FR2589401A1

FR2589401A1 - Hydrodynamic transmission system chiefly suitable for driving of water pumps for fire engines

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Publication number: FR2589401A1
Application number: FR8516220A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1987-05-07

Abstract

The hydrodynamic transmission system comprises an oil transmission power unit consisting of a variable-volume hydraulic pump 3 driven by the engine 1 of the vehicle, constantly with zero output, and a hydraulic motor 5 keyed to the component that it is desired to rotate 6 and connected by a closed circuit 7 to the said pump 3. A control device 10 makes it possible to adjust the zero output of the pump at will to a positive output, so driving the motor 5. The hydrodynamic transmission system is particularly suitable for fitting to fire engines, allowing the component 6, in this case a water pump, to be used whenever desired without the need to stop the vehicle.

Description

I1 est bien connu, qu'à l'heure actuelle, lorsqu'un véhicule de lutte contre l'incendie est doté d'une pompe à eau, on actionne cette dernière en utilisant l'un des deux moyens suivants
1) un moteur auxiliaire :
2) le moteur du véhicule, auquel cas la transmission entre le moteur et la pompe est assurée, soit par un arbre, soit par une liaison hydrostatique à l'instar des tracteurs agricoles.It is well known that at present, when a fire-fighting vehicle is fitted with a water pump, the latter is operated using one of the following two means
1) an auxiliary motor:
2) the engine of the vehicle, in which case the transmission between the engine and the pump is ensured either by a shaft or by a hydrostatic connection like agricultural tractors.

Dans les deux cas, le mouvement est engendré par une prise de force dont la boîte de vitesse du véhicule est dotée, ou bien par une boîte de coupure agencée sur l'arbre de transmission aux roues motrices du véhicule. In both cases, the movement is generated by a power take-off with which the vehicle gearbox is fitted, or else by a cut-off box arranged on the drive shaft at the drive wheels of the vehicle.

Cet entraînement de la pompe à eau rs peut être obtenu, en cas d'utilisation de la boite de coupure, qu'en immobilisant le véhicule, et, en cas d'utilisation de la prise de force sur la boite de vitesse, qu'en immobilisant le véhicule de façon permanente ou, si la mobilité du véhicule est prévue, en faisant redémarrer le véhicule. This driving of the water pump rs can be obtained, when using the cut-off gearbox, by immobilizing the vehicle, and, if using the PTO on the gearbox, that by immobilizing the vehicle permanently or, if the mobility of the vehicle is provided, by restarting the vehicle.

Dans cette alternative, apparaît une difficulté majeure en ce qu'il faudrait faire tourner le moteur du véhicule, tout à la fois : à vitesse élevée pour permettre à la pompe à eau d'atteindre un régime suffisant pour obtenir ses débit et pression d'utilisation efficaces, d'une part ; et, d'autre part, à vitesse lente pour permettre un déplacement également lent du véhicule. In this alternative, appears a major difficulty in that it would be necessary to run the engine of the vehicle, all at the same time: at high speed to allow the water pump to reach a sufficient speed to obtain its flow and pressure effective use, on the one hand; and, on the other hand, at slow speed to allow the vehicle to move also slowly.

Ces deux exigences sont en fait incompatibles et le conducteur, pour y remédier efficacement, doit, soit immobiliser son véhicule pour obtenir les performances nominales de la pompe à eau, soit déplacer le véhicule mais en contrepartie obtenir des performances médiocres de la pompe. I1 peut encore risquer de griller son embrayage en faisant tourner le moteur à régime élevé pour que la pompe à eau donne ses performances nominales et en faisant patiner l'embrayage ou glisser le convertisseur dans le cas de boîte automatique avec toutes les conséquences tragiques que cela peut entraîner. These two requirements are in fact incompatible and the driver, to remedy them effectively, must either immobilize his vehicle to obtain the nominal performance of the water pump, or move the vehicle but in return obtain mediocre performance of the pump. I1 can still risk to burn out its clutch by turning the engine at high speed so that the water pump gives its nominal performance and by slipping the clutch or sliding the converter in the case of automatic transmission with all the tragic consequences that can lead to.

La présente invention concerne un système de transmission hydrodynamique perfectionné permettant d'éliminer totalement les inconvénients majeurs rappelés ci-dessus des systèmes actuellement connus. The present invention relates to an improved hydrodynamic transmission system making it possible to completely eliminate the major drawbacks mentioned above of the systems currently known.

Le système de transmission hydrodynamique conforme à l'invention se caractérise en ce qu'il comprend en combinaison
- une pompe hydraulique de transmission d'huile ou analogue, d'un type quelconque connu à volumétrie variable, susceptible de tourner à débit nul, qui est entraînée de façon permanente par le moteur thermique du véhicule, dès que ce moteur est mis en route
- un moteur hydraulique d'un type quelconque connu, qui est calé sur l'arbre d'entraînement d'un organe devant être entraîné en rotation, tel qu'une pompe à eau ;
- un circuit fermé de canalisations remplies d'huile, reliant la sortie de la pompe hydraulique à l'entrée du moteur hydraulique ainsi que la sortie de ce dernier à l'entrée de la pompe hydraulique, ledit circuit comportant de façon classique un convecteur de refroidissement d'huile et une bâche à huile ;;
- et une commande classique permettant à volonté de rendre positif le rapport volumétrique entre pompe et moteur hydraulique, de façon que la pompe débite l'huile à une pression adéquate et entraîne le moteur hydraulique en rotation et, par conséquent, la pompe à eau.The hydrodynamic transmission system according to the invention is characterized in that it comprises in combination
- A hydraulic oil transmission pump or the like, of any known type with variable volumetry, capable of rotating at zero flow rate, which is permanently driven by the engine of the vehicle, as soon as this engine is started
- a hydraulic motor of any known type, which is wedged on the drive shaft of a member to be rotated, such as a water pump;
a closed circuit of oil-filled pipes connecting the outlet of the hydraulic pump to the inlet of the hydraulic motor as well as the outlet of the latter to the inlet of the hydraulic pump, said circuit conventionally comprising a convector of oil cooling and an oil tank;
- And a conventional control allowing at will to make positive the volumetric ratio between pump and hydraulic motor, so that the pump delivers the oil at an adequate pressure and drives the hydraulic motor in rotation and, consequently, the water pump.

~ Le système de transmission hydrodynamique suivant l'invention présente de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer les suivants
Etant donné qu'il suffit de demander, grâce à la commande de la pompe hydraulique, un débit et une pression pour que le moteur hydraulique qui entraîne la pompe à eau; se mette en mouvement et le fait, d'autre part, que le rapport volumétrique entre pompe et moteur hydrauliques peut être rendu plus ou moins positif, il n'est pas nécessaire que le moteur du véhicule tourne à régime élevé. I1 suffit en effet d'obtenir simplement le couple et la- puissance au plus bas régime possible, pour obtenir le régime de la pompe à eau et, partant, les performances convenables. La pompe de transmission d'huile peut donc tourner en permanence avec le moteur du véhicule, mais à débit nul.~ The hydrodynamic transmission system according to the invention has many advantages among which the following can be mentioned
Given that it suffices to request, thanks to the control of the hydraulic pump, a flow rate and a pressure for the hydraulic motor which drives the water pump; starts moving and the fact, on the other hand, that the volumetric ratio between hydraulic pump and motor can be made more or less positive, it is not necessary for the vehicle engine to run at high speed. It is indeed sufficient to simply obtain the torque and the power at the lowest possible speed, in order to obtain the speed of the water pump and, therefore, the suitable performance. The oil transmission pump can therefore run continuously with the vehicle engine, but at zero flow.

Par ailleurs, le véhicule se déplace par ses moyens classiques étant important de noter que pendant son déplacement, il est possible, si cela s'avère nécessaire, de faire appel au débit de la pompe hydrodynamique et ce, sans avoir à immobiliser le véhicule, pour que le moteur hydrodynamique entraîne la pompe à eau. In addition, the vehicle moves by its conventional means being important to note that during its displacement, it is possible, if that proves to be necessary, to call upon the flow of the hydrodynamic pump and this, without having to immobilize the vehicle, so that the hydrodynamic motor drives the water pump.

Cette performance, jusqu'alors pratiquement impossible avec les systèmes actuellement mis en oeuvre, permet, entre autres
- une intervention particulièrement rapide et efficace pour les véhicules de lutte contre l'incendie d'aéroports ;
- une intervention sans immobilisation et sans perte d'sdhérence pour les véhicules de lutte contre les feux de forêt. Ces véhicules, en effet, sont souvent obligés d'intervenir sur des terrains en rampe sableux ou, plus grave encore, sur des sols cnuverts d'aiguilles de pins où, après un arrêt du véhicule, il est pratiquement impossible de repartir par manque d'adhérence au sol.This performance, hitherto practically impossible with the systems currently implemented, allows, among other things
- a particularly rapid and effective intervention for airport fire-fighting vehicles;
- intervention without immobilization and without loss of grip for vehicles fighting against forest fires. These vehicles, in fact, are often forced to intervene on sandy ramps or, more serious still, on soils covered with pine needles where, after stopping the vehicle, it is practically impossible to leave for lack of adhesion to the ground.

En résumé, le système de transmission hydrodynamique suivant l'invention permet parfaitement le démarrage de l'équipement de lutte contre l'incendie sans mettre en cause ou modifier l'adhérence du véhicule au sol. In summary, the hydrodynamic transmission system according to the invention perfectly allows the starting of the fire fighting equipment without calling into question or modifying the grip of the vehicle on the ground.

D'autres caractéristiques, avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-après en référence aux dessins schématiques annexés, représentant, à titre purement explicatif et nullement limitatif, différentes formes de réalisation possibles de ladite invention. Other characteristics, advantages and peculiarities of the invention will emerge from the description which is given below with reference to the appended diagrammatic drawings, representing, purely by way of explanation and in no way limiting, various possible embodiments of the said invention.

Sur ces dessins
La Figure 1 est le schéma de la chaîne cinématique d'un système de transmission hydrodynamique conforme à l'invention, dans lequel la pompe hydraulique est entraînée par le nez de vilebrequin du moteur du véhicule, par courroie ou analogue.On these drawings
Figure 1 is the diagram of the kinematic chain of a hydrodynamic transmission system according to the invention, in which the hydraulic pump is driven by the crankshaft nose of the vehicle engine, by belt or the like.

La Figure 2 est un schéma analogue au précédent, mais dans lequel la pompe hydraulique est entraînée par le nez de vilebrequin, en bout
et ia Figure 3 est un schéma analogue aux précédents, mais dans lequel la pompe hydraulique est entraînée par la sortie de vilebrequin sur cloche, par courroie ou analogue.Figure 2 is a diagram similar to the previous one, but in which the hydraulic pump is driven by the crankshaft nose, at the end
and FIG. 3 is a diagram similar to the preceding ones, but in which the hydraulic pump is driven by the outlet of the crankshaft on a bell, by belt or the like.

En se reportant au schéma de la chaîne cinématique du système de transmission hydrodynamique représenté sur la figure 1, on a désigné le moteur thermique du véhicule (lui-même non représenté) par la référence 1 et par les références 1A et 1B respectivement le nez et la sortie du vilebrequin dudit moteur. Referring to the diagram of the kinematic chain of the hydrodynamic transmission system shown in FIG. 1, the heat engine of the vehicle (itself not shown) has been designated by the reference 1 and by the references 1A and 1B respectively the nose and the output of the crankshaft of said engine.

L'arbre de transmission relié aux roues motrices du véhicule est désigné par la référence 2. The drive shaft connected to the drive wheels of the vehicle is designated by reference 2.

Conformément à l'invention, le système de transmission proprement dit comprend en combinaison :
- une pompe hydraulique de transmission d'huile ou analogue, désignée par la référence 3, à volumétrie variable d'un type quelconque connu, et par conséquent susceptible de tourner à débit nul.In accordance with the invention, the transmission system proper comprises in combination:
- A hydraulic oil transmission pump or the like, designated by reference 3, with variable volumetry of any known type, and therefore capable of rotating at zero flow.

Cette pompe est entraînée de façon permanente par le moteur 1, dès que ce moteur est mis en route
Cet entraînement de la pompe 3 par le moteur 1 peut être réalisé de toute façon classique adéquate. C'est ainsi que dans le cas du schéma de la figure 1, ladite pompe est entraînée par le nez du vilebrequin 1, au moyen d'une courroie crantée 4A; ce pourrait être des pignons ou analogues
- un moteur hydraulique d'un type quelconque connu désigné par la référence 5 qui est calé sur l'arbre d'entraînement 6A d'une pompe 9 eau 6
- un circuit fermé de canalisations remplies d'huile désigné par la référence générale 7 reliant, d'une part, la sortie de la pompe 3 à l'entrée du moteur 5, par la canalisation 7A, d'autre part, la sortie du moteur 5 à l'entrée de la pompe 3, par la canalisation 7B.Le circuit comporte, de façon classique, un convecteur de refroidissement d'huile 8 et une bâche à huile 9.This pump is permanently driven by the motor 1, as soon as this motor is started.
This drive of the pump 3 by the motor 1 can be carried out in any suitable conventional manner. Thus in the case of the diagram of Figure 1, said pump is driven by the nose of the crankshaft 1, by means of a toothed belt 4A; it could be gables or the like
- a hydraulic motor of any known type designated by the reference 5 which is wedged on the drive shaft 6A of a water pump 9 6
- a closed circuit of oil-filled pipes designated by the general reference 7 connecting, on the one hand, the outlet of the pump 3 to the inlet of the motor 5, via the pipe 7A, on the other hand, the outlet of the motor 5 at the inlet of pump 3, via line 7B. The circuit conventionally comprises an oil cooling convector 8 and an oil tank 9.

- enfin une commande classique, schématisée en 10 permet à volonté, grâce à une liaison appropriée avec la pompe 3 schématisée par la flèche F1, de faire varier progressivement le rapport volumétrique entre la pompe 3 et le moteur 5 de façon que la pompe débite l'huile à une pression adéquate et entraîne le moteur hydraulique 5 en rotation et, par conséquent, la pompe à eau 6. - Finally, a conventional control, shown schematically at 10 allows at will, thanks to an appropriate connection with the pump 3 shown diagrammatically by the arrow F1, to gradually vary the volumetric ratio between the pump 3 and the motor 5 so that the pump delivers l oil at an adequate pressure and drives the hydraulic motor 5 in rotation and, consequently, the water pump 6.

Etant donné que la pompe 3 est entraînée de façon permanente par le moteur 1, à débit nul ou à débit positif pour entraîner la pompe à eau 6 par le moteur 5, il est prévu, lorsque la pompe 3 tourne à débit nul, une petite alimentation d'huile de transmission pour la refroidir, ce qui est schématisé sur la figure 1 par la flèche double F2. Since the pump 3 is permanently driven by the motor 1, at zero flow or at positive flow to drive the water pump 6 by the motor 5, there is provided, when the pump 3 rotates at zero flow, transmission oil supply to cool it, which is shown diagrammatically in FIG. 1 by the double arrow F2.

Dans les figures 2 et 3, le principe de la chaîne cinématique du système de transmission selon l'invention reste identique à celui de la figure 1, seul varie le mode d'entraînement de la pompe 3 par le moteur thermique 1 du véhicule, toutes choses restant égales par ailleurs. In FIGS. 2 and 3, the principle of the kinematic chain of the transmission system according to the invention remains identical to that of FIG. 1, only the driving mode of the pump 3 varies by the heat engine 1 of the vehicle, all things remaining equal elsewhere.

C'est ainsi que dans le cas de la figure 2, la pompe hydrodynamique 3 est entraînée par le moteur 1 en calant directement son arbre en bout du.nez de vilebrequin 1A. Thus in the case of Figure 2, the hydrodynamic pump 3 is driven by the motor 1 by directly chocking its shaft at the end of the crankshaft 1A.

Dans le cas de la figure 3, la pompe hydrodynamique 3 est entraînée par la sortie 1B du vilebrequin sur cloche par l'intermédiaire d'une courroie ou de pignons 48. In the case of FIG. 3, the hydrodynamic pump 3 is driven by the outlet 1B of the crankshaft on bell via a belt or pinions 48.

Pour ne pas surcharger inutilement la description; on ne décrira pas de nouveau l'ensemble de la chaîne cinématique de transmission, les mêmes références étant utilisées pour désigner les mêmes éléments constitutifs. To avoid unnecessarily overloading the description; the entire transmission kinematic chain will not be described again, the same references being used to designate the same constituent elements.

En résumé, quel que soit le mode d'entraînement de la pompe hydrodynamique 3 par le moteur thermique 1 du véhicule, qui est utilisé, il est important de noter que, conformément à l'invention : à débit nul, l'huile de transmission n'est pas éjectée de la pompe 3 vers le moteur hydrodynamique 5 ; mais que sur appel de débit et pression, grâce à la commande 10, l'huile de transmission est éjectée vers le moteur hydrodynamique 5 qui entre en rotation et, de ce fait, entraîne la pompe à eau 6. In summary, whatever the mode of driving the hydrodynamic pump 3 by the heat engine 1 of the vehicle, which is used, it is important to note that, in accordance with the invention: at zero flow, the transmission oil is not ejected from the pump 3 towards the hydrodynamic motor 5; but that on flow and pressure call, thanks to the control 10, the transmission oil is ejected towards the hydrodynamic motor 5 which enters into rotation and, consequently, drives the water pump 6.

I1 en résulte que la mise en oeuvre du système de transmission selon l'invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels on peut citer
- aucun enclenchement imposant l'immobilisation du véhicule, même momentanée, n'est nécessaire ;
- pas de choc ni de rigidité de la transmission à l'instar des transmissions mécaniques ;
- la progressivité dans la variation volumétrique reproduisant le même effet sur la pompe à eau, évite les coups de bélier dans les canalisations
- on obtient une réduction très sensible du niveau sonore
- il n'est pas nécessaire d'immobiliser le véhicule pour solliciter l'utilisation de l'équipement de lutte contre l'incendie, ce qui a pour conséquence directe d'éviter la perte d'adhérence du véhicule au sol, en cas de déplacement sur des terrains en pente ou glissants ;;
- on évite une usure prématurée du moteur thermique du véhicule, en ne le contraignant pas à tourner à régime élevé sans développer sa puissance, afin de transmettre à la pompe à eau le régime nécessaire à ses performances maximales. I1 follows that the implementation of the transmission system according to the invention has many advantages, among which may be mentioned
- no interlocking imposing the immobilization of the vehicle, even momentary, is necessary;
- no shock or rigidity of the transmission like mechanical transmissions;
- the progressiveness in the volumetric variation reproducing the same effect on the water pump, avoids water hammer in the pipes
- a very significant reduction in noise level is obtained
- it is not necessary to immobilize the vehicle to request the use of fire-fighting equipment, which has the direct consequence of avoiding the loss of grip of the vehicle on the ground, in the event of moving on sloping or slippery ground;
- premature wear of the vehicle's thermal engine is avoided, by not forcing it to run at high speed without developing its power, in order to transmit to the water pump the speed necessary for its maximum performance.

En effet, le rapport volumétrique entre la pompe et le moteur hydrodynamiques étant positif, le système de transmission suivant l'invention ne demande au moteur thermique du véhicule qu'une vitesse de rotation permettant de fournir couple et puissance convenables, le rapport volumétrique faisant la différence pour obtenir le régime convenable à la pompe à eau. In fact, the volumetric ratio between the hydrodynamic pump and the motor being positive, the transmission system according to the invention only requires the engine of the vehicle to rotate so as to provide suitable torque and power, the volumetric ratio making the difference to get the proper speed at the water pump.

I1 en résulte donc une réduction de l'usure dudit moteur thermique et celle de la consommation de combustible et la possibilité d'utiliser un régime moteur relativement bas tout en permettant de déplacer le véhicule à la vitesse souhaitée par l'utilisateur
- ne pas imposer la place de la pompe à eau, puisque cette dernière peut être placée en n importe quel point de l'équipement ;
- une grande simplification de mise en place de la transmission et de la pompe à eau, ce qui se traduit par un gain de temps important au montage
- bien que particulièrement avantageux dans le cas d'application aux véhicules de lutte contre l'incendie, l'invention peut être appliquée pour l'entraînement, au lieu de la pompe à eau, de tout autre organe devant être entraîné en rotation.I1 therefore results in a reduction in the wear of said heat engine and that of fuel consumption and the possibility of using a relatively low engine speed while allowing the vehicle to be moved at the speed desired by the user.
- do not impose the place of the water pump, since the latter can be placed at any point of the equipment;
- a great simplification of installation of the transmission and the water pump, which results in a significant time saving during assembly
- Although particularly advantageous in the case of application to fire-fighting vehicles, the invention can be applied for driving, instead of the water pump, any other member to be driven in rotation.

I1 va d'ailleurs de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter des équivalents teehniques dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention, lequel est défini dans les revendications annexées. It also goes without saying that the invention has only been described for explanatory purposes and is in no way limitative and that it is possible to provide it with technical equivalents in its constituent elements without going beyond the ambit of said invention, which is defined in the appended claims.

Claims

CLAIM5

1. Hydrodynamic transmission system, more particularly adapted to fire-fighting vehicles, characterized in that it comprises, in combination:

- a hydraulic pump (3) for transmitting oil or the like, of any known type with variable volumetry, capable of rotating at zero flow, which is driven (4A, 1A, 48) permanently by the heat engine ( 1) of the vehicle, as soon as this engine is started;

- a hydraulic motor (5) of any known type, which is wedged on the drive shaft (6A) of a member to be driven in rotation such as a water pump (6);

- a closed circuit (7) of pipes filled with oil, connecting (7A) the outlet of the hydraulic pump (3) to the inlet of the hydraulic motor (5) as well as the outlet of the latter at the inlet of the pump (3), said circuit (7) conventionally comprising an oil cooling convector (8) and an oil tank (9);

- And a conventional control (10) allowing at will (F1) to make positive the volumetric ratio between the hydraulic pump (3) and the motor (5), so that the pump (3) delivers the oil at an adequate pressure and drives the motor (5) in rotation and, therefore, the water pump or the like (6).

2. Hydrodynamic transmission system according to claim 1, characterized in that when the hydraulic pump (3) rotates at zero flow, there is a small supply of transmission oil (F2) to cool it.

3. hydrodynamic transmission system according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the hydraulic pump (3) is rotated by the nose of the crankshaft (1A) of the engine (1) of the vehicle, by means a strap or the like (4A).

4. Hydrodynamic transmission system according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the hydraulic pump (3) is rotated by the heat engine (1) of the vehicle, stalling it directly at the end of the nose of the crankshaft (1A).

5. Hydrodynamic transmission system according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the hydraulic pump (3) is rotated by the outlet (1B) of the crankshaft, by means of a belt or the like (48 ).