Boite à vitesse Power shift série 510 TWIN DISC Hydraulique Page 1 Caractéristiques : 1. Adaptation à la plupart des types de moteurs par un vaste choix d’options d’entrée et de sortie. 2. Engrenage en prise constante éliminant les détériorations habituellement provoquées par les changements de rapports dans les boites à vitesse mécanique. 3. Commandes hydraulique des vitesses et d’inversion actionnées mécaniquement ou à distance par des électrovannes. 4. Disques d’embrayage en acier et métal fritté, engagés, lubrifiés, et refroidis par de l’huile sous pression. 5. Lubrification intégrale par l’huile carter. Options et accessoires : 1. Frein de service et de stationnement. 2. Sortie décrabotable. 3. Prise tachymètrique. 4. Valve de modulation manuelle ou électrique. 5. Valve de débrayage. 6. Indicateur ou contact de pression et de température. 7. Prise de force. Côté moteur. Entraînement par turbine. Côté arbre de sortie. Applications typiques : 1. Engins de manutention. 2. Engins de construction. 3. Engins de levage, traction, remorquage. 4. Engins forestier. 5. Engins de transport. Description : La transmission TDCC-44-510 est une unité complète conçue pour être montée en version accouplée ou indépendante. Les quatre vitesses avant et arrière se changent sous charge et dans tous les rapports. Elle est équipée d’un convertisseur mono étage. Convertisseur de couple : Le convertisseur de couple de type 8 est monté dans le carter de la transmission. Il possède un facteur de multiplication de couple d’approximativement 3/1 au blocage. Un embrayage modulé en pression et un stator avec roue libre font partie de l’équipement standard.
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Boite à vitesse Power shift série 510 TWIN DISC
Hydraulique Page 1
Caractéristiques :
1. Adaptation à la plupart des types de moteurs par un vaste choix d’options d’entrée et
de sortie.
2. Engrenage en prise constante éliminant les détériorations habituellement provoquées
par les changements de rapports dans les boites à vitesse mécanique.
3. Commandes hydraulique des vitesses et d’inversion actionnées mécaniquement ou à
distance par des électrovannes.
4. Disques d’embrayage en acier et métal fritté, engagés, lubrifiés, et refroidis par de
l’huile sous pression.
5. Lubrification intégrale par l’huile carter.
Options et accessoires :
1. Frein de service et de stationnement.
2. Sortie décrabotable.
3. Prise tachymètrique.
4. Valve de modulation manuelle ou électrique.
5. Valve de débrayage.
6. Indicateur ou contact de pression et de température.
7. Prise de force.
Côté moteur.
Entraînement par turbine.
Côté arbre de sortie.
Applications typiques :
1. Engins de manutention.
2. Engins de construction.
3. Engins de levage, traction, remorquage.
4. Engins forestier.
5. Engins de transport.
Description :
La transmission TDCC-44-510 est une unité complète conçue pour être montée en version
accouplée ou indépendante.
Les quatre vitesses avant et arrière se changent sous charge et dans tous les rapports. Elle est
équipée d’un convertisseur mono étage.
Convertisseur de couple :Le convertisseur de couple de type 8 est monté dans le carter de la
transmission. Il possède un facteur de multiplication de couple d’approximativement 3/1 au
blocage. Un embrayage modulé en pression et un stator avec roue libre font partie de
l’équipement standard.
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Transmission :
La transmission est d’une conception simple avec engrenages constamment en prise. Trois
embrayages multi disques double à commande hydraulique assurent les changements de
vitesse et l’inversion du sens de marche.
La conception du système de commande hydraulique permet d’obtenir des changements de
vitesse souple et rapide. Ceux-ci peuvent être effectués sous pleine charge grâce à
l’embrayage de modulation qui permet la dissipation de l’énergie lors des changements de
vitesse. De plus la commande progressive de cet embrayage permet des déplacements de
précision sans danger pour la vie des embrayages de vitesse.
La lubrification du groupe transmission/convertisseur ainsi que le système de contrôle
commande sont intègres dans l’unité et forme en ensemble complet. Les embrayages de
changement de rapport et d’inversion de marche peuvent être à commande manuelle ou
électrique.
La commande des vitesses est à quatre rapports et celle de sens de marche à trois positions :
avant, arrière, neutre.
Une autre possibilité de la transmission est le passage au point mort lorsque les freins du
véhicule sont actionnés grâce à une valve raccordée au système de freinage du véhicule.
Ce système permet de limiter le couple sur tous les organes qui compose la transmission du
véhicule.
Caractéristiques techniques et d’exploitation :
1. Poids de la grue 260t.
2. Coef. de roulement 0,028.
3. Pente à gravir 6%.
4. Rayon pneumatique 0,624m.
5. Réduction pont 1/25,75.
6. Réduction transfert 1/2,5.
7. Vitesse en cote 3km/h.
8. Vitesse sur le plat 6km/h.
9. Accélération 0,2m/s².
10. Réduction totale 1/64,4.
Boite à vitesse TWIN DISC Power shift TDCC-44-511 réductions.
1. Vitesse : 1/6,321.
2. Vitesse : 1/3,175.
3. Vitesse : 1/1,565.
4. Vitesse : 1/0,785.
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Convertisseur de couple TWIN DISC 8-1400 MS 332.
Cinématique de la translation :
Il est précisé que la vitesse de sortie de la « BV » est fonction de la vitesse sélectionnée et du
couple de roulement résistant.
Estimation de l’effort de traction :
Force de roulement : 𝑓𝑟 = 260 × 103 × 𝑔 × 0,028 ÷ 10 = 7241𝑑𝑎𝑁.
Force pente : 𝑓𝑝 = 260 × 103 × 𝑔 × sin 3.43 ÷ 10 = 15260𝑑𝑎𝑁.
Condition de roulement sur le plat en deuxième vitesse :
1. L’effort de traction doit être de 7241daN. Ce qui engendre un couple sur la turbine du
convertisseur de la boîte environ 65dan/m. l’examen des courbes constructeur indique
que la turbine aura une vitesse de rotation de 2200tr/min.
2. Vitesse de rotation des roues : 𝑣𝑟 = 2200 ÷ 25.77 × 3.175 = 26.89𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛.
3. Vitesse de translation : 𝑣𝑡 = 26.89 × 1.248 × 𝜋 × 60 × 10−3 = 6.325𝑘𝑚/ Les
conditions sont remplies.
Condition de roulement en cote en première vitesse :
L’effort de traction doit être de 15 260 + 7241 × Cos 3.43 = 22 488𝑑𝑎𝑁. Ce qui
engendre un couple sur la turbine du convertisseur de boite environ 100daN/m. l’examen des
courbes constructeur indique que la turbine aura une vitesse de rotation de 1900tr/min.
1. Vitesse de rotation des roues : 𝑣𝑟 = 1900 ÷ 25.77 × 6.321 = 11.66𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛.
2. Vitesse de translation : 𝑣𝑡 = 11.66 × 1.248 × 𝜋 × 60 × 10−3 = 2.75𝑘𝑚/. Les
conditions sont suffisantes.
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Le graphe ci-dessus représente la vitesse de rotation de la turbine en fonction du couple de
l’arbre primaire.
Description et fonctionnement du convertisseur de couple.
Le convertisseur comprend 3 éléments principaux :
La pompe -1-.
Le stator-2-.
La turbine-3-.
Ces organes sont installés dans un carter commun, dans
lequel l'huile assure la transmission du couple, elle y circule
en circuit fermé.
Les éléments -1- et -4- sont entraînés par le moteur diesel. La roue libre -5- est fixée sur le carter -7- elle supporte le
stator -2-.
La turbine -3- entraînée par la circulation de l’huile transmet
le mouvement à l’arbre -6-.
La pompe hydraulique -8- est entraînée par l’intermédiaire d’un pignon monté sur le carter du
Convertisseur. Elle fournit le débit nécessaire à la gestion de
la boîte à vitesse la lubrification.
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couple de la turbine
vitesse rotation turbine
MS 332 MS 292
vitesse de la pompe 2800tr/min
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Partie Pompe : L'aubage de la partie pompe -1- transforme l'énergie du moteur en énergie hydro cinétique.
Le fluide sort de l'aubage pompe -1- entre dans la turbine -3- et retourne à l'aubage pompe -1- après avoir traversé le stator -2-.
Partie turbine :
Accouplée directement à l'arbre primaire, elle reçoit l’énergie du moteur par la pompe -1- et transmet celui-ci à la boîte de vitesses.
Partie stator : Relié au carter par une roue libre -5- il permet une démultiplication variable entre pompe-1-
et turbine-3- aux basses vitesses.
La courbure des aubes est prévue pour modifier l'angle du fluide à la sortie de la turbine pour
qu'il soit dirigé sur la pompe -1-.
Ce retournement de la direction du liquide dans le stator-2- entraîne une réaction sur les aubages. La force produit un couple qui est absorbé par la fixation du stator-2- sur le carter.
Tout comme un levier s'appuie sur son point fixe pour transformer les valeurs des forces
s'exerçant sur ses extrémités, le liquide utilise le stator comme point fixe pour multiplier la
valeur du couple moteur.
Dans ces conditions, on obtient une multiplication du couple moteur variant de 2,6/1 quand la turbine est immobile (véhicule à l'arrêt) à 1/1 lorsque la turbine atteint environ 85 % de la
vitesse de l'aubage d'entrée.
Lorsque cette valeur est atteinte, l'angle du fluide à la sortie de la turbine est tel que le stator
est entraîné dans le même sens que les turbine et pompe.
Ce convertisseur devient un simple coupleur, il n'y a plus multiplication du couple.
En résumé, le convertisseur assure :
1. Une multiplication complémentaire du couple du moteur
2. Une souplesse de fonctionnement à très basse vitesse
3. De bonnes accélérations, depuis les très basses vitesses, sans faire appel à un autre
rapport de boîte 4. Au ralenti du moteur, une fonction "débrayage" avec un léger entraînement résiduel
favorisant les manoeuvres de garage.
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Circulation de l’huile :
Le stator-2- a pour but de modifier la direction du flux de sortie de la turbine-3- pour
l'orienter sur les aubes de la pompe-1-.
Ce changement de flux entraîne une réaction sur les aubages du stator tout comme un levier
s'appuie sur son point fixe pour transformer les valeurs des forces s'exerçant sur ses
extrémités, le liquide utilise le stator comme point fixe pour transformer la valeur du couple.
Nota : En période d'action, le stator est fixe, il travaille en convertisseur.
Au-delà de la période d'action, le stator se libère de sa roue libre et tourne dans le même sens
que la pompe et la turbine l'ensemble fonctionne alors en coupleur.
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Schéma hydraulique :
4 Convertisseur de couple (1- pompe, 2- stator, 3- turbine).
5 Diviseur de débit.
6 Valve sensitive.
7 Limiteur de pression des embrayages de vitesses.
8 Limiteur de pression de l’embrayage de modulation.
9 Soupape de modulation.
10 Réfrigérant.
11 Pompe hydraulique.
12 Vanne de vitesse 3 voies 2 positions.
13 Électrovanne de pilotage 2 voies 2 positions.
14 Filtre hydraulique.
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Bloc de contrôle :
Pour rendre le schéma hydraulique lisible pour un hydraulicien, j’ai utilisé des symboles
normalisés.
Le bloc de contrôle gère la réparation du débit et des différentes pressions de fonctionnement.
Il se compose essentiellement des éléments :
5 Diviseur de débit à 3 voies (régulateur de débit 3 voies).
6 Valve sensitive.
7 Limiteur de pression d’embrayages vitesses.
8 Limiteur de pression de l’embrayage de modulation.
9 Soupape de modulation (réducteur de pression 3 voies à commande proportionnelle).
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Fonctionnement :
L’orifice -E- reçoit le débit de pompe. Il alimente le diviseur de débit -5- qui le scinde en deux
quantités, 20l/min pour à la gestion des embrayages, et 57l/min pour le convertisseur de
couple et la lubrification.
Les embrayages de vitesses sont alimentés au travers d’une valve sensitive -6-. Elle rentre en
action à chaque passage de vitesse. Les 2 surfaces actives du tiroir sont déséquilibrées
lorsqu’un débit la traverse. Ce qui provoque la commutation du tiroir.
Dès lors, les deux pistons de réglage des limiteurs de pression -7- et -8- sont purgés au carter
détendant les ressorts de réglages. Ce qui provoque la chute des pressions d’embrayages de
vitesse et de modulation.
Lorsque les embrayages sélectionnés sont en contact il n’y a pratiquement plus d’écoulement
d’huile au travers de la valve sensitive. Les pressions s’équilibres de part et d’autre de son
tiroir. Le léger ressort ramène le tiroir en position initiale obturant ainsi l’orifice de la purge
du piston de réglage du limiteur de pression -7-. La pression d’embrayage croît
progressivement contrôler par le gicleur d’alimentation -7a- permettant le passage sans à coup
des vitesses.
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L’ouverture du limiteur de pression -7- alimente le circuit de l’embrayage de modulation sa
pression est contrôlée par le limiteur de pression -8- dont le fonctionnement est similaire au
précédent.
Le rôle de la soupape de modulation est maintenant de serrer l’embrayage de modulation qui
met en mouvement la pompe -1- du convertisseur de couple -4- permettant le démarrage
précis et en douceur de l’engin.
La figure ci-dessus représente l’état du bloc de contrôle lors d’un changement de vitesse.
L’écoulement d’huile au travers de l’orifice -6b- de la valve sensitive -6- engendre une perte
de charge et le tiroir se déplace vers la gauche. Dès lors les deux chambres des pistons de
réglage -7a- et -8a- sont purgées au carter et décomprime ainsi les deux ressorts de tarage des
deux limiteur de pression -7b- et -8b-. Le passage des vitesses se réalise ainsi en douceur.
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Bloc électrovannes de changement de vitesse :
Diagramme des vitesses.
1ère
Avant =A+E 1ère
Arrière =A+C
2ème
Avant =A+F 2ème
Arrière =A+D
3ème
Avant =B+E 3ème
Arrière =B+C
4ème
Avant =B+F 4ème
Arrière =B+D
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Soupape de modulation :
Fonctionnement :
Il est similaire à celui d’un réducteur de pression 3voies à commande proportionnelle.
La pression réduite dans l’embrayage de modulation est réalisée par l’intermédiaire de l’étage
pilote constitué du solénoïde à effet proportionnel -1- et du clapet de limiteur de pression -2-.
Étage pilote.
Étage principal.
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L’étage principal est constitué :
Du tiroir de réglage -6- maintenu en position repos par le ressort de rappel -8-.
Quand la valeur de consigne est nulle l’huile de pilotage prélevée sur l’orifice d’alimentation
-A- par l’intermédiaire du canal -x- alimente l’étage pilote au travers du gicleur -5- puis
retourne librement au réservoir par l’orifice de drainage -y-. La pression qui règne dans la
chambre supérieure du tiroir -6- est quasiment nulle. Le tiroir principal -6- est maintenu en
position repos par l’action du ressort -8-. La liaison entre les orifices -A- et -B- est
interrompue.
Réglage :
Le solénoïde proportionnel -1- transforme le courant électrique fourni par la carte
électronique en force électromagnétique qui plaque le clapet conique -2- sur son siège -3-.
Le débit l’huile de pilotage ne s’écoule plus librement au réservoir et la pression pilote croit
dans la chambre supérieure du tiroir -6-. Provoquant le déplacement du tiroir principal -6-
vers le bas. Les orifices -A- et -B- sont alors en communication, et l’alimentation de
l’embrayage de modulation est réalisée.
La pression d’embrayage est dirigée par le canal -z- et le gicleur -7- dans la chambre
inférieure du tiroir principal -6-.
Lorsque l’action combinée des forces engendrée par la pression d’embrayage qui agit sur la
face inférieure du tiroir principal et celle du ressort -8- est -supérieure- à celle créée par la
pression de pilotage qui agit sur la face supérieure du tiroir principal.
Le tiroir principal se déplace vers le haut refermant la des orifices -A- vers -B-.
Un nouvel équilibre des forces est établi :
stPxfrstPb
PxstfrPb
Pr PxPb
Quand ces conditions d’équilibres sont remplies le tiroir principal -6- tant à se refermer pour
ajuster la section de passage de -A- vers -B- et maintenir le réglage de la basse pression.
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