Brevet FR2688851A1 — publié le 19930924

Train planétaire pouvant être accouplé" L'invention concerne un train planétaire pouvant être accouplé avec une roue soleil, au moins une roue planétaire montée sur une traverse et une couronne pouvant tourner, qui peut être accouplée à un élément de train solidaire en rotation ou pouvant tourner. On utilise des trains planétaires sous de multiples formes de réalisation En particulier dans les boîtes de vitesse de véhicules pour effectuer une démultiplication à plusieurs étages entre un moteur à vitesse de rotation élevée et une prise de sortie ayant une vitesse de rotation considérablement plus basse, par exemple une roue de véhicule, les trains planétaires se révèlent être appropriés parce qu'ils sont peu encombrants Egalement dans la construction des machines, qui sont pourvues de transmissions hydrostatiques, on utilise des trains planétaires renforcés, en particulier des trains planétaires pouvant être accouplés en charge, pour permettre d'avoir quand la machine est en fonctionnement en trafic urbain des vitesses de déplacement satisfaisantes En effet en règle générale on ne peut pas atteindre des vitesses de déplacement plus élevées25 avec le seul emploi de la transmission hydrostatique nécessaire au fonctionnement de la machine pour les travaux. On prévoit la plupart du temps pour obtenir les différents états d'accouplement, des lamelles d'embrayage ou de freinage, à l'aide desquelles les éléments qui peuvent tourner du train planétaire sont couplés avec d'autres éléments de transmission De tels éléments de transmission peuvent être fixes ou tournants Un élément fixe de transmission est le carter de transmission Des éléments de transmission pouvant tourner sont par exemple la traverse ou la roue soleil du train planétaire Des éléments de transmission pouvant tourner peuvent aussi appartenir a un train à engrenages droit ou à un train planétaire monté en aval. Si l'on accouple la couronne pouvant tourner a la roue soleil pouvant tourner on obtient un accouplement à passage forcé Si en outre la couronne est bloquée en rotation par accouplement au carter de la transmission, on obtient alors un accouplement de freinage. Dans le cas o l'on a une roue soleil entraînée et une traverse fixe on peut prélever un couple de rotation sur la roue soleil pouvant tourner. Dans le cas d'une couronne entraînée et d'une couronne fixe (la couronne est dans ce cas bloquée en rotation en étant accouplée au carter de la transmission) on peut prélever un couple de rotation sur la traverse pouvant tourner Ces deux accouplements sont des accouplements de démultiplication, la variante mentionnée en dernier (prise de sortie au moyen de la traverse pouvant tourner) est en pratique employée plus souvent, tandis que l'on renonce la plupart du temps à la première variante Si aussi bien la traverse que la couronne peuvent librement tourner, le train planétaire se trouve en accouplement de roue libre. L'actionnement des lamelles d'accouplement ou de freinage a lieu en règle générale hydrauliquement, ce qui entraine souvent un coût de construction et de montage considérable En outre la disposition et l'actionnement des lamelles détermine de façon prépondérante les dimensions du train planétaire. La présente invention a pour objet d'offrir un train planétaire du type mentionné au début, qui puisse être construit avec un faible encombrement. Ce problème est résolu selon l'invention, en prévoyant sur la face frontale de la couronne, qui est tournée vers les éléments de la transmission, un accouplement relié à la couronne sans pouvoir tourner par rapport à celle-ci, opérant par engagement positif et/ou par adhérence, qui peut être mis en prise, au moyen d'un mécanisme d'actionnement disposé à l'intérieur de la couronne, avec l'élément de transmission ou un élément relié à celui-ci, solidaire en rotation avec lui L'idée essentielle de l'invention réside dans le fait d'associer le mécanisme d'actionnement pour la liaison solidaire en rotation de la couronne à un élément de transmission prévu pour cela à l'intérieur de la couronne Un train planétaire construit de cette manière a un plus faible encombrement qu'un train planétaire classique. Quand, conformément à une première forme de réalisation avantageuse du train planétaire pouvant être accouplé selon l'invention, on forme l'élément de transmission sur le carter de transmission ou on le fixe sur celui-ci de façon solidaire en rotation, on a la possibilité d'effectuer un accouplement entre les états de marche en roue libre et en démultiplication. Dans un développement approprié de l'invention on propose pour cette forme de réalisation que soit prévu sur la face frontale de la couronne tournée vers la traverse un deuxième accouplement opérant par engagement positif et/ou par adhérence, qui au moyen d'un deuxième mécanisme d'actionnement disposé à l'intérieur de la couronne peut être mis en prise avec la traverse ou un élément reliée à celle- ci De cette façon on obtient une autre possibilité d'accouplement Si en effet la couronne est reliée aussi bien au carter de la transmission qu'à la traverse, on obtient un accouplement de freinage. Il est avantageux que le mécanisme d'actionnement de chaque accouplement présente au moins une rainure annulaire dans la face frontale de la couronne, dans laquelle soit disposé un piston annulaire comprimé par un ressort, mobile axialemnt, présentant une surface de piston pouvant être actionnée hydrauliquement opérant en sens opposé du sens de travail du ressort Dans le cas d'un tel mécanisme d'actionnement, qui peut être construit de façon simple, et qui ne comprend que peu de pièces détachées, les mécanismes d'actionnement des deux accouplements sont rassemblés Il va de soi que pour obtenir les différents états d'accouplement du train planétaire pouvant être accouplé les surfaces des pistons des deux pistons annulaires doivent pouvoir être sollicitées hydrauliquement séparément l'une de l'autre La sollicitation des pistons annulaires par une force élastique a lieu par exemple au moyen de ressorts à disques Mais il est aussi possible de disposer plusieurs alésages axiaux répartis sur le pourtour, qui relient les unes aux autres les rainures annulaires et dans lesquels sont disposés des ressorts de pression, qui serrent (ou deserrent) l'un contre l'autre les deux pistons annulaires. Selon une seconde forme de réalisation avantageuse du train planétaire pouvant être accouplé selon l'invention, on propose que l'élément de transmission consiste en un disque de freinage relié à la roue soleil sans pouvoir tourner par rapport à elle, s'étendant radialement dans la zone de la couronne et que le mécanisme d'actionnement de l'accouplement présente une rainure annulaire dans la face frontale de la couronne, dans laquelle soit disposé un piston annulaire comprimé par un ressort en direction du disque de freinage et mobile axialement, qui présente une surface de piston pouvant être actionnée hydrauliquement, opérant en sens contraire du sens de travail de la force élastique, un disque de butée de forme annulaire relié à la couronne sans pouvoir tourner par rapport à elle, étant prévu sur le côté, opposé au piston annulaire, du disque de freinage. Selon un développement de l'invention il est prévu pour cette forme de réalisation, que soit prévu un deuxième accouplement opérant par engagement positif et/ou par frottement, qui au moyen d'un mécanisme d'actionnement disposé en dehors de la couronne puisse être mis en prise avec la couronne ou un élément relié à celle-ci. Il est dans ce cas avantageux que le mécanisme d'actionnement du deuxième accouplement présente une rainure annulaire dans un élément solidaire du carter, situé en regard d'une face frontale de la couronne, face dans laquelle est disposé un piston annulaire comprimé élastiquement en direction de la couronne et mobile axialement, piston qui présente une surface pouvant être actionnée hydrauliquement, opérant en sens opposé au sens de travail de la force élastique, et qui est disposé en regard du disque de butée de forme annulaire. Dans le cas de l'accouplement prévu dans le train planétaire selon l'invention il peut s'agir aussi bien d'accouplements à engagement positif, par exemple d'accouplements à griffes, que d'accouplement par frottement, par exemple des lamelles de friction - Le dernier type mentionné d'accouplements est en particulier avantageux, quand on veut pouvoir enclencher l'accouplement en charge. L'objet de l'invention que l'on vient de décrire peut être utilisé de maintes façons indépendamment de la manière dont s'effectue l'entraînement du train planétaire Par exemple on peut prévoir pour cela un moteur électrique Il est particulièrement avantageux de prévoir du côté de l'entrée du train planétaire pouvant être accouplé un moteur hydro-statique à piston axial, dont l'arbre constitue la roue soleil De cette manière on peut employer un agent sous pression à partir du circuit hydraulique pour agir sur le piston annulaire. D'autres avantages et particularités de l'invention vont être expliqués plus en détail à, partir de l'exemple de réalisation représente schématiquement sur les figures Ainsi: la figure 1 est une coupe longitudinale à travers une forme de réalisation de boîte de vitesse selon l'invention, la figure 2 est une coupe longitudinale à travers une deuxième forme de réalisation de boîte de vitesse selon l'invention. Le train planétaire pouvant être accouplé selon l'invention est entraîné dans les deux formes de réalisation représentées par un moteur hydrostatique à piston axial 1 selon un type de construction à disque à mutation et sert à l'entraînement des roues d'un véhicule. L'arbre de sortie du moteur à piston axial 1 est constitué comme roue soleil 2 du premier étage d'un train planétaire à deux étages Sur la roue soleil 2 roulent les roues planétaires 3, qui sont montées sur une traverse 4 et sont en prise avec une couronne 5 La traverse 4 est bloquée sans pouvoir tourner avec une roue soleil 6 du deuxième étage du train planétaire La roue soleil 6 du deuxième étage coopère avec des roues planétaires 7, qui roulent dans une couronne 9 formée à l'intérieur d'un porte-moyeu 8 et sont montées sur une traverse 10, qui sert de prise de sortie et est constituée comme un moyeu de roue 11. Entre le moyeu de roue 11 et le porte-moyeu 8 on place un roulement 12. Le carter de transmission du train planétaire pouvant être accouplé est formé par le porte-moyeu 8 et une partie du carter bridé avec lui du moteur à piston axial 1. La couronne 5, qui est montée de façon à pouvoir tourner dans le carter de transmission, présente sur ses deux faces frontales respectivement une rainure annulaire axiale, dans laquelle, est mobile un piston annulaire 13 ou 14 Les rainures annulaires sont reliées l'une avec l'autre par plusieurs alésages axiaux répartis sur le pourtour; alésages dans lesquels se trouve un ressort de pression 15 Les ressorts de pression 15 serrent les pistons annulaires 13 et 14 l'un contre l'autre Sur chaque piston annulaire 13 ou 14 est formée une surface de piston 16 ou 17 L'espace en avant de la surface de piston 16 ou 17 est raccordé par un alésage 18 ou 19 dans la couronne 5 à une chambre annulaire 20 ou 21 Ces chambres sont formées à l'aide de trois bagues d'étanchéité 22, 23 et 24 situées à une certaine distance les unes des autres sur le pourtour extérieur de la couronne 5 entre le pourtour extérieur de la couronne 5 et un diamètre intérieur correspondant du carter de transmission Entre les bagues d'étanchéité 22 et 23 se trouve la chambre annulaire 20, dans laquelle débouche l'alésage 18. Entre les bagues d'étanchéités 23 et 24 se trouve la chambre annulaire 21, dans laquelle débouche l'alésage 19. Chaque chambre annulaire 20 ou 21 est raccordée à une source d'agent sous pression Les chambres annulaires 20 et 21 peuvent ensemble ou séparément être soumises à l'action de l'agent sous pression De cette façon les pistons annulaires 13 et 14 peuvent ensemble ou séparément se déplacer axialement vers l'intérieur à l'encontre de la force du ressort de pression 15 sous l'action des surfaces de piston 16 ou 17. A la place de pistons annulaires disposés dans des rainures annulaires il est aussi possible de prévoir plusieurs alésages axiaux traversant, répartis sur le pourtour, dans lesquels sont disposés respectivement deux pistons se faisant vis-à-vis, entre lesquels se trouve un ressort de pression. Toutefois l'arrivée de l'agent sous pression aux surfaces de piston, qui opèrent en sens inverse de la force élastique, est plus difficile à former. La couronne 5 présente sur les faces frontales des prolongements axiaux 5 a et 5 b, qui sont pourvus sur les côtés intérieurs d'une denture à coins, dans lesquels une ou plusieurs lamelle d'accouplement 25 a ou 25 b sont axialement mobiles sans pouvoir tourner En direction du côté extérieur sont prévus des disques de butée de forme annulaire 26 a ou 26 b Les lamelles d'accouplement 25 a ou 25 b empêchent une rotation des pistons annulaires 13 ou 14 dans la rainure annulaire Quand par ailleurs les pistons annulaires 13 et 14 sont disposés dans les rainures annulaires sans pouvoir tourner on peut se passer des lamelles de couplage 25 a et 25 b, en particulier quand les pistons annulaires 13 et 14 sont pourvus sur leurs faces frontales extérieures de surfaces de frictions. Les lamelles d'accouplement 25 a actionnées par le piston annulaire 13 et le disque de butée 26 a coopèrent avec une ou plusieurs lamelles d'accouplement 27 a reliées à la traverse 4 sans pouvoir tourner et de façon mobile axialement. Les lamelles d'accouplement 25 b actionnées par le piston annulaire 14 et le disque de butée 26 b coopèrent avec une ou plusieurs lamelles d'accouplement 27 b reliées au carter de transmission sans pouvoir tourner et de façon mobile axialement. La transmission pouvant être accouplée selon l'invention fonctionne comme suit: A l'état sans pression des chambres annulaires 20 et 21 les pistons annulaires 13 et 14 sont déplacés vers l'extérieur par la force du ressort de pression 15 et les lamelles d'accouplement viennent en prise les unes avec les autres La couronne 5 est fixée de cette façon par rapport au carter de transmission comme aussi par rapport à la traverse 4 Le train planétaire pouvant être accouplé se trouve en accouplement de freinage. Si la chambre annulaire 20 reçoit la pression et ainsi si la surface du piston 16 du piston annulaire 13 reçoit la pression à travers l'alésage 18, la traverse 4 peut alors tourner et le train planétaire (plus exactement le premier étage) se trouve dans l'accouplement de démultiplication. Si au lieu de la chambre annulaire 20 la chambre annulaire 21 reçoit la pression, la surface du piston 16 du piston annulaire 13 reçoit la pression à travers l'alésage 18 La couronne 5 peut en conséquence tourner dans le carter de la transmission et le premier étage du train planétaire se trouve en accouplement de passage forcé On démultiplie alors uniquement au moyen du deuxième étage du train planétaire. Si les deux chambres annulaires 20 et 21 reçoivent la pression, la couronne 5 comme aussi la traverse 4 peuvent alors librement tourner et le train planétaire se trouve en position de roue libre. A la figure 2 on a représenté une autre forme de réalisation du train planétaire pouvant être accouplé selon l'invention Les mêmes pièces qu'à la figure 1 sont pourvues des références déjà utilisées. La couronne 5 ne présente qu'une rainure annulaire avec un piston annulaire 13 a disposé dedans, soumis à l'action d'un ressort Ce piston annulaire 13 a coopère au moyen d'une lamelle d'accouplement 25 c avec un disque de freinage 28 disposé sur la roue soleil 2 sans pouvoir tourner par rapport à elle et mobile axialement Le disque de freinage 28 pourvu de préférence des deux côtés de garnitures de friction s'appuie, quand les pistons annulaires 13 a sont sortis, contre un disque de butée 26 c Le piston annulaire 13 a correspond de cette façon au piston annulaire 13 à la figure 1, tandis que le disque de butée 26 c correspond au disque de butée 26 a et la lamelle d'accouplement 25 c à la lamelle d'accouplement a de la figure 1 Dans les deux cas la roue soleil 5 peut être couplée à un élément de transmission pouvant tourner (figure 1: traverse 4; figure 2: roue soleil 2). La fixation de la couronne 5 dans le carter de transmission a lieu au moyen d'un piston annulaire 14 a situé en regard du disque de butée 26 c, soumis à l'action d'une force élastique, piston qui est mobile axialement dans une rainure annulaire disposée dans le carter de transmission et coopère avec une lamelle d'accouplement 27 b fixée dans le carter de transmission sans pouvoir tourner et mobile axialement La fonction de la lamelle d'accouplement b à la figure 1 est assumée par la face du disque de butée 26 c située en regard du piston annulaire 14 a On peut atteindre aussi avec cette construction les états d'accouplement déjà décrits. A la différence de la représentation selon la figure 2, il est aussi possible de disposer le piston annulaire 14 a dans une bride intermédiaire du carter de transmission au lieu de le faire dans une section du carter du moteur à piston axial 1 De cette manière on peut utiliser un moteur à piston axial standard. R E V E N D I C A T IO N S 1) Train planétaire pouvant être accouplé, avec une roue soleil, avec au moins une roue planétaire montée sur une traverse et une couronne pouvant tourner, qui peut être couplé avec un élément de transmission fixe ou pouvant tourner, train planétaire caractérisé en ce que sur la face frontale de la couronne ( 5), qui est tournée vers l'élément de transmission est disposé un accouplement relié à la couronne ( 5) sans pouvoir tourner par rapport à elle, opérant par engagement positif ou par adhérence, qui peut être mis en prise, au moyen d'un mécanisme d'actionnement disposé à l'intérieur de la couronne ( 5), avec l'élément de transmission ou avec un élément relié à celui-ci, solidaire en rotation avec lui. 2) Train planétaire pouvant être accouplé, caractérisé en ce que l'élément de transmission est formé sur le carter de transmission ou est fixé sur celui-ci sans pouvoir tourner par rapport à lui. 3) Train planétaire pouvant être accouplé selon la revendication 2, caractérisé en ce que sur la face frontale tournée vers la traverse ( 4) de la roue soleil ( 5) il est prévu un deuxième accouplement opérant par engagement positif et/ou par adhérence, qui peut être mis en prise, au moyen d'un deuxième mécanisme d'actionnement disposé à l'intérieur de la couronne ( 5) avec la traverse ( 4) ou avec un élément relié avec elle. 4) Train planétaire pouvant être accouplé, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'actionnement de chaque accouplement présente respectivement au moins une rainure annulaire dans la face frontale de la couronne ( 5), dans laquelle est disposé un piston annulaire ( 13, 14) soumis à une force élastique, et mobile axialement, qui présente une surface de piston ( 16, 17) sollicitée hydrauliquement, opérant en sens inverse du sens d'action de la force élastique. ) Train planétaire pouvant être accouplé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de transmission consiste en un disque de freinage ( 28) relié, sans pouvoir tourner par rapport à elle, à la roue soleil ( 2), s'étendant radialement dans la zone de la couronne ( 5) et le mécanisme d'actionnement de l'accouplement présente une rainure annulaire dans la couronne ( 5), dans laquelle est disposé un piston annulaire ( 13 a) soumis à une force élastique en direction du disque de freinage ( 28) et mobile axialement, piston ( 13 a) qui présente une surface sollicitée hydrauliquement, opérant en sens opposé du sens d'action de la force élastique, un disque de butée ( 27 b) de forme annulaire relié à la couronne ( 5) sans pouvoir tourner par rapport à elle étant prévu sur la face du disque de freinage ( 28) opposée au piston annulaire ( 13 a). 6) Train planétaire pouvant être accouplé, selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un deuxième accouplement opérant par engagement positif et/ou par adhérence, qui peut être mis, au moyen d'un mécanisme d'actionnement disposé à l'extérieur de la couronne ( 5), en prise avec la couronne ( 5) ou un élément relié avec. 7) Train planétaire pouvant être accouplé, selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme d'actionnement du deuxième accouplement présente une rainure annulaire dans un élément solidaire du carter, situé en regard d'une face frontale de la couronne ( 5), élément dans lequel est disposé un piston annulaire ( 14 a) soumis à la force d'un ressort en direction de la couronne ( 5) et mobile axialement, qui présente une surface pouvant être actionnée hydrauliquement, opérant en sens opposé du sens d'action de la force élastique et qui est disposé en regard du disque de butée ( 28) de forme annulaire. 8) Train planétaire pouvant être accouplé, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accouplement peut être manoeuvré en charge. 9) Train planétaire pouvant être accouplé, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu du côté de l'entrée un moteur hydrostatique à piston axial ( 1), dont l'arbre constitue la roue soleil ( 2).