Brevet FR2642017A1 — publié le 19900727

"Structure de commande de vitesse notamment pour un tracteur agricole" La présente invention concerne une structure de commande de vitesse pour véhicule automobile com- prenant un embrayage hydraulique monté sur une ligne de transmission de propulsion, un organe de manoeuvre hydraulique appartenant à un changement de vitesses, et une soupape de commutation à commande par pilote montée sur une conduite d'huile conduisant à l'em- brayage hydraulique. La soupape de commutation coopère avec l'organe de manoeuvre hydraulique pour débrayer l'embrayage hydraulique au début. d'une opération de changement de vitesses effectuée par l'organe de manoeuvre, et embrayer l'embrayage à la fin de cette opération. En particulier, l'invention concerne un système de commande hydraulique destiné à commander l'embrayage hydraulique et l'organe de manoeuvre. Une telle structure connue est décrite par exemple dans la Publication de Modèle d'Utilité Japonaise n' 62-40351. Dans cette publication, le carter de transmission comporte une paroi définissant une ouverture fermée par un couvercle. Le couvercle porte un organe de manoeuvre hydraulique, une soupape de commande destinée à effectuer un changement de vitesses, et un mécanisme de commande de pression destiné à régler la pression d'embrayage, tous ces éléments étant montés sur la face intérieure du cou- vercle. Le couvercle est relativement grand car ces dispositifs hydrauliques sont placés dans un plan, de sorte que l'ouverture formée dans la paroi du carter de transmission est grande. Or cette grande ouverture tend à réduire la solidité du carter de transmission proprement dit. De plus, l'organe de manoeuvre hydraulique, la soupape de commande et analogues montés sur le couvercle sont reliés entre eux par une tuyauterie longue. Comme une tuyauterie longue présente des pertes de charge considérables au débit d'huile, des retards tendent à se produire dans le fonctionnement de l'organe de manoeuvre. Une amélioration est donc souhaitable en ce sens également. Le but de la présente invention est de créer une structure de commande de vitesse perfectionnée qui permette de réduire la taille de l'ouverture du carter de transmission pour éviter de réduire la solidité de ce carter de transmission, et qui diminue également les pertes de charge de la conduite d'huile destinée aux dispositifs hydrauliques utilisés pour les opéra- tions de changement de vitesses. A cet effet, la présente invention concerne une structure de commande de vitesse comprenant; une boîte de vitesses avec un embrayage hydraulique, un carter de transmission destiné à loger la boîte de vitesses et ayant une ouverture fermée par un couvercle, et un dispositif de commande hydraulique destiné à commander l'embrayage hydraulique, disposi- tif de commande hydraulique comprenant: un organe de manoeuvre hydraulique destiné à effectuer un change- ment de vitesses, un distributeur de commande de vitesses commandant l'organe de manoeuvre hydraulique, un distributeur de commutation à commande pilote dans une conduite d'huile conduisant à l'embrayage hydrau- lique et coopérant avec l'organe de manoeuvre hydrau- lique au début d'un changement de vitesses effectué par l'organe de manoeuvre hydraulique, et pour embrayer l'embrayage hydraulique B à la fin du changement de vitesses, et une soupape de. commande pilote destinée à commander une pression pilote appliquée au distributeur de commutation en réponse au fonctionnement de l'organe de manoeuvre hydraulique, structure caractérisée en ce que le couvercle porte l'organe de manoeuvre hydraulique T monté sur sa face intérieure, en ce que le distributeur de commutation C et le distributeur de commande de vitesses sont montés sur une face extérieure du couvercle, et en ce que le distributeur de commande pilote est monté à l'inté- rieur de celui-ci. Les caractéristiques indiquées ci-dessus peuvent être réalisées comme indiqué par la suite. Le couvercle porte sur sa face intérieure l'organe de manoeuvre hydraulique T monté; le distributeur de commutation et le distributeur de commande de vitesse sont montés sur une face extérieure du couvercle, et la soupape de commande de pilote montée à l'intérieur de celui-ci. La disposition-en trois niveaux, les uns au-dessus des autres, des dispositifs hydrauliques, permet de réduire la taille du couvercle et la longueur des conduites d'huile reliant les dispositifs hydrauliques. Par suite, le carter de transmission présente une petite ouverture permettant d'avoir une bonne solidité, avec des pertes de charge réduites des conduites d'huile des dispositifs hydrauliques, ce qui résulte de la modification de la mise en place des dispositifs hydrauliques. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, le dispositif de changement de vitesses comprend une boîte principale de vitesses à rapports synchronisés destinée à faire passer la puissance de sortie du moteur par plusieurs rapports, et une boîte auxiliaire de vitesses à rapports synchronisés destinée à transmettre la puissance de sortie du moteur en passant par plusieurs vitesses, aux disposi- tifs de propulsion. La boîte principale de vitesses et la boîte auxiliaire de vitesses sont disposées dans le sens longitudinal du corps de véhicule, avec l'embrayage hydraulique monté entre eux. Des fourchet- tes reliées aux parties de changement de vitesses respectivement de la boîte principale de vitesses et de la boîte auxiliaire de vitesses viennent dans des positions adjacentes à l'embrayage hydraulique. L'ou- verture est disposée de manière à permettre le déga- gement des extrémités de prolongement des fourchettes et de l'embrayage hydraulique. Les extrémités des axes sont reliées à l'organe de manoeuvre hydraulique T au voisinage de l'embrayage hydraulique B. L'organe de manoeuvre hydraulique T peut effectuer des changements de vites- ses à l'endroit o l'ouverture présente une taille suffisante pour dégager l'embrayage hydraulique B et les parties voisines de celui-ci. Comme la tuyauterie d'alimentation de l'embrayage hydraulique B peut pas- ser par une ouverture, l'embrayage hydraulique B peut être manoeuvré par l'organe de manoeuvre hydraulique T. Ainsi, le carter de transmission n'a pas besoin d'avoir une ouverture allant de la boîte principale de vitesses A jusqu'à la boîte auxiliaire de vitesses D pour permettre des opérations de changement de vitesses et d'embrayage. De cette manière, la présente invention apporte une amélioration au système de commande de vitesses en réduisant la taille de l'ouverture formée dans le carter de transmission. Par suite, le carter de transmission présente une solidité suffisante même si ses parois ont une épaisseur plus petite que dans l'art antérieur. La structure selon la présente invention est particulièrement avantageuse car l'ouverture est for- mée dans une position permettant de dégager et d'exposer l'embrayage hydraulique, qui peut être relié au système de commande hydraulique avec une distance minimum entre les deux, de manière à permettre une manoeuvre rapide. L'embrayage hydraulique peut être interposé entre l'arbre de sortie de la boîte principale de vitesses et l'arbre d'entrée de la boîte auxiliaire de vitesses Dans ce cas, l'embrayage hydraulique peut comporter une boîte d'embrayage montée en rotation relative sur l'arbre d'entrée de manière à recevoir la puissance d'entraînement de l'arbre de sortie, la boîte d'embrayage comportant un piston hydraulique et un certain nombre de premiers disques de friction; un support supportant un certain nombre de seconds dis- ques de friction disposés entre les premiers disques de friction pour transmettre la puissance d'entraîne- ment à l'arbre d'entrée; et des passages d'huile for- més entre la périphérie extérieure de l'arbre d'entrée et la boîte d'embrayage pour fournir de l'huile de graissage aux premiers et seconds disques de friction. Les éléments de l'embrayage hydraulique B qui communiquent des forces d'inertie à l'arbre d'entrée, sont le support et les disques de friction supportés par ce support. De plus, l'entraînement peut être transmis de l'arbre de sortie aux parties périphériques extérieures du carter d'embrayage par l'intermédiaire d'un élément de transmission. Le carter d'embrayage peut donc être réalisé dans un matériau à faible résistance. Ainsi, la présente invention permet au carter d'embrayage de tourner avec l'arbre de sortie pour éviter qu'une force d'inertie importante soit produite par l'embrayage hydraulique B aux moments de commutation marche avant/marche arrière. En outre, l'invention permet de réaliser le carter d'embrayage par un moulage, en aluminium, ce qui est possible grâce au choix des positions ci-dessus du carter d'embrayage, dans lesquelles la puissance d'entraîne- ment est transmise par l'élément de transmission. Selon la présente invention, les passages d'huile sont formés entre la périphérie extérieure de l'arbre d'entrée et le carter d'embrayage pour fournir l'huile de graissage. Ainsi, outre le fait qu'elle est fournie entre l'arbre d'entrée et la boîte d'embrayage l'huile de graissage arrive jusqu'aux disques de friction à partir d'une position intérieure de l'embrayage hydraulique B; ce résultat est obtenu sans former de passages d'huile dans l'arbre de sortie. De cette manière, la présente invention permet de fabriquer un embrayage hydraulique relati- vement facilement; cet embrayage réduit efficacement le temps de synchronisation même lors des commutations d'entraînement marche avant/marche arrière. De plus, l'embrayage hydraulique peut fonctionner en douceur, avec une réalisation simple pour fournir l'huile de graissage permettant d'obtenir la rotation douce de la boîte d'embrayage, et pour éviter la rotation par inertie des disques de friction. 264201? L'invention sera décrite plus en détails ci- après en se référant aux dessins ci-joints: - la figure i est une vue de côté d'un carter de transmission; - la figure 2 est une vue en perspective d'un couvercle et des dispositifs hydrauliques; - la figure 3 est une vue de côté du couver- cle; - la figure 4 est une vue en coupe représen- tant une position de montage du couvercle; - la figure 5 est une vue en coupe d'un embrayage hydraulique; - - la figure 6 est un schéma d'une transmis- sion; - la figure 7 est un schéma d'un circuit hydraulique destiné à commander les changements de vitesses; - la figure 8 est une vue en coupe d'un vérin hydraulique destiné à effectuer un changement de vitesses principales et - la figure 9 est une vue en coupe d'un vérin hydraulique destiné à effectuer un changement de vitesses auxiliaires. En se référant à la figure 6, un tracteur agricole à quatre roues motrices comprend un moteur 1 et un embrayage principal de type multi- disques 2 destiné à transmettre la puissance de sortie du moteur à une ligne ou voie de propulsion et à une ligne ou voie de prise de force. La ligne de propulsion comprend une boîte principale de vitesses A, un embrayage hydraulique de type multi-disques B, une boîte de commutation marche avant/marche arrière C, une boîte auxiliaire de vitesses D, un dispositif super-réducteur E, et des différentiels 3a et 4a destinés à entraîner respectivement les roues avant 3 264201? et les roues arrière 4. La ligne de prise de force comprend une boîte de vitesses 5 destinée à transmet- tre la puissance de sortie du moteur à un arbre de prise de force 6. La boite principale de vitesses A comprend deux engrenages à rapports synchronisés destinés à fournir quatre vitesses. Le dispositif de commutation marche avant/marche arrière C et la boîte auxiliaire de vitesses D comprennent chacun un engrenage à rapports synchronisés La boîte principale de vitesses A est manoeuvrable par deux vérins hydrauliques T1 et T2, la boîte auxiliaire de vitesses D est manoeuvrable par un vérin hydraulique unique T3, et le dispositif d'inversion ou de commutation marche avant/marche arrière C est manoeuvrable manuellement. Ce tracteur agricole comporte un système de commande hydraulique destiné à débrayer l'embrayage hydraulique B au début d'un changement de vitesses ou d'inversion d'entraîne- ment, et à embrayer l'embrayage B à la fin de cette opération, de façon que l'embrayage principal 2 puisse rester embrayé. La figure 7 représente ce système de comman- de hydraulique qui comprend un mécanisme de commande de pression F et un distributeur de commutation à commande pilote 9 monté sur une conduite d'huile 8 destinée à fournir à l'embrayage hydraulique B de l'huile sous pression provenant d'une pompe hydrauli- que 7. Le système de commande comprend, en outre, un distributeur de commande de vitesse de rotation 10 et une conduite d'huile pilote 11 branchée en dérivation sur la conduite d'huile 8, la première étant destinée à commander les trois vérins hydrauliques T1 à T3, et la seconde étant destinée à fournir une pression pilote pour commander le distributeur de commutation 9. 264201? Des clapets de retenue de type à ouvertu- re/fermeture 112 sont montés sur des conduites de commande reliées respectivement aux vérins hydrauli- ques T1 à T3 et au dispositif de passage marche avant/marche arrière C. Ces clapets de retenue 112 sont manoeuvrables pour faire varier la pression pilote appliquée au distributeur de commutation 9 pour embrayer et débrayer l'embrayage hydraulique B. Le mécanisme de commande de pression F sert à supprimer une augmentation brusque de la pression d'embrayage et à faire monter la pression d'embrayage avec des caractéristiques appropriées lorsque le distributeur de commutation 9 est engagé. En se référant aux figures 1 à 4, la trans- 15. mission de ce tracteur agricole est montée dans un carter de transmission comprenant un carter d'embrayage principal 13, un carter intermédiaire 14 et un carter arrière 15 reliées ensemble en série. Le carter d'embrayage principal 13 contient l'embrayage principal 2 et la boîte principale de vitesses A. Le carter intermédiaire 14 contient l'embrayage hydrau- lique B et le dispositif de commutation marche avant/marche arrière C. Le carter arrière 15 contient la boîte auxiliaire de vitesses D et le dispositif super-réducteur E. Le carter intermédiaire 14 présente une ouverture 14a dans une paroi latérale de celle-ci, cette ouverture venant en face de l'embrayage hydrau- lique B. Des axes de fourchettes 17 reliés à deux fourchettes 16 de changement des vitesses principales, axes de fourchettes 19 relié à une fourchette de changement des vitesses auxiliaires 18, sont disposés au voisinage de l'ouverture 14a. Les trois vérins hydrauliques T1 à T3 sont montés sur la face inté- rieure d'un couvercle 20 fermant l'ouverture 14a, de manière à faire fonctionner ces fourchettes 17 et 19. Les vérins T1 à T3 comportent des tiges de piston 21 portant des consoles 21a à leurs extrémités respec- tives, ces consoles étant reliées par des tiges P à des consoles 17a et 19a montées aux extrémités des axes de fourchettes 17 et 19. Un axe de fourchette 25 reliée à une four- chette de commutation marche avant/marche arrière 24, est enclenchée avec un levier de commande L. Comme indiqué sur la figure 3, le couvercle porte le mécanisme de commande de pression F, le distributeur de commutation 9 et le distributeur de commande de de vitesse 10 sur sa face tournée vers l'extérieur. Les clapets de retenue 112 sont montés à l'intérieur du couvercle 20. Ainsi, le couvercle 20 est construit sous une forme compacte grâce au montage des dispositifs hydrauliques en trois niveaux comme indiqué ci-dessus. En se référant à la figure 8, chacun des deux vérins hydrauliques de changement des vitesses principales T1 et T2 comprend un piston 26 fermé d'une paire de tiges de piston 21; un cylindre 27 logeant le piston 26; un piston mobile 28 est monté en glissement sur la tige de piston 21 à l'intérieur du cylindre 27. Le cylindre 27 définit trois orifices P1 à P3. Lorsque la pression d'huile est appliquée par les orifices d'extrémité P1 à P3, le piston mobile 28, la (figure 8) vient en contact avec une partie étagée du cylindre 27, et le piston 26 vient en contact avec le piston mobile 28 pour donner une position neutre. L'une des tiges de piston 21 de chaque vérin hydraulique T1 ou T2 présente trois rainures 21b formant des surfaces de cames G. Un élément de com- mande en forme de tige 29 pouvant s'engager sur les surfaces de cames G, pénètre à l'intérieur du couvercle 20. Le clapet de retenue 112 (constituant en exemple de soupape de commande) monté à 'intérieur du couvercle 20, comprend un ressort 112a, une bille 112b et un siège annulaire 112c. Comme indiqué sur la figure 9, le vérin hydraulique de changement des vitesses auxiliaires T3 qui ne nécessite pas de position neutre, comprend un piston 26 muni d'une paire de tiges de piston 21, un cylindre 27 logeant le piston 26, et ceux orifices P1 et P3. L'une des tiges de piston 2 de ce vérin hydraulique T3 définit deux rainure. 21b formant des surfaces de cames G. Ces surfaces d construction analogue à celle du clapet de retenue ci- dessus. En se référant aux figures et 4, les trois vérins hydrauliques T1 à T3 sont disposés dans des positions horizontales les uns au-dessus des autres sur la face intérieure du couvercle 20. L'axe de fourchette de commutation marche avant/marche arrière est placée à un niveau situé entre les deux vérins inférieurs T1 et T2. Cet axe de fourchette 25 définit également deux rainures 25a formant des surfaces de cames G. Une pièce de commande 29 pouvant s'engager contre ces surfaces de cames G, passe par une position comprise entre les deux vérins hydrauliques T1 et T2 pour s'enclencher avec le clapet de retenue 112. Les clapets de retenue 112 sont construits invariablement comme indiqué sur la figure 8. Plus précisément, l'élément de commande 29 appuie sur la bille 112b pour ouvrir une conduite d'huile d'échappe- ment lla communiquant avec la conduite d'huile pilote 11 pour décharger la pression de la conduite d'huile pilote 11 vers un réservoir. La forme de réalisation ci-dessus peut être modifiée de différentes manières. Par exemple, le carter de transmission peut être réalisé sous la forme d'un bloc unique et peut présenter de nombreuses configurations différentes. Les organes de manoeuvre hydrauliques, le distributeur de commutation, le dis- tributeur de commande de vitesse et les soupapes de commande peuvent présenter des constructions différen- tes. Un carter de transmission sans le couvercle est utilisé dans le cas d'une transmission à changement de vitesses, manuel, sans utilisation de pression hydraulique. Selon la figure 5, l'embrayage hydraulique B comprend une boîte d'embrayage 23A montée en rota-tion relative par l'intermédiaire de paliers à aiguilles 126 sur l'arbre d'entrée 22 du dispositif de commutation marche avant/marche arrière C, un support 128 claveté sur l'arbre d'entrée 22, et un élément de transmission 30 adapté au carter d'embrayage 23A et claveté sur l'arbre de sortie 129 de la boîte principale de vitesses A. Le carter d'embrayage 129 comprend un piston hydraulique 23 et un certain nombre de disques de friction 127a, tandis que le support 128 porte un certain nombre de disques de friction 127b disposées entre les disques de friction 127a. Un passage d'huile de manoeuvre d'embrayage 32 est disposé sensiblement en ligne droite entre le distributeur'de commutation 9 supportée par le cou- vercle 20, et un joint 31 adapté sur une partie de petit diamètre du carter d'embrayage 23A. La pression d'huile est appliquée par ce passage d'huile 32 au piston hydraulique 23 par l'intermédiaire d'un passage d'huile 32a formé dans le carter d'embrayage 23A. De plus, un passage d'huile de graissage 33 est relié au joint 31 pour fournir de l'huile de graissage à l'embrayage hydraulique B. L'huile de graissage fournie par le passage d'huile 33, comme indiqué sur la figure 5, s'écoule par un passage d'huile en forme de rainure 35, formé sur l'extérieur du palier à aiguilles 126, et par un autre passage d'huile 35 formé entre l'arbre d'entrée 22 et le carter d'embrayage 23A. Ainsi, l'huile de graissage, outre le fait qu'elle est fournie entre l'arbre d'entrée 22 et la boîte d'embrayage 23A, s'écoule vers les disques de friction 127a et 127b en partant d'un point situé à l'intérieur de l'embrayage hydraulique B. Une extrémité de l'élément de transmission 30 pénètre à l'intérieur d'une partie de support de disque de friction du carter d'embrayage 23A. L'embrayage hydraulique peut être modifié de différentes manières. Par exemple, un engrenage peut être utilisé pour transmettre la puissance d'entraîne- ment de l'arbre de sortie 129 au carter d'embrayage 23A. De plus, on peut modifier de différentes manières le système de manoeuvre de l'embrayage hydraulique. Par exemple, le distributeur de commande ce vitesse peut comporter un orifice de commande et peut se déplacer vers une position de commande pour manoeuvrer l'embrayage hydraulique. R E V E N D I C A T IONS 1l) Structure de commande de vitesse comprenant; une boîte de vitesses avec un embrayage hydraulique, un carter de transmission destiné à loger la boîte de vitesses et ayant une ouverture fermée par un couvercle, et un dispositif de commande hydraulique destiné à commander l'embrayage hydraulique, disposi- tif de commande hydraulique comprenant: un organe de manoeuvre hydraulique destiné à effectuer un change- ment de vitesse, un distributeur de commande de vitesse commandant l'organe-de manoeuvre hydraulique, un distributeur de commutation à commande pilote dans une conduite d'huile conduisant à l'embrayage hydrau- lique et coopérant avec l'organe de manoeuvre hydrau- lique au début d'un changement de vitesses effectué par l'organe de manoeuvre hydraulique, et pour embrayer l'embrayage hydraulique (B) à la fin du changement de vitesses, et une soupape de commande pilote destinée à commander une pression pilote -appliquée au distributeur de commutation en réponse au fonctionnement de l'organe de manoeuvre hydraulique, structure caractérisée en ce que le couvercle (20) porte l'organe de manoeuvre hydraulique (T) monté sur sa face intérieure, en ce que le distributeur de Z5 commutation (C) et le distributeur de commande de vitesses (10) sont montés sur une face extérieure du couvercle, et en ce que le distributeur de commande pilote (9) est monté à l'intérieur de celui-ci. 2') Structure de changement de vitesse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la boîte de vitesses comprend une boîte principale (A) de vitesses à rapports synchronisés destinée à faire passer la puissance de sortie du moteur par un certain nombre de vitesses, et une boîte auxiliaire (D) de vitesses à rapports synchronisés destinée à transmettre la puissance de sortie du moteur aux dispositifs de propulsion en passant par un certain nombre de vites- ses, la boîte principale de vitesses et la boîte auxiliaire de vitesses étant disposées dans le sens longitudinal d'un corps de véhicule avec l'embrayage hydraulique (B) monté entre eux, et en ce que des axes de fourchettes (17, 19) reliées aux parties de, changement de vitesse respectivement de la boîte principale (A) de vitesses et de la boîte auxiliaire (D) de vitesses, viennent dans des positions juste adjacentes à l'embrayage hydraulique (B), l'ouverture (20) étant disposée de manière à permettre le dégage- ment et l'exposition des extrémités en saillie des axes de fourchettes (17, 19) et de l'embrayage hydrau- lique (B). 3') Structure de changement de vitesse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embrayage hydraulique est interposé entre l'arbre de sortie de la boîte principale (A) de vitesses et l'arbre d'entrée de la boîte auxiliaire (D) de vitesses, cet embrayage hydraulique comprenant: un carter d'em- brayage monté en rotation relative sur l'arbre d'entrée pour recevoir la puissance d'entraînement de l'arbre de sortie, ce carter d'embrayage (23 A) comportant un vérin hydraulique (T) et un certain nombre de premiers disques de friction (127a), un support (128) portant un certain nombre de seconds disques de friction (127b) disposés entre les premiers disques de friction (127a) pour transmettre la puissance d'entraînement à l'arbre d'entrée, et des passages d'huile formés entre la périphérie extérieure de l'arbre d'entrée et le carter d'embrayage pour fournir de l'huile de graissage aux premiers et seconds disques de friction (127a, 127b).