Brevet FR2697883A1 — publié le 19940513

" Ensemble hydromécanique d'entraînement " L'invention concerne un ensemble hydroméca- nique avec au moins deux moteurs hydrostatiques qui sont branchés hydrauliquement en parallèle et sont ac- couplés mécaniquement l'un à l'autre du côté sortie, l'un au moins de ces moteurs pouvant être débranché hydrauliquement, l'agent sous pression dont on dispo- se lors du débranchement du moteur étant prévu pour être recueilli par l'autre moteur. De tels ensembles d'entraînement sont utili- sés en nombres croissants comme boîtes de distribution centrale dans les engins de chantier (excavatrice mo- bile, chargeur sur roues, etc) et remplacent les combinaisons jusqu'ici habituelles de moteur hydrauli- que et de boîte de vitesses montée en aval (boîte pou- vant souvent aussi être commandée sous charge), dont le but est d'augmenter la zone d'action de l'organe de translation hydrostatique constitué par la pompe et le moteur La boîte de vitesses à partir de laquelle est distribuée la puissance d'entraînement, par l'intermé- diaire de cardans, à l'essieu moteur avant, et à l'es- sieu moteur arrière, présente le plus souvent deux rapports, et plus rarement trois rapports, qui doivent être synchronisés lors de l'enclenchement pour éviter des à-coups d'embrayage, ce qui est difficile en tech- nique de commande En outre, il est nécessaire dans la plupart des cas de monter des accouplements à friction en raison desquels un tel ensemble d'entraînement pré- sente beaucoup de pièces détachées et nécessite un es- pace considérable. Les inconvénients des boîtes de vitesses sont évités en utilisant des ensembles hydromécaniques d'entraînement du type mentionné ci-dessus Dans ce cas deux moteurs au moins sont reliés l'un à l'autre mécaniquement par des transmissions supplémentaires à rapport fixe Avec une vitesse d'avancement croissan- te, le volume absorbé par l'un des moteurs diminue jusqu'à zéro Ce processus se déroule de façon conti- nue et sans à-coups L'agent sous pression libéré se trouve à la disposition de l'autre moteur pour l'ac- tionner de telle sorte que l'on peut augmenter davan- tage la vitesse d'avancement Le moteur débranché qui ne reçoit plus aucun courant volumique et qui ne déli- vre plus aucun couple de rotation est à nouveau solli- cité par la pression et tourne à nouveau sous l'action de celle-ci A cause des vitesses de rotation élevées qui se produisent dans ce cas, on a de grandes pertes d'huile de fuite et par barbotage qui se traduisent par des pertes de puissance considérables. La présente invention a pour objet de créer un ensemble hydromécanique d'entraînement simple à construire et pouvant être fabriqué économiquement, du type mentionné ci-dessus, dont le rendement soit amé- lioré. Ce problème est résolu selon l'invention grâce au fait que le moteur, qui peut être débranché, est constitué sous la forme d'un moteur à piston ra- dial sollicité intérieurement et tournant lentement avec un carter monté de façon à pouvoir tourner, tan- dis que l'autre moteur est réalisé sous la forme d'un moteur à piston axial réglable, tournant rapidement, le moteur à piston axial étant relié de façon efficace du côté sortie, au carter du moteur à piston radial se trouvant en liaison avec un élément d'entraînement de l'ensemble hydromécanique, de façon solidaire en rotation Le moteur à piston radial tournant lentement a un très bon rendement, en particulier au démarrage. Après le débranchement du moteur à piston radial, son carter tournant est alors entraîné à vide par le mo- teur à piston axial Les pertes par agitation qui se produisent dans ce cas sont faibles dans un moteur à piston radial en fonction du système L'ajustement des vitesses de rotation différentes des deux moteurs a lieu par une transmission dans la liaison motrice en- tre la sortie du moteur à piston axial et le carter tournant du moteur à piston radial L'invention permet d'obtenir une grande zone d'action et un bon rendement d'un ensemble hydromécanique d'entraînement, sans uti- liser un changement de vitesse ou des accouplements à friction sujets à usure. Selon un développement avantageux de l'in- vention, on prévoit que le moteur à piston radial est constitué sous la forme d'un moteur à cylindrée cons- tante Le débranchement, donc le changement de vitesse avec dispositif à roue libre s'obtient très simplement dans le cas d'un tel moteur Pour cela a lieu en effet une séparation du circuit hydraulique, l'intérieur du carter étant sollicité en même temps par une faible pression de par exemple 0,5 à 1 bar, de telle sorte que les pistons sont pressés par le chemin incurvé si- tué radialement à l'extérieur sur la paroi intérieure du carter dans la position de point mort située radia- lement à l'intérieur, o ils demeurent tant que la pression est maintenue. Pour garantir un branchement et un débran- chement sans à-coups du moteur à piston radial, il est nécessaire d'ajuster l'une à l'autre la zone de régla- ge du moteur à piston axial et le volume d'absorption constant du moteur à piston radial Avant le débran- chement du moteur à piston radial, le moteur de régla- ge doit être réglé sur le volume minimal d'absorption. Il faut aussitôt après, à la même vitesse de rotation, régler le moteur à piston axial sur le volume d'ab- sorption maximal pour pouvoir recueillir en plus le débit qui n'est plus recueilli par le moteur à piston axial Il est en conséquence avantageux de munir le moteur à piston axial réglable d'un régulateur de pression constante Dans ce cas, le moteur à piston axial est réglé automatiquement, lors du débranchement du moteur à piston radial, par passage du volume d'ab- sorption minimal au volume d'absorption maximal, et peut de cette façon recueillir l'agent sous pression dont on dispose en plus Quand la vitesse d'avance- ment doit être réduite et quand en conséquence le mo- teur à piston radial est branché, ce processus se dé- roule en sens contraire. Il se révèle avantageux de constituer la liaison d'entraînement entre le moteur à piston axial et le moteur à piston radial, de telle sorte que le carter du moteur à piston radial soit muni, sur le pourtour extérieur, d'une denture venant en prise avec une roue dentée reliée solidairement en rotation à l'arbre de sortie du moteur à piston axial En utili- sant le carter tournant du moteur à piston radial com- me roue dentée, on réduit l'encombrement de l'ensemble hydromécanique d'entraînement Il est en conséquence possible d'avoir une réalisation très compacte, de sorte que l'ensemble d'entraînement est par exemple approprié aussi comme organe d'entraînement de moyeu de roue à grande zone d'action Par contre des boîtes de vitesses habituelles sont plus problématiques dans les entraînements de moyeu de roue en ce qui concerne l'encombrement et aussi en ce qui concerne le pilota- ge La transmission des deux fonctions à une pièce constitutive, constituant en même temps le carter du moteur à piston radial et la roue dentée dans la ligne d'entraînement, signifie en outre qu'on obtient une réduction des coûts de fabrication. Quand l'élément de sortie de l'ensemble hy- drostatique d'entraînement consiste en un arbre tra- versant au centre le moteur à piston radial, lequel est relié solidairement en rotation au carter du mo- teur à piston radial et présente respectivement des deux côtés de l'arbre un dispositif de transmission du couple de rotation, on obtient d'autres avantages. D'une part, la liaison directe du carter tournant avec un arbre d'entraînement apporte des avantages de coût, et d'autre part l'arbre passant à travers permet d'a- voir une prise de puissance des deux côtés de l'ensem- ble hydromécanique d'entraînement. Quand il est nécessaire d'avoir une plus grande zone d'action, comme par exemple la zone d'ac- tion pouvant être obtenue avec un moteur à piston axial et un moteur à piston radial, il est approprié de relier le moteur à piston axial, du côté de la sor- tie, à deux moteurs à piston radial branchés hydrauli- quement en parallèle et pouvant être débranchés Les moteurs à piston radial sont alors temporairement dé- branchés ou branchés l'un derrière l'autre Ce proces- sus de branchement déjà décrit se déroule alors deux fois l'une après l'autre. On obtient une transmission de forces favo- rable avec de faibles dimensions grâce au fait que le moteur à piston axial présente un arbre de sortie pas- sant à travers et relié respectivement en entraîne- ment, aux deux extrémités, avec le carter d'un moteur à piston radial. Les réalisations décrites ci-dessus des en- sembles hydromécaniques d'entraînement selon l'inven- tion, sont particulièrement appropriées pour être ap- pliquées à l'entraînement central dans un véhicule dont toutes les roues sont motrices. Dans la mesure o les moteurs sont disposés dans un carter de transmission commun, on peut rempla- cer sans problème les systèmes centraux d'entraînement utilisés jusque là, par des ensembles hydrostatiques d'entraînement selon l'invention, l'encombrement étant plus faible ou du moins égal et le fonctionnement étant amélioré. Il est possible d'obtenir un autre agrandis- sement de toute la zone d'action, en prévoyant pour l'entraînement des moteurs une pompe hydrostatique ré- glable Dans le cas du débranchement ou du branchement des moteurs, on ne modifie pas seulement le volume d'absorption du moteur à piston axial, mais aussi le volume de refoulement de la pompe Par exemple le mo- teur à cylindrée variable doit dans le cas d'une zone d'action de la pompe de 2, absorber seulement en plus la moitié du débit qui n'est plus recueilli par le mo- teur constant, tandis que l'autre moitié est compensée par la diminution de volume de refoulement. D'autres détails et avantages de l'invention vont être expliqués plus en détail à partir des exem- ples de réalisation représentés schématiquement aux figures la figure 1 montre une coupe à travers un ensemble hydromécanique d'entraînement selon l'invention consistant en deux moteurs, la figure 2 montre une coupe à travers le carter tournant d'un moteur à piston radial, la figure 3 montre une coupe à travers un ensemble hydromécanique d'entraînement selon l'invention consistant en trois moteurs, la figure 4 montre un schéma de branchement de l'en- semble d'entraînement selon la figure 1, la figure 5 montre un schéma de branchement de l'en- semble d'entraînement selon la figure 3. L'ensemble hydromécanique d'entraînement se- lon l'invention, qui est prévu dans cet exemple de ré- alisation et dans le suivant sous la forme d'un en- traînement central pour une pression de travail, pré- sente un moteur à piston axial 1 dont on peut régler le volume d'absorption, lequel est encastré dans un carter de boîte de vitesses 2 L'arbre de sortie 3 du moteur à piston axial est relié à une roue dentée (pi- gnon) 4 formée sur l'arbre de prolongement 5 prenant appui sur l'arbre de sortie 3. La roue dentée 4 s'engrène avec une denture 6 formée sur le pourtour extérieur du carter 7 d'un moteur à piston radial 8 sollicité de l'intérieur, à volume d'absorption constant Le carter 7 est monté de façon à pouvoir tourner Dans ce but, on dispose deux paliers 9 a et 9 b sur un tourillon 10 d'un couvercle de carter de boîte de vitesses 11 Le couvercle de carter de boîte de vitesses 11 constitue une partie du carter de boîte de vitesses 2 et est alimenté en agent sous pression par des canaux 12 d'alimentation et de dé- charge, canaux qui mènent aux chambres de pression avant les pistons disposés radialement 13 du moteur à piston radial 8 Du côté gauche du moteur à piston ra- dial 8 sur la figure, son carter 7 est relié solidai- rement en rotation à un flasque 20 qui s'appuie au moyen d'un palier 14 sur le carter de boîte de vites- ses 2 Le flasque 13 faisant saillie sur le carter de boîte de vitesses 2 est constitué sous la forme d'un dispositif d'entraînement de couple de rotation relié solidairement en rotation à un arbre 15 qui passe à travers le moteur à piston radial 8 en son centre et qui est monté du côté droit du moteur à piston radial 8, sur la figure, dans le couvercle de carter de boîte de vitesses 12 L'arbre 15 est relié, par l'extrémité droite de l'arbre, à un dispositif de transmission de couple de rotation 16 servant également de flasque 13 constitué comme le dispositif de transmission de cou- ple de rotation pour assurer la liaison avec un car- dan. A la figure 2, on a représenté une coupe à travers le carter tournant 7 du moteur à piston radial 8 Les pistons 13 sont disposés dans un logement pour pistons relié solidairement en rotation au tourillon En actionnant radialement la surface frontale in- terne radialement des pistons 13 par l'agent sous pression, ces pistons sont pressés radialement vers l'extérieur contre un chemin incurvé formé sur la surface intérieure de la paroi du carter De cette fa- çon, on obtient un mouvement de rotation du carter 7. Si, inversement, on actionne la chambre intérieure du carter 7 avec une légère surpression, les pistons se soulèvent du chemin incurvé et sont pressés dans leur position radialement interne de point mort Le carter 7 peut alors tourner librement. L'ensemble hydromécanique d'entraînement fonctionne de la manière suivante: Le moteur à piston axial 1 à volume d'absorption réglable et le moteur à piston radial 8 à volume d'absorption constant sont d'abord branchés hydrauliquement en parallèle La dif- férence de vitesses de rotation entre le moteur à pis- ton axial 1 tournant rapidement et le moteur à piston radial 8 tournant lentement est compensée par une dé- multiplication entre la roue dentée 4 et la denture 6. Dès qu'une vitesse de rotation déterminée est atteinte (celle-ci se situe dans la zone de vitesse de rotation maximale du moteur à piston radial 8), on débranche le moteur à piston radial 8 en le séparant du circuit hy- draulique et en actionnant en même temps la chambre intérieure du carter avec une légère surpression Le moteur à piston axial 1 qui est réglé sur le circuit de débranchement à volume d'absorption minimal bascule alors immédiatement sur le volume d'absorption maxi- mal, pour pouvoir recueillir l'agent sous pression du moteur à piston radial 8 qui a été libéré La vitesse de rotation de sortie du moteur à piston axial 1, et de cette façon aussi la vitesse de rotation de sortie de l'ensemble hydromécanique d'entraînement, prise sur les dispositifs d'entraînement de couple de rotation, peut alors être davantage augmentée, tandis que ce mo- teur à piston axial 1 est déplacé dans le sens allant vers le volume d'absorption minimal. La figure 3 montre un exemple de réalisation dans lequel l'ensemble hydromécanique d'entraînement est pourvu de deux moteurs à piston radial branchés hydrauliquement en parallèle sur le moteur à piston axial Dans ce cas, tous les moteurs sont complètement disposés à l'intérieur du carter de boîte de vitesses 2 Le moteur à piston axial la est pourvu d'un arbre de sortie 30 passant à travers celui-ci et sur les ex- trémités duquel est fixée respectivement une roue den- tée 4 a ou 4 b Chaque roue dentée 4 a ou 4 b vient en prise avec le carter pouvant tourner d'un moteur à piston radial 8 a ou 8 b Les moteurs à piston radial 8 a et 8 b sont débranchés ou branchés l'un après l'autre. Le processus de branchement déjà décrit se déroule alors deux fois, l'une après l'autre. A l'aide d'un dispositif de ce type, on peut atteindre une plus grande zone d'action qu'avec un dispositif qui ne présente qu'un seul moteur à piston radial Par exemple on peut atteindre une zone globale d'action de 5 dans une zone d'action de 3 du moteur réglable à piston axial, en utilisant seulement un moteur à piston radial à volume d'absorption constant, tandis qu'en utilisant deux moteurs à piston radial pouvant être débranchés, à volume d'absorption cons- tant, on peut atteindre facilement une zone totale d'action de 7 En même temps qu'une zone d'action de 2 d'une pompe de réglage qui entraîne les moteurs, on obtient pour l'entraînement hydrostatique d'avancement d'un véhicule une zone totale d'action de 10 ou 14, ce qui est suffisant dans la plupart des cas. Les figures 4 et 5 montrent des schémas hy- drauliques simplifiés de la disposition comprenant un moteur pouvant être débranché (figure 4) ou de la dis- position comprenant deux moteurs pouvant être débran- chés (figure 5) A l'aide d'un distributeur 17 ou de deux distributeurs 17 a, 17 b, on obtient la séparation du ou des moteurs constants du circuit hydraulique, tandis qu'en même temps à l'aide d'un autre distribu- teur 18 ou de deux autres distributeurs 18 a, 18 b, on actionne le branchement de ralenti. il REVENDICATIONS 1 ') Ensemble hydromécanique d'entraînement avec au moins deux moteurs hydrostatiques qui sont branchés hydrauliquement en parallèle et sont accou- plés mécaniquement l'un à l'autre du côté sortie, l'un au moins de ces moteurs pouvant être débranché hydrau- liquement, l'agent sous pression dont on dispose lors du débranchement du moteur étant prévu pour être re- cueilli par l'autre moteur, ensemble hydromécanique d'entraînement caractérisé en ce que le moteur, qui peut être débranché, est constitué sous la forme d'un moteur à piston radial ( 8) sollicité de l'intérieur et tournant lentement avec un carter ( 7) monté de façon à pouvoir tourner, tandis que l'autre moteur est réalisé sous la forme d'un moteur à Diston axial ( 1) réglable, tournant rapidement, le moteur à piston axial ( 1) étant relié efficacement du côté sortie, au carter ( 7) du moteur à piston radial ( 8) se trouvant en liaison avec un élément d'entraînement de l'ensemble hydromé- canique d'entraînement, de façon solidaire en rota- tion. ) Ensemble d'entraînement hydromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mo- teur à piston radial ( 8) est constitué sous la forme d'un moteur à cylindrée constante. ) Ensemble hydromécanique d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mo- teur à piston axial réglable ( 1) est muni d'un régula- teur de pression constante. 40) Ensemble hydromécanique d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que le carter ( 7) du moteur à piston radial ( 8) est muni, 'sur le pourtour extérieur, d'une denture ( 6) venant en prise avec une roue dentée ( 4) reliée solidairement en rotation à l'arbre de sortie ( 3) du moteur à piston axial ( 1). ) Ensemble hydromécanique d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ca- ractérisé en ce que l'élément d'entraînement de l'en- semble hydromécanique d'entraînement consiste en un arbre ( 15) traversant au centre le moteur à piston ra- dial ( 8) lequel est relié solidairement en rotation au carter ( 7) du moteur à piston radial ( 8) et présente respectivement aux deux extrémités de l'arbre un dis- positif de transmission de couple de rotation ( 20, 16). ) Ensemble hydromécanique d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ca- ractérisé en ce que le moteur à piston axial (la) est relié, du côté sortie, à deux moteurs à piston radial ( 8 a, Sb) branchés hydrauliquement en parallèle et pou- vrant être débranchés. ) Ensemble hydromécanique d'entraînement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mo- teur à piston axial (la) présente un arbre de sortie ( 3 a) qui passe à travers et qui est relié respective- ment en entraînement, aux deux extrémités, avec le carter d'un moteur à piston radial ( 8 a ou 8 b). 8 ) Ensemble hydromécanique d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 5 -à 7, ca- ractérisé par le fait qu'on l'utilise comme organe d'entraînement central dans un véhicule dont toutes les roues sont motrices. 9 ) Ensemble hydromécanique d'entraînement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moteurs ( 1, 8 ou la, 8 a, 8 b) sont disposés dans un carter commun ( 2) de boîte de vitesses. ) Ensemble hydromécanique d'entraînement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on prévoit pour l'entraînement des moteurs ( 1, 8 ou la, 8 a, 8 b), une pompe hydrosta- tique réglable.