249-1 S-Direction différentielle tracteur sur chaines
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Bases transmissions LA DIRECTION DIFFERENTIELLE DES TRACTEURS SUR CHAINES
Centre de Perfectionnement FRANCIS MONNOYEUR
Codification 249-1 S
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BASES TRANSMISSI0N
TABLE DES MATIERES
La direction différentielle des tracteurs sur chaînes
TABLE DES MATIERES ......................................................................................................................... 2 CHAINE CINEMATIQUE DE BASE......................................................................................................... 3 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ....................................................................................................... 5 SCHEMA DE PRINCIPE ......................................................................................................................... 7 FONCTIONNEMENT EN LIGNE DROITE ............................................................................................... 9 FONCTIONNEMENT EN VIRAGE......................................................................................................... 11 FONCTIONNEMENT EN CONTRE ROTATION .................................................................................... 13 EXEMPLE DE REALISATION............................................................................................................... 15 EXEMPLE DE CIRCUIT HYDRAULIQUE DE TRANSMISSION............................................................ 17 COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 1ERE GENERATION....................................... 19 COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 2EME GENERATION ...................................... 21 COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 3EME GENERATION ...................................... 23 CIRCUIT HYDRAULIQUE OUVERT DE DIRECTION ........................................................................... 25 CIRCUIT HYDRAULIQUE OUVERT DE DIRECTION, PARTICULARITES DU D8N............................. 29 CIRCUIT HYDRAULIQUE FERME DE DIRECTION.............................................................................. 31
Rédigé par : Roger LECULLIEZ Centre de Perfectionnement FRANCIS MONNOYEUR
Vérifié par: Référence Document 249
Approuvé par: Version : 1
Page : A
LA DIRECTION DIFFERENTIELLE DES TRACTEURS SUR CHAINES
CHAINE CINEMATIQUE DE BASE
L'aspect mécanique de la direction différentielle est décrit dans le document "Transmission du D8N", N° 223. L'aspect hydraulique de la direction différentielle sont décrit dans les documents "Equipement du D8N", N° 316 et "Circuit de direction des tracteurs D8N 5TJ-UP - 7TK-UP, N° 419. La direction différentielle concerne les tracteurs sur chaînes, - D6H, D6R
- D7H, D7R
- D8N, D8R
- D9R
Les tracteurs D8N ont subi une évolution sur le circuit hydraulique, le circuit ouvert est devenu fermé. Justification de la direction différentielle, avantages par rapport à la direction par embrayages latéraux. Le tracteur se dirige sans interruption de transmission de puissance sur la chaîne intérieure au virage. Le fonctionnement de la direction différentielle permet une contre rotation lorsque la transmission est au neutre. La commande unique très douce permet un travail précis. Les deux chaînes restent liées à la transmission, le poids du tracteur la direction n'est pas inversée dans les fortes descentes. Les deux chaînes restent liées à la transmission, dans les fortes descentes, le poids du tracteur n'inverse pas la direction, (avec les embrayages, le tracteur est entraîné autour de la chaîne solidaire du sol). L'absence d'embrayages latéraux simplifie la conception des "commandes finales". La chaîne cinématique comprend; - le moteur Diesel, - le convertisseur de couple équipé d'un train planétaire en entrée, - un arbre de transmission, - la boîte de vitesses (power shift), - un transfert en sortie de boîte de vitesse, - le couple conique, - l'ensemble différentiel + moteur hydraulique sur le coté gauche, - un train planétaire d'équilibrage sur le côté droit, - les demi-arbres, - les réducteurs, - les freins, - les barbotins.
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CHAINE CINEMATIQUE DE BASE
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PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
La direction différentielle fait virer le tracteur réalise une différence de vitesse entre les chaînes. L'action sur la commande de direction augmente d'autant la vitesse d'une chaînes qu'elle diminue la vitesse de l'autre. L'action sur la direction (seule) ne modifie pas la vitesse d'avancement du tracteur.
Le conducteur peut resserrer le virage en ralentissant sa vitesse au sol, à l'extrême il se trouve en contre rotation.
Le moteur hydraulique de direction permet une différence entre les bandes de roulement de 3,2 km/h (D8N) au plus. Le conducteur peut régler cette différence entre 0 et 3,2 km/h suivant le virage qu'il veut obtenir.
Le freinage utilise des disques humides serrés par ressorts, (rondelles Bellevilles). Pour permettre le déplacement du tracteur, il faut installer une pression hydraulique sur un piston pour comprimer les ressorts et libérer les disques.
La commande et le circuit hydraulique de transmission sont adaptés à la direction différentielle, la fonction prioritaire du circuit de frein est toujours valable, (par l'installation d'une valve de priorité sur le circuit de la transmission ). Le circuit hydraulique de freinage n'a aucune relation avec le circuit de direction. La commande du frein de service et du frein de stationnement agissent simultanément sur les deux freins de barbotin.
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PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
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SCHEMA DE PRINCIPE
Légende. Couple conique, sortie boîte de vitesses Train planétaire de transmission Arbre de liaison Pignon conique du moteur hydraulique Train planétaire de direction Arbre de transmission vers réducteur gauche Train planétaire d'équilibrage Arbre de transmission vers réducteur droit
Le couple conique de sortie de boîte de vitesses entraîne le porte satellite du train planétaire de transmission. La couronne du train planétaire de transmission est solidaire du porte satellite du train planétaire de direction et de l'arbre d'entraînement du réducteur gauche. La couronne du train planétaire de direction est en prise avec le pignon du moteur hydraulique. Un arbre de liaison réuni les planétaires des trains de direction, de transmission et d'équilibrage.
Le train planétaire d'équilibrage compense l'effet de démultiplication des trains planétaires de transmission et de direction. Sans l'action du moteur hydraulique, les deux réducteurs tournent à la même vitesse.
Le moteur hydraulique est à cylindrée fixe et à deux sens de rotation. Suivant la technologie utilisée, le moteur est alimenté par la pompe d'équipement et un distributeur à 3 positions ou directement par une pompe à cylindrée variable à deux sens de débit.
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SCHEMA DE PRINCIPE
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FONCTIONNEMENT EN LIGNE DROITE
En ligne droite, le couple conique entraîne le porte satellite du train de transmission Les satellites répartissent le mouvement sur le planétaire de l'arbre de liaison et la couronne liée au porte satellite du train planétaire de direction, lui même entraîne l'arbre du réducteur gauche.
L'arbre de liaison tourne plus vite que l'arbre d'entraînement du réducteur gauche. Sous l'action du planétaire de l'arbre de liaison, le train d'équilibrage entraîne le réducteur droit, la couronne est fixe.
Le moteur hydraulique est à l'arrêt, verrouillé hydrauliquement par le distributeur. Il n'influence pas le fonctionnement des trains planétaires de transmission et de direction.
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FONCTIONNEMENT EN LIGNE DROITE
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FONCTIONNEMENT EN VIRAGE
Pendant un virage, il y à combinaison de mouvement entre les trains planétaires de transmission et de direction. La mise en rotation du moteur hydraulique fait tourner la couronne du train planétaire de direction. Suivant le sens de rotation du moteur et de la couronne, le mouvement du porte satellite de direction est accéléré ou réduit. Cette modification de mouvement influence la vitesse de rotation du planétaire et de l'arbre de liaison. La vitesse perdue sur un arbre d'entraînement de réducteur est récupérée par l'autre. La vitesse moyenne du tracteur est toujours la même.
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FONCTIONNEMENT EN VIRAGE
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FONCTIONNEMENT EN CONTRE ROTATION
La contre rotation est réalisée lorsque la boîte de vitesses est au neutre.
La mise en service du moteur hydraulique fait tourner la couronne du train planétaire de direction. Le porte satellite de direction entraîne la couronne du train planétaire de transmission. Le porte satellite de transmission est fixe, le planétaire est entraîné en sens inverse.
Les deux arbres d'entraînement des réducteurs tournent à la même vitesse mais en sens opposé. Si les conditions d'adhérence sont identiques sur les deux bandes de roulement, le tracteur tourne autour d'un axe situé au centre du tracteur.
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FONCTIONNEMENT EN CONTRE ROTATION
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EXEMPLE DE REALISATION
Illustration de l'ensemble direction différentielle et frein du D6H. Le système est réalisé en deux modules faciles à déposer. Attention, le coté gauche nécessite le retrait du moteur hydraulique.
Les disques de frein assurent une liaison entre l'entraînement du réducteur et le carter fixé au châssis. Le serrage est réalisé par les rondelles Bellevilles, la liberté de rotation est obtenue par l'action de la pression hydraulique sur le plateau. Des passages permettent la lubrification des organes tournants.
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EXEMPLE DE REALISATION
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EXEMPLE DE CIRCUIT HYDRAULIQUE DE TRANSMISSION
Illustration du circuit de transmission et de frein du D6H, (1ère génération de tracteur à direction différentielle). Le circuit comprend: - la pompe hydraulique (corps A), - le filtre + by-pass, - la valve de priorité, elle contraint le débit de pompe à alimenter: . la valve de frein de stationnement, (elle fait office de commande de frein de secours) . la valve de frein de service - le bloc L. R. T. P. - le circuit du convertisseur de couple, - le circuit de lubrification.
Particularité. Le bloc L. R. T. P. est équipé de deux neutres, l'un sur le tiroir de sens de marche, l'autre sur le tiroir de vitesses. Ce montage correspond au tracteur équipé de la poignée avec la sélection de sens de marche et du levier de vitesse indépendant. Ce montage à évolué avec l'installation de la sélection de vitesse par une molette en bout de la poignée de direction et la suppression du levier de vitesse.
La valve de frein de stationnement coupe franchement l'alimentation de la valve de frein. Les pistons de frein ne sont plus alimentés, les ressorts compriment les disques, le tracteur est immobilisé.
La valve de frein de service permet une vidange modulée des pistons de frein.
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EXEMPLE DE CIRCUIT HYDRAULIQUE DE TRANSMISSION
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COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 1ERE GENERATION
Les quatre commandes mécaniques, levier de vitesses, levier de direction / sens de marche, frein de service et frein de stationnement sont indépendants.
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COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 1ERE GENERATION
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COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 2EME GENERATION
L'ensemble de la poignée regroupe la commande de direction, de sélection de sens de marche, de sélection de vitesse et la commande de frein de stationnement. La commande de frein de stationnement agit mécaniquement ; - sur la sélection de vitesse pour la remise au neutre, - sur la commande de direction pour verrouiller le levier en position ligne droite. - un contacteur de sécurité électrique de démarrage du moteur Diesel.
La commande du frein de service ne change pas.
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COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 2EME GENERATION
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LA DIRECTION DIFFERENTIELLE DES TRACTEURS SUR CHAINES
COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 3EME GENERATION
L'installation des commandes électriques de sélection de vitesse et de sens de marche a modifié la poignée de direction. Le levier de frein de stationnement est supprimé, il est remplacé par un interrupteur. La molette de sélection de vitesses est remplacée par deux contacts électriques, un pour faire monter les vitesses, l'autre pour les faire descendre.
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COMMANDE DE DIRECTION ET DE TRANSMISSION, 3EME GENERATION
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CIRCUIT HYDRAULIQUE OUVERT DE DIRECTION
Schéma de principe du D6H. Le débit d'alimentation du moteur hydraulique est fourni par la pompe d'équipement. La pompe est à cylindrée variable, la régulation est du type Load Sensing. Cette régulation adapte le débit de la pompe au débit consommé par le circuit quelque soit la charge de l'équipement. - Au neutre, le débit est presque nul. - Au travail, le débit pompe correspond au débit nécessaire pour les mouvements. - En charge maximum, la pression est limitée par annulation du débit. Pour fonctionner, la régulation Load Sensing reçoit des distributeurs une information dite "signal LS". Le signal LS correspond à la plus grande valeur de pression installée dans les circuits d'équipement. Un ensemble de clapet de sélection assure la récupération de cette information.
Un limiteur de pression installé en entrée de l'ensemble distributeur protège le circuit si le système Load Sensing n'en est pas capable. Il est surtout installé pour absorber les pointes de pression générées par le temps de réponse d'un changement de grande cylindrée vers une cylindrée réduite suite à un rappel au neutre d'un tiroir distributeur.
Les distributeurs sont alimentés en parallèle. Pour des raisons de sécurité en situation de mouvements combinés direction et équipement, le distributeur de direction est installé en entrée de l'ensemble et assure une fonction de priorité. Pour conserver la maîtrise de la direction avec l'équipement en action, le débit de pompe est contraint d'alimenter le circuit de direction puis les circuits d'équipement.
Le moteur hydraulique est équipé d'un tiroir anti-survitesse destiné à retenir le tracteur dans les manoeuvres sur les pentes descendantes.
Un circuit de balayage forcé par débit de pompe assure la lubrification et le refroidissement des carters de la pompe et du moteur hydraulique.
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CIRCUIT HYDRAULIQUE OUVERT DE DIRECTION
Schéma de principe du D7H. Le circuit hydraulique du D7H reprend les particularités du D6H. Le circuit de balayage est différent, le refroidissement des carters de pompe et moteur hydraulique est réalisé par le circuit de retour des distributeurs. Sur les deux circuits, l'huile de balayage circule à travers un réfrigérant équipé d'un by-pass.
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CIRCUIT HYDRAULIQUE OUVERT DE DIRECTION, PARTICULARITES DU D8N
Une liaison avec le signal monté de lame permet d'atténué l'effet de priorité sur la direction. Le conducteur peut relever lentement sa lame pendant une action de virage. Le rayon du virage s'agrandi par la diminution de la vitesse de rotation du moteur hydraulique.
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CIRCUIT HYDRAULIQUE FERME DE DIRECTION
Les circuits hydrauliques de direction des tracteurs D8N et D9N ont évolué en circuit hydraulique fermé. Ce type de circuit est expliqué dans le document de formation "circuit de direction des tracteurs D8N 5TJ-up - 7TK-up", N°419.
Le circuit hydraulique de direction est indépendant du circuit hydraulique d'équipement, le fonctionnement de l'un n'influence pas l'autre. Le circuit hydraulique de direction est réalisé par ; - une pompe à cylindrée variable à deux sens de débit, pilotée par le manipulateur solidaire de la poignée de direction, - un moteur hydraulique à deux sens de rotation, - un système de gavage et d'échange huile chaude par de l'huile froide, - un contrôle de la pression maximum par annulation de débit.
La technologie permet le fonctionnement sans tiroir anti-survitesse. Deux limiteurs de pression installés sur la pompe protègent les circuits contre les forces extérieures.
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