FR2618866A1 - Transmission a trains planetaires pour vehicules a 2 ponts moteurs - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une transmission mécanique de puissance permettant de faire varier la vitesse suivant 5 paliers sans débrayage sur 3 gammes et de répartir la puissance sur 2 ponts moteurs. Le dispositif, selon la figure est constitué d'un accouplement élastique 150 qui par l'intermédiaire du train d'engrenage 151 délivre la puissance à l'entrée de la boite à trains planétaires 152 qui est constitué par un ensemble de train planétaire 154, 155, 156, et 157 en liaison entre eux et embrayable successivement sur une cloche réceptrice 158 permettant d'obtenir les rapports voulus. La cloche réceptrice 158 transmet la puissance sur une boite de gamme 153 à 3 rapports sélectionnés par crabots synchronisés. L'arbre récepteur 161, relié au porte-satellite du différentiel, répartie la puissance également sur l'arbre de pont avant 159 et l'arbre de pont arrière 162, l'ensemble pouvant être solidarisé par le crabot 160. Le dispositif selon l'invention est destiné aux transmissions d'engins agricoles ou de travaux publics.
Description
TRANSMISSION A TRAINSPLANETAIRES
POUR VEHICULE A 2 PONTS MOTEURS
La présente invention concerne la liaison mécanique entre un élément moteur, en général thermique, et d'au moins deux éléments recepteurs supportant les roues, de type pont à différentiel conique avec ou sans blocage, sur vehicule de traction dans le domaine agricole ou de travaux public, voir même en partie sur voiture automobile.
POUR VEHICULE A 2 PONTS MOTEURS
La présente invention concerne la liaison mécanique entre un élément moteur, en général thermique, et d'au moins deux éléments recepteurs supportant les roues, de type pont à différentiel conique avec ou sans blocage, sur vehicule de traction dans le domaine agricole ou de travaux public, voir même en partie sur voiture automobile.
Le dispositif constitue d'un accouplement élastique, d'une boite de vitesse automatique à 5 rapports avantset 1 arrière d'une boite de gamme à crabots d'une boite transfert à différentiel spherique à blocage : permet la transmission du mouvement sur 6 paliers dont le passage de l'un à l'autre est obtenu par une simple action sur levier de vitesse sans débrayage dans 3 gammes différentes enclenchés lorsque le levier de la boite de vitesses est au point mort puis la puissance est répartie égale sur les 2 ponts.
L'état actuel de la technique dans le domaine de la transmission et de la variation de vitesse par palier sur engin agricole ou travaux public et tel que la puissance transite par une association d'un embrayage d'une boite de vitesse, d'une boite de gamme, d'un réducteur de vitesse, d'une prise directe sur le pont arriere relié au pont avant, et sur certain modèle de haut de gamme, d'un amplificateur de couple qui permet le passage à un rapport inferieur sous charge.
Ainsi sur différent type de transmission en service on trouve une association au terme de laquelle la puissance transite par un embrayage, une boite de vitesse à 4 rapports synchronisés, un réducteur :lent, prise directe synchronisée, une boite de gamme, rapide,lent, inversion, ce qui nous donne 16 rapports avants et 8 arrières.
Il est egalement connu un dispositif selon lequel la puissance transite par un embrayage, un inverseur, une boite de gamme à 3 rapports, d'une boite de vitesse à 4 rapports, d'un réducteur rapide lent, associe à un choix de rapports de gamme avec interdit, nous permet 12 rapports avants et 12 arrières, ceci en vue d'un retournement du poste de conduite.
Ces deux transmissions de type classique fonctionnement sur le mode opératoire suivant : débrayage, sélection gamme, sélection vitesse, embrayage sans possibilité de passage à une autre sélection sans interruption de la transmission.
Sur une autre disposition constructive, la puissance transite par un coupleur hydraulique, un embrayage, un réducteur planétaire (prise directe, réduction non synchronisé) d'une boite de gamme à 2 rapports d'un réducteur (prise directe réduction d'une boite de vitesse à 3 rapports avants et un rapport arrière, augmenté de 3 rapports parallèles utilisables sur la gamme route ce qui nous donne 27 vitesses avants et 8 vitesses arrières.
Cette transmission de type classique fonctionnant sur le même mode operatoire que précédemment présente l'avantage d'une trasmission du couple de manière progressive due à la présence du coupleur et éventuellement le passage de vitesse au régime ralenti du moteur sans débrayage, le vehicule pouvant être maintenu immobile vitesse engagé sans débrayage.
I1 existe également une transmission dans laquelle la puissance transite cette fois-ci par un embrayage, un amplificateur de couple (boite de vitesse automatique à 2 rapports, 1 prise directe et un rapport réduit au voisinage de 0,7 à 0,8) d'une boite de vitesse à 4 rapports, d'une boite de gamme de 2 rapports avants et 1 arrière puis se dirige vers le pont arrière et avant qui est débrayable, ce qui permet d'avoir 8 rapports avants et 4 arrières chacun dédoublés par l'amplificateur de couple à environ 70 à 80 ,0.
Sur cette autre transmission la puissance transite par un embrayage, un amplificateur de couple, un inverseur, une boite à 4 rapports, une boite de gamme à 2 rapports, ce qui permet d'avoir 8 rapports avants et 8 arrières, chacun dédoublés sur l'amplificateur de couple.
Et finalement la disposition dans laquelle la puissance transite cette fois à part un embrayage, un amplificateur de couple, une boite à 4 rapports, une boite de gamme à 2 rapports avants et une inversion puis est dérivé vers le pont avant debrayable et le pont arrière. Ce qui confère à cette transmission 8 rapports avants et 4 rapports arrières chacun dédoublés par l'amplificateur de couple.
Ces trois derniers types de transmission, très évolué, sont identiques dans leurs modes operatoires qui consiste en un debrayage, une sélection vitesse, selection gamme, embrayage et présente en outre la possibilite de- "rétrograder", ou choisir un rapport légèrement plus court sous charge (sans debrayage) de manière à surmonter des demandes de surcouples occasionnels.
Le dispositif de transmission faisant l'objet de l'invention permet un mode opératoire nouveau et plus proche des besoins de l'utilisateur. La mise en mouvement du véhicule est obtenu par les opérations suivantes : boite automatique au point mort, sélection du rapport de gamme (route, tout-terrain, extra-lente) passage des vitesses soit successivement des 5 rapports avants, soit de la marche arriere, sous charge et sans débrayer avec la possibilite de rétrograder dans les mêmes conditions. Le choix d'un autre rapport de gamme nécessite le retour au point mort de la boite automatique.
La chaine Snematique du dispositif permettant d'obtenir le mode operatoire décrit ci-dessus est caractérisé par l'utilisation d'un moteur qui délivre sa puissance sur un accouplement élastique (150), amortissant les irrégularités torsionnelles, qui lui agit sur un couple de roues dentées (151) de rapport supérieur à l'unité, réduisant ainsi sensiblement certaines sections due à un couple réduit en entrée de boite.Puis ce premier ensemble est relié à une boite automatique caractérise à ce que la puissance entre par la couronne dentee (lu) qui l'adresse soit sur un embrayage hydraulique en liaison avec la cloche (32), ce qui permet d'obtenir la prise directe, soit sur le porte satellite couronne (17) qui par l'intermédiaire du train planetaire (16) genere une première réduction de vitesse. Le porte satellite couronne (17) adresse le mouvement ; sur la cloche, réceptrice (32) si l'embrayage hydraulique est sous pression, le cas échéant sur le porte satellite (21) par l'intermédiaire du train planétaire (19) permettant d'obtenir une deuxième reduction.
Cette deuxième reduction de vitesse est effective si le porte satellite couronne (21) est embrayé sur la cloche (32), dans le cas contraire celui-ci engendre une troisième réduction de vitesse, par le train planétaire (23), sur le porte satellite couronne (25). Ce dernier est en prise avec la cloche (32) ou génère une quatrième reduction par l'intermédiaire du train planétaire (26).
Le train planétaire (26) anime le porte satellite couronne (28) qui est soit embrayé sur la cloche (32), soit relié au pignon moteur du train simple de marche arrière.
Celui-ci transmet le mouvement sur un pignon fou tournant autour de l'axe (29) et sur la couronne (31) embrayable sur la cloche (32).
La sélection des différents rapports est ainsi liée à la commande successive des différents embrayages hydrauliques qui sont animes par un distributeur (33) dont le tiroir crémaillère (34) engrène avec le levier (43 + 47) actionné par l'opérateur de la machine.
Ce distributeur permet de délivrer la pression de part et d'autre d'un point mort, soit vers l'embrayage de marche arrière, soit vers l'embrayage de marche avant successivement de la première à la cinquième.
En sortie de boite la puissance est disponi-ble sur un arbre pignonné (36) qui peut la transmettre sur l'arbre creux relié au porte satellite du diférentiel (63), par trois engrenages au choix, la sélection s'opérant par l'actionnement de crabots synchronisés (49, 52, 55).
Le porte satellite (63) partage le couple egalement sur les planétaires reliés respectivement aux essieux avants et arrières, justifié par le fait que l'adhérence et la charge étant pratiquement identique sur de tels véhicules, le report de charge dû à l'accélération étant minime sur ces véhicules à faibles vitesse.
Le différentiel est muni d'un dispositif de blocage permettant de relier rigidement l'ensemble de la transmission en cas de non adhérence d'un des ponts.
Selon une variante le dispositif peut être équipé d'une ligne de transmission vers une prise de force tournant à vitesse constante ou proportionnellement à la vitesse d'avancement.
On va maintenant decrire à titre d'exemple une réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une élévation en coupe oar un olan median
du mecanisme (figure 1 en v partiestla,z'et (lb,b') - la figure 2 est un schéma cinematique de la transmission
de puissance.
du mecanisme (figure 1 en v partiestla,z'et (lb,b') - la figure 2 est un schéma cinematique de la transmission
de puissance.
Le mécanisme représenté figure (1) est constitué par un moteur de préférence diesel d'environ 70 kw à 2400 tr/mn fixé rigidement sur un bati en.fonte (77) dont le vilbrequin (1) est relie par adhérence plane au manchon (2) sous l'action de 3 vis à tête hexagonale (128). Ce manchon (2) est en liaison glissiere avec le flasque gauche (3) de l'accouplement élastique par l'intermédiaire d'une clavette parallèle (80), qui lui est relie au flasque droit (3'-) par une bande périphérique en caoutchouc (5), maintenue sur les 2 flasques par pincement produit par 2 disques d'appui serrés par 6 vis hexagonale (127).
Le flasque droit (3') est clavetté sur l'arbre pignonne (7) où il sert également d'entretoise dans le reglage du jeu des roulement à rouleaux coniques (85) guidant l'arbre dans le couvercle flasque (78), positionné par (86) et fixé par 7 vis (127) sur le bati (77). Le reglage du jeu dans les roulements se faisant en agissant sur l'écrou à encoches (81) arrête par la rondelles crenelees (82).
L'arbre pignonné (7) engrène avec une couronne dentée (-10) guide en rotation par 2 roulements (90) arretés sur l'entretoise (9) par 2 anneaux élastiques (124), entretoise lié rigidement au couvercle flasque (78) par l'intermédiaire de l'arbre (8) fixe arrete en rotation par la clavette parallèle (89) et bloqué axialement par l'écrou (88). La couronne dentée (10) engrène d'une part avec le satellite (16), d'autre part extérieurement avec les disques d'un embrayage hydraulique permettant de realiser la liaison avec la cloche receptrice (32).Si l'embrayage ne met pas en liaison la couronne (10) avec la cloche (32) le mouvement est transmis sur le porte-satellite (17) par l'intermédiaire des 3 satellites (16), guidé en rotation sur les axes (15) arrêtés axialement sur (17) par la plaque (14), fixée par 3 vis (117) et qui réagit sur le solaire fixe (8). Le porte-satellite couronne (17) guidé sur le roulement à bille (92) engrène extérieurement avec les disques d'un embrayage hydraulique permettant de réaliser sa liaison avec la cloche (32) et obtenir ainsi le rapport de quatrième après une réduction de rapport voisin de 0,8.
Si l'embrayage ne met pas en liaison le porte-satellite couronne (17) avec la cloche (32) la puissance est transmise sur le porte-satellite couronne (21) par l'intermédiaire des 3 satellites (19), guidés en rotation sur les axes (20) arrêtés axialement sur (21) par la plaque (18) fixée par 3 vis à tête fraisée fendue (117), et qui réagit sur le solaire fixe (8).
Le porte-satellite couronne (21) guidé sur le roulement à bille (93) engrène extérieurement avec les disques d'un embrayage hydraulique permettant de réaliser sa liaison avec la cloche (32) et obtenir ainsi le rapport de troisième apres une deuxième réduction de rapport global voisin de 0,6. Si :'embrayage ne met pas en liaison le porte-satellite couronne (21) avec la cloche (32) la puissance est transmise sur le porte-satellite couronne (25) par l'intermédiaire des 3 satellites (23), guidés en rotation sur les axes (24), arrêtes axialement sur (25) par la plaque (22) fixée par 3 vis à tete fraisee fendue (117), et qui réagit sur le solaire fixe (8).
Le porte-satellite couronne (25) guidé sur le roulement à bille (94) engrène extérieurement avec les disques d'un embrayage hydraulique permettant de réaliser sa liaison avec la cloche (32) et obtenir ainsi le rapport de seconde après une troisième réduction de rapport global voisin de 0,4. Si l'embrayage ne met pas en liaison le porte-satellite couronne (25) avec la cloche (32), la puissance est transmise sur le porte-satellite pignonné (28) par l'intermédiaire des 3 satellites (26), guidés en rotation sur les axes (27), montes serrés dans (28), arrêtes axialement par des anneaux élastiques et qui reagit sur le solaire fixe (8).Le porte-satellite pignon (28) guide sur 2 roulements à bille (96) engrène extérieurement avec les disques d'un embrayage hydraulique permettant de réaliser sa liaison avec la cloche (32) et obtenir ainsi le rapport de première apres une quatrième réduction de rapport global voisin de 0,2.
Si l'embrayage ne met pas en liaison le porte-satellite pignonné (28) avec la cloche (32), la puissance est transmise sur un train simple composé du pignon de (28) de 3 roues dentees guides sur 3 axes (29) montes serres sur le support (31) fixés par cannelures et arrêtes par anneaux élastiques sur l'arbre deréaction fixe (8), et de'la couronne (31) guidee sur deux roulements (96) arrêtés par un anneau elastique sur (8). L'ensemble precédent permet une inversion du mouvement. La couronne (31) engrène extérieurement avec les disques d'un embrayage hydraulique permettant de réaliser sa liaison avec la cloche (32) et obtenir ainsi le rapport de marche arriere après une cinquième réduction de rapport global voisin de 0,15.
La cloche réceptrice est amenée axialement par l'ouverture du couvercle (78) et est guide sur deux roulements (98) et (99) montée en"o"dont le jeu est réglé axialement par l'écrou à encoche (;01 )arrê4s en position par la rondelle (100), la partie arbre de la pièce (32) comporte des cannelures pour jonctionner avec l'arbre pignonné (36) elle contient également les perçages nécessaires à l'amenée de l'huile, du joint hydraulique tournant vers les canaux percés dans la cloche réceptrice. Cette cloche contient en outre un appui central sur un roulement à aiguilles (97) supportant l'arbre de réaction fixe (8) autour duquel viennent s'empiler les différents trains planétaires décrit plus haut, et qui débouchent tous sur une couronne dentée identique. Ces couronnes dentées (10, 17, 21, 25, 28, 31) peuvent être liées à la cloche réceptrice par 6 embrayages hydrauliques dont seul le nombre de disques différent, fonction de la valeur du couple à transmettre.
Ces embrayages sont constitues par un empilage comprenant une butée constituée par un anneau élastique (122), un disque épais d'appui
(73) engrené sur la cloche, une suite de disques engrené respectivement sur l'intérieur puis sur l'extérieur, un disque epais d'appui (73), un verin annulaire constitué par un cylindre annulaire (11) et un piston s'y adaptant (12) étanchéifié par les joints toriques (118) et (120), ce vérin etant logés dans une bagues coiffant la rainure d'alimentation immobilisé en rotation par le tube de liaison (72) et etancheifie par les joints toriques (115), et une deuxième butée élastique (122).
(73) engrené sur la cloche, une suite de disques engrené respectivement sur l'intérieur puis sur l'extérieur, un disque epais d'appui (73), un verin annulaire constitué par un cylindre annulaire (11) et un piston s'y adaptant (12) étanchéifié par les joints toriques (118) et (120), ce vérin etant logés dans une bagues coiffant la rainure d'alimentation immobilisé en rotation par le tube de liaison (72) et etancheifie par les joints toriques (115), et une deuxième butée élastique (122).
Le dernier embrayage comportant en plus un couvercle de cloche (76) permettant d'aménager un appui supplémentaire en extrémité de cloche sur la couronne d'entrée (10) par l'intermédiaire du roulement à rouleaux cylindriques (91).
Les verins de ces six embrayages sont alimentés par une pression d'huile provenant d'un distributeur (33) formant couvercle sur le bati (77). Le distributeur comporte un tiroir (34) guidé dans (33) et actionné par un secteur denté (47) sur une crémaillère, celui-ci étant articulé sur l'axe (42i et commandé en rotation par le levier (43) de la part de l'opérateur. Ce distributeur possede un indexage, obtenu par une bille (40) et un ressort (41) sur des crans usinés dans le tiroir garantissant la position exacte de la rainure du tiroir (34) pour mettre vis à vis l'orifice de pression et celui d'ecoulement vers les vérins, soit à gauche du point mort vers l'embrayage de marche arrière, soit à droite du point mort, successivement vers les embrayages de marche avant.
L'ensemble crémaillère/pignon étant protége par le soufflet en caoutchouc (38)- fixé sur le couvercle (33) par la plaquette (39) et sur le levier par le collier de serrage constituée des pieces (44, 45, 46).
L'arbre pignon (36) lie rigidement à la cloche (32) engrène avec la roue dentée (59) de rapport 0,18, la roue dentee (55) de rapport 0,45 et la roue dentée (53) de rapport 1.
Ces roues dentees étant guidées sur roulement à aiguilles (106), sur l'arbre creux porte satellite (63) et pouvant y être crabote par l'intermédiaire de crabots synchronisés constitués des dentures de crabotage (49) cannelées sur (63) supportant les plaquettes de synchroniseur, appuié sur le crabot par les joncs (51), des bagues de synchroniseur et des couronnes de frottement dentées. Les crabots sont animes en translation par les fourchettes (58) relié à un système de tringleries commandés par un levier au plancher.
L'arbre creux porte-satellite guidé sur 2 roulements à rouleaux coniques (107) et (112) monté en "X" amenés axialement par l'ouverture du couvercle (71), est egalement maintenu en extrémité sur un roulement à aiguille (103) serré dans le bâti (77).
I1 comporte un axe radial (62) qui supporte les 2 satellites coniques (64) qui s'appuient de part et d'autre sur les 2 planétaires coniques (79) qui sont reliés aux arbres de sorties. Vers la droite le planétaire conique est lié à l'arbre de pont arriere (60) guidé sur un roulement combiné à aiguille (106) dans (63j et sur un roulement à rouleaux coniques (102) dans le bâti (77) permettant d'équilibrer les efforts axiaux provenant du pignon arbre conique du différentiel arrière. Vers la gauche le planétaire conique est lié à l'arbre de sortie (64) avant guidé sur 2 roulements combinés à aiguilles (106) dans l'arbre porte-satellite (63), cet arbre de sortie etant généralement relié au pont avant par une transmission à cardan. Sur cet arbre (64) est montépar liaison glissière un manchon (66), actionné par une fourchette (65) et permettant de lier rigidement l'ensemble : porte-satellite (63); arbre (60), arbre (64) en cas de non adhérence d'un des ponts.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes réalisation decrits et représentés. Elle est susceptible de nombreuses variantes notamment de l'adaptation de la boite de vitesse à train planétaire à un vehicule automobile à moteur transversal.
Claims (6)
1. Liaison mécanique entre un élément moteur, en général thermique et d'au moins deux éléments récepteurs de type pont différentiel, sur véhicule de traction dans le domaine agricole ou de travaux publics, caractérisé en ce qu'il comporte dans sa chai ne cinématique un accouplement élastique (150) situé entre un moteur et un engrenage multiplicateur (151), permettant de minimiser le couplet de réduire les dimensions des éléments suivants, le dit engrenage étant relié à une boite automatique à trains planétaires (152) donnant cinq rapports avants et un rapport arrière, qui transmet le mouvement sur une boite de gamme (153) à trois rapports synchronises, dont l'arbre de sortie (161) est constitué par un différentiel sphérique repartissant le couple sur deux -ponts moteurs, chaque differentiel pouvant posséder un blocage.
2. Liaison mécanique selon la revendication (1) caractérise en ce que la boite automatique à trains planétaires est constitué par une couronne motrice transmettant la puissance sur un train planétaire (154) dont le planétaire est fixe et le porte-satellite relié à la couronne du train planétaire (155) suivant et ainsi de suite jusqu'au train planétaire (157), la puissance étant adressée sur la cloche' réceptrice (158) par l'embrayage d'une des couronnes, après réduction de vitesse par les trains planétaires précédent la couronne embrayée.
3. Liaison mécanique, selon les revendications (1) et (2), caractérisé en ce que le rapport de marche arriere est obtenu par un train simple, en liaison avec le dernier train planétaire (157-), et transmettant la puissance par la couronne de marche arrière sur la cloche réceptrice (158).
4. Liaison mécanique, selon les revendications (1), (2) et (3), caractérisé en ce que la sélection des vitesses se fait par un distributeur hydraulique (33) dirigeant la pression, au travers d'un joint tournant et par les conduits perces dans la cloche (32) vers les embrayages, la sélection s'obtenant par déplacement du tiroir de distributeur (34) d'une part vers le canal de marche arrière, d'autre part vers les canaux successifs des cinq vitesses avants.
5. Liaison mécanique, selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que la puissance transite par une boite de gamme à trois rapports commandes par crabots synchronisés, dont l'axe est parallèle à celui de la boite automatique à trains planétaires (152) et que l'arbre de sortie (63) creux forme le porte-satellite du différentiel à blocage, répartissant le couple également sur les 2 ponts.
6. Liaison mécanique, selon l'ensemole des revendications précédentes, caractérise en ce que l'assemblage de l'ensemble arbre recepteur (161), arbre avant (159), arbre arriere (162) et pignons coniques de differentiel est constitué par un arbre creux (63) amené par l'ouverture du couvercle (71) et combiné à l'ensemble roues dentées (59, 55, 53) et aux ensembles crabots synchronisés (53, 52, 51, 56, 57) amenés radialement par l'ouverture du couvercle (33), les arbres de pont avant et arrière étant ensuite assembles de part et d'autre de l'arbre creux (161) et coiffés par les planétaires (79) amenés par l'ouverture du couvercle (83), puis par la même ouverture sont mis en place les satellites (64) sur leur axe (62), finalement sont mis en place les differents couvercles et joints d'étanchéTtés.
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