FR2840662A1

FR2840662A1 - Transmission hydrostatique pour vehicule utilitaire

Info

Publication number: FR2840662A1
Application number: FR0304379A
Authority: FR
Inventors: Yasunobu Nakatani
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2003-12-12
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: GB2389407B; US20030226357A1; GB0306086D0; US6874319B2; GB2389407A; KR100501599B1; DE10316675B4; JP2004011769A; KR20030095211A; DE10316675A1; FR2840662B1

Abstract

L'invention concerne une transmission hydrostatique.Elle se rapporte à une transmission hydrostatique qui comprend une pompe hydraulique (P) du type à déplacement variable, un premier moteur hydraulique (M1) et un second moteur hydraulique (M2) commandés par le fluide hydraulique sous pression provenant de la pompe hydraulique, un circuit parallèle destiné à interconnecter les orifices (25, 26) d'entrée de fluide des moteurs hydrauliques (M1, M2) pour qu'ils puissent communiquer, et à interconnecter les orifices (27, 28) d'évacuation de fluide hydraulique des moteurs hydrauliques (M1, M2) afin qu'ils puissent communiquer, et un mécanisme de jonction de sortie destiné à faire converger les rotations de sortie du premier moteur hydraulique (M1) et du second moteur hydraulique (M2). Application aux tracteurs agricoles.

Description

preselection d'une vitesse.

La presente invention concerne une transmission hydro statique montee sur un vehicule utilitaire, tel qu'un tracteur ou une chargeuse a roue, l'appareil comprenant une

pompe hydrauligue et un moteur hydraulique.

Une transmission hydrostatique classique telle que decrite dans la demande mise a l' inspection publique de brevet japonais n 11-59 210 (1999) a de facon generale une structure constituee d'un moteur hydraulique et d'une pompe hydraulique, c'est-a-dire une structure cite a une pompe et

un moteur.

Normalement, la transmission hydrostatique du type a une pompe et un moteur comporte un moteur hydraulique a deplacement fixe et une pompe hydraulique a deplacement variable, et les caracteristiques de rotation de sortie de la transmission hydrostatique et du couple de sortie vent determinees par les deplacements de la pompe et du moteur

hydrauliques. Ainsi, le couple de sortie du moteur hydrau-

lique au moment du fonctionnement a la plus faible vitesse ne peut pas depasser celui qui correspond a une pression

predeterminee de charge (pression maximale du circuit deter-

minee par une soupape de decharge).

Par exemple, le couple maximal de la transmission hydrostatique est avantageusement renforce suivant les type et autres proprietes du vehicule utilitaire utilise pour lapplication. A titre de precaution contre ce comportement,

on a envisage d'abord un agrandissement du moteur hydrau-

lique et l'utilisation d'un deplacement variable pour ce

moteur. Lorsqu' on agrandit le moteur hydraulique, le dispo-

sitif qui accrolt le deplacement du moteur hydraulique (augmente le rapport de reduction) doit etre agrandi en fonction du deplacement de la pompe hydraulique. Pour cette

raison, la reconstruction de l' ensemble du systeme hydrau-

lique est necessaire et constitue un inconvenient. De plus, lorsque le moteur hydraulique est du type a deplacement variable, avec possibilite de reduction de vitesse de rotation et de l' augmentation du couple, un probleme est

pose par le fait que le rapport de reduction de la trans-

mission hydrostatique est limite a la vitesse permise de rotation du moteur hydraulique et il est difficile dobtenir une surface initiale donnant le rapport de reduction. Comme decrit precedemment, ces dispositifs doivent etre perfec tionnes. L' invention a pour objet une transmission hydrostatique qui permet 1' augmentation du couple maximal, avec reduction au minimum de la transformation necessaire d'un systeme

hydraulique existent.

A cet effet, un dispositif de transmission hydrosta tique a variation continue selon l' invention possede une pompe hydraulique du type a deplacement variable, deux moteurs hydrauliques (premier et second moteur hydraulique) commandes par un fluide hydraulique sous pression provenant de la pompe hydraulique, et un circuit parallele destine a interconnecter les orifices d' entree de fluide hydraulique

des deux moteurs hydrauligues afin qu'ils puissent communi-

quer mutuellement et a interconnecter les orifices deva-

cuation de fluide hydraulique afin que coux-ci puissent communiquer mutuellement. L'un au moins des deux moteurs hydrauliques est alors du type a deplacement variable, et les rotations en sortie des deux moteurs hydrauliques vent mises en cooperation par un mecanisme de jonction de sortie

afin qutelles donnent une seule rotation en sortie.

Dans cette structure, les deux moteurs hydrauliques vent raccordes en parallele afin qu'une seule rotation de sortie soit transmise si bien que le couple a une certaine vitesse de rotation de sortie est deux fois superieur au couple classique. En d'autres termes, la structure est telle que les deux moteurs hydrauliques ont des orifices d' entree de fluide hydraulique qui communiquent mutuellement et leurs

orifices devacuation hydraulique qui communiquent mutuelle-

ment, et la structure est telle que les moteurs hydrauliques vent raccordes en parallele et en tandem, et en outre, le premier des moteurs hydrauliques est du type a deplacement variable. Dans le cas ou un moteur hydraulique est du type a deplacement fixe, la vitesse de rotation de sortie de lautre moteur hydraulique du type a deplacement variable est ajustee afin que la vitesse conjointe de rotation de sortie soit la meme. En consequence, le couple de sortie dans cet etat peut etre approximativement double et, lorsque la vitesse de rotation de sortie du moteur hydraulique du type a deplacement variable est ajustee a une valeur nulle, le moteur hydraulique du type a deplacement fixe peut se

trouver dans le meme etat que lorsquun seul moteur hydrau-

lique du type a deplacement fixe est utilise.

Dans le cas ou les deux moteurs hydrauliques vent du type a deplacement variable, loreque les vitesses de rota tion de sortie des deux moteurs hydrauliques vent ajustees afin que les vitesses de rotation conjointes soient egales, le couple de sortie a la vitesse ajustee de rotation de sortie peut etre double du couple classique. Simultanement, lorsque la vitesse de rotation de sortie du premier moteur hydraulique du type a deplacement variable est ajustee a une valeur nulle, l'etat de sortie de l'autre moteur hydraulique

a deplacement variable peut etre obtenu.

Dans la transmission hydrostatique selon l' invention, lorsqu'une structure a une pompe et deux moteurs, dans laquelle les deux moteurs hydrauliques dont l'un au moins

est du type a deplacement variable vent connectes en paral-

lele, est adoptee, bien qu'une simple transformation locale puisse etre realisee par le montage d'un moteur hydraulique du type a deplacement variable, les conditions d'obtention de la section variable voulue et d' augmentation du couple

maximal peuvent etre remplies.

Dans un aspect prefere de ['invention, l'un des deux moteurs hydrauliques est du type a deplacement variable, et lautre est du type a deplacement fixe. En outre, la commu tation est real i see select ivement entre un etat de premiere vitesse dans lequel l' angle d'une plaque de came du moteur hydraulique du type a deplacement variable est egal a langle de la plaque de came du moteur hydraulique du type a deplacement fixe, et un etat de seconde vitesse dans lequel l' angle de la plaque de came du moteur hydraulique du

type a deplacement variable est nul.

Dans cette structure, les deux moteurs hydrauliques comprenant le moteur hydraulique du type a deplacement fixe et le moteur hydraulique du type a deplacement variable vent connectes en parallele si bien qu'une seule rotation de sortie est extraite avec obtention de cette maniere du couple maximal qui est approximativement double du couple classique. Plus precisement, le moteur hydraulique du type a deplacement variable est du type a commutation entre deux etats qui peuvent etre selectionnes entre l'etat de premiere vitesse dans lequel l' angle de la plaque de came est egal a l' angle de la plaque de came du moteur hydraulique a deplacement fixe, et l'etat de seconde vitesse dans lequel l' angle de la plaque de came devient nul. Pour cette raison, lorsque le moteur hydraulique du type a deplacement variable est place a l'etat de premiere vitesse, le couple de sortie devient approximativement double et permet ainsi le double ment du couple maximal pour lequel la quantite de fluide hydraulique sous pression evacuee par la pompe hydraulique

par unite de temps est limitee. Lorsque le moteur hydrau-

lique du type a deplacement variable est mis a l'etat de seconde vitesse, cet etat est le meme que lors du montage dun moteur hydraulique du type a faible deplacement, si bien quune plage classique de changement de vitesse peut etre obtenue. Plus precisement, alors qu'un couple maximal approximativement double peut etre produit par une transformation plus faible que celle qui est necessaire lorsqu'un moteur hydraulique du type a deplacement variable

ayant une structure de commutation entre deux vitesses ele-

vee et faible est monte a un etat raccorde en parallele, la plage necessaire de changement de vitesse peut aussi etre obtenue. De cette maniere, la structure produite peut etre

rationnelle.

Dans un autre aspect de l' invention, les arbres de

sortie des deux moteurs hydrauliques vent alignes mutuelle-

ment. Comme les deux moteurs hydrauliques vent disposes avec leurs arbres de sortie alignes, en comparaison par exemple dune structure dans laquelle les arbres de sortie des deux moteurs hydrauliques vent raccordes par des engrenages pour former un seul arbre de sortie, la structure de l' invention a une plus grande longueur dans la direction longitudinale, mais un faible encombrement dans les directions verticale et transversale, si bien que le dispositif de changement de vitesse peut etre realise avec une dimension reduite dans la direction radiale des arbres de sortie. En outre, dans le cas ou les deux moteurs hydrauliques ont la meme vitesse de

rotation de sortie, les arbres de sortie peuvent etre cou-

ples directement, si bien que la structure peut etre encore

moins encombrante.

D' autres caracteristiques et avantages de l invention

seront mieux compris a la lecture de la description qui va

suivre dexemples de realisation, faite en reference aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une we en elevation laterale dun tracteur sur leguel est montee la transmission hydrostatigue selon l' invention;

la figure 2 est une coupe en elevation laterale repre-

sentant la structure de la transmission hydrostatique a un etat de seconde vitesse; la figure 3 est une we en elevation laterale en coupe de la structure de la transmission hydrostatique a l'etat de premiere vitesse; et

la figure 4 est un schema hydraulique de la trans-

mission hydrostatigue.

La figure 1 represente un tracteur sur lequel est montee la transmission hydrostatique selon linvention. La reference E designe un moteur, la reference 1 designe des roues avant, la reference 2 designe des roues arriere, la reference 3 designe un capot de moteur, la reference 4 designe une section destinee au conducteur, la reference 5 designe un moteur a combustion interne, la reference 6 designe une transmission de deplacement, la reference 7 designe un chassis de vehicule, la reference 8 designe un siege de conducteur, la reference 9 designe un arbre de prise de force, la reference 10 designe un accessoire arriere, la reference 11 designe un garde-boue arriere et la

reference g designe un organe de protection.

Les figures 2 et 3 representent la transmission hydro-

statique 12 qui constitue ['element principal de la transmission de deplacement 6, et la figure 4 represente son

circuit hydraulique. La transmission hydrostatigue 12 trans-

met la puissance du moteur a un arbre d' entree 13 par un mecanisme 14 de solidarisation a pigeons plats avec un arbre 15 d'une pompe hydraulique P du type a deplacement variable. Les arbres de sortie 16 et 17 de deux moteurs hydrauliques M1 et M2 entralnes par la pression du fluide hydraulique de la pompe hydraulique P vent directement interconnectes par un accouplement 18 (un exemple de mecanisme de jonction de sortie A). De cette maniere, la transmission hydrostatique 12 a une structure du type a une pompe et deux moteurs. Sur la figure 4, une partie entouree en trait mixte represente un carter 6c de transmission, et les parties representees a l'exterieur (passage 19a d' evacuation de fluide hydraulique dune pompe de charge 19, distributeur electromagnetique 39 de commutation decrit dans la suite, etc.) representent un circuit de canalisations externes et des parties de montage

placees a l'exterieur du carter.

L'arbre 15 de pompe porte la pompe de charge 19 de la transmission hydrostatique 12 et a une extremite qui depasse a l'exterieur du carter 6c de transmission pour delimiter une partie 20 darbre d'extremite en saillie qui peut etre utilisee comme arbre de prise de force ou analogue. Le carter 6c de transmission comprend un carter principal 21 destine a recouvrir essentiellement la pompe hydraulique P

et le premier moteur hydraulique M1, un carter 22 de cou-

vercle destine a supporter l'arbre dentree 13 et analogue, un carter 23 de moteur destine a recouvrir le second moteur hydraulique M2 et un bloc 24 de passages de circulation de fluide hydraulique place entre le carter principal 21 et le

carter de moteur 23.

Comme l'indique la figure 4, la pompe hydraulique P du type a plongeur est formee avec un type a deplacement variable, le premier moteur hydraulique M1 du type a piston axial est constitue par un type a deplacement fixe, et le second moteur hydraulique du type a piston axial M2 est constitue par un moteur de type a deplacement variable. Les orifices 25 et 26 dentree de fluide hydraulique sous pression des deux moteurs hydrauliques M1 et M2 vent raccordes afin quils communiquent mutuellement alors que les orifices 27 et 28 devacuation de fluide hydraulique vent raccordes afin qu'ils communiquent mutuellement en formant ainsi un circuit parallele h destine a etre raccorde a la pompe hydraulique P par deux passages dalimentation et d' evacuation 29 et 30 de fluide hydraulique. Les references 34 et 35 designent des soupapes de decharge de deplacement destinees a determiner les pressions maximales de charge des deplacements vers lavant et vers l'arriere, et la reference 36 designe une soupape principale de decharge destinee a

determiner la limite superieure de la pression du circuit.

Les fonctions des orifices 25 a 28 places du cote d' entree et du cote devacuation du fluide hydraulique vent opposees lorsque le sens de rotation de sortie de la transmission hydrostatique 12 est un sens normal et lorsque le sens de

rotation de sortie est le sens inverse.

Lorequun verin hydraulique 31 de type variable qui est raccorde a une section 33 de commande de came de la pompe

hydraulique P est manoeuvre par commutation d'un distribu-

teur variable 32, l' angle de la plaque de came de la pompe hydraulique P change et la quantite evacuee de fluide hydraulique par unit8 de temps varie. Ensuite, lenergie du fluide hydraulique evacue est transformee en une force de rotation par les premier et second moteurs hydrauliques M1 et M2 si bien quune puissance de rotation appliquee a larbre d' entree 13 peut etre commutee librement entre la marche avant et la marche arriere. La puissance de rotation est modifiee de fac,on continue en marche avant et en marche arriere et est extraite a larbre de sortie 17 pour etre

transmise aux roues arriere 2 par une transmission auxi-

liaire non representee. La transmission hydrostatique 12

fonctionne de cette maniere.

Le second moteur hydraulique M2 est du type a commutation entre deux etats pouvant etre selectionnes entre un etat de premiere vitesse dans lequel son angle de plaque de came est egal a ['angle de plaque de came du premier moteur hydraulique M1 et un etat de seconde vitesse dans lequel son angle de plaque de came devient nul. Comme

l'indique la figure 4, le circuit a un verin 38 de commu-

tation qui agit sur une section 37a de manoeuvre de came d'une plaque de came 37 du second moteur hydraulique M2, le distributeur 39 a commande electromagnetique du type a commutation entre deux positions etant destine a commuter le verin de commutation 38, et un interrupteur 40 a bouton du distributeur 39. PluS precisement, linterrupteur a bouton est manoeuvre afin qu'il commute le distributeur 39 de

commutation electromagnetique afin que le verin de commuta-

tion 38 s'allonge et se contracte. En consequence, l'appa-

reil peut etre selectionne entre letat de premiere vitesse dans lequel la plaque de came 37 bascule (etat represente sur la figure 3) et 1'etat de seconde vitesse dans lequel la plaque de came 37 est stable verticalement et l 'angle

siannule (etat represente sur la figure 2).

Le verin de commutation 38 comprend une section de manoeuvre 41 constituee dune chambre 41a de cylindre et d'une tige 41b de piston, et une section de retour 42 constituee d'un ressort de rappel 42a et d'une tige de poussee 42b. La section de manoeuvre 41 et la section de retour 42 vent disposees afin qu'elles soient opposees dans le carter 23 de moteur. Loreque le fluide hydraulique sous pression est transmis a la chambre 41a du cylindre afin que la tige de piston 41b soit poussee a force malgre la force de rappel du ressort de rappel 42a, le premier etat de vitesse represente sur la figure 3 est etabli. D'autre part, lorsque le fluide hydraulique est evacue de la chambre 41a du cylindre, la tige de poussee 42b ramene la section de manoeuvre a came 37a a la position 0 par la force de rappel du ressort de rappel 42a afin que l'etat de seconde vitesse

represente sur la figure 2 revienne de lui-meme.

Le second moteur hydraulique M2 est dispose afin que l'axe X de l'arbre de sortie 17 soit aligne sur l'axe X de l'arbre de sortie 16 du premier moteur hydraulique M1 et ils vent disposes sous forme alignee. En consequence, la section a moteur est allongee dans la direction de l'axe X (direction longitudinale) mais a un faible encombrement dans les directions verticales et transversales, et la disposi tion convient done a un tracteur ou analogue dans lequel liespace de la transmission est allonge dans la direction longitudinale. A l'etat de premiere vitesse, comme les deux moteurs hydrauliques M1 et M2 ont le meme angle de plaque de came, le couple peut etre a peu pres deux fois superieur au couple du premier moteur hydraulique M1. En theorie, le couple devient double, mais comme il existe des pertes dienergie dues au frottement mecanique en realite, le couple qui est extrait a l'arbre de sortie 17 est "approximativement double". En consequence, lorsque la pompe hydraulique P est commandee a la plus faible vitesse dans le premier etat de vitesse, un couple maximal a peu pres double du couple clas sique peut etre cree, et cet etat convient au deplacement dans lequel un couple de charge d'une charrue ou analogue travaillant dans la boue devient tres eleve. En outre, dans letat de seconde vitesse dans lequel l 'angle dinclinaison devient nul, comme le fluide hydraulique sous pression passe dans le second moteur hydraulique, l'appareil peut etre utilise pratiquement comme transmission hydrostatique a un etat a un seul moteur muni uniquement du premier moteur

hydraulique M1.

On considere maintenant un autre mode de realisation.

La rotation de l'arbre de sortie 17 du second moteur hydraulique M2 peut etre ralentie a la valeur moitie par un mecanisme reducteur a engrenage afin qu'il coopere avec ltarbre de sortie 16 du premier moteur hydraulique M1. A letat de premiere vitesse, l 'angle dinclinaison de la plaque de came 37 du second moteur hydraulique M2 peut etre ajuste afin que la vitesse de rotation du second arbre de sortie 17 devienne double de la vitesse de rotation du premier arbre de sortie 16. Dans ce cas, le mecanisme de reduction de vitesse correspond au mecanisme A de jonction

de sortie.

La transmission hydrostatique selon l' invention peut etre utilisee comme transmission de changement de vitesse d'une moissonneuse-batteuse ou d'un vehicule utilitaire tel quun vehicule de transport. Le premier moteur hydraulique M1 et le second moteur hydraulique M2 peuvent etre du type

a Replacement variable.

Bien entendu, diverges modifications peuvent etre apportees par l'homme de l'art aux transmissions qui viennent detre decrites uniquement a titre dexemple non

limitatif sans sortir du cadre de linvention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Transmission hydrostatique, caracterisee en ce qu'elle comprend: une pompe hydrauligue (P) du type a deplacement variable,

un premier moteur hydraulique (M1) du type a depla-

cement variable commande par un fluide hydraulique sous pression provenant de la pompe hydraulique, un second moteur hydraulique (M2) commande par le fluide hydraulique sous pression provenant de la pompe hydraulique, un circuit parallele destine a interconnecter les

orifices (25, 26) d' entree de fluide hydraulique sous pres-

sion des premier et second moteurs hydrauliques pour qu'ils puissent communiquer mutuellement, et a interconnecter les orifices (27, 28) d' evacuation de fluide hydraulique des premier et second moteurs hydrauliques afin qu'ils puissent

communiquer mutuellement, et.

un mecanisme de jonction de sortie destine a faire

converger la rotation de sortie du premier moteur hydrau-

lique (M1) et la rotation de sortie du second moteur

hydraulique (M2).

2. Transmission selon la revendication 1, caracterisee en ce que le second moteur hydraulique (M2) est du type a

deplacement fixe.

3. Transmission selon la revendication 2, caracterisee en ce que la commutation est executee selectivement entre un etat de premiere vitesse dans lequel un angle de plaque de came du premier moteur hydraulique (M1) du type a depla cement variable est egal a un angle de plaque de came du second moteur hydraulique (M2) du type a deplacement fixe et un etat de seconde vitesse dans laquel un angle de plaque de came du premier moteur hydraulique (M1) du type a deplace

ment variable est nul.

4. Transmission selon la revendication 1, caracterisee en ce que les arbres (16, 17) de sortie du premier moteur hydraulique (M1) et du second moteur hydrauligue (M2) vent alignes.

5. Transmission selon la revendication 4, caracterisee en ce que le mecanisme de convergence de sortie est un accouplement (18) d'arbres destine a raccorder l'arbre (16) de sortie du premier moteur hydraulique (M1) a l'arbre (17) de sortie du second moteur hydraulique (M2).

6. Transmission selon la revendication 1, caracterisee en ce qu'un passage d'interconnexion des orifices (25, 26) dentree de fluide hydraulique des premier et second moteurs hydrauliques afin qu'ils puissent communiquer et un passage dinterconnexion des orifices (27, 28) d'evacuation de

fluide hydraulique des premier et second moteurs hydrau-

liques afin qu'ils puissent communiquer mutuellement vent formes dans un bloc commun (24) de passages de fluide hydraulique.

7. Transmission selon la revendication 6, caracterisee en ce que la pompe hydraulique est placee a une premiere surface du bloc (24) de passages de fluide hydraulique, et les premier et second moteurs hydrauliques vent places sur