Brevet FR2910581A1 — publié le 20080627

TRANSMISSION A FONCTIONNEMENT CONTINU, A DERIVATION DE PUISSANCE HYDROSTATIQUE-MECANIQUE La présente invention concerne une transmission à fonctionnement continu, à dérivation de puissance, hydrostatique-mécanique, en particulier pour des véhicules automobiles, avec un arbre de transmission, qui dérive sur une boîte totalisatrice d'une part de manière mécanique et d'autre part par le biais d'une unité de pompe hydrostatique, la boîte totalisatrice, de préférence un engrenage planétaire, comportant des éléments d'engrenage qui sont au moins en relation d'entraînement avec l'arbre de transmission et avec un arbre de sortie. Le document DE 36 22 045 C2 décrit, par exemple, une transmission de ce type, dans laquelle, outre l'unité de pompe hydrostatique et un moteur hydraulique, sont prévus deux trains planétaires en tant que boîte totalisatrice et un embrayage de démarrage, afin de prendre en compte les exigences relatives notamment à l'utilisation dans des véhicules automobiles. Le but de l'invention consiste à fournir une transmission à dérivation de puissance, hydrostatique-mécanique qui, outre les avantages connus de couple de transmission élevé et de forte transmission de puissance, est réalisée de manière particulièrement appropriée en termes de construction et de fabrication. Ce but est atteint selon l'invention en ce que l'unité de pompe hydrostatique, avec un premier élément de pompe, est 2910581 2 reliée à l'arbre d'entraînement et, avec un second élément de pompe, est reliée de manière mécanique à un élément d'engrenage de la boîte totalisatrice. Des perfectionnements avantageux de l'invention sont décrits ci-après. 5 Selon l'invention, il est proposé que l'unité de pompe hydrostatique soit reliée, avec le premier élément de pompe, à l'arbre de transmission et, avec l'autre élément de pompe, de manière mécanique à un élément d'engrenage de la boîte totalisatrice. Cette disposition simple permet une distribution 10 de puissance totalement variable entre une manière directement mécanique et une manière hydrostatique-mécanique sur la boîte totalisatrice, dans laquelle les flux de puissance divisés sont de nouveau réunis avec le rapport de transmission appliqué ; en outre, l'unité de pompe hydrostatique peut être commandée comme 15 un embrayage de démarrage, de sorte qu'un embrayage de démarrage séparé puisse être supprimé. De manière appropriée en termes de fabrication, l'unité de pompe hydrostatique peut être formée par un engrenage planétaire simple enveloppé dont les pignons satellites forment des pompes 20 à engrenages en collaboration avec le pignon extérieur et le pignon planétaire, des conduits d'aspiration et de pression étant réalisés dans l'enveloppe, lesquels communiquent avec la vanne de contrôle de flux. Ceci conduit à une unité de pompe à faible coût, particulièrement solide et performante. En outre, l'arbre de transmission de la transmission peut de préférence entraîner le pignon planétaire de l'engrenage planétaire (en tant qu'un élément de pompe) et le porte-satellites avec les pignons satellites (en tant qu'autre élément de pompe) peut dériver sur un élément d'engrenage de la boîte totalisatrice. Dans un perfectionnement avantageux de l'invention, le moteur hydraulique voisin de l'unité de pompe, de manière axiale peut de préférence également être réalisé comme un engrenage planétaire enveloppé dont les pignons satellites forment des pompes à engrenages en collaboration avec le pignon extérieur et le pignon planétaire, des conduits de pression et des conduits 2910581 3 d'évacuation qui communiquent avec la vanne de contrôle de flux étant prévus dans l'enveloppe. En outre, de manière particulièrement simple et économique en termes de construction, le pignon extérieur de l'engrenage 5 planétaire réalisé comme un moteur hydraulique peut être disposé de manière fixe en rotation, tandis que le pignon planétaire est en relation d'entraînement avec la boîte totalisatrice, et au moins trois pignons satellites sans porte-satellites étant en outre disposés en porte à faux entre le pignon extérieur et le 10 pignon planétaire. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux concernant les rapports de transmission et le couple de transmission, la boîte totalisatrice peut être formée par un train planétaire, avec un pignon extérieur, un pignon planétaire 15 et un porte-satellites avec plusieurs pignons satellites doubles, dont respectivement un pignon satellite situé à l'intérieur de manière radiale est en prise avec le pignon planétaire et un pignon satellite situé à l'extérieur de manière radiale est en prise avec le pignon extérieur. 20 En outre, dans une disposition simple en termes de structure et de construction, le porte-satellites de la boîte totalisatrice peut être relié au porte-satellites de l'unité de pompe hydrostatique par le biais d'un premier arbre intermédiaire. Cette unité de pompe hydrostatique est alors 25 réalisée en tant qu'engrenage planétaire. De plus, le pignon planétaire de la boîte totalisatrice peut être relié au pignon planétaire du moteur hydraulique réalisé comme engrenage planétaire par le biais d'un arbre creux autour du premier arbre intermédiaire et enfin, le pignon extérieur de la boîte 30 totalisatrice peut être couplé avec l'arbre de sortie. Pour obtenir une commande de dérivation de puissance avantageuse et précise par le biais de la vanne de régulation de flux, il est proposé que les conduits de pression de l'unité de pompe hydrostatique puissent varier d'une position totalement 35 ouverte à une position totalement fermée et que, pour l'interruption d'une transmission de puissance, les conduits 2910581 4 d'aspiration de l'unité de pompe puissent en outre être court-circuités avec ses conduits de pression. De plus, pour fournir un sens de rotation opposé de l'arbre de sortie (rapport arrière ou réalisation concrète d'un rapport 5 de marche lente avec une transmission à l'infini ), le moteur hydraulique peut être entraîné dans le sens inverse par l'inversion du flux volumique, le porte-satellites de la boîte totalisatrice étant en outre bloqué pour obtenir le rapport arrière. Cette boîte totalisatrice peut alors être réalisée 10 comme un engrenage planétaire. Enfin, de manière économique, l'unité de pompe hydrostatique peut servir en même temps à l'alimentation principale de la transmission en ce qui concerne la lubrification, le refroidissement, etc. Une pompe d'alimentation séparée peut par 15 conséquent être supprimée. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit par la suite de manière plus détaillée avec des caractéristiques additionnelles. Le dessin schématique montre sur : la figure 1, une transmission à fonctionnement continu, à 20 dérivation de puissance hydrostatique-mécanique, pour des véhicules automobiles, avec une unité de pompe hydrostatique, une vanne de régulation de flux, un moteur hydraulique et une boîte totalisatrice ; et la figure 2, une vue X d'après la figure 1 de l'unité de 25 pompe hydrostatique de la transmission. D'après la figure 1, la transmission à fonctionnement continu hydrostatique-mécanique 10 pour les véhicules automobiles se compose essentiellement d'un arbre de transmission 12, d'une unité de pompe hydrostatique 14, d'une 30 vanne de régulation de flux 16, d'un moteur hydraulique 18, d'une boîte totalisatrice 20 et d'un arbre de sortie 22. Par le biais de l'arbre d'entraînement 12, qui est par exemple couplé avec un moteur à combustion interne, la puissance d'entraînement est alimentée dans la transmission 10, tandis que 35 l'arbre de sortie 22 est relié avec l'autre système d'entraînement du véhicule automobile de manière connue par 2910581 5 l'homme du métier. De manière non représentée, les éléments d'entraînement 12, 14, 18 à 22 mentionnés sont montés dans un logement de transmission de manière coaxiale et rotative. L'unité de pompe hydrostatique 14 est essentiellement 5 réalisée comme un engrenage planétaire ordinaire avec un pignon planétaire 28, un porte-satellites 26 avec quatre pignons satellites 24 montés de manière rotative (voir également la figure 2) et un pignon extérieur 30 (couronne), dont les dents sont en prises les unes avec les autres. Mais, par la 10 disposition de corps de guidage d'écoulement 32 situés à l'intérieur (figure 2), d'une enveloppe extérieure 34 (figure 1) et de joints d'étanchéité correspondants (non représentés), l'engrenage planétaire 14 est de surcroît réalisé comme une pompe à engrenages qui, au moyen de conduits d'aspiration 36 et 15 de conduits de pression 38, entraîne le moteur hydraulique 18 d'une manière qui doit encore être décrite. En outre, comme montré sur la figure 2, pour chaque pignon satellite 28, dérivent deux conduits d'aspiration 36 et deux conduits de pression 38 qui sont respectivement guidés ensemble vers une 20 chambre d'aspiration et une chambre de pression commune dans la vanne de régulation de flux 16. Le pignon planétaire 24 en tant qu'élément de pompe (d'entraînement) de l'unité de pompe 14 est couplé avec l'arbre d'entraînement 12, tandis que le porte-satellites 26 en tant 25 qu'autre élément de pompe (de dérivation) est relié de manière fixe au porte-satellites 42 de la boîte totalisatrice 20 par le biais d'un premier arbre intermédiaire 40. Le pignon extérieur 30 est monté comme un organe réactionnel libre en porte à faux sur les pignons satellites 28. 30 Par le biais des conduits d'aspiration 36 et des conduits de pression 38, l'unité de pompe hydrostatique 14 est reliée au moteur hydraulique 18 de manière hydraulique. Comme l'unité de pompe 14, le moteur hydraulique 18 est réalisé comme une pompe à engrenages ou un moteur à engrenages d'après la figure 2 avec 35 des corps de guidage d'écoulement 32 et une enveloppe 34 et, par le flux volumique de l'unité de pompe 14 se trouvant sous 2910581 6 pression, est entraîné avec une capacité spécifique de débit conformément adaptée. En outre, comme montré sur la figure 1 et s'éloignant de la figure 2, le pignon planétaire de dérivation 44 du moteur 5 hydraulique 14 est en relation d'entraînement avec le pignon planétaire 46 de la boîte totalisatrice 20 par le biais d'un arbre creux 48, tandis que le pignon extérieur 50 du moteur hydraulique 18 est disposé de manière fixée au boîtier. Les pignons satellites 52 sont montés en porte à faux entre le 10 pignon extérieur 50 et le pignon planétaire 44. La boîte totalisatrice 20 ou son porte-satellites 42 porte plusieurs trains planétaires avec des pignons satellites 54 situés à l'intérieur de manière radiale et des pignons satellites 56 situés à l'extérieur de manière radiale, lesquels 15 sont en prise les uns avec les autres et avec le pignon planétaire 46 et le pignon extérieur 58. Le pignon extérieur 58 est couplé par entraînement avec l'arbre de sortie 22. Dans les conduits de pression 38 et les conduits d'aspiration 36, est activée la vanne de régulation de flux 16 20 (diaphragme variable) électro-hydraulique, indiquée uniquement avec des lignes pointillées, à l'aide de laquelle les états de commutation suivants peuvent être commandés. En outre, les côtés de pression et d'aspiration des pompes de fluide particulières (formées par les éléments des engrenages 25 planétaires 14, 18) sont réunis dans une chambre de pression et d'aspiration commune respective. De là, le flux de fluide arrive dans le moteur hydraulique 18 par l'intermédiaire de la vanne de régulation de flux 16, qui peut être réglée par un actionneur non représenté. Un capteur (non représenté) mesure le flux de 30 fluide régnant dans la chambre de pression et restitue le couple appliqué au moteur à combustion interne effectuant l'entraînement. L'échange de fluide en raison de pertes par fuite dans les pompes à engrenages ou les moteurs à engrenages se produit de 35 manière appropriée du côté de la chambre d'aspiration. Du côté de la chambre de pression, les flux de fluide nécessaires 2910581 7 peuvent le cas échéant être réinitialisés pour l'alimentation de la transmission 10, notamment pour sa lubrification ou son refroidissement. Dans le cas de la vanne de régulation de flux 16 totalement 5 fermée, l'unité de pompe hydrostatique 14 et le moteur hydraulique 18 sont bloqués de manière hydraulique et l'unité de pompe 14 transmet par conséquent la puissance d'entraînement de manière purement mécanique par le biais du porte-satellites 26 et de l'arbre intermédiaire 40 au porte-satellites 42 de la 10 boîte totalisatrice 20 et par le biais de son pignon extérieur 58 sur l'arbre de sortie 22. (Il s'applique essentiellement : puissance d'entraînement = puissance mécanique). Cependant, le cas échéant, de l'huile hydraulique peut être fournie pour l'alimentation de la transmission 10 par un glissement minime de 15 l'embrayage. Dans le cas de la vanne de régulation de flux 16 totalement ouverte (voir les flèches dessinées des sens de rotation des éléments de pompe 24, 28, 30 d'après la figure 2), en raison de la disposition décrite de la boîte totalisatrice 20, le porte- 20 satellites 26 de l'unité de pompe hydrostatique 14 est arrêté et la puissance d'entraînement est convertie exclusivement en puissance hydraulique avec l'entraînement correspondant du moteur hydraulique 18. Par conséquent, avec un rapport de transmission conformément supérieur (plus court), le pignon 25 planétaire 44 du moteur hydraulique 18 entraîne, par le biais de l'arbre creux 48, le pignon planétaire 46 de la boîte totalisatrice 20, la dérivation est effectuée par le biais des pignons satellites 54, 56 et par le pignon extérieur 58 sur l'arbre de sortie 22 (puissance d'entraînement = puissance 30 hydraulique). Dans le cas de positions intermédiaires de la vanne de régulation de flux 16, l'unité de pompe hydrostatique 14 agit quasiment en glissement, la puissance d'entraînement peut par conséquent être distribuée de manière continue entre la 35 puissance hydraulique et la puissance mécanique, avec des changements de transmission de la boîte totalisatrice 20 de 2910581 8 manière conformément continue et une dérivation commune par le biais du pignon extérieur 58 ou de l'arbre de sortie 22 (puissance d'entraînement = puissance mécanique + puissance hydraulique). 5 Dans le cas des conduits de pression et d'aspiration 38, 36 de l'unité de pompe hydrostatique 14 court-circuités par le biais de la vanne de régulation de flux 16, l'unité de pompe hydrostatique fonctionne sans transmission de la puissance d'entraînement et agit par conséquent comme un débrayage ou un 10 embrayage de démarrage pour le véhicule automobile. Pour la réalisation d'une liaison de force ou le passage de la plus grande transmission (la plus courte) ou pour le démarrage du véhicule automobile, le flux de fluide du dispositif de pompe hydrostatique 14 est conduit au moteur 15 hydraulique 18 de manière régulée. Pour la réalisation d'une transmission de marche lente à l'infini (arrêt de l'arbre de sortie 22) de la transmission 10, le moteur hydraulique 18 est entraîné dans le sens inverse par rapport au sens de rotation avant régulier du porte- 20 satellites 42 par l'inversion du flux de fluide à l'aide de la vanne de contrôle de flux 16. En outre, pour fournir un rapport arrière de la transmission 10, le porte-satellites 42 est bloqué par le biais d'un frein 60. Etant donné que, dans le dernier cas, une transmission 25 constante est fournie, laquelle est déterminée par la transmission hydraulique entre le dispositif de pompe hydrostatique 14 et la géométrie de la boîte totalisatrice 20, comme cité précédemment, la fonction d'accouplement du dispositif de pompe 14 et/ou la commande de la fonction de 30 blocage du frein 60 sont déterminantes. Dans le mode de réalisation constructif, l'unité de pompe hydrostatique 14, la vanne de régulation de flux 16 et le moteur hydraulique 18 peuvent être assemblés dans un boîtier (non représenté). En outre, la partie de boîtier intermédiaire peut 35 être un boîtier de vanne avec les conduits de pression et d'aspiration 38, 36 intégrés et la vanne de régulation de flux REVENDICATIONS 1. Transmission à fonctionnement continu, à dérivation de puissance, hydrostatique-mécanique, notamment pour des véhicules automobiles, avec un arbre de transmission, qui dérive sur une boîte totalisatrice d'une part de manière mécanique et d'autre part par le biais d'une unité de pompe hydrostatique, la boîte totalisatrice, de préférence un engrenage planétaire, comportant des éléments d'engrenage qui sont au moins en relation d'entraînement avec l'arbre de transmission et avec un arbre de sortie, caractérisée en ce que l'unité de pompe hydrostatique (14), avec un premier élément de pompe (24), est reliée à l'arbre d'entraînement (12) et, avec un second élément de pompe (26, 28), est reliée de manière mécanique à un élément d'engrenage (46) de la boîte totalisatrice (20). 2. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de pompe hydrostatique (14) est formée par un engrenage planétaire ordinaire enveloppé (24, 26, 28, 30), dont les pignons satellites (28) forment des pompes à engrenages en collaboration avec le pignon extérieur (30) et le pignon planétaire (24), des conduits d'aspiration et de pression (36,38) étant réalisés dans l'enveloppe (34), lesquels communiquent avec une vanne de contrôle de flux (16). 3. Transmission selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'arbre de transmission (12) entraîne le pignon planétaire (24) de l'engrenage planétaire (14), et en ce que le porte-satellites (26) dérive sur un élément d'engrenage (42) de la boîte totalisatrice (20). 4. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un moteur hydraulique (18) voisin de l'unité de pompe (14), de préférence de manière axiale, est également réalisé comme un engrenage planétaire enveloppé (44, 52, 50) dont les pignons satellites (52) forment des moteurs ou des pompes à engrenages en collaboration avec le pignon extérieur (50) et le pignon planétaire (44), des conduits de pression (38) et des conduits d'évacuation (36) qui 2910581 11 communiquent avec la vanne de contrôle de flux (16) étant prévus dans l'enveloppe (34). 5. Transmission selon la revendication 4, caractérisée en ce que le pignon extérieur (50) de l'engrenage planétaire réalisé 5 comme un moteur hydraulique (18) est disposé de manière fixe, en ce que le pignon planétaire (44) est en relation d'entraînement avec la boîte totalisatrice (20) et en ce qu'au moins trois pignons satellites (52) sans porte-satellites sont disposés en porte à faux entre le pignon extérieur (50) et le 10 pignon planétaire (44). 6. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la boîte totalisatrice (20) est formée par un train planétaire, avec un pignon extérieur (58), un pignon planétaire (46) et un porte-satellites (42) avec 15 plusieurs pignons satellites doubles (54, 56), dont respectivement un pignon satellite (54) situé à l'intérieur de manière radiale est en prise avec le pignon planétaire (46) et un pignon satellite (56) situé à l'extérieur de manière radiale est en prise avec le pignon extérieur (58). 20 7. Transmission selon la revendication 6, caractérisée en ce que le porte-satellites (42) de la boîte totalisatrice (20) est relié au porte-satellites (26) de l'unité de pompe hydrostatique (14) réalisée comme un engrenage planétaire (24, 26, 28, 30) par le biais d'un premier arbre intermédiaire (40). 25 8. Transmission selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le pignon planétaire (46) de la boîte totalisatrice (20) est relié à un pignon planétaire (44) d'un moteur hydraulique (18) réalisé comme un engrenage planétaire par le biais d'un arbre creux (48) autour du premier arbre 30 intermédiaire (40). 9. Transmission selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le pignon extérieur (58) de la boîte totalisatrice (20) est couplé avec l'arbre de sortie (22). 10. Transmission selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que, pour la commande de dérivation de puissance par le biais de la vanne de régulation de flux (16), 2910581 12 les conduits de pression (38) de l'unité de pompe hydrostatique (14) peuvent varier d'une position totalement ouverte à une position totalement fermée, et en ce que, pour l'interruption d'une transmission de 5 puissance, les conduits d'aspiration (36) de l'unité de pompe (14) peuvent en outre être court-circuités avec ses conduits de pression (38). 11. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour fournir un sens de 10 rotation opposé de l'arbre de sortie (22), le moteur hydraulique (18) est entraîné dans le sens inverse par l'inversion du flux volumique, et en ce qu'un porte-satellites (42) de la boîte totalisatrice (20) réalisée comme un engrenage planétaire est en outre bloqué. 15 12. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de pompe hydrostatique (14) sert en même temps à l'alimentation principale de la transmission (10) en ce qui concerne la lubrification, le refroidissement, etc. 20