Brevet FR2793850A1 — publié le 20001124

Unité hydrostatique à cylindrée variable. La présente invention est relative à une unité hydrostatique à cylindrée variable, du type à pistons axiaux et plateau inclinable, utilisable en particulier comme pompe ou comme moteur dans un variateur hydrostatique d'une transmission à dérivation de puissance pour véhicule automobile. Dans une telle transmission à dérivation de puissance, chaque élément du variateur hydrostatique peut avoir un rôle distinct selon la zone de fonctionnement. En fonctionnement pompe, l'unité hydrostatique prélève une certaine puissance mécanique sur la chaîne mécanique. En fonctionnement moteur, au contraire, l'unité hydrostatique fournit une certaine puissance hydraulique qui est transformée en puissance mécanique transmise à un élément de la chaîne mécanique. Les unités hydrostatiques utilisées dans de telles transmissions à dérivation de puissance doivent non seulement pouvoir fonctionner soit en pompe, soit en moteur, mais également autoriser une inversion du sens de débit quelle que soit la valeur de la vitesse ou la cylindrée de l'unité hydrostatique. L'unité hydrostatique doit donc pouvoir tourner et débiter dans les deux sens et son fonctionnement doit pouvoir être assuré à pleine pression quelle que soit la vitesse ou la cylindrée. La commande de cylindrée d'une unité hydrostatique se fait habituellement au moyen d'un dispositif actionneur rotatif ou au moyen d'un vérin hydraulique à double effet, agissant directement sur l'inclinaison du plateau de l'unité hydrostatique. Compte tenu des pressions importantes qui sont nécessaires lors de l'utilisation d'une telle unité hydrostatique à cylindrée variable dans une transmission à dérivation de puissance pour véhicule automobile, les dimensions qu'il est nécessaire de donner à de tels dispositifs à actionneur rotatif ou encore à de tels vérins à double effet rendent leur inté-ration dans la transmission pratiquement impossible. La présente invention a donc pour objet de permettre la commande de cylindrée d'une telle unité hydrostatique du type à pistons axiaux et plateau inclinable, d'une manière telle que l'encombrement de l'unité hydrostatique équipée de son dispositif de commande de cylindrée soit le plus réduit possible. A cet effet, l'unité hydrostatique à cylindrée variable selon la présente invention, du type à pistons axiaux et plateau inclinable, comporte un dispositif de commande de cylindrée actionné par une pression de pilotage, comprenant deux vérins hydrauliques de positionnement et de compensation à simple effet, disposés de façon à agir sur le plateau inclinable en des zones sensiblement diamétralement opposées, et un circuit hydraulique d'alimentation des deux vérins de positionnement et de compensation, capable d'alimenter l'un des deux vérins à la pression de refoulement de l'unité hydrostatique et l'autre vérin à une pression de commande modulée pour commander l'inclinaison du plateau. De cette manière, selon le mode de fonctionnement, l'un des vérins est capable de compenser le couple de basculement provoqué par les pistons de l'unité hydrostatique tandis que l'autre vérin est alimenté à une pression de commande modulée inférieure à la pression de refoulement, en vue de la variation de cylindrée. Le circuit hydraulique d'alimentation des deux vérins de positionnement et de compensation comprend de préférence un distributeur inverseur capable d'inverser l'alimentation des deux vérins à la pression de commande modulée, selon le sens de l'inclinaison du plateau.Le circuit hydraulique comprend également de préférence, pour ZD chaque vérin, un distributeur sélecteur capable d'alimenter sélectivement chacun des deux vérins, à la pression de refoulement de l'unité hydrostatique ou à la pression de commande modulée. Dans un mode de réalisation avantageux, le plateau inclinable comporte deux excroissances latérales diamétralement opposées sur lesquelles viennent s'appuyer respectivement les tiges des deux vérins hydrauliques de positionnement et de compensation, par l'intermédiaire de patins de friction. D'une manière générale, une transmission à dérivation de puissance pour véhicule automobile du type comprenant un variateur hydrostatique comportera selon l'invention, deux unités hydrostatique à cylindrée variable telles que définies précédemment. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue extérieure en bout d'une unité hydrostatique à cylindrée variable selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en section selon 11-II de la figure 1; et - la figure 3 illustre schématiquement un exemple de circuit hydraulique pour l'alimentation des vérins de positionnement et de compensation. Telle qu'elle est illustrée schématiquement sur les figures 1 et 2, l'unité hydrostatique à cylindrée variable 1 comprend onze pistons axiaux l a montés dans un barillet 2 et coopérant avec un plateau inclinable 3. Les différents pistons axiaux l a se déplacent dans des logements cylindriques 4 qui sont en communication, lors de la rotation du barillet 2 et de l'ensemble des pistons 1, avec deux lumières 5 et 6 en forme de haricot disposées circonférentiellement sur le trajet des alésages cylindriques 4 et pratiqués dans une glace de distribution 13. La lumière 6 joue le rôle d'orifice de refoulement, tandis que la lumière 5 joue le rôle d'orifice d'alimentation pour le débit d'huile traversant l'unité hydrostatique. Les différents pistons, tels que le piston la visible en coupe sur la figure 2, viennent s'appuyer sur le plateau incliné 3 par l'intermédiaire de patins glissants 7. D'une manière classique, les patins 7 sont équilibrés par la pression de l'huile enfermée derrière le piston 1 a dans le logement 4 correspondant et transmise au patin 7 par le conduit 8 traversant la tête sphérique 9 du piston 1 et communiquant par le conduit 10 avec une zone de glissement 11 située entre le patin 7 et le plateau 3. Le patin 7 est maintenu autour de la tête sphérique 9 par un logement en saillie 12 qui vient entourer la tête sphérique 9 tout en pivotant par rapport à cette dernière, selon l'inclinaison du plateau 3. L'alimentation et le refoulement à haute pression par les lumières 6 et 5 se font par des conduits non représentés sur les figures, et aboutissant sur la glace de distribution 13. La variation de la cylindrée se fait par inclinaison du plateau 3. A cet effet et selon la présente invention, la commande d'inclinaison du plateau 3 est réalisée au moyen de deux vérins hydrauliques 14 et 15 identiques et à simple effet, ayant à la fois un rôle de positionnement du plateau inclinable 3 et de compensation du couple de rappel provoqué par la haute pression de refoulement agissant sur un certain nombre de pistons la de l'unité hydrostatique 1. Les deux vérins 14, 15 sont disposés de façon diamétralement opposée et agissent directement sur le plateau 3, qui comporte deux excroissances latérales diamétralement opposées 14a et l5a visibles sur la fi-ure 1. Chacun des vérins 14, 15 comporte un piston 16, 17 muni d'une extrémité sphérique 18, 19 qui vient coopérer avec un patin de glissement 7 identique aux patins 7 servant d'appui pour les différents pistons axiaux la. Ces patins de glissement 7 sont également équilibrés de la même manière que ceux des pistons axiaux 1 a, grâce à l'existence de conduits 20, 21 pratiqués dans les pistons 16, 17 et de passages 22, 23 pratiqués dans les patins 7. Les vérins 14, 15 sont alimentés par des conduits 24, 25 faisant partie d'un circuit hydraulique d'alimentation 26 illustré sur la figure 3. On n'a représenté sur la figure 3 que le circuit de commande de la cylindrée de l'unité hydrostatique 1, l'alimentation et le refoulement à haute pression n'ont pas été représentés. Le circuit hydraulique 26 comprend un distributeur inverseur 27 constitué à titre d'exemple par une valve à quatre voies et trois positions commandée électriquement, capable d'inverser l'alimentation des deux vérins 14, 15 selon le sens de l'inclinaison du plateau 3, c'est-à-dire selon que l'unité hydrostatique 1 fonctionne en pompe ou en moteur. Le circuit hydraulique 26 comprend également deux distributeurs sélecteurs 28, 29, associés respectivement au vér-in 14 et au vérin 15. Les deux distributeurs 28, 29 sont réalisés dans l'exemple illustré sous la forme d'une valve à trois voies et deux positions à commande électrique et retour par ressort. Une pompe de gavage 30 pompe l'huile de la bâche 31 et vient alimenter par le conduit 32 le distributeur inverseur 27 qui dirige l'huile, soit sur le vérin 14 par le conduit 33 à travers un distributeur d'arrêt 34 constitué par une valve à deux positions et deux voies à commande électrique et rappel par ressort, soit vers le vérin 15 par le conduit 35 à travers un distributeur d'arrêt 36 constitué par une valve à deux positions et deux voies à commande électrique et retour par ressort. La haute pression refoulée par l'unité hydrostatique 1 fonctionnant en pompe ou alimentant l'unité hydrostatique 1 fonctionnant en moteur, est également appliquée à l'un des vérins 14, 15. Dans l'exemple illustré sur la figure 1 qui correspond à la position du plateau 3 illustrée sur la figure 2, le vérin 14 sert à compenser le couple de rappel provoqué par l'action de la haute pression dans la zone de refoulement de la lumière 5 sur les pistons axiaux la se trouvant en face de la lumière 5. A cet effet, le vérin de compensation 14 est également alimenté par la haute pression régnant dans l'unité hydrostatique 1. L'huile à haute pression est en effet appliquée au vérin 14 par le conduit 37 à travers le distributeur sélecteur 28 en passant par les clapets anti-retour 38, 39. Deux clapets anti-retour 38 sont placés des deux côtés de l'unité hydrostatique 1 pour tenir compte du sens de fonctionnement de l'unité hydrostatique. Dans ce mode de fonctionnement, le distributeur sélecteur 28 se trouve placé dans la position inverse de celle qui est représentée sur la figure 3. Au contraire, le vérin 15 joue un rôle de pilotage de la variation de la cylindrée de l'unité hydrostatique 1 en étant uniquement alimenté par la pression de commande modulée provenant de la pompe de gavage 30. A cet effet, le distributeur sélecteur 29 se trouve dans la position illustrée sur la figure 3. La pression de commande est en pratique largement inférieure à la haute pression traversant l'unité hydrostatique 1. Lors d'un fonctionnement avec une inclinaison inverse du plateau 3, les rôles respectifs des deux vérins 14 et 15 sont inversés, la haute pression alimentant cette fois le vérin 15 par l'intermédiaire des conduits 40 en traversant le distributeur sélecteur 29 placé dans la position inverse de celle qui est représentée sur la figure 3 et à travers les clapets anti-retour 41 et 42. On notera que la pression de commande modulée provenant de la pompe de gavage 30 alimente également l'unité hydrostatique 1 par le conduit 43 ou le conduit 44 en fonction du sens de rotation de ladite unité hydrostatique. Par un choix convenable de la section des vérins de compensation et de positionnement 14, 15, on comprend qu'il est possible d'équilibrer le couple de rappel provoqué par la haute pression agissant sur les pistons axiaux 1 a dans le barillet 2. Le vérin 14 ou 15 à simple effet ainsi alimenté à la haute pression de refoulement, permet de vaincre le couple résistant induit par les patins 7 des pistons axiaux la dans la zone de refoulement. L'autre vérin à simple effet 14 ou 15 connecté à la pression de commande modulée, permet de positionner le plateau à l'inclinaison souhaitée correspondant à la cylindrée recherchée, et ce de manière simple étant donné que le couple résistant est annulé par le premier vérin. Les deux vérins 14, 15 peuvent aisément être permutés dans leur fonction par action sur le distributeur sélecteur 27, afin de réaliser le pilotage de l'inclinaison du plateau 3 dans les deux sens d'inclinaison ZD dudit plateau. L'utilisation des vérins 14 et 15 sous la forme de vérins à simple effet agissant de manière sensiblement diamétralement opposée sur le plateau inclinable 3, permet de réduire sensiblement le diamètre de chacun des vérins 14, 15 et de réaliser un ensemble présentant un encombrement réduit, acceptable pour son intégration dans une transmission à dérivation de puissance pour véhicule automobile. REVENDICAIUONS 1-Unité hydrostatique à cylindrée variable, du type à pistons axiaux et plateau inclinable, utilisable en particulier comme pompe ou comme moteur dans un variateur hydrostatique d'une transmission à dérivation de puissance pour véhicule automobile, comportant un dispositif de commande de cylindrée actionné par une pression de pilotage, caractérisée par le fait que le dispositif de commande de cylindrée comprend deux vérins hydrauliques (14, 15) de positionnement et de compensation à simple effet, disposés de façon à agir sur le plateau inclinable (3) en des zones sensiblement diamétralement opposées, et un circuit hydraulique (26) d'alimentation des deux vérins de positionnement et de compensation, capable d'alimenter l'un des deux vérins à la pressio n de refoulement de l'unité hydrostatique et l'autre vérin à une pression de commande modulée pour commander l'inclinaison du plateau. 2-Unité hydrostatique à cylindrée variable selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le circuit hydraulique d'alimentation des deux vérins de positionnement et de compensation comprend un distributeur inverseur (27) capable d'inverser l'alimentation des deux vérins à la pression de commande modulée, selon le sens de l'inclinaison du plateau. 3-Unité hydrostatique à cylindrée variable selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le circuit hydraulique d'alimentation des deux vérins de positionnement et de compensation comprend, pour chaque vérin, un distributeur sélecteur (28, 29) capable d'alimenter sélectivement chacun des deux vérins, à la pression de refoulement de l'unité hydrostatique ou à la pression de commande modulée. 4-Unité hydrostatique à cylindrée variable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le plateau inclinable (3) comporte deux excroissances latérales (14a, l5a) diamétralement opposées sur lesquelles viennent s'appuyer respectivement les tiges des deux vérins hydrauliques (14, 15) de positionnement et de compensation, par l'intermédiaire de patins de friction. 5-Transmission à dérivation de puissance pour véhicule automobile du type comprenant un variateur hydrostatique, caractérisée par le fait que le variateur hydrostatique comporte deux unités hydrostatique à cylindrée variable selon l'une quelconque des revendications précédentes.