WO2019211279A1 - Systeme de transmission hydraulique de puissance pour vehicule - Google Patents

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WO2019211279A1
WO2019211279A1 PCT/EP2019/061060 EP2019061060W WO2019211279A1 WO 2019211279 A1 WO2019211279 A1 WO 2019211279A1 EP 2019061060 W EP2019061060 W EP 2019061060W WO 2019211279 A1 WO2019211279 A1 WO 2019211279A1
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WO
WIPO (PCT)
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hydraulic
transmission system
clutch device
engagement
control
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/061060
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English (en)
Inventor
Benoit FLECHE
Philippe Lucienne
Original Assignee
Poclain Hydraulics Industrie
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0227—Source of pressure producing the clutch engagement or disengagement action within a circuit; Means for initiating command action in power assisted devices
    • F16D2048/0233—Source of pressure producing the clutch engagement or disengagement action within a circuit; Means for initiating command action in power assisted devices by rotary pump actuation
    • F16D2048/0236—Source of pressure producing the clutch engagement or disengagement action within a circuit; Means for initiating command action in power assisted devices by rotary pump actuation with multiple independent pumps, e.g. one per clutch, or for supplying fluid to different systems
    • F16D2048/0239—One fluid source supplying fluid at high pressure and one fluid source supplying fluid at low pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0227—Source of pressure producing the clutch engagement or disengagement action within a circuit; Means for initiating command action in power assisted devices
    • F16D2048/0233—Source of pressure producing the clutch engagement or disengagement action within a circuit; Means for initiating command action in power assisted devices by rotary pump actuation
    • F16D2048/0245—Electrically driven rotary pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0257—Hydraulic circuit layouts, i.e. details of hydraulic circuit elements or the arrangement thereof
    • F16D2048/0275—Two valves arranged in parallel, e.g. one for coarse and the other for fine control during supplying or draining fluid from the actuation cylinder

Definitions

  • the invention relates to the engagement of a hydraulic transmission of a vehicle. More specifically, the invention relates to a hydraulic power transmission configured to transmit a rotational movement and / or torque between a transmitter and a receiver. In such a hydraulic transmission, the power is transmitted between a hydraulic machine and a power consumer and / or between two hydraulic machines, by means of at least one high pressure line which transmits the power by the flow of a hydraulic fluid under pressure.
  • the invention more specifically relates to an engagement assembly for a hydraulic transmission system of a vehicle, and a method of engagement by means of such an assembly.
  • FIG. 1 shows a known engagement assembly 1 for a hydraulic transmission system 2 of a vehicle.
  • Such a set of commitment 1 has in particular been described in the application EP 2 666 657 in the name of the Applicant.
  • the hydraulic transmission system 2 comprises:
  • a hydraulic consumer 200 connected to the hydraulic machine 20, and a load circuit, or feeding circuit, 22, said charging circuit 22 being connected to the intake or discharge of the hydraulic machine 20 via a circuit hydraulic 21, and
  • a booster pump 23 configured to charge the hydraulic circuit 21 from a hydraulic tank 24 at atmospheric pressure.
  • Engagement Set 1 includes:
  • a clutch device 3 or coupler, configured to ensure the coupling between the hydraulic machine 20 on the one hand, and a driving element on the other hand 4, and a hydraulic control 30 configured to be connected to the booster pump 23, so as to actuate the clutch device 3.
  • the hydraulic control 30 comprises a support cylinder (not shown), as well as a chamber (not shown) fluidly connected to the booster pump 23, so that the pressure within the chamber corresponds to the pressure supplied by the booster pump 23.
  • the clutch device 3 comprises, meanwhile, a set of first friction discs (not shown), connected to a hydraulic machine shaft 20, and a set of second friction discs (not shown) connected to a shaft of the driving element 4.
  • the cylinder of the hydraulic control 30 is movable between a first position, where it does not require the engagement of all the first friction discs with the set of second friction discs, and a second position where the implementation of taken is assured.
  • the passage from the first position to the second position is then ensured by the pressure within the chamber (i.e. the pressure supplied by the booster pump 23) which controls the positioning of the cylinder.
  • the pressure within the chamber i.e. the pressure supplied by the booster pump 23
  • the pressure within the chamber i.e. the pressure supplied by the booster pump 23
  • the movement of the jack goes against a clutch return spring (not shown) configured to ensure that the jack is in its first position, and therefore that the clutch device 3 is not engaged, when the pressure within the chamber is not established.
  • the chamber is fed by the booster pressure of the booster pump 23, which ensures the coupling of the hydraulic machine 20 and the element d 4, via the first and second friction disks of the clutch device 3.
  • the contact pressure of the disks is ensured by the booster pressure supplied by the booster pump 23.
  • the disengagement of the clutch device 3 is implemented by the connection 33 of the chamber of the hydraulic control 30 with the reservoir 24, coupled to the counteracting action of the return spring.
  • the booster pump 23 also fills and rinses the low pressure hydraulic circuit 21 from the tank 24, but can also be used in the control of other hydraulic components such as the hydraulic machine 20.
  • rinse of the hydraulic circuit means a function of "Sweeping" of the hydraulic circuit, for example for cooling purposes and / or lubrication ("flushing" in English).
  • Such a set of engagement 1 has many disadvantages.
  • An object of the invention is to recover the movement of an element drive, such as a drive shaft, for operating a hydraulic machine, such as a power pump.
  • Another object of the invention is to be able to couple and / or uncouple a hydraulic machine, such as a power pump, a driving element, such as a transmission shaft, and this dynamically, c that is, fast enough.
  • Another object is to obtain a powerful but rapid clutch device, controlled by a pressure supplied by a small booster pump.
  • Another object of the invention is to be able to transmit high intensity torques via a clutch device whose size is reduced.
  • Another object of the invention is to limit the vacuum drag torque of the booster pump.
  • Another object of the invention is to be able to disengage the drive source as close as possible to the drive element.
  • Another object of the invention is to provide a progressive coupling by means of a clutch device which limits jolts.
  • the invention proposes in particular a hydraulic transmission system, said system comprising:
  • a hydraulic circuit connected to the hydraulic machine and to the hydraulic consumer, and comprising a high pressure line configured to ensure power transmission between the hydraulic machine and the hydraulic consumer,
  • a booster pump configured to charge the hydraulic circuit
  • an engagement set comprising:
  • a clutch device configured to provide coupling between the hydraulic machine on the one hand, and a driving element or an element to be driven on the other hand
  • a first hydraulic clutch control configured to be connected to the booster pump
  • o a second hydraulic clutch control configured to be connected to the high pressure line.
  • the first hydraulic control ensures, at first, the start of the engagement of the hydraulic machine.
  • this commitment of the hydraulic machine may be only partial, so that the clutch device can skate, that is to say that it can, in this case, only transmit some of the power it should be able to transmit.
  • a clutch device slips if the torque that it is required to transmit is greater than a given threshold, and does not slip if the torque that it is required to transmit is below said given threshold.
  • the clutch device transmits power between the hydraulic machine and the driving element or the element to be driven, but only up to a certain value.
  • This partial commitment of the hydraulic machine puts the fluid in motion in the high pressure line, which creates a first pressure within the hydraulic circuit.
  • a high pressure line bypass to the second hydraulic control ensures a complementary tightening of the clutch device and, from there, the transmission of all the torque supplied, establishing a second pressure, greater than the first pressure.
  • the additional tightening of the clutch device increases proportionally to the pressure established within the high pressure line, and thus the torque provided. It is thus possible to transmit all of a torque through a clutch device, and this from a booster pump operating at moderate pressure. The dimensioning of the clutch device is further reduced, and the volume of the booster pump, since it is no longer necessary to transmit the entire torque via a clutch device operating at the pressure of gavage.
  • the hydraulic transmission system according to the invention may further comprise the following features taken alone or in combination: it is also characterized in that:
  • the first hydraulic control is configured to ensure partial engagement of the clutch device, so that a portion of the torque is transmitted between the hydraulic machine and the driving element or the element to be driven, via of the clutch device
  • the second hydraulic control is configured to ensure complete engagement of the clutch device, so that all of the torque is transmitted between the hydraulic machine and the driving element or element. drive, via the clutch device
  • the first hydraulic clutch control comprises a first chamber
  • the second hydraulic clutch control comprises a second chamber
  • the first chamber being independent of the second chamber
  • the engagement assembly furthermore comprises an atmospheric pressure tank, the engagement assembly further comprising a piloted directional valve which is configured to connect the first hydraulic control alternately to the booster pump outlet or to the atmospheric pressure tank,
  • the hydraulic circuit is a closed circuit and comprises a first line and a second line, the engagement assembly further comprising a high pressure selector, configured to ensure the fluid connection between the second hydraulic control and that of the first or second line; the second line which is the high pressure line,
  • the hydraulic machine is a power pump connected to a driving element
  • the driving element is an axle of the vehicle
  • the driving element is a transmission shaft of the vehicle
  • the driving element is a PTO of the vehicle
  • the hydraulic machine is a hydraulic motor connected to an element to be driven
  • the element to be driven is an axle of the vehicle
  • the commitment set is further configured to be integrated with the hydraulic machine
  • the booster pump is configured to provide a pressure to the hydraulic circuit which is between 5 and 30 bar, preferably 20 bar.
  • the invention further relates to a vehicle comprising a hydraulic transmission system as previously described.
  • the invention finally relates to a method of engaging a hydraulic transmission system of a vehicle as previously described, the method comprising the steps of:
  • FIG. 1 already described, illustrates a hydraulic transmission system for a vehicle known from the state of the art
  • FIG. 2 illustrates a first exemplary embodiment of a hydraulic transmission system according to the invention
  • FIG. 3 illustrates a second exemplary embodiment of a hydraulic transmission system according to the invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an exemplary implementation of an engagement method according to the invention.
  • a hydraulic transmission system 2 comprises a hydraulic machine 201, a hydraulic circuit 21 connected to the hydraulic machine 201, the said hydraulic circuit 21 comprising a high-pressure line 21 1, and a booster pump 23 configured for charging the hydraulic circuit 21, as well as for controlling, in parallel, hydraulic actuators (not shown), in particular piloting and control valves.
  • the hydraulic transmission 2 further comprises a hydraulic consumer 200, such as a load or any type of consumer and / or hydraulic power receiver such as machine tools or hydraulic movements (not shown), but also such that another hydraulic machine 202, as described more precisely with reference to Figure 3.
  • the hydraulic circuit 21 is also connected to the hydraulic consumer 200. More specifically, the high pressure line 211 thus ensures the power transmission between the hydraulic machine 21 and the hydraulic consumer 200. In other words, the pressure that is established within the high pressure line 211 is the pressure realizing the hydraulic transmission
  • the pressure of the hydraulic transmission is typically of the order of 100 to 500 bar, and varies depending on the torque to be transmitted.
  • the hydraulic circuit comprises a charging or booster circuit 22 connected to the inlet or outlet of the hydraulic machine 201.
  • the power to be transmitted is calculates as the product of a torque by a speed of rotation at a rotating element (hydraulic machine, hydraulic consumer and / or vehicle engine), but also as the product of the pressure flow established within the high pressure line of the hydraulic transmission.
  • the pressure and the direction of flow will vary, for example depending on whether the hydraulic transmission operates in traction or restraint, in forward or in reverse, etc.
  • the pressure in the high pressure line 211 therefore evolves according to conditions of use, from the moment when the hydraulic transmission system 2 is engaged.
  • FIGS. 2 and 3 illustrate an exemplary embodiment of such a charging circuit 22, which comprises booster check valves 230 and overpressure valves 231, and a connection 232 to the booster pump 23.
  • the hydraulic machines 201, 202 may be of the axial type, or of the radial type. In addition, the hydraulic machines 201, 202 may be fixed or variable displacement.
  • a first hydraulic machine 201 may first be configured to transmit power to the hydraulic circuit, from a torque supplied by a driving element 4.
  • the high pressure line 21 1 is connected to the discharge of the hydraulic machine 201 which discharges a hydraulic fluid under pressure when it is coupled to the drive element 4.
  • the hydraulic machine 201 operates as a power pump .
  • the pressure supplied by the power pump 201 to the high pressure line 21 1 is between 100 and 500 bar.
  • the driving element 4 can then be a vehicle tractor axle 41, a vehicle transmission shaft (not shown), or a vehicle power take-off (not shown).
  • the second hydraulic machine 202 can be configured to transmit a torque to an element to be driven 5, from the hydraulic circuit 21.
  • the high pressure line is connected to the inlet of the hydraulic machine 201 which converts the pressure of the fluid flowing therein into a useful torque for the element to be driven 5.
  • the hydraulic machine 202 functions as a hydraulic motor.
  • the element to be driven 5 may then be a carrier axle 51 of the vehicle, for example the axle of a trailer when such a system 2 is disposed within a construction vehicle, with a view to enabling it to progress better. controlled in unstable environments, such as on sand.
  • the hydraulic circuit is an open circuit and comprises two hydraulic machines connected to a hydraulic reservoir, at ambient pressure.
  • the operation of the first hydraulic machine drives the flow of fluid from the reservoir to the high pressure line
  • the operation of the second hydraulic machine drives the flow of fluid from the high pressure line to the hydraulic reservoir.
  • the first hydraulic machine can be connected to a drive element
  • the second hydraulic machine can be connected to an element to be driven, at least one of the machines (or a machine) being connected via 'a set of commitment.
  • the booster pump 23 is a service pump for the control of hydraulic actuators. It is not connected to the high pressure line.
  • the hydraulic circuit 21 is a closed circuit.
  • the hydraulic circuit fluidly connects a first hydraulic machine 201 to a second hydraulic machine 202, via a first supply line 21 1 and a second supply line 212.
  • the hydraulic circuit 21 is supplied with fluid by means of a booster pump 23 to which it is fluidly connected.
  • the booster pump 23 is connected to the first supply line 21 1 and the second supply line 212 to ensure a minimum pressure called booster.
  • Usually known check valves ensure that the pressure in the supply lines 21 1, 212 can not go back to the booster pump 23 to disrupt the boost pressure.
  • Such a hydraulic transmission system 2 may for example be implemented, in the variant illustrated in FIG. 3, to repeat the movement of one axle 41 on another axle 51.
  • each hydraulic machine 201, 202 is fixed displacement, and the speed ratio between the first hydraulic machine 201 and the second hydraulic machine 202 is constant.
  • the first axle 41 is tractor, that is to say that it is itself driven by the vehicle engine (not shown).
  • the hydraulic transmission system 2 is for example used to switch from a two-wheel drive transmission to a four-wheel drive, to provide better adhesion to the vehicle.
  • the driving element 4 is a transmission shaft.
  • the first hydraulic machine 201 is then driven directly by the transmission shaft 4, for example at the output of the vehicle gearbox.
  • the second hydraulic machine 202 drives a non-tractor axle of the vehicle (not shown), also to provide a better grip
  • the driving element is a power take-off driving the first hydraulic machine.
  • the PTO is an auxiliary power output of the engine or an output of a gearbox of the vehicle, that is to say, it is not linked to an axle of the vehicle. This provides a progressive hydraulic power take-off.
  • the second hydraulic machine drives a non-tractor carrying axle, and turns it into a motorized axle when the hydraulic transmission system 2 is engaged.
  • the engagement assembly 1 comprises a clutch device 3 configured to ensure the coupling between the hydraulic machine 201, 202 on the one hand and the driving element 4 or the element to be driven on the other hand.
  • the engagement assembly 1 further comprises a first hydraulic clutch control 31 configured to be connected to a booster pump 23, for example the feed booster pump 23 of the hydraulic circuit 21. More specifically, the first hydraulic control 31 is configured to ensure a partial engagement of the clutch device 3, so that a portion of the torque supplied by the hydraulic machine 202, or by the driving element 4, is transmitted by via the clutch device 3.
  • the partial engagement of the clutch device 3 ensures, in the case where the hydraulic machine 201 is a power pump, a first pressurization, which is a partial pressurization, of the high pressure line 21 1. More specifically, the first hydraulic control 31 is sized to obtain a partial tightening of the clutch device 3, at the pressure supplied by the booster pump 23.
  • the clutch device 3 transmits all the power, without skating. If the torque to be transmitted is greater than this threshold value at the moment of engagement, the clutch slips, and only a part of the torque to be transmitted is supplied.
  • the dimensioning of the assembly formed by the hydraulic control 31 and the booster pump 23 is such that only a fraction of the torque for which the hydraulic transmission system 2 is provided, is transmitted to the first hydraulic control 31, to the operating pressure of the booster pump 23.
  • This fraction of the maximum transmittable torque makes it possible to obtain, according to the conditions of use at the moment of engagement, a fraction of the maximum pressure for which the hydraulic transmission system 2 is planned.
  • the hydraulic transmission 2 comprises a booster pump and a service or pilot pump.
  • the nature of these various control pumps of the first clutch hydraulic control 31 is similar, as long as these pumps are separate from the hydraulic machine 201 ensuring the power transmission.
  • the booster pump 23 may for example, and not limited to, be an electric pump. In this case the booster pump 23 rotates independently of the drive element 4.
  • the booster pump 23 may also be formed of a disengageable pump driven and driven by a heat engine.
  • the booster pump 23 may be driven mechanically by the driving element 4.
  • the booster pump 23 is preferably followed by a directional valve driven by example two-position and three-way (not shown).
  • the coupling of the booster pump 23 with the driving element 4 can also be implemented by a clutch device identical to the clutch device 3 coupling the hydraulic machine 201 to the element of 4.
  • the booster pump 23 may also comprise a pressure regulation system (not shown) that said booster pump 23 provides to the hydraulic circuit 21.
  • the booster pump 23 may, and this in the usual way, be coupled to pressure regulators or pressure limiters, or operate in a controlled manner, to provide a regulated and constant pressure
  • the booster pump 23 provide a pressure of 20 bar. This is however not limiting because, depending on the hydraulic transmission system 2, the booster pump can also provide a pressure of between 5 and 30 bar.
  • the engagement assembly 1 comprises a second hydraulic clutch control 32 configured to be connected to the high pressure line 21 1.
  • This linking is advantageous once the high pressure line 21 1 is pressurized.
  • This can be implemented by the partial engagement of the clutch device 3 by the first hydraulic clutch control 31, when the hydraulic machine 201 is a power pump.
  • the partial engagement of the clutch device 3 ensures in fact the pressurization of the high pressure line 21 1 which feeds the second hydraulic control 32.
  • the second hydraulic control 32 is configured to ensure a commitment complete clutch device 3, so that the entire torque supplied by the hydraulic machine 202, or by the driving element 4, is transmitted through the clutch device 3.
  • the second hydraulic control 32 ensures a complementary tightening of the clutch device 3.
  • the second hydraulic control 32 is thus sized to allow transmission, by its complementary effect on the coupling, the totality of the maximum torque transmissible by the hydraulic transmission system 2, being fed, in the case of maximum use, to the maximum pressure for which the hydraulic transmission system 2 is provided, and is established in the high pressure line 21 1. More precisely, the sum of the effect of the two hydraulic controls 31, 32 makes it possible to transmit at least all of the maximum torque that can be transmitted by the hydraulic transmission system 2, when the pressure in the high-pressure line 21 1 is at its maximum value.
  • the clutch device 3 comprises a first part of coupling elements 6 connected to the hydraulic machine 201, 202, and a second part of coupling elements. 6 connected to the driving element 4 or to the element to be driven 5. The engagement of the coupling elements 6 ensures the engagement of the clutch device 3.
  • the coupling elements 6 may for example be a set of friction clutch discs 6 biased by return elements 8, such as springs, to be separated from each other at rest.
  • return elements 8, such as springs The engagement of these disks 6, opposing the biasing of the biasing elements 8, ensures the coupling of the hydraulic machine 201, 202 and the driving element 4 or the element to be driven.
  • embodiment of a clutch device 3 with friction discs is however not limiting, since it is also possible, according to other variants, that the clutch device 3 is drum or conical or jab (training fingers).
  • the first hydraulic clutch control 31 comprises a first chamber 310
  • the second hydraulic clutch control 32 comprises a second chamber 320
  • the first chamber 310 preferably being independent of the second chamber 320.
  • the pressure in each of the chambers 310, 320 controls the movement of a piston 7 which As can be seen in FIG. 3, the return elements 8 can thus urge the piston 7 so that, at rest, it remains remote from the friction clutch disks 6.
  • the engagement and disengagement of the clutch device 3 is controlled by the movements of the piston 7. In a first position, the piston 7 does not urge the coupling elements 6, while in a second position, the piston 7 ensures their engagement.
  • the positioning of the piston 7 is controlled by the first hydraulic control 31 and by the second hydraulic control 32.
  • the booster pressure is established in the first chamber 310, and the piston 7 urges the engagement of the coupling elements 6, which however is only partial.
  • the second chamber 32 takes the relay via a supply by the high pressure line 21 1 of the hydraulic circuit 21.
  • An operating pressure of the hydraulic circuit 21 is then established in the second chamber 320, and the piston 7 requests the implementation in engagement with the coupling elements 6 with forces much greater than the biasing forces of the first chamber 31.
  • the gavage pressure being between 3 and 30 bars, typically 20 bars, and the pressure operating within the high pressure line being between 200 and 600 bar, typically 400 bar
  • the coupling forces following the control of the second hydraulic control 320 are about ten times greater partial coupling efforts following the control of the first hydraulic control 310.
  • the entire torque provided by the hydraulic machine 202 or the driving element 4 can effectively be transmitted via the clutch device 3, without it being necessary to oversize the coupling elements 6.
  • a piloted directional valve alternately connects the first hydraulic control 31 at the booster pump outlet 23 or the tank 24.
  • This directional valve can for example be a solenoid valve controlled two inputs and an output.
  • the declutching of the hydraulic machine 201, 202 is ensured by the emptying of the hydraulic clutch controls 31, 32, that is to say at the time of the first chamber 310 and the second chamber 320.
  • This can be done via drains 33 and a vacuum valve 330, or any means of zeroing the pressure in the high lines. pressure 21 1 and pressure base 212 of the hydraulic circuit 21.
  • the emptying valve 330 makes it possible to zero the pressure in the high-pressure line 21 1 and therefore in the low-pressure line 212, but also at the booster pump outlet 23 by the non-return valves 230 of the booster assembly 22. In this way, the first hydraulic control 31 is also evacuated.
  • Disconnecting the booster pump 23 (for example by stopping an electric pump, for a circuit of the type illustrated in FIG. 3, or by disconnecting the driving element 4, for example for a circuit of the type illustrated in FIG. 2) combined with the natural leakage of the hydraulic components can also be implemented for the clutching of the hydraulic machine 201, 202. In fact, this cut and these leaks cause a drop in pressure within the hydraulic controls 31, 32 which leads to a release of the clutch device.
  • the shutdown of the electropump 23 followed by the activation of the emptying valve 330 allows a faster disengagement.
  • the clutch device 3 is integrated in the hydraulic machine 201, 202.
  • the clutch device 3 can also be fixed on the driving element 4, for example a transmission shaft or a PTO, or the element to be driven 5.
  • each engagement assembly 1 further comprises a high-pressure selector 10, configured to ensure the fluid connection between the second hydraulic control 32 and that of the first 21 1 or the second line 212 which is the high pressure line.
  • a high-pressure selector 10 configured to ensure the fluid connection between the second hydraulic control 32 and that of the first 21 1 or the second line 212 which is the high pressure line.
  • the high pressure selector 10 allows the supply of the second hydraulic control 32 to from that of the first 21 1 or the second 212 feeder line in which the pressure is the largest.
  • the high-pressure selector 10 comprises two inputs connected to two lines capable of rising in pressure, and an output. The output is connected to the input which is at the highest of the two input pressures by a drawer or shuttle valve.
  • the transmission system 2 comprises a closed circuit hydraulic circuit which comprises two feed lines 21 1, 212
  • the second hydraulic control 32 more precisely the second chamber 320 of the second hydraulic control 32
  • the high-pressure selector 10 This advantageously makes it possible to operate the transmission system 2 in the four cases of using a closed-circuit hydraulic transmission: forward, reverse, traction , and restraint. Indeed, in all cases, thanks to the high pressure selector 10, the highest pressure is established naturally in one of the two supply lines 21 1, 212 which is appropriate, depending on the use case.
  • an engagement method E of a hydraulic transmission system 2 of a vehicle comprises the steps of:
  • a method of disengaging a hydraulic transmission system 2 of a vehicle comprises a step of reducing the pressure within the hydraulic circuit 21, in particular in the high-pressure line 21 1.
  • a rapid disengagement of the clutch device 3 is implemented by means of a three-way pilot valve, two positions, that comprises the supply line of the second hydraulic control 21. In one of the two positions, the link fluidic fluid between the second hydraulic control 21 and the high pressure line 21 1 is interrupted, and the second chamber 320 of the second hydraulic control 21 is fluidly connected to the drain 33 and / or the hydraulic reservoir 24 at atmospheric pressure.
  • the supply line of the second hydraulic control 21 may comprise a single two-way piloting valve and two positions, closed or open, and the second chamber 320 of the second hydraulic control 21 sees its pressure decrease by its natural leaks.
  • the supply line of the second hydraulic control 21 may comprise a single two-way piloting valve and two positions, closed or open, and the second chamber 320 of the second hydraulic control 21 sees its pressure. decrease through the action of a leak nozzle ensuring a permanent leak to the hydraulic reservoir 24 at atmospheric pressure.
  • the engagement of the hydraulic transmission system 2 is implemented by means of a reduced pump (ie, the booster pump 23), at lower pressure, which reduces the power consumption due to the booster pump 23, and reduces the size of the booster pump 23, while ensuring subsequently a clutch and a high transmitted power (ie high transmitted torque and high pressure in the high pressure line 21 1).
  • a reduced pump ie, the booster pump 23
  • the clutch device 3 frees the possibilities of additional dimensioning of the clutch device 3 (eg diameter, thickness, and number of friction discs 6) so as not to be in the obligation to oversize the coupling elements 6 to transmit large torques.
  • the clutch device 3 can therefore advantageously be reduced.

Abstract

L'invention porte sur un système de transmission hydraulique (2), ledit système (2) comprenant : une machine hydraulique (201), un circuit hydraulique (21) relié à la machine hydraulique (201), et comprenant une ligne haute pression (211), une pompe de gavage (23) configurée pour charger le circuit hydraulique (21), un ensemble d'engagement (1) comprenant : o un dispositif d'embrayage (3) configuré pour assurer le couplage entre la machine hydraulique (201) d'une part, et un élément d'entraînement (4) ou un élément à entraîner d'autre part, o une première commande hydraulique d'embrayage (31) configurée pour être reliée à la pompe de gavage (23), et o une deuxième commande hydraulique d'embrayage (32) configurée pour être reliée à la ligne haute pression (211).

Description

SYSTEME DE TRANSMISSION HYDRAULIQUE DE
PUISSANCE POUR VEHICULE
DOMAINE TECHNIQUE
L’invention concerne l’engagement d’une transmission hydraulique d’un véhicule. Plus précisément, l’invention concerne une transmission hydraulique de puissance configurée pour transmettre un mouvement de rotation et/ou de couple, entre un émetteur et un récepteur. Dans une telle transmission hydraulique, la puissance est transmise entre une machine hydraulique et un consommateur de puissance et/ou entre deux machines hydrauliques, au moyen d’au moins une ligne haute pression qui transmet la puissance par le débit d’un fluide hydraulique sous pression.
L’invention vise plus spécifiquement un ensemble d’engagement pour système de transmission hydraulique d’un véhicule, et un procédé d’engagement au moyen d’un tel ensemble.
ETAT DE LA TECHNIQUE
On a représenté en figure 1 un ensemble d’engagement 1 connu pour système de transmission hydraulique 2 d’un véhicule. Un tel ensemble d’engagement 1 a notamment été décrit dans la demande EP 2 666 657 au nom de la Demanderesse.
Le système de transmission hydraulique 2 comprend :
une machine hydraulique 20,
un consommateur hydraulique 200 relié à la machine hydraulique 20, et un circuit de charge, ou de gavage, 22, ledit circuit de charge 22 étant relié à l’admission ou au refoulement de la machine hydraulique 20 par l’intermédiaire d’un circuit hydraulique 21 , et
une pompe de gavage 23 configurée pour charger le circuit hydraulique 21 à partir d’un réservoir hydraulique 24 à pression atmosphérique.
L’ensemble d’engagement 1 comprend :
un dispositif d’embrayage 3, ou coupleur, configuré pour assurer le couplage entre la machine hydraulique 20 d’une part, et un élément d’entraînement d’autre part 4, et une commande hydraulique 30 configurée pour être reliée à la pompe de gavage 23, de sorte à actionner le dispositif d’embrayage 3.
La commande hydraulique 30 comprend un vérin d’appui (non représenté), ainsi qu’une chambre (non représentée) reliée fluidiquement à la pompe de gavage 23, de sorte que la pression au sein de la chambre corresponde à la pression fournie par la pompe de gavage 23.
Le dispositif d’embrayage 3 comprend, quant à lui, un ensemble de premiers disques de friction (non représentés), reliés à un arbre de machine hydraulique 20, et un ensemble de seconds disques de friction (non représentés), reliés à un arbre de l’élément d’entraînement 4.
Le vérin de la commande hydraulique 30 est mobile entre une première position, où il ne sollicite pas la mise en prise de l’ensemble des premiers disques de friction avec l’ensemble de seconds disques de friction, et une deuxième position où la mise en prise est assurée. Le passage de la première position à la deuxième position est alors assuré par la pression au sein de la chambre (i.e. la pression fournie par la pompe de gavage 23) qui pilote le positionnement du vérin. Par « piloter », on comprend « actionner », « commander » ou « mettre en oeuvre ». En outre, le mouvement du vérin va à l’encontre d’un ressort de rappel d’embrayage (non représenté) configuré pour assurer que le vérin est dans sa première position, et donc que le dispositif d’embrayage 3 n’est pas engagé, lorsque la pression au sein de la chambre n’est pas établie.
Ainsi, lorsque la commande hydraulique 30 est pilotée pour engager le système de transmission hydraulique 2, la chambre est alimentée par la pression de gavage de la pompe de gavage 23, ce qui assure le couplage de la machine hydraulique 20 et de l’élément d’entraînement 4, par l’intermédiaire des premiers et seconds disques de friction du dispositif d’embrayage 3. De plus, la pression de contact des disques est assurée par la pression de gavage fournie par la pompe de gavage 23.
Le désengagement du dispositif d’embrayage 3 est mis en oeuvre par la mise en relation 33 de la chambre de la commande hydraulique 30 avec le réservoir 24, couplée à l’action antagoniste du ressort de rappel.
La pompe de gavage 23 assure également le remplissage et le rinçage du circuit hydraulique 21 à faible pression, à partir du réservoir 24, mais peut également être utilisée dans le pilotage d’autres organes hydrauliques tels que la machine hydraulique 20. Par « rinçage » du circuit hydraulique on entend une fonction de « balayage » du circuit hydraulique, par exemple à des fins de refroidissement et/ou lubrification (« flushing » en anglais).
Un tel ensemble d’engagement 1 présente de nombreux inconvénients.
Tout d’abord, en vue d’obtenir une pression de serrage assez importante à partir d’une pression de gavage relativement faible, il est nécessaire que la chambre présente une grande surface de poussée, et donc que le vérin déplace un grand volume de fluide hydraulique. Ensuite, pour que le dispositif d’embrayage 3 puisse être en mesure de transmettre tout le couple fourni par l’élément d’entraînement 4 en étant seulement piloté par la pression de la pompe de gavage 23, il est nécessaire de le munir d’une grande quantité de disques et/ou de disques de grandes dimensions. Ceci entraîne un encombrement important, soit en longueur, soit en diamètre, et réduit en outre l’adaptabilité d’un tel ensemble d’engagement 1 sur tout type de véhicule. Par ailleurs, l’engagement et le désengagement du dispositif d’embrayage 3 ne sont pas suffisamment réactifs car la quantité de fluide hydraulique à déplacer pour mettre en mouvement le vérin d’appui est élevée, ce qui nécessite soit un temps de mise en oeuvre du vérin très long, donc un système peu réactif, soit une pompe de gavage importante, en ce qu’elle doit fournir un débit important. Avoir une pompe de gavage surdimensionnée est encombrant et conduit à une dépense d’énergie importante en permanence.
On connaît également des documents FR 2 829 541 , US 4 560 047 et US 3 529 705 des ensembles d’engagement pour boîtes de vitesse et/ou pour machines- outils. De tels ensembles d’engagement sont néanmoins complexes et ne permettent pas d’assurer l’engagement entre un système de transmission hydraulique et un élément d’entraînement ou un élément à entraîner. En outre, dans de tels ensembles d’engagement, c’est uniquement la pompe de gavage qui assure la mise en pression de la commande hydraulique d’engagement. Par conséquent, de tels ensembles d’engagement présentent les mêmes inconvénients que ceux décrits en référence au système de transmission hydraulique 2 illustré en figure 1.
Il existe donc un besoin d’un ensemble d’engagement pour système de transmission hydraulique d’un véhicule qui permet de remédier à l’un au moins des inconvénients précités.
RESUME DE L’INVENTION
Un but de l’invention est de récupérer le mouvement d’un élément d’entraînement, tel qu’un arbre de transmission, afin d’actionner une machine hydraulique, telle qu’une pompe de puissance.
Un autre but de l’invention est de pouvoir coupler et/ou découpler une machine hydraulique, telle qu’une pompe de puissance, d’un élément d’entraînement, tel qu’un arbre de transmission, et ce de manière dynamique, c’est-à-dire suffisamment rapide.
Un autre but est d’obtenir un dispositif d’embrayage puissant mais rapide, piloté par une pression fournie par une pompe de gavage de petite dimension.
Un autre but de l’invention est de pouvoir transmettre des couples d’intensité importante par l’intermédiaire d’un dispositif d’embrayage dont l’encombrement est réduit.
Un autre but de l’invention est de limiter le couple de traînée à vide de la pompe de gavage.
Un autre but de l’invention est de pouvoir débrayer la source d’entraînement au plus près de l’élément d’entraînement.
Un autre but de l’invention est de proposer un couplage progressif au moyen d’un dispositif d’embrayage qui limite les à-coups.
L’invention propose notamment un système de transmission hydraulique, ledit système comprenant :
- une machine hydraulique,
- un consommateur hydraulique,
- un circuit hydraulique relié à la machine hydraulique et au consommateur hydraulique, et comprenant une ligne haute pression configurée pour assurer une transmission de puissance entre la machine hydraulique et le consommateur hydraulique,
- une pompe de gavage configurée pour charger le circuit hydraulique,
- un ensemble d’engagement comprenant :
o un dispositif d’embrayage configuré pour assurer le couplage entre la machine hydraulique d’une part, et un élément d’entraînement ou un élément à entraîner d’autre part, o une première commande hydraulique d’embrayage configurée pour être reliée à la pompe de gavage, et o une deuxième commande hydraulique d’embrayage configurée pour être reliée à la ligne haute pression. Dans un tel système de transmission hydraulique, il est possible de transmettre des couples de forte intensité entre une machine hydraulique d’une part, et un élément d’entraînement ou un élément à entraîner d’autre part, sans surdimensionner le dispositif d’embrayage, en incluant les composants hydrauliques de commande et la pompe de gavage. En effet, la première commande hydraulique assure, dans un premier temps, la mise en route de l’engagement de la machine hydraulique. Toutefois, cet engagement de la machine hydraulique peut n’être que partiel, si bien que le dispositif d’embrayage peut patiner, c’est-à-dire qu’il ne peut, dans ce cas, que transmettre une partie de la puissance maximale qu’il devrait être capable de transmettre. En d’autres termes, un dispositif d’embrayage patine si le couple qu’il est requis de transmettre est supérieur à un seuil donné, et ne patine pas si le couple qu’il est requis de transmettre est inférieur audit seuil donné. Ainsi, quand l’engagement n’est que partiel, le dispositif d’embrayage transmet une puissance entre la machine hydraulique et l’élément d’entraînement ou l’élément à entraîner, mais seulement jusqu’à une certaine valeur. Cet engagement partiel de la machine hydraulique met le fluide en mouvement dans la ligne haute pression, ce qui crée une première pression au sein du circuit hydraulique. Toutefois, si un tel engagement partiel permet l’établissement d’une première pression dans la ligne haute pression, la pression de gavage ne suffit néanmoins pas à transmettre tout le couple à transmettre entre la machine hydraulique et l’élément d’entraînement. Par conséquent, une fois cette première pression établie dans la ligne haute pression, une dérivation de ligne haute pression vers la deuxième commande hydraulique assure un serrage complémentaire du dispositif d’embrayage et, de là, la transmission de la totalité du couple fourni, en établissant une seconde pression, supérieure à la première pression. De plus, le serrage supplémentaire du dispositif d’embrayage augmente proportionnellement à la pression s’établissant au sein de la ligne haute pression, et ainsi au couple fourni. Il est ainsi possible de transmettre la totalité d’un couple au travers d’un dispositif d’embrayage, et ce à partir d’une pompe de gavage fonctionnant à pression modérée. Le dimensionnement du dispositif d’embrayage s’en trouve en outre réduit, ainsi que le volume de la pompe de gavage, puisqu’il n’est plus nécessaire de transmettre la totalité du couple par l’intermédiaire d’un dispositif d’embrayage fonctionnant à la pression de gavage.
Le système de transmission hydraulique selon l’invention peut en outre comprendre les caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : - il est également caractérisé en ce que :
o la première commande hydraulique est configurée pour assurer un engagement partiel du dispositif d’embrayage, de sorte qu’une partie du couple est transmis entre la machine hydraulique et l’élément d’entraînement ou l’élément à entraîner, par l’intermédiaire du dispositif d’embrayage, et o la deuxième commande hydraulique est configurée pour assurer un engagement complet du dispositif d’embrayage, de sorte que la totalité du couple est transmis entre la machine hydraulique et l’élément d’entraînement ou l’élément à entraîner, par l’intermédiaire du dispositif d’embrayage,
- dans un tel système de transmission hydraulique :
o la première commande hydraulique d’embrayage comprend une première chambre, et
o la deuxième commande hydraulique d’embrayage comprend une deuxième chambre,
la première chambre étant indépendante de la deuxième chambre,
- il comprend en outre un réservoir à pression atmosphérique, l’ensemble d’engagement comprenant en outre une valve directionnelle pilotée qui est configurée pour relier la première commande hydraulique alternativement à la sortie de pompe de gavage ou au réservoir à pression atmosphérique,
- le circuit hydraulique est à circuit fermé et comprend une première ligne et une deuxième ligne, l’ensemble d’engagement comprenant en outre un sélecteur haute pression, configuré pour assurer la liaison fluidique entre la deuxième commande hydraulique et celle de la première ou de la deuxième ligne qui est la ligne haute pression,
- la machine hydraulique est une pompe de puissance reliée à un élément d’entraînement,
- l’élément d’entraînement est un essieu du véhicule,
- l’élément d’entraînement est un arbre de transmission du véhicule,
- l’élément d’entraînement est une prise de force du véhicule,
- la machine hydraulique est un moteur hydraulique relié à un élément à entraîner,
- l’élément à entraîner est un essieu du véhicule,
- l’ensemble d’engagement est en outre configuré pour être intégré à la machine hydraulique, et
- la pompe de gavage est configurée pour fournir une pression au circuit hydraulique qui est comprise entre 5 et 30 bars, de préférence 20 bars. L’invention porte en outre sur un véhicule comprenant un système de transmission hydraulique tel que précédemment décrit.
L’invention porte enfin sur un procédé d’engagement d’un système de transmission hydraulique d’un véhicule tel que précédemment décrit, le procédé comprenant les étapes de :
- alimentation de la première commande hydraulique d’embrayage du dispositif d’embrayage au moyen de la pompe de gavage de sorte à assurer un engagement partiel du dispositif d’embrayage, et
- alimentation de la deuxième commande hydraulique du dispositif d’embrayage au moyen de la ligne haute pression de sorte à assurer un engagement complet du dispositif hydraulique.
DESCRIPTIF RAPIDE DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d’exemple non limitatif et sur lesquels :
- la figure 1 , déjà décrite, illustre système de transmission hydraulique pour véhicule connu de l’état de la technique,
- la figure 2 illustre un premier exemple de réalisation d’un système de transmission hydraulique selon l’invention,
- la figure 3 illustre un deuxième exemple de réalisation d’un système de transmission hydraulique selon l’invention, et
- la figure 4 est un organigramme illustrant un exemple de mise en oeuvre d’un procédé d’engagement selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
En référence aux figures, on va maintenant décrire un ensemble d’engagement 1 pour système de transmission hydraulique 2. En référence aux figures 2 et 3, un système de transmission hydraulique 2 comprend une machine hydraulique 201 , un circuit hydraulique 21 relié à la machine hydraulique 201 , ledit circuit hydraulique 21 comprenant une ligne haute pression 21 1 , et une pompe de gavage 23 configurée pour charger le circuit hydraulique 21 , ainsi que pour piloter, en parallèle, des actionneurs hydrauliques (non représentés), en particulier des valves de pilotage et de commande.
La transmission hydraulique 2 comprend en outre un consommateur hydraulique 200, tel qu’une charge ou tout type de consommateurs et/ou récepteur de puissance hydraulique tels que des machines-outils ou des mouvements hydraulique (non représentés), mais aussi tel qu’une autre machine hydraulique 202, comme il décrit plus précisément en référence à la figure 3. Le circuit hydraulique 21 est également relié au consommateur hydraulique 200. Plus précisément, la ligne haute pression 211 assure ainsi la transmission de puissance entre la machine hydraulique 21 et le consommateur hydraulique 200. En d’autres termes, la pression qui s’établit au sein de la ligne haute pression 211 est la pression réalisant la transmission hydraulique
La pression de la transmission hydraulique est typiquement de l’ordre de 100 à 500 bars, et varie en fonction du couple à transmettre.
En tout état de cause, le circuit hydraulique comprend un circuit de charge ou de gavage 22 relié à l’admission ou au refoulement de la machine hydraulique 201. D’une manière générale, comme dans toutes les transmissions hydrauliques, la puissance à transmettre se calcule comme le produit d’un couple par une vitesse de rotation au niveau d’un élément tournant (machine hydraulique, consommateur hydraulique et/ou moteur du véhicule), mais également comme le produit du débit par la pression s’établissant au sein de la ligne haute pression de la transmission hydraulique. En fonction de la puissance à transmettre au cours de l’utilisation d’un véhicule ou d’une machine, la pression et le sens du débit vont varier, par exemple suivant que la transmission hydraulique fonctionne en traction ou en retenue, en marche avant ou en marche arrière, etc. La pression dans la ligne haute pression 211 évolue donc selon des conditions d’utilisation, à partir du moment où le système de transmission hydraulique 2 est engagé.
Les figures 2 et 3 illustrent un exemple de réalisation d’un tel circuit de charge 22, qui comprend des clapets anti-retours de gavage 230 et des valves de surpression 231 , ainsi qu’un raccordement 232 à la pompe de gavage 23 II est cependant à noter que d’autres modes de réalisation sont envisageables, attendu qu’un tel circuit de charge 22 est bien connu de l’homme du métier. Les machines hydrauliques 201 , 202 peuvent être de type axial, ou de type radial. En outre, les machines hydrauliques 201 , 202 peuvent être à cylindrée fixe ou variable.
Dans un mode de réalisation illustré en figure 3, une première machine hydraulique 201 peut tout d’abord être configurée pour transmettre une puissance au circuit hydraulique, à partir d’un couple fourni par un élément d’entraînement 4. Pour ce faire, la ligne haute pression 21 1 est reliée au refoulement de la machine hydraulique 201 qui y débite un fluide hydraulique sous pression lorsqu’elle est couplée à l’élément d’entraînement 4. Dans ce cas, la machine hydraulique 201 fonctionne comme une pompe de puissance. Typiquement, la pression fournit par la pompe de puissance 201 à la ligne haute pression 21 1 est comprise entre 100 et 500 bars. L’élément d’entraînement 4 peut alors être un essieu tracteur du véhicule 41 , un arbre de transmission du véhicule (non représenté), ou une prise de force du véhicule (non représentée).
En conséquence, la deuxième machine hydraulique 202 peut être configurée pour transmettre un couple à un élément à entraîner 5, à partir du circuit hydraulique 21 . Dans ce cas, la ligne haute pression est reliée à l’admission de la machine hydraulique 201 qui transforme la pression du fluide y circulant, en couple utile pour l’élément à entraîner 5. Dans ce cas, la machine hydraulique 202 fonctionne comme un moteur hydraulique. L’élément à entraîner 5 peut alors être un essieu porteur 51 du véhicule, par exemple l’essieu d’une remorque lorsqu’un tel système 2 est disposé au sein d’un véhicule de chantier, en vue de lui permettre une évolution mieux contrôlée dans des environnements instables, tel que sur du sable.
Dans une variante (non représentée), le circuit hydraulique est un circuit ouvert et comprend deux machines hydrauliques reliées à un réservoir hydraulique, à pression ambiante. Le fonctionnement de la première machine hydraulique entraîne la circulation du fluide du réservoir vers la ligne haute pression, et le fonctionnement de la deuxième machine hydraulique entraîne la circulation du fluide de la ligne haute pression vers le réservoir hydraulique. En outre, la première machine hydraulique peut être reliée à un élément d’entraînement, et la seconde machine hydraulique peut être reliée à un élément à entraîner, l’une au moins des machines (ou une machine) étant reliée par l’intermédiaire d’un ensemble d’engagement. Dans le cadre du circuit ouvert, la pompe de gavage 23 est une pompe de service pour la commande d’actionneurs hydrauliques. Elle n’est pas reliée à la ligne haute pression. Dans une autre variante, en référence à la figure 3, le circuit hydraulique 21 est un circuit fermé. Le circuit hydraulique relie fluidiquement une première machine hydraulique 201 à une deuxième machine hydraulique 202, par l’intermédiaire d’une première ligne d’alimentation 21 1 et d’une deuxième ligne d’alimentation 212. Le circuit hydraulique 21 est alimenté en fluide hydraulique au moyen d’une pompe de gavage 23 à laquelle il est relié fluidiquement. Dans le cadre du circuit fermé, la pompe de gavage 23 est reliée à la première ligne d’alimentation 21 1 et à la deuxième ligne d’alimentation 212 pour assurer une pression minimale dite de gavage. Des clapets anti-retours usuellement connus assure que la pression dans les lignes d’alimentation 21 1 , 212 ne peut remonter vers la pompe de gavage 23 pour perturber la pression de gavage.
Un tel système de transmission hydraulique 2 peut par exemple être mis en oeuvre, dans la variante illustrée sur la figure 3, pour répéter le mouvement d’un essieu 41 sur un autre essieu 51 . Dans ce cas, chaque machine hydraulique 201 , 202 est à cylindrée fixe, et le rapport de vitesse entre la première machine hydraulique 201 et la deuxième machine hydraulique 202 est constant. Dans cette variante, le premier essieu 41 est tracteur, c’est-à-dire qu’il est lui-même entraîné par le moteur du véhicule (non représenté). Dans une telle variante, le système de transmission hydraulique 2 est par exemple utilisé pour passer d’une transmission à deux roues motrices, à une transmission à quatre roues motrices, afin de fournir une meilleure adhérence au véhicule.
Dans une autre variante, illustrée en figure 2, l’élément d’entraînement 4 est un arbre de transmission. La première machine hydraulique 201 est alors entraînée directement par l’arbre de transmission 4, par exemple en sortie de la boîte de vitesse du véhicule. La deuxième machine hydraulique 202 entraîne quant à elle un essieu non tracteur du véhicule (non représenté), également en vue de fournir une meilleure adhérence
Dans une troisième variante (non représentée), l’élément d’entraînement est une prise de force entraînant la première machine hydraulique. La prise de force est une sortie auxiliaire de puissance du moteur thermique ou une sortie d’une boite de vitesse du véhicule, c’est-à-dire qu’elle n’est pas liée à un essieu du véhicule. Ceci fournit une prise de force hydraulique progressive. La deuxième machine hydraulique entraîne quant à elle un essieu porteur non tracteur, et le transforme en essieu motorisé quand le système de transmission hydraulique 2 est engagé. L’ensemble d’engagement 1 comprend un dispositif d’embrayage 3 configuré pour assurer le couplage entre la machine hydraulique 201 , 202 d’une part et l’élément d’entraînement 4 ou l’élément à entraîner 5 d’autre part.
L’ensemble d’engagement 1 comprend en outre une première commande hydraulique d’embrayage 31 configurée pour être reliée à une pompe de gavage 23, par exemple la pompe de gavage 23 de charge du circuit hydraulique 21 . Plus précisément, la première commande hydraulique 31 est configurée pour assurer un engagement partiel du dispositif d’embrayage 3, de sorte qu’une partie du couple fourni par la machine hydraulique 202, ou par l’élément d’entraînement 4, est transmis par l’intermédiaire du dispositif d’embrayage 3. L’engagement partiel du dispositif d’embrayage 3 assure, dans le cas où la machine hydraulique 201 est une pompe de puissance, une première mise en pression, qui est une mise en pression partielle, de la ligne haute pression 21 1 . D’une manière plus précise, la première commande hydraulique 31 est dimensionnée pour obtenir un serrage partiel du dispositif d’embrayage 3, à la pression fournie par la pompe de gavage 23. Si le couple à transmettre entre la machine hydraulique 202 et l’élément d’entraînement 4 ou l’élément à entraîner 5 est inférieur à une valeur seuil, qui correspond au serrage partiel au moment de l’engagement, le dispositif d’embrayage 3 transmet toute la puissance, sans patiner. Si le couple à transmettre est supérieur à cette valeur seuil au moment de l’engagement, l’embrayage patine, et seule une partie du couple à transmettre est fourni. Le dimensionnement de l’ensemble formé par la commande hydraulique 31 et par la pompe de gavage 23 est donc tel que, seule une fraction du couple pour lequel le système de transmission hydraulique 2 est prévue, est transmis à la première commande hydraulique 31 , à la pression de service de la pompe de gavage 23. Cette fraction du couple maximum transmissible permet d’obtenir, suivant les conditions d’utilisation au moment de l’engagement, une fraction de la pression maximale pour laquelle le système de transmission hydraulique 2 est prévu. Il est à noter que, bien qu’il ait été décrit que seule la pompe de gavage 23 soit utilisée faire fonctionner la première commande hydraulique d’embrayage 31 , il est également envisageable de piloter la première commande hydraulique d’embrayage 31 au moyen de plusieurs pompes. Ces pompes peuvent d’ailleurs être utilisées par ailleurs soit pour le gavage des lignes d’alimentation 21 1 , 212, soit pour le pilotage hydraulique ou la commande d’accessoires. Ceci offre notamment l’avantage de mettre en oeuvre deux pompes de petites dimensions pour piloter la première commande hydraulique d’embrayage 31 , au lieu d’une seule grosse pompe. Dans ce dernier cas, la transmission hydraulique 2 comprend une pompe de gavage et une pompe de service ou de pilotage. En tout état de cause, la nature de ces diverses pompes de pilotage de la première commande hydraulique d’embrayage 31 est similaire, tant que ces pompes sont distinctes de la machine hydraulique 201 assurant la transmission de puissance.
La pompe de gavage 23 peut par exemple, et à titre non limitatif, être une électropompe. Dans ce cas la pompe de gavage 23 tourne indépendamment de l’élément d’entrainement 4. La pompe de gavage 23 peut également être formée d’une pompe débrayable pilotée et entraînée par un moteur thermique. Alternativement, comme visible sur la figure 2, la pompe de gavage 23 peut être entraînée mécaniquement par l’élément d’entraînement 4. Dans ce cas, la pompe de gavage 23 est suivie d’une manière préférentielle par une valve directionnelle pilotée, par exemple à deux positions et trois voies (non représentée). D’ailleurs, le couplage de la pompe de gavage 23 avec l’élément d’entraînement 4 peut également être mis en oeuvre par un dispositif d’embrayage identique au dispositif d’embrayage 3 couplant la machine hydraulique 201 à l’élément d’entraînement 4. Par ailleurs, la pompe de gavage 23 peut également comprendre un système de régulation de la pression (non représenté) que ladite pompe de gavage 23 fournit au circuit hydraulique 21. Alternativement, ou en complément, la pompe de gavage 23 peut, et ce de manière usuelle, être couplée à des régulateurs de pression ou des limiteurs de pression, ou fonctionner selon un pilotage asservi, pour fournir une pression régulée et constante Typiquement la pompe de gavage 23 fournir une pression de 20 bars. Ceci n’est cependant pas limitatif car, en fonction du système de transmission hydraulique 2, la pompe de gavage peut également fournir une pression comprise entre 5 et 30 bars.
Par ailleurs, l’ensemble d’engagement 1 comprend une deuxième commande hydraulique d’embrayage 32 configurée pour être reliée à la ligne haute pression 21 1 . Cette mise en relation est avantageuse une fois que la ligne haute pression 21 1 est mise en pression. Ceci peut être mis en oeuvre par l’engagement partiel du dispositif d’embrayage 3 par la première commande hydraulique d’embrayage 31 , lorsque la machine hydraulique 201 est une pompe de puissance. Dans ce cas, l’engagement partiel du dispositif d’embrayage 3 assure en effet la mise en pression de la ligne haute pression 21 1 qui alimente la deuxième commande hydraulique 32. Plus précisément, la deuxième commande hydraulique 32 est configurée pour assurer un engagement complet du dispositif d’embrayage 3, de sorte que la totalité du couple fourni par la machine hydraulique 202, ou par l’élément d’entraînement 4, est transmis par l’intermédiaire du dispositif d’embrayage 3. En d’autres termes, une fois la première pression établie dans la ligne haute pression 21 1 , la deuxième commande hydraulique 32 assure un serrage complémentaire du dispositif d’embrayage 3. Ce serrage complémentaire augmente proportionnellement à l’augmentation de la pression au sein de la ligne haute pression 21 1 , c’est-à-dire à mesure que l’intensité du couple transmis augmente. De cette manière, ce n’est plus à la pompe de gavage 23 de fournir un niveau de pression élevé pour assurer l’engagement complet du dispositif d’embrayage 3. La deuxième commande hydraulique 32 est ainsi dimensionnée pour permettre de transmettre, par son effet complémentaire sur le couplage, la totalité du couple maximum transmissible par le système de transmission hydraulique 2, en étant alimentée, dans le cas d’une utilisation maximale, à la pression maximale pour laquelle le système de transmission hydraulique 2 est prévu, et qui s’établit dans la ligne haute pression 21 1 . D’une manière plus précise, la somme de l’effet des deux commandes hydrauliques 31 , 32 permet de transmettre au moins la totalité du couple maximum transmissible par le système de transmission hydraulique 2, lorsque la pression dans la ligne haute pression 21 1 est à sa valeur maximale.
Dans un mode de réalisation privilégié, comme visibles sur les figures 2 et 3, le dispositif d’embrayage 3 comprend une première partie d’éléments de couplage 6 reliée à la machine hydraulique 201 , 202, et une deuxième partie d’éléments de couplage 6 reliée à l’élément d’entraînement 4 ou à l’élément à entraîner 5. La mise en prise des éléments de couplage 6 assure l’engagement du dispositif d’embrayage 3.
Les éléments de couplage 6 peuvent par exemple être un ensemble de disques d’embrayage par friction 6 sollicités par des éléments de rappel 8, tels que des ressorts, pour être éloignés les uns des autres au repos. La mise en prise de ces disques 6, s’opposant à la sollicitation des éléments des rappel 8, assure le couplage de la machine hydraulique 201 , 202 et de l’élément d’entraînement 4 ou de l’élément à entraîner 5. Ce mode de réalisation d’un dispositif d’embrayage 3 à disques de frottement n’est cependant pas limitatif, puisqu’il est également possible, selon d’autres variantes, que le dispositif d’embrayage 3 soit à tambour ou conique ou a crabots (doigts d’entrainement).
Dans une variante privilégiée illustrée plus précisément en figure 3, la première commande hydraulique d’embrayage 31 comprend une première chambre 310, et la deuxième commande hydraulique d’embrayage 32 comprend une deuxième chambre 320, la première chambre 310 étant de préférence indépendante de la deuxième chambre 320. La pression dans chacune des chambres 310, 320 pilote le mouvement d’un piston 7 qui s’oppose à la sollicitation des éléments de rappel 8. Comme visible sur la figure 3, les éléments de rappel 8 peuvent ainsi solliciter le piston 7 pour que, au repos, il demeure éloigné des disques d’embrayage par friction 6.
L’engagement et le désengagement du dispositif d’embrayage 3 est contrôlé par les mouvements du piston 7. Dans une première position, le piston 7 ne sollicite pas les éléments de couplage 6, tandis que dans une seconde position, le piston 7 assure leur mise en prise. Le positionnement du piston 7 est piloté par la première commande hydraulique 31 et par la deuxième commande hydraulique 32.
Lorsque la première chambre 310 est alimentée par la pompe de gavage 23, la pression de gavage s’établit dans la première chambre 310, et le piston 7 sollicite la mise en prise des éléments de couplage 6, qui n’est cependant que partielle. Ainsi, une partie seulement du couple fourni par la machine hydraulique 202 ou l’élément d’entraînement 4, peut effectivement être transmise via le dispositif d’embrayage 3. Cependant, ce couplage partiel n’est pas suffisamment pour assurer la transmission de la totalité du couple. Par conséquent, la deuxième chambre 32 prend le relai via une alimentation par la ligne haute pression 21 1 du circuit hydraulique 21. Une pression de fonctionnement du circuit hydraulique 21 s’établit alors dans la deuxième chambre 320, et le piston 7 sollicite la mise en prise des éléments de couplage 6 avec des efforts très supérieurs aux efforts de sollicitation de la première chambre 31. A titre d’exemple non limitatif, la pression de gavage étant comprise entre 3 et 30 bars, typiquement valant 20 bars, et la pression de fonctionnement au sein de la ligne haute pression étant comprise entre 200 et 600 bars, typiquement valant 400 bars, les efforts de couplage suite au pilotage de la deuxième commande hydraulique 320 sont environ dix fois supérieurs aux efforts de couplage partiels suite au pilotage de la première commande hydraulique 310. Ainsi, la totalité du couple fourni par la machine hydraulique 202 ou l’élément d’entraînement 4, peut effectivement être transmise via le dispositif d’embrayage 3, et ce sans qu’il soit nécessaire de surdimensionner les éléments de couplage 6.
D’autres moyens de mise en pression de la première commande hydraulique 31 peuvent également être envisagés. Ainsi, dans une variante non représentée, une valve directionnelle pilotée relie alternativement la première commande hydraulique 31 à la sortie de pompe de gavage 23 ou au réservoir 24. Cette valve directionnelle peut par exemple être une électrovanne pilotée à deux entrées et une sortie.
En tout état de cause, le décrabotage de la machine hydraulique 201 , 202 (i.e. le désengagement du dispositif d’embrayage 3) est assuré par la vidange des commandes hydrauliques d’embrayage 31 , 32, c’est-à-dire à la fois de la première chambre 310 et de la deuxième chambre 320. Cela peut se faire par l’intermédiaire de drains 33 et d’une valve de mise à vide 330, ou de tout moyen de mise à zéro de la pression dans les lignes haute pression 21 1 et base pression 212 du circuit hydraulique 21. Comme illustré sur la figure 3, la valve de mise à vide 330 permet de mettre à zéro la pression dans la ligne haute pression 21 1 et donc dans la ligne basse pression 212, mais aussi en sortie de pompe de gavage 23 par les clapets anti-retour 230 de l’ensemble de gavage 22. De cette manière, la première commande hydraulique 31 est également mise à vide.
La coupure de la pompe de gavage 23 (par exemple par l’arrêt d’une électropompe, pour un circuit du type illustré en figure 3, ou par déconnection de l’élément d’entraînement 4, par exemple pour un circuit du type illustré en figure 2) combinées aux fuites naturelles des composants hydrauliques peut également être mise en oeuvre pour le décrabotage de la machine hydraulique 201 , 202. En effet, cette coupure et ces fuites entraînement une baisse de pression au sein des commandes hydrauliques 31 , 32 qui conduit à un relâchement du dispositif d’embrayage. Alternativement, comme illustré en figure 3, l’arrêt de l’électropompe 23 suivi de l’activation de la valve de mise à vide 330 permet un débrayage plus rapide.
Dans un mode de réalisation, le dispositif d’embrayage 3 est intégré à la machine hydraulique 201 , 202. Alternativement, le dispositif d’embrayage 3 peut également être fixé sur l’élément d’entraînement 4, par exemple un arbre de transmission ou une prise de force, ou l’élément à entraîner 5.
Dans une variante du système de transmission 2 décrite, comme visible sur la figure 3, chaque ensemble d’engagement 1 comprend en outre un sélecteur haute pression 10, configuré pour assurer la liaison fluidique entre la deuxième commande hydraulique 32 et celle de la première 21 1 ou de la deuxième ligne 212 qui est la ligne haute pression. En effet, suivant la variante du système de transmission hydraulique 2 il est possible que la première machine hydraulique 201 fonctionne en mode pompe hydraulique et la deuxième machine hydraulique 202 fonctionne en mode moteur hydraulique, et vice-versa, suivant notamment le besoin en motricité additionnelle sur les essieux 41 , 51 correspondants du véhicule, et/ou de la marche avant ou arrière dudit véhicule. En fonctionnement, la ligne haute pression 21 1 peut donc alternativement correspondre à la première 21 1 ou à la deuxième ligne d’alimentation 212. En tout état de cause, le sélecteur haute pression 10 autorise l’alimentation de la deuxième commande hydraulique 32 à partir de celle de la première 21 1 ou de la deuxième 212 ligne d’alimentation au sein de laquelle la pression est la plus importante. De manière usuelle, le sélecteur haute pression 10 comprend deux entrées reliées à deux lignes susceptibles de monter en pression, et une sortie. La sortie est reliée à l’entrée qui est à la plus haute des deux pressions d’entrée par un tiroir ou clapet navette.
D’une manière générale, lorsque le système de transmission 2 comprend un circuit hydraulique à circuit fermé qui comporte deux lignes d’alimentation 21 1 ,212, il est possible d’alimenter la deuxième commande hydraulique 32 (plus précisément la deuxième chambre 320 de la deuxième commande hydraulique 32) par l’intermédiaire du sélecteur haute pression 10. Ceci permet avantageusement de faire fonctionner le système de transmission 2 dans les quatre cas d’utilisation d’une transmission hydraulique à circuit fermé : marche avant, marche arrière, traction, et retenue. En effet, dans tous les cas, grâce au sélecteur haute pression 10, la pression la plus élevée s’établit naturellement dans une des deux lignes d’alimentation 21 1 , 212 qui convient, suivant le cas d’utilisation.
En référence à la figure 3, un procédé d’engagement E d’un système de transmission hydraulique 2 d’un véhicule, ledit procédé E étant mis en oeuvre par un ensemble 1 selon l’un quelconque des modes de réalisation précédemment décrit, comprend les étapes de :
alimentation E1 de la première commande hydraulique 31 du dispositif d’embrayage 3 au moyen de la pompe de gavage 23 de sorte à assurer un engagement partiel du dispositif d’embrayage 3, et
alimentation E2 la deuxième commande hydraulique 32 du dispositif d’embrayage 3 au moyen de la ligne haute pression 21 1 de sorte à assurer un engagement complet du dispositif hydraulique 3.
Un procédé de désengagement d’un système de transmission hydraulique 2 d’un véhicule selon l’un quelconque des modes de réalisation précédemment décrits comprend une étape de diminution de la pression au sein du circuit hydraulique 21 , en particulier dans la ligne haute pression 21 1. Avantageusement, un débrayage rapide du dispositif d’embrayage 3 est mise en oeuvre au moyen d’une valve pilotée trois voies, deux positions, que comprend la ligne d’alimentation de la deuxième commande hydraulique 21. Dans une des deux positions, la liaison fluidique entre la deuxième commande hydraulique 21 et la ligne haute pression 21 1 est interrompue, et la deuxième chambre 320 de la deuxième commande hydraulique 21 est reliée fluidiquement au drain 33 et/ou au réservoir hydraulique 24 à pression atmosphérique.
En variante, la ligne d’alimentation de la deuxième commande hydraulique 21 peut comprendre une simple valve d’isolement pilotée à deux voies et deux positions, fermée ou ouvert, et la deuxième chambre 320 de la deuxième commande hydraulique 21 voit sa pression diminuer par ses fuites naturelles.
Dans une autre variante, la ligne d’alimentation de la deuxième commande hydraulique 21 peut comprendre une simple valve d’isolement pilotée à deux voies et deux positions, fermée ou ouvert, et la deuxième chambre 320 de la deuxième commande hydraulique 21 voit sa pression diminuer grâce à l’action d’un gicleur de fuite assurant une fuite permanente vers le réservoir hydraulique 24 à pression atmosphérique.
De manière plus générale, dans un véhicule ou un équipement doté d’un ensemble d’engagement 1 selon l’un quelconque des modes de réalisation précédemment décrit, l’engagement du système de transmission hydraulique 2 est mis en oeuvre au moyen d’une pompe réduite (i.e., la pompe de gavage 23), à pression plus faible, ce qui réduit la consommation d’énergie due à la pompe de gavage 23, et permet de diminuer l’encombrement de la pompe de gavage 23, tout en assurant par la suite un embrayage et une puissance transmise élevée (i.e. couple transmis élevé et pression élevée dans la ligne haute pression 21 1 ). Ceci autorise notamment un meilleur engagement du dispositif d’embrayage 3, ce qui permet de libérer les possibilités de dimensionnement supplémentaire du dispositif d’embrayage 3 (e.g. diamètre, épaisseur, et nombre de disques de friction 6) afin de pas être dans l’obligation de surdimensionner les éléments de couplage 6 pour transmettre des couples importants. Le dispositif d’embrayage 3 peut donc avantageusement être réduit. Ceci permet également d’engager le système de transmission hydraulique 2 avant que la pression ne soit complètement établie dans le circuit hydraulique 21 , ce qui rend le dispositif d’embrayage 3 plus rapide, tout en assurant un couplage progressif. De plus, les nuisances acoustiques et le couple résistant sont limités lorsque la machine hydraulique 201 , 202 est découplée. Un ensemble d’engagement 1 disposé sur un dispositif d’embrayage 3 couplé à un arbre de transmission permet d’éviter des à-coups et du bruit. Enfin, un tel système d’engagement 1 présente l’avantage suivant : plus le couple à transmettre augmente, et plus la pression de commande, et donc le serrage du dispositif d’embrayage 3, augmente.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de transmission hydraulique (2), ledit système (2) comprenant :
- une machine hydraulique (201 , 202),
- un consommateur hydraulique (200),
- un circuit hydraulique (21 ) relié à la machine hydraulique (201 ) et au consommateur hydraulique (200), et comprenant une ligne haute pression (21 1 ) configurée pour assurer une transmission de puissance entre la machine hydraulique (201 , 202) et le consommateur hydraulique (200),
- une pompe de gavage (23) configurée pour charger le circuit hydraulique
(21 ),
- un ensemble d’engagement (1 ) comprenant :
o un dispositif d’embrayage (3) configuré pour assurer le couplage entre la machine hydraulique (201 , 202) d’une part, et un élément d’entraînement (4) ou un élément à entraîner (5) d’autre part,
o une première commande hydraulique d’embrayage (31 ) configurée pour être reliée à la pompe de gavage (23), et o une deuxième commande hydraulique d’embrayage (32) configurée pour être reliée à la ligne haute pression (211 ).
2. Système de transmission hydraulique (2) selon la revendication 1 , dans lequel :
- la première commande hydraulique (31 ) est configurée pour assurer un engagement partiel du dispositif d’embrayage (3), de sorte qu’une partie du couple est transmis entre la machine hydraulique (202) et l’élément d’entraînement (4) ou l’élément à entraîner (5), par l’intermédiaire du dispositif d’embrayage (3), et
- la deuxième commande hydraulique (32) est configurée pour assurer un engagement complet du dispositif d’embrayage (3), de sorte que la totalité du couple est transmis entre la machine hydraulique (202) et l’élément d’entraînement (4) ou l’élément à entraîner (5), par l’intermédiaire du dispositif d’embrayage (3).
3. Système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel : - la première commande hydraulique d’embrayage (31 ) comprend une première chambre (310), et
- la deuxième commande hydraulique d’embrayage (32) comprend une deuxième chambre (320),
la première chambre (310) étant indépendante de la deuxième chambre (320).
4. Système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant en outre un réservoir à pression atmosphérique (24), l’ensemble d’engagement (1 ) comprenant en outre une valve directionnelle pilotée qui est configurée pour relier la première commande hydraulique (31 ) alternativement à la sortie de pompe de gavage (23) ou au réservoir à pression atmosphérique (24).
5. Système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le circuit hydraulique est à circuit fermé et comprend une première ligne (211 ) et une deuxième ligne (212), l’ensemble d’engagement (1 ) comprenant en outre un sélecteur haute pression (10), configuré pour assurer la liaison fluidique entre la deuxième commande hydraulique (32) et celle de la première (21 1 ) ou de la deuxième ligne (212) qui est la ligne haute pression.
6. Système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la machine hydraulique (201 ) est une pompe de puissance reliée à un élément d’entraînement (4).
7. Système de transmission hydraulique (2) selon la revendication 6, dans lequel l’élément d’entraînement (4) est un essieu du véhicule.
8. Système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 6 et 7, dans lequel l’élément d’entraînement (4) est un arbre de transmission du véhicule.
9. Système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel l’élément d’entraînement (4) est une prise de force du véhicule.
10. Système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la machine hydraulique (202) est un moteur hydraulique relié à un élément à entraîner (5). 11. Système de transmission hydraulique (2) selon la revendication 10, dans lequel l’élément à entraîner (5) est un essieu du véhicule.
12. Système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 1 à 11 , dans lequel l’ensemble d’engagement (1 ) est en outre configuré pour être intégré à la machine hydraulique (201 , 202).
13. Véhicule comprenant un système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 1 à 12. 14. Procédé d’engagement (E) d’un système de transmission hydraulique (2) selon l’une des revendications 1 à 13, le procédé (E) comprenant les étapes de :
- alimentation (E1 ) de la première commande hydraulique d’embrayage (31 ) du dispositif d’embrayage (3) au moyen de la pompe de gavage (23) de sorte à assurer un engagement partiel du dispositif d’embrayage (3), et - alimentation (E2) de la deuxième commande hydraulique (32) du dispositif d’embrayage (3) au moyen de la ligne haute pression (211 ) de sorte à assurer un engagement complet du dispositif hydraulique (3).
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US3529705A (en) 1969-03-21 1970-09-22 Sylvester R Cudnohufsky Hydraulic clutch actuating mechanism
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FR2829541A1 (fr) 2001-09-07 2003-03-14 Zf Sachs Ag Systeme d'embrayage
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