Brevet FR2688044A1 — publié le 19930903

i t Boîte de vitesses hydromécanique notamment aussi bien organe d'entraînement de chenilles (pelle mécanique) que de roues " L'invention concerne une boîte de vitesses hydromécanique, consistant en un moteur hydrostatique à piston axial du type de construction à disque en mutation et en un train planétaire montée en aval, à au moins un étage dont l'axe de rotation est l'axe de rotation du moteur à piston axial, la couronne du10 train planétaire étant en liaison avec le côté intérieur d'un moyeu entourant radialement le train planétaire et le moteur à piston axial, moyeu qui est monté sur un porte-moyeu relié à la traverse, et bloqué en rotation, porte-moyeu présentant un espace15 creux prévu pour recevoir les éléments constitutifs du moteur à piston axial. Une telle boîte de vitesses avec un moteur à piston axial partiellement intégré est connu par le document DE 3235 378 Ai et est prévu pour20 l'entraînement d'une chenille ou comme entraînement des roues d'un véhicule de travail Bien que, dans le cas de cette boîte de vitesses hydromécanique de l'état de la technique des pièces constitutives essentielles du moteur à piston axial, à savoir, le25 tambour cylindrique et le disque en mutation soient disposés dans une couronne du porte-moyeu constitué comme traverse, grâce à quoi on réduit l'encombrement dans le sens axial par rapport à d'autres boîtes de vitesse hydromécaniques, encore d'autres éléments constitutifs sont disposés en annexe à la longueur hors tout de la boîte de vitesses proprement dite en particulier des éléments de guidage de l'huile, comme la réception de commande pourvue de canaux d'agent sous pression pour l'arrivée et le départ d'agent sous pression et diverses vannes, ce qui a une influence négative sur la longueur totale hors tout de la boîte de vitesses et son coût de construction eu égard au nombre des pièces détachées. La présente invention a pour objet de réduire davantage la longueur hors tout d'une boîte de vitesses hydromécanique du type mentionné au début et de simplifier sa construction. Ce problème est résolu selon l'invention grâce au fait que la face de commande du moteur à piston axial est prévu sur la paroi frontale voisine du train planétaire dans l'espace creux du porte-moyeu et des canaux d'agent sous pression d'arrivée et de départ débouchant dans la face de commande, prévus pour assurer la liaison avec les vérins du tambour à vérins, sont percés dans la paroi du porte-moyeu et conduisent à l'extrémité axiale, éloignée du train planétaire, du moteur à piston axial L'idée essentielle de l'invention réside en conséquence dans le fait de constituer le porte-moyeu comme pièce servant à guider l'agent sous pression et de le pourvoir de la face de commande, grâce à quoi la longueur hors tout est réduite d'environ la longueur de la réception de commande jusque-là nécessaire En outre il y a de cette façon moins de pièces détachées, ce qui réduit les coûts de fabrication et les dépenses de montage On peut utiliser l'objet de l'invention aussi bien comme organe d'entraînement de chevilles que de roues. Le nombre de pièces détachées est davantage réduit, quand selon un développement avantageux de l'objet de l'invention le porte-moyeu est constitué comme carter du moteur à piston axial Dans le cas de la boîte de vitesses hydromécanique de l'état de la technique mentionné au début le moteur à piston axial est enfilé avec son propre carter dans l'espace creux du porte-moyeu. La longueur hors tout de la boîte de vitesses hydromécanique selon l'invention peut être davantage réduite grâce au fait qu'on dispose dans la zone terminale, éloignée de la face de commande, du porte-moyeu différentes vannes servant au fonctionnement du moteur à piston axial, par exemple au moins une vanne de surpression, et/ou au moins une vanne de freinage. Il est particulièrement avantageux de constituer l'espace creux dans le porte-moyeu comme un trou borgne cylindrique et le disque à mutation est relié à un élément de réception de disque à mutation en forme de disque à cylindres ou est formé sur celui- ci, le diamètre extérieur de l'élément de réception du disque à mutation correspondant au diamètre du trou borgne De cette façon on peut monter par un échange simple de la réception du disque à mutation au choix un moteur à piston axial avec un volume constant ou avec un volume réglable d'absorption Il existe en conséquence ne très grande équivalence entre les deux variantes de moteur. Pour le cas o un moteur à piston axial avec des volumes d'absorption pouvant être modifiés doit être utilisé, il est avantageux d'intégrer un dispositif de réglage du disque à mutation dans le récepteur de disque à mutation On peut aussi disposer d'autres vannes et éléments de commande à l'intérieur du récepteur de disque à mutation Par exemple il est possible d'intégrer le distributeur prévu pour commander le moteur à piston axial dans le récepteur de disque à mutation et d'actionner celui-ci électro- magnétiquement, de telle sorte que l'on puisse commander à partir d'un pupitre éloigné de service, aucune perte du fait des tuyaux ou canalisations hydrauliques ne se produisant. En outre il se révèle avantageux que le récepteur de disque à mutation présente un évidement central dans lequel l'arbre de sortie du moteur à piston axial est monté Le récepteur de disque à mutation forme ainsi la fermeture axiale de la boîte de vitesses hydromécanique Il n'y a pas besoin de carter particulier en forme de disque. Pour utiliser complètement le volume radial disponible il convient de prévoir des lamelles de frein de forme annulaire entre l'enveloppe extérieure du tambour cylindrique et la paroi intérieure du porte-moyeu, lamelles dont au moins l'une est reliée au tambour à vérins et au moins une est reliée au prote-moyeu sans pouvoir tourner avec eux et qui sont comprimées par la fore d'un ressort dans le sens axial, un dispositif actionné par un agent sous pression et agissant à l'encontre de la force d'un ressort étant prévu, dispositif qui présente un vérin cylindrique étant piston annulaire coopérant avec le vérin. L'objet de l'invention n'est pas limité à un train planétaire à un étage Au cas o l'on souhaite avoir une plage plus grande de démultiplication, on obtient un type de construction peu encombrant, le train planétaire présentant un premier et un deuxième étage, la roue solaire du premier étage étant reliée à l'arbre de sortie du moteur à piston axial et la roue soleil du premier étage étant reliée à l'arbre de sortie du moteur à piston axial et la roue soleil étant reliée au moyeu sans pouvoir tourner par rapport à lui, la traverse en outre du premier étage étant relié sans pouvoir tourner par rapport à elle à la roue soleil du deuxième étage disposée axialement entre le premier étage et le moteur à piston axial et la traverse du deuxième étage étant reliée au porte- moyeu et la roue soleil au moyeu. La fabrication d'une telle boîte de vitesses hydromécanique pourvue d'un train planétaire à deux étages est simplifiée grâce au fait que les couronnes présentent une denture commune Il est dans ce cas particulièrement avantageux que cette denture soit formée d'une seule pièce avec le moyeu sur sa paroi intérieure. D'autres avantages et particularités de l'invention vont être expliqués plus en détail à partir d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur les figures. la figure 1 représente une boîte de vitesses hydromécanique selon l'invention avec un moteur à piston axial avec des volumes constants d'absorption, la figure 2 représente une boîte de vitesses hydromécanique selon l'invention avec un moteur à piston axial à volume d'absorption pouvant être modifiée. La boîte de vitesses hydromécanique selon l'invention est prévue dans cet exemple de réalisation pour l'entraînement d'une chenille, par exemple d'une pelle mécanique et présente un moyeu 1, qui est équipé d'une bride de fixation 2 pour le tambour d'une chenille non représentée sur la figure Le moyeu est monté de façon à pouvoir tourner sur un porte-moyeu 5 bloqué en rotation au moyen d'appuis à rouleaux 3 et 4, porte-moyeu qui présente des alésages filetés 6 pour fixation sur le châssis du véhicule. Le porte-moyeu 5 présente un espace creux 7 conçu comme un trou borgne cylindrique, dans lequel est disposé un moteur à piston axial selon un type de construction à disque à mutation Ce faisant le porte- moyeu 5 assume la fonction d'un carter pour le moteur à piston axial Sur la paroi frontale 5 a du porte- moyeu 5 on forme à l'intérieur de l'espace creux 7 la face de commande du moteur à piston axial directement sur la paroi frontale 5 a ou sur une plaque fixée sur celle-ci Le tambour à vérins 8 s'appuie contre la face de commande Dans la face de commande débouchent parallèlement à l'axe de rotation du moteur à piston axial des canaux d'agent sous pression 9 et 10 passant à travers la paroi du porte-moyeu 5 et à travers sa paroi frontale 5 pour l'arrivée et le départ lors de la rotation du tambour à vérins 8, les vérins Il sont périodiquement en liaison avec les canaux 9 et 10 d'agent sous pression. Dans le trou borgne cylindrique 7 on enfonce un receveur de disque à mutation 12 ayant la forme d'un disque à vérins, receveur qui présente un disque à mutation 13 formant un angle invariable par rapport à l'axe de rotation du tambour à vérins 8, disque à mutation sur lequel s'appuient les pistons 14 coulissant longitudinalement dans les vérins 11 Le disque à mutation 13 et le receveur du disque à mutation 12 sont pourvus d'un évidement central 15, dans lequel est monté l'arbre 16 du moteur à piston axial L'arbre de sortie 16 a une autre position d'appui qui se trouve dans la paroi frontale 5 a du porte-moyeu 5. L'arbre de sortie 16 est relié, sans pouvoir tourner par rapport à lui, à un arbre de boîte de vitesses 17, que l'extrémité gauche, sur la figure, duquel est formée une roue soleil 18 du premier étage d'un train planétaire Des roues planétaires 19 sont en liaison avec la roue soleil 18, roues planétaires qui sont montées sur une traverse 20 s'étendant en direction du moteur à piston axial, traverse qui est reliée à un arbre creux 21 sans pouvoir tourner par rapport à lui, arbre creux sur lequel est formée une roue soleil 22 du deuxième étage du train planétaire. Les roues planétaires 23 se trouvant en liaison avec la roue soleil 22 sont montées sur des tenons 24, qui sont formés sur la paroi frontale 5 a du porte-moyeu 5. Le porte-moyeu 5 sert ainsi de plan fixe au deuxième étage du train planétaire Il est évidemment aussi possible de prévoir un train planétaire à plus de deux étages, la traverse du dernier étage étant alors formée sur le porte-moyeu 5 Aussi bien les roues planétaires 19 du premier étage du train planétaire que les roues planétaires 23 du deuxième étage du train planétaire viennent en prise dans une denture commune 25, qui est formée sur le côté intérieur du moyeu 1 Le moyeu 1 assume ainsi la fonction d'une couronne commune au premier et au second étage du train planétaire. Sur l'extrémité droite, sur la figure, du porte-moyeu 5 on dispose dans les canaux 9 et 10 d'agent sous pression respectivement une vanne de freinage 26, étant noté qu'ici on a d'ailleurs seulement représenté la vanne de freinage disposée dans le canal d'agent sous pression 10 On peut disposer encore d'autres vannes à l'intérieur du porte-moyeu ou dans le récepteur 12 de disque à mutation. Entre l'enveloppe extérieure du tambour à vérins 8 et la paroi intérieure du porte-moyeu 5 on relie des lamelles de frein de forme annulaire 27 de façon alternée respectivement au tambour à vérins 8 et au porte-moyeu 5 sans qu'elles puissent tourner par rapport à eux Les lamelles de frein peuvent coulisser longitudinalement dans le sens axial (par exemple au moyen de liaisons à rainure) et sont pressées par des ressorts On peut desserrer le frein grâce à un dispositif actionné par l'agent sous pression, agissant à l'encontre de la force d'un ressort, qui consiste en un vérin annulaire 28 et un piston annulaire 29 coopérant avec le vérin. La figure 2 se différencie de la figure 1 par le fait que le disque à mutation 13 disposé sur le récepteur 12 du disque à mutation est susceptible de pivoter, grâce à quoi le volume d'absorption du moteur à piston axial peut être modifié Le réglage de l'angle de pivotement a lieu au moyen de vérins de réglage à simple effet 30 a et 30 b, qui sont disposés à peu près perpendiculairement à l'axe de rotation du moteur à piston axial à l'intérieur du récepteur de disque à mutation 12 à une certaine distance de l'axe de pivotement. R E V E N D I C A T I O N S 1) Boîte de vitesses hydromécanique, consistant en un moteur hydrostatique à piston axial du type de construction à disque à mutation et en un train planétaire monté en aval, à au moins un étage, dont l'axe de rotation est le même que l'axe de rotation du moteur à piston axial, la couronne du train planétaire étant en relation avec le côté intérieur d'un moyeu entourant le train planétaire et le moteur à piston axial, moyeu qui est monté sur un porte-moyeu relié à la traverse et bloqué en rotation, porte-moyeu présentant un espace creux prévu pour recevoir les éléments constitutifs du moteur à piston axial, boîte de vitesses hydromécanique, caractérisé en ce que la face de commande du moteur à piston axial est prévue sur la paroi frontale ( 5 a) voisine du train planétaire dans l'espace creux ( 7) du porte-moyeu ( 5) et des canaux d'agent sous pression d'arrivée et de départ ( 9, 10) débouchant dans la face de commande, prévus pour assurer la liaison avec les vérins ( 11) du tambour à vérins ( 8), sont percés dans la paroi du porte-moyeu ( 5) et conduisent à l'extrémité axiale, éloignée du train planétaire, du moteur à piston axial. 2) Boîte de vitesses hydromécanique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le porte- moyeu ( 5) est constitué comme carter du moteur à piston axial. 3) Boîte de vitesses hydromécanique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on dispose au moins une vanne de surpression dans la zone terminale, éloignée de la face de commande, du porte- moyeu ( 5). 4) Boîte de vitesses hydromécanique selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que l'on dispose au moins une vanne de frein ( 26) dans la zone terminale, éloignée de la face de commande, du porte-moyeu ( 5). ) Boîte de vitesses hydromécanique selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que l'espace creux ( 7) dans le porte-moyeu ( 5) est constitué comme un trou borgne cylindrique et le disque à mutation ( 13) est relié à un récepteur ( 12) en forme de disque à vérins ou est formé sur celui-ci, le diamètre extérieur du récepteur ( 12) correspondant au diamètre du trou borgne. 6) Boîte de vitesses hydromécanique selon la revendication 5, dans laquelle il est prévu un moteur à piston axial pouvant être déplacé dans le volume d'absorption, boîte de vitesses hydromécanique caractérisée en ce qu'un dispositif servant à déplacer le disque à mutation ( 13) est intégré dans le récepteur ( 12). 7) Boîte de vitesses hydromécanique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le récepteur du disque à mutation ( 12) présente un évidement central ( 15) dans lequel l'arbre de sortie ( 16) du moteur à piston axial est monté. 8) Boîte de vitesses hydromécanique selon les revendications 5 à 7 prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que des lamelles ( 27) de frein de forme annulaire sont prévues entre l'enveloppe extérieure du tambour cylindrique ( 8) et la paroi intérieure du porte-moyeu ( 5), lamelles dont au moins l'une est reliée au tambour à vérins ( 8) et au moins une est reliée au prote-moyeu ( 5) sans pouvoir tourner avec eux et qui sont comprimées par la fore d'un ressort dans le sens axial, un dispositif actionné par un agent sous pression et agissant à l'encontre de la force d'un ressort étant prévu, dispositif qui présente un vérin cylindrique ( 28) étant piston annulaire ( 29) coopérant avec le vérin. 9) Dispositif hydromécanique selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le train planétaire présente un premier et un second étage, la roue soleil ( 18) du premier étage étant reliée à l'arbre de sortie ( 16) du moteur à piston axial et la roue soleil étant reliée au moyeu ( 1) sans pouvoir tourner par rapport à lui, la traverse ( 20) en outre du premier étage étant relié sans pouvoir tourner par rapport à elle à la roue soleil ( 22) du deuxième étage disposée axialement entre le premier étage et le moteur à piston axial et la traverse du deuxième étage étant reliée au porte- moyeu ( 5) et la roue soleil au moyeu ( 1). ) Dispositif hydromécanique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les couronnes présentent une denture commune ( 25).