissance est constituée par une ligne d'arbres 14 qui est reliée à la transmission 2 côté entrée, par l'intermé- diaire d'un étage de surmultiplication 15 ainsi que côté sortie par l'intermédiaire d'un étage de surmultiplication 16, et qui comprend un accouplement de séparation 17. Cet accouplement de séparation 17 est normalement ouvert, de sorte que la transmission hydraulique-mécanique 2 fonctionne en exploitation normale comme décrit ci-dessus.L'accouplement de séparation 17 est fermé en actionnant un élément de commande non représenté, lorsque le conducteur du véhicule envisage d'utiliser l'entraînement de roue de la façon classique, c'est-à-dire sous la forme d'un entraînement purement mécanique. Simultanément avec l'actionnement de l'élé- ment de commande, il s'effectue un réglage de la transmission hydraulique-mécanique 2 sur un débit de refoulement nul, ainsi qu'un court-circuit des deux unités hydrauliques au moyen d'une soupape de dérivation 20 reliant la canalisation haute pression 18 et la canalisation basse pression 19, de sorte que l'ensemble de la puissance utile est alors transmis par l'intermédiaire de la ligne d'arbres 14. Grâce à un choix approprié du dimensionnement des étages de surmultiplication 15, 16, la vitesse de rotation de l'élément de sortie 3, ou bien de l'arbre d'entrée de l'accouplement de séparation 4, est supérieure à ce qu'elle était avant la manoeuvre de l'élément de commande. En conséquence, il est prévu comme accouplement de séparation 17, un accouplement de friction à lamelles, qui évite des à-coups de commutation excessifs par suite du passage de l'un des modes de fonctionnement à l'autre. Une autre forme de réalisation d'un entraînement de roue est obtenue en ce que, comme cela est indiqué en traits-points sur la figure 4, d'autres accouplements de séparation 21, normalement fermés, sont respectivement disposés entre la transmission hydraulique-mécanique 2 d'une part, et chacun des étages de surmultiplication 15, 16 d'autre part, ces accouplements s'ouvrant lors de l'actionnement de l'élément de commande. De ce fait, on supprime toutes les pertes à travers la transmission hydraulique-mécanique, ce qui se traduit par une. amélioration correspondante du rendement de l'entraînement de roue. REVENDICATIONS 1.- Entraînement de roue pour des véhicules utilitaires, notamment pour des tracteurs agricoles et des véhicules de chantiers, avec plusieurs régimes de marches qui se situent au moins partiellement audessus de la limite de glissement, entraînement constitué par une transmission hydraulique-mécanique avec comme unités hydrauliques une pompe et un moteur hydraulique et un élément de sortie dont la vitesse de rotation est susceptible d'être modifiée en continu par réglage d'au moins une des unités hydrauliques, et dont la fraction de puissance hydraulique se réduit lorsque la vitesse de rotation de cet élément de sortie augmente, et avec une boîte de vitesses à commutation échelonnée susceptible d'être amenée en liaison d'entraînement avec l'élément de sortie et comportant des échelons réversibles, entraînement de roue caractérisé en ce que - l'écart- entre échelons (4) de la boîte de vitesses à commutation échelonnée (5) se situe au voisinage de liS - les unités hydrauliques de la transmission hydraulique-mécanique (2) sont prévues en ce qui concerne la puissance maximale transmissible à 45 - 50 % -de la puissance maximale d'entraînement du véhicule, - dans tous les régimes de marche (IV; V;VI) dans lesquels la vitesse de marche se situe au-dessus de la limite de glissement (R) lorsque la participation maximale admissible des unités hydrauliques à la puissance totale d'entraînement du véhicule, est atteinte, l'étendue de réglage de l'unité hydraulique réglable est influencée dans le sens d'une limitation de la vitesse de rotation de l'élément de sortie (3) à des valeurs se situant entre environ 50 à 100 % de la vitesse maximale, par contre, l'étendue de réglage reste non influencée dans les régimes de marche (I; II; III) dans lesquels la participation admissible des unités hydrauliques à la puissance totale d'entraînement transmise au véhicule, est dépassée au-dessous de la limite de glissement (R). 2.- Entraînement de roue selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission hydraulique-mécanique (2) est susceptible d'être pontée par une ligne d'arbres (14) qui comprend un étage de surmultiplication (15) côté entrée, un étage de surmultiplication (16) côté sortie, ainsi qu'un accouplement de séparation (17) normalement ouvert. 3.- Entraînement de roue selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vitesse de rotation maximale de l'élément de sortie (3) est plus élevée lorsque l'accouplement (17) est embrayé que lorsque l'accouplement (17) est débrayé. 4.- Entraînement de roue selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la transmission hydraulique-mécanique (2) est susceptible d'être séparée de la ligne d'arbres (14) par d'autres accouplements (21) disposés côté entrée et côté sortie.