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Transmission hydrostatique.
'La présente invention concerne d'une manière générale les transmissions hydrostatiques et plus particulièrement une transmission hydrostatique à vitesse variable, qui comporte plusieurs trajets de transmission de puissance entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie; cette transmission peut être utilisée pour la propulsion de différents véhicules quelconques, depuis les lourds véhicules chenillés de travail jusqu'aux voitures pouvant rouler à grande vitesse sur les grandes routes.
Dans, le passé, une transmission hydrostatique, des- tinée aux véhicules, comprenait en principe un système à varia- tion continue de la vitesse, dans lequel les variations de la
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vitesse étaient produites par un réglage relatif des déplacements d'une pompe et d'un moteur, toute la puissance étant transmise hydrauliquement.
Cependant, les transmissions de ce type peuvent ne pas convenir dans certaines applications exigeant des trans- missions d'un volune réduit, légères et efficaces.Pour réaliser des transmissions plus compactes et plus efficaces, on peut Modi- fier ces systèmes de base en leur incorporant des dispositions pour changer les rapports de vitesse ; peut aussi modifier ces systèmes en leur incorporant plusieurs dispositifs hydrauliques, avec des dispositifs permettant de débrayer sélectivement un ou . plusieurs de ces dispositifs hydrauliques.
Ces systèmes ainsi modifiés présentent certains avantages, tels que la réduction des dimensions des dispositifs hydrauliques et l'augmentation du ren- dement; cependant, ils présentent souvent des inconvénients, par exemple des embrayages trop petits et une augmentation de la complexité.
On a tenté de modifier d'une autre manière ces systèmes de base pour réaliser des transmissions plus compactes et plus ; efficaces; on a proposé pour cela, comme constituant un perfec- tionnement intéressant, une transmission différentielle réalisant un trajet divisé de transmission, en transmettant le couple par un moyen mécanique et par un moyen hydraulique simultanément à partir de l'arbre d'entrée jusqu'à l'arbre de sortie au moyen d'un différentiel mécanique.
En réalité, si les transmissions dif- férentielles de ce type trouvent une place dans les applications où le transfert de puissance hydraulique est relativement faible par rapport à la puissance totale transmise, elles ne permettent pas ordinairement de réduire les dimensions des dispositifs hydrau- liques nécessaires, si elles doivent fournir une vitesse de sor- tie nulle.
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La présente Invention résout un grand nombre de pro- blêmes mentionnés ci-dessus, en réalisant une transmission hydro- statique,qui comporte, suivant une disposition nouvelle, à la fois un différentiel mécanique, et des embrayages de changement de mode de fonctionnement. Cette transmission perfectionnée réduit au maximum le rôle du dispositif hydraulique et les dimensions des embrayages, de telle sorte qu'elle constitue une transmission beaucoup moins encombrante, plus légère et plus efficace.
A cet effet, la présente transmission utilise un entrainement purement hydrostatique, pour les vitesses faibles de sortie, et un entrai- nement combiné différentiel, à la fois hydrostatique et mécanique, pour les vitesses de sortie les plus grandes; le changement entre ces deux gammes, de vitesses se produit à un instant où aucun change- ment de la vitesse nominale ne s'effectue dans la transmission et les éléments des embrayages tournent par conséquent en synchronis- me.
La transmission hydrostatique, conforme à la présente invention, comporte plusieurs trajets sélectifs de transmission de puissance; elle comprend un premier, arbre, un second arbre, un différentiel comportant un premier pignon, un second pignon et un pignon de commande pour faire varier la vitesse de rota- tion du premier pignon par rapport au second pignon, celui-ci étant en relation d'entraînement avec le second arbre, un pre- mier dispositif hydraulique en relation d'entraînement avec l'un des arbres, un second dispositif hydraulique, des conduits re- liant entre eux le premier et le second dispositif hydraulique, un dispositif pour faire varier le déplacement volumétrique de l'un au moins des dispositifs hydrauliques, un dispositif de com- mande pour transférer la puissance, dans une gamme inférieure de vitesses,
entre le premier et le seconde arbre, ce dispositif de
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se comprenant un dispositif, pour relier sélectivement ',1 < 'osH11's hydrauliques, de manière à transttre toute la p:' . entre le premier arbre et le second arbre, et un dis- positif pour transmettre la puissance, dans une gamme supérieure de vitesses, entre le premier arbre et le second arhre; ce der- nier dispositif comprenant un dispositif commandé sélectivement pour relier .en condition d'entraînement synchrone le premier pignon au premier arbre et le second.dispositif hydraulique au pignon de commande, grâce à quoi on obtient une transmission diffé- rentielle de puissance, dans la gamme supérieure de vitesses,entre le premier arbre et le second arbre.
La transmission hydrostatique conforme à l'invention et comportant plusieurs trajets de transfert de puissance comprend un premier arbre, un second arbre, un différentiel comportant un organe d'entrée, un organe de sortie et une commande pour faire varier la vitesse de.l'organe de sortie par rapport à l'organe d'entrée, un premier dispositif hydraulique en relation d'en- traînement avec l'un des arbres, un second dispositif hydraulique en relation d'entrainement avec la dite commande, un dispositif pour faire varier le déplacement volumétrique de l'un des dis- positifs hydrauliques, des conduits reliant entre eux le premier et le second dispositif hydraulique, un dispositif mettant en relation d'entraînement l'un des organes d'entrée et de sortie avec l'un des arbres,
un premier dispositif pour relier sélective- ment l'autre organe avec l'autre arbre, un second dispositif pour Tôlier sélectivement la dite commande et l'organe d'entrée, et un dispositif de commande pour activer le premier dispositif, de liaison sélective, et pour supprimer l'action du second disposi- tif de liaison sélective.
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Les buts et avantages de l'invention apparaltront à la lecture de la description détaillée suivante se référant au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente schématiquement une.transmission conforme à l'invention; la figure 2 représente schématiquement un dispositif simplifié de commande, qui peut être utilisé dans la présente transmission pour changer le mode de fonctionnement; la figure 3 est un graphique montrant comment la vitesse du dispositif hydraulique fixe varie quand la vitesse de l'arbre de sortie varie elle-même à partir de 0 jusqu'à un maximum pour une vitesse donnée d'entrée.
La présente invention peut être réalisée pratiquement sous un grand nombre de formes différentes; cependant, on a repré- senté sur le dessin et on décrira en détail un mode de réalisation particulier de l'invention, étant bien entendu que ce mode de réa- lisation n'est qu'unexemple, illustrant les principes de l'inven- tion, et ne limite en aucune manière le domaine de celle-ci.
On voit sur la figure 1 une transmission différentielle et hydraulique 10, conforme à l'invention. Il est bien entendu cependant que cette figure 1 est schématique pour plus de clarté, et que la transmission réelle serait en pratique beaucoup plus compacte. Cette transmission convient particulièrement aux véhi- cules exigeant une transmission peu encombrante, légère et effi- cace.
Un arbre d'entrée 11 est relié au moteur du véhicule, tandis qu'un arbre de sortie 12 est relié par des engrenages ap- propriés à undispositif d'entraînement, par exemple aux roues de' véhicule.
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La transmission 10 comprend en principe'une transmission hydraulique 13, un différentiel 14, et des embrayages 16 et 17, les embrayages réalisant des trajets sélectifs de transmission de puissance entre l'arbre d'entrée 11 et l'arbre de sortie 12.
La transmission hydraulique 13 comprend un dispositif hydraulique 20 à déplacement volumétrique variable et un disposi- .tif hydraulique 21 à déplacement volumétrique fixe, Chacun de ces deux dispositifs hydrauliques peut se présenter sous la forme d'un dispositif à pistons axiaux multiples, dans lequel les pistons , sont animés d'un mouvement alternatif par une came ou un organe de poussée. Dans le dispositif hydraulique 20 à déplacement volumétrique variable, un plateau pivotant réglable 23 permet de faire varier le déplacement volumétrique du dispositif au moyen d'une poignée appropriée de commande 24, représentée sur la figu- re 1 dans sa position neutre.
Le plateau oscillant 23 ou la came Jouant le même rôle et la poignée de commande 24 peuvent être déplacés à partir de la position neutre jusqu'a une première posi- tion 25 de course maximale, ¯se trouvant d'un côté'de la position neutre, et jusqu'à une seconde position 26 de course maxi- male, se trouvant de l'autre côté de la position neutre. Ainsi, en déplaçant la poignée de commande 24 de chaque côté de la posi- tion neutre, on réalise un écoulement réversible par rapport au dispositif hydraulique 20; des conduits d'écoulement 29 et 30, reliant entre eux les dispositifs hydrauliques suivant un cir- cuit fermé d'un type bien connu, peuvent donc être inversés pour former alternativement un condut à haute pression et un conduit à basse pression.
De cette manière, on peut commander le sens et la vitesse de rotation du dispositif hydraulique 21 à déplacement volumétrique invariable.
Le dispositif hydraulique 20 à déplacement volumétrique variable est en relation d'entraînement en rotation avec l'arbre
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d'entrée, par l'intermédiaire d'un arbre 33et de deux roues dentées 34, 35. Le dispositif hydraulique 21 est monté de manière à tourner en même temps qu'une roue dentée de commande 37, par l'intermédiaire d'un arbre 39 et d'un pignon 40. Comme on le verra plus clairement un peu plus loin,chacun des dispositifs hydrauliques 20, 21 peut fonctionner alternativement comme une pompe ou comme un moteur pendant différentes parties de la gamme de vitesses de la transmission 10.
Dans la gamme de faibles vitesses . de la transmission, toute la puissance transmise de l'arbre d'entrée 11 à l'arbre de sortie 12 est transmise à celui-ci par les pilons 35 et 34, la transmission hydraulique 13, le pignon 40 et la roue dentée de commande 37.
Le différentiel 14 est prévu pour effectuer une division . du trajet de transmission de puissance dans la gamme supérieure de vitesses de la transmission. Ce différentiel comprend une cou- ronne dentée 41, faisant partie intégrante de la roue dentée 37, des pignons satellites 42 et une roue dentée planétaire 43, qui est en relation d'entraînement avec l'arbre de sortie 12.Les satellites 42 sont montés tournants sur un support 45 claveté sur un arbre coaxial de puissance 47.
Les déplacements volumétriques des dispositifs hydrauliques 20 et 21 sont adaptés et les engrena- ges 34, 35 et 40 37 sont choisis de telle manièreque la trans-
I mission hydraulique 13 fait tourner l'arbre sélectif de puissance
47 dans le même sens et à la même vitesse que l'arbre d'entrée 11, quand le plateau oscillant 23 se trouve dans sa première position
25 de déplacement volumétrique maximal et quand l'embrayage 17 est engagé.
Au contraire, quand l'embrayage 17 est dégaé et quand l'embrayage 16 est engagé, pendant la marche avant de la trins- mission, la couronne dentée 41 tourne, soit dans le mème sens que les arbres 11 et 12, pour soustraire une certaine vitesse
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de celle du différentiel, soit dans le sens opposé pour ajouter une certaine vitesse à celle du différentiel d'une manière bien connue- Ainsi, la couronne dentée 41 commande le rapport de vi- tesse entre les arbres 12 et 47, dans la gamme supérieure de vites- ses de la transmission, comme on va l'expliquer un peu plus loin.
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Les embrayages 16 et 17 servent à faire passer la , transmission de la gamme inférieure de vitesses, réallsée par la transmission hydraulique directe, à une gamme supérieure de vitesses réalisée par un différentiel de division du trajet de trans- mission de puissance. L'embrayage 16 comprend un premier or- gane 50, claveté sur l'arbre d'entrée 11 et un second organe 51, qui est claveté sur l'arbre de puissance 47 et qui peut être en- gagé sélectivement par le premier organe 50.
L'embrayage 17, quand il est engagé , sert à verrouiller le différentiel 14, de façon que le pignon 40 puisse entraîner.- directement l'arbre de sortie
12 dans la gamme inférieure de vitesses.L'embrayage 17 comprend un premier organe 53, qui est claveté sur l'arbre de puissance 47 et qui peut être engagé sélectivement avec un second organe 54 formé sur la roue dentée de commande 37.
Ainsi, quand l'em- brayage 17 est engagé, le différentiel 14 est verrouillé, puis- qu'une rotation relative n'est pas possible entre la couronne den- tée 41 et le support 45 des satellites, ce support étant claveté sur l'arbre 47. quand l'embrayage 17 est dégagé, le différentiel est déverrouillé et la vitesse de l'arbre de sortie 12 peut varier par rapport à l'arbre de puissance 47..
Un système de commande, représenté en partie sur la figure 2, est prévu pour faire passer la transmission d'un mode de fonctionnement à faible vitesse à un mode de fonctionnement.à grande vitesse. Le circuit de la figure 2 comprend un interrup- teur 55 disposé de telle façon que son plongeur 56 est actionné
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par la poignée de commande 24, quand celle-ci atteint la première position 25 de déplacement volumétrique maximal. L'interrupteur 55 peut être un interrupteur à un seul pôle et à deux directions.
Avec une commande du type représenté, l'interr..pteur effectue une course faible et comporte un ressort relativement rigide, de ma- nière que l'opérateur puisse sentir le changement de vitesse.
Des solénoldes 58'et 59 sont prévus pour actionner et engager respectivement les embrayages 16 et 17. quand l'inter- rupteur 55 se trouve dans sa position correspondant à la gamine inférieure de vitesses, il maintient excité le solénolde 59 et non excité le solénolde 58, de telle sorte que l'embrayage 16 est dégagé et l'embrayage 17 est engagé. Quand le plongueur 56 est enfoncé initialement par la poignée de commande 24, le solénoïde 58 s'excite et le solénolde 59 perd son excitation, de telle sorte que l'embrayage 16 s'engage et que l'embrayage 17 se dégage.
L'in- terrupteur 55 est conçu de telle façon que, quand son plongeur est enfoncé pour la seconde fois par la poignée de commande, le solénolde 59 s'excite de nouveau, tandis que le solénoide 58 perd son excitation; il en résulte l'engagement de l'embrayage 17 et le dégagement de l'embrayage 16.
Il est bien entendu que l'interrupteur 55 n'est repré- senté que schématiquement sur le dessin et qu'il peut être du type courant vendu dans le commerce, qui passe à une première position et conserve cette position, quand on enfonce et lâche le bouton 56, et qui passe à une deuxième position, qu'il conser- ve, quand on enfonce et lâche de nouveau le bouton 56.
On a décrit ci-dessus la configuration de la structure de la présente transmission.mais on appréciera mieux les avantages et les caractéristiques de cette transmission à la lecture de l'explication du fonctionnement qui va suivre. Quand l'arbre
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d'entrée 11 est entrainé à sa vitesse nominale par le moteur, et quand le levier de commande 24 se trouve aans sa position neutre, le véhicule reste au repos.
Le solénolue 58 n'est alors pas exci- té, tandis que le solénoîde 59 est excité, de telle sorte que l'embrayage 16 est dégagé et éta@lit ainsi la séarration entre l'arbre d'entrée 11 et l'arbre de puissance 47; l'embrayage 17 est alors engagé et verrouille le différentiel 14, de telle sorte que le pignon 40, s'ilest entraîné lui-même, peut entraîner direc- : tenent l'arbre de sortie 12 par l'intermédiaire de la roue dentée
37.
Quand l'opérateur commence à déplacer le levier de commande 24 vers la première position 25 de déplaceaent volume- trique maximal, le dispositif hydraulique 20 fonctionne comme une pompe et entraine le dispositif hydraulique 21 en lui fournissant , du fluide; le dispositif 21 fonctionne alors comme un moteur et tourne dans le même sens que le dispositif 20. Le moteur hydrau- lique 21 entraîne alors l'arbre de sortie 12 par l'intermédiaire de l'arbre 39, du pignon 40, de la roue dentée 37, de l'embrayage.
17 et du porte-satellites 45, qui est verrouillé par rapport à l'ar- bre de sortie 12 dans ce mode de fonctionnement. La transmission reste dans cet état de fonctionnement hydrostatique direct à faible vitesse, jussqu'a ce que le levier de commande 24 atteigne une position se trouvant juste avant la position 25 de déplace- ment volumétrique maximal. Dans ce mode de fonctionnement direct hydrostatique, la vitesse de sortie de 7.'arbre 12 est propor- tionnelle au déplacement volumétrique du dispositif hydraulique
20 et à la vitesse du dispositif hydraulique 21 à déplacement volumétrique fixe, comme on le voit sur la figure 3.
Si l'opérateur désire une augmentation continue de la vitesse, il pousse le levier de commande 24 de manière à abaisser
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le plongeur 56 de l'interrupteur 55, en excitant ainsi le solénolde 58 et en supprimant l'excitation du solénoide 59. Il en résulte que l'embrayage 16 s'engage, de manièreà relier l'ar- bre d'entrée 11 à l'arbre de puissance 47, tandis que l'embrayage : 17 se dégage et libère le différentiel 14.
Comme on l'a indiqué plus haut,l'arbre de puissance 47 tourne à ce moment, à la même vitesse et dans le même sens que l'arbre d'entrée 11 ; ainsi, l'engagement de l'embrayage 16 s'effectue automatiquement à des vitesses synchrones de ses deux éléments, en réalisant ainsi un ; passage progressif du mode de fonctionnement hydrostatique direct au .uode de fonctionnement différentiel. L'opérateur réduit ensuite le déplacement volumétrique du dispositif hydraulique 20, qui commence à fonctionner comme moteur ou comme dispositif de dosage pour le dispositif hydraulique::21 à déplacement volumétrique fixe, qui fonctionne alors comme pompe et qui est entraîné par les pignons 37 et 40.
L'embrayage 16 étant engagé et l'embrayage 17 étant dégagé, le porte-satellites 45 et la couronne dentés 41 tournent dans.le même sens, de telle sorte que la couronne dentée effectue effectivement une soustraction de vitesse. Quand on réduit davan- tage le déplacement volumétrique du dispositif 20, en se rappro- chant de la position neutre, ce dispositif effectue une plus gran- de restriction du débit et la vitesse du dispositif 21 et de la couronne dentée 41 diminue ,en soustrayant ainsi du différentiel une vitesse de plus en plus réduite et en permettant par conséquent une nouvelle augmentation ae la vitesse de sortie de l'arbre 12.
Comme on le voit sur la figure 3, pendant ce mode de fonctionne- ment, la vitesse du dispositif 21 et la course'du dispositif 20 tendent vers zéro.
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Quand le levier de commande 24 et le plateau oscillant 23 atteignent la position neutre, le dispositif hydraulique 21 à déplacement volumétrique fixe cesse de tourner, puisque le dépla- cement volumétrique du dispositif hydraulique 20 est nul, de telle sorte que la couronne dentée 41 cesse de tourner. Un déplacement continu du levier de commande 24 vers la position inverse 26 de déplacement volumétrique maximal fait fonctionner de nouveau le dispositif 20 comme une pompe, en entraînant ainsi le dispositif 21 dans le sens inverse (figure 3).
Il en résulte que la couronne dentée 41 du différentiel inverse son sens de rotation etcommence à tourner dans le sens contraire au sens de rotation du porte- satellites 45; la couronne dentée 41 ajoute ainsi une certaine vitesse au différentiel ét augmente par conséquent la vitesse- de l'arbre de sortie 12. On peut augmenter la vitesse de la trans- mission dans ce mode de fonctionnement, jusqu'au moment où on obtient la vitesse maximale, quand le déplacement 'volumétrique du dispositif 20 correspond à la position 26 du déplacement maxi- mal négatif.
Il faut remarquer qu'en augmentant la vitesse de l'arbre de sortie 12 dans la présente transmission on utilise effective- ment trois fois le dispositif hydraulique 21, puisque ce dispois- tif traverse trois fois sa gamme de vitesses pendant que l'arbre associé de sortie traverse une seule fois sa gamme de vitesses,
On peut ensuite diminuer la vitesse de transmission en réduisant le déplacement volumétrique du dispositif 20 depuis la position négative 26 de déplacement maximal jusqu'a la position . neutre et en augmentant de nouveau son déplacement volumétrique jusqu'à la position 25, de l'autre côté de la position neutre.
On inverse ainsi simplement le mode de fonctionnement décrit pré- cédemment de la gamme supérieure de vitesses,puison effectue une
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nouvelle réduction de vitesse en abaissant l'interrupteur 56 au moyen du levier de commande 24, de manière à dégager l'embrayage 16 et à engager l'embrayage 17. Ce chan. ement de sodé de fonc- tionnement est encore exécuté progressivement, puisque les élé- ments de l'embrayage 16 tournent automatiquement en synenrenisme et la transmission se trouve ainsi de nouveau dans son mode de fonctionnement direct hydrostatique. On obtient une nouvelle réduction de vitesse en ramenant le levier de commande 24 vers sa position neutre.
L'entraînement inverse de la transmission est réalisé en dép@aç@nt @@@ement le levier de commande 24 ers la position inverse de déplacement vo umétrique maximal, dans le mode de Fonc- tionnement direct hydrostatique. On peut ainsi obtenir en marche arrière une vitesse égale à peu près à 20% de la vitesse maximale dela transmission, en faisant passer le levier de commande 24 à la position 26. Pour placer la transmission en position de marche arrière, 11 n'est pas nécessaire d'actionner des engrenages de marche arrière ou des embrayages, puisque la transmission fonctionne- dans son mode de fonctionnement direct hydrostatique de la même manière que dans son mode de fonctionnement hydrostatique de marche. avant à faible vitesse.
Il est bien entendu que le système de commando décrit ici des embrayages 16, 17 et du dispositif hydraulique à dépla- cement variable n'est qu'un exemple et qu'on peut utiliser en réalité, dans le même but, d'autres commandes plus compliquées.
Il est bien entendu également que les embrayages électri- ques représentés ici et effectuant les changements de vitesse ne sont aussi que des exemples et qu'on peut utiliser, si on le désire, d'autres systèmes d'embrayage, par exemple des embrayages à commande.hydraulique.