Ligne motrice, guide d'étude Sujets: Conception de base de la boîte de vitesses PT1563 et PT2509, schéma de câblage et schéma hydraulique des boîtes PT1563 et PT2509, conception de base de la boîte transfert, conception de base des ponts AH56, AH64, ainsi que ARB/H35 et ARB/H40. Objectif: A l'issue de cette partie du programme, les participants devront - avoir compris le principe de conception des boîtes de vitesses, des ponts et des boîtes transferts équipant les tombereaux articulés - pouvoir décrire les fonctions auxquelles correspondent les schémas de câblage des boîtes de vitesses - pouvoir décrire les fonctions auxquelles correspondent les schémas hydrauliques des boîtes de vitesses - être en mesure de contrôler les différents circuits selon les instructions du manuel d'atelier Durée: 4 heures
Ligne motrice, tombereaux articulés L'illustration montre les composants des différentes machines.
Boîte de vitesses PT1563, description La boîte de vitesses PT1563 est une boîte entièrement automatique à trains planétaires avec ralentisseur hydraulique (frein) intégré. Le convertisseur de couple est du type à stator à roue libre et verrouillage en prise directe (lock-up). Le nombre de rapports est de 6 en marche AV et 2 en marche AR. Les changements de vitesses sont déterminés par la position du sélecteur et une unité de commande électronique. L'engagement des rapports est commandé par voie électrohydraulique. Le couple de sortie du moteur est transmis et multiplié par le convertisseur. La transmission hydraulique du couple est automatiquement débrayée en cas d'utilisation de la prise directe (lock-up), oe devient alors mécanique. La boîte de vitesses est alimentée en pression hydraulique par 2 pompes entraînées par le moteur par l'intermédiaire du convertisseur de couple. Le ralentisseur est un frein hydraulique intégré à la boîte de vitesses, avec pour fonction de freiner la machine. Les rapports sont choisis avec le sélecteur de vitesse. L'unité de commande gère l'engagement des rapports à partir d'impulsions en provenance des détecteurs de régime du moteur et de vitesse de la machine. Les embrayages et les freins sont activés par des électro-aimants via les valves relais du système de commande de la boîte de vitesses. Lors du changement de vitesse, l'ensemble embrayage/frein sélectionné est engagé tandis que l'ensemble correspondant précédent est débrayé. Le choix d'un certain rapport commande l'enclenchement d'une combinaison déterminée d'embrayage et de frein. Boîte de vitesses PT1563, composants K1 K2 Embrayage en marche AV, 6ème Embrayage en marche AR, 6ème B1 B2 B3 B4 B5 Frein, 4ème Frein, 5ème Frein, 3ème Frein, 2ème Frein, 1ère
Ralentisseur 1. Stator 2. Piston 3. Carcasse 4. Butée Le ralentisseur est un frein hydraulique, dont le seul produit résiduel est de la chaleur. En régulant la pression d'huile, on module la puissance de freinage. De l'huile pénètre entre le rotor et le stator, le piston assurant alors l'étanchéité entre eux. Cette huile crée une résistance et donc un effet de freinage. Lorsque la pression d'huile est délestée, le piston cesse d'assurer l'étanchéité et l'huile est renvoyée vers le carter. L'effet de freinage cesse alors.
Système de régulation Le dispositif de régulation est vissé sur le carter de boîte de vitesses. Les détecteurs sont accessibles par le dessous, une fois déposé le carter d'huile de la boîte de vitesses. Pour pouvoir atteindre les électroaimants et les valves PWM, il est nécessaire de séparer le dispositif de régulation de la boîte de vitesses. RV Valve directionnelle LRV Valve de refoulement, huile de graissage CHV Valve antichoc CRV Valve de refoulement, convertisseur MPV Valve de refoulement, pression principale TV Valve de refoulement, freins PWM4201 Valve proportionnelle, pression principale PWM4202 Valve proportionnelle, pression de freinage PWM4203 Valve proportionnelle, pression d'enclenchement en prise directe (lock-up) S Electro-aimant (électrovalve)
Système de régulation, animation
Embrayages, freins et électro-aimants correspondant aux différents rapports Le tableau concerne le A25E et le A30E Explication des symboles utilisés dans le tableau: 1Activé 2Activé en position d'attente 3Activé avec pression modulée lorsque le rapport est engagé en prise directe (lock-up) 4Pression système modulée, dépendant des paramètres du logiciel de commande de la boîte de vitesses 5Activé avec pression modulée Le A25E et le A30E démarrent normalement en 1ère.
rpm bar 1 B4 2 B5 1 2 Sec. Changement de vitesse sans perte de puissance (Power-Shift) La courbe supérieure indique le régime du moteur lors du changement de vitesse. La courbe inférieure indique la pression hydraulique au niveau des freins B4 et B5. Lors du passage de 1ère en 2ème, la pression au niveau du frein B5 diminue en même temps qu'elle augmente au niveau du frein B4. Le changement de vitesse dans cet exemple s'effectue en 0,4 secondes environ. En 0,4 seconde, le frein B4 freine jusqu'à l'arrêt la couronne dentée du train planétaire 4. Le changement de vitesse s'effectue sans perte de puissance. C'est ce que l'on appelle la technique Power-Shift.
Power-Shift, animation
PT2509, vue d'ensemble La boîte de vitesses PT2509 est un développement de la boîte PT1862 équipant les tombereaux série D. PT boîte de vitesses à trains planétaires 25 2 500 Nm 0 version 9 nombre de rapports La boîte PT 2509 permet à la machine de disposer de 9 rapports en marche AV et 3 en marche AR. L'augmentation du nombre de rapports rend inutile une boîte transfert étagée. Une importante modification par rapport aux boîtes de vitesses précédentes réside en ce que la boîte PT2509 ne comporte pas de ralentisseur hydraulique. Extérieurement, la boîte PT2509 est assez semblable aux modèles précédents. Toutefois, elle présente quelques différences visibles: Nouveau flasque arrière Nouveaux détecteurs de régime sur le flasque arrière Nouveaux détecteurs de pression sur le boîtier de filtre En cas de remplacement de la valve PWM de prise directe (lock-up), un étalonnage est nécessaire. Cela est également valable lorsque la boîte de vitesses a été remplacée. Cet étalonnage s'effectue avec l'instrument VCADS Pro et un manomètre. La boîte de vitesses est en outre réactualisée avec de nouveaux filtres. Les nouveaux filtres ont un taux et une capacité de filtration plus élevés.
PT2509, vue d'ensemble La boîte PT2509 est, comme la précédente boîte PT1862, une boîte de vitesses à trains planétaires à commande électrohydraulique. Mais elle est toutefois équipée d'un nouveau type de système de réglage permettant une meilleure qualité des changements de vitesses avec commande proportionnelle directe pour l'ensemble des rapports.
PT2509, vue en coupe La boîte PT 2509 comprend les éléments suivants, à partir de l'avant: convertisseur de couple, embrayages K1, K2, freins B1, B2, B3, B4, B5, et finalement embrayage K3. La principale différence par rapport aux boîtes de vitesses précédentes (PT1862) est la suppression du ralentisseur et l'adjonction d'un embrayage. L'embrayage supplémentaire K3 ajoute une section de doublement de gamme, au lieu des 6 rapports précédents. Cela signifie donc que la boîte PT2509 comporte en théorie 6 rapports sur la plage basse et 6 sur la plage haute, soit 12 rapports au total. Certains des rapports sont toutefois trop serrés pour être concrètement utilisables, ce qui réduit donc à 9 le nombre de rapports efefctifs en marche AV. La boîte de vitesses PT2509 est une boîte entièrement automatique à trains planétaires. Le convertisseur de couple est du type à stator à roue libre et verrouillage en prise directe (lock-up). Le nombre de rapports de la boîte de vitesses est de 9 en marche AV et 3 en marche AR. Les changements de vitesses sont déterminés par la position du sélecteur et une unité de commande électronique. L'engagement des rapports est commandé par voie électrohydraulique. Le couple de sortie du moteur est transmis et multiplié par le convertisseur. La transmission hydraulique du couple est automatiquement débrayée en cas d'utilisation de la prise directe (lock-up), oe devient alors mécanique. La boîte de vitesses est alimentée en pression hydraulique par 2 pompes entraînées par le moteur par l'intermédiaire du convertisseur de couple. Les rapports sont choisis avec le sélecteur de vitesse. L'unité de commande gère l'engagement des rapports à partir d'impulsions en provenance des détecteurs de régime du moteur et de vitesse de la machine. Les embrayages et les freins sont actionnés par l'intermédiaire de valves proportionnelles. Lors du changement de vitesse, l'ensemble embrayage/frein sélectionné est engagé tandis que l'ensemble correspondant précédent est débrayé. Le choix d'un certain rapport commande l'enclenchement d'une combinaison déterminée d'embrayage et de frein.
PT2509, Plage basse A la partie arrière de la boîte de vitesses a été ajouté un nouvel embrayage, K3. Le frein 5 agit désormais par le devant au lieu de par l'arrière (PT1862), et un détecteur de régime a été ajouté sur le flasque arrière. En plus du détecteur de régime sortant, on a désormais également un détecteur de régime pour surveiller le doubleur de gamme. Ce détecteur mesure le régime au niveau du tambour d'embrayage K3, lequel est de 0 tr/min (B5 enclenché) ou égal au régime de sortie (K3 enclenché). En l'absence de changement de vitesse, le régime est égal à 0 ou au régime de sortie.
PT2509, rapports L'utilisation combinée des 6 rapports de la boîte de vitesses et de la plage basse permet de disposer au total de 12 rapports. Certains des rapports sont toutefois trop serrés pour être concrètement utilisables. L'illustration montre quels rapports sont effectivement utilisés, ainsi que la plage correspondante, basse ou haute.
PT2509, Système de commande Le système de régulation de la boîte PT2509 comprend un plateau répartiteur d'huile, une valve de convertisseur et de pression principale, une valve de régulation de la pression d'huile de graissage et un boîtier de sélecteur de vitesse. Les vis visibles du dessous sont destinées à fixer le système de régulation sur la boîte de vitesses. Les vis visibles sur le dessus assurent l'assemblage des différents éléments du système de régulation entre eux. La pression d'huile de graissage dans la boîte de vitesses est régulée par une valve spécifique. Il en est de même de la pression dans le convertisseur. La pression principale est régulée par une valve montée en série avec la valve pilote à commande proportionnelle pour la régulation de cette pression. Chaque embrayage et chaque frein est commandé par des valves proportionnelles individuelles.
PT2509, schéma hydraulique
Clutch Brake Gear K1 K2 K3 B1 B2 B3 B4 B5 PT2509, embrayages et freins L'illustration montre quelles combinaisons d'embrayages et de freins correspondent aux différents rapports. L'embrayage K3 et le frein B5 ne sont jamais actionnés simultanément, étant donné que cette combinaison entraînerait le verrouillage de l'arbre sortant. Cela a également pour effet que le détecteur de régime de l'embrayage K3 indique respectivement le régime sortant lorsque cet embrayage est activé et 0 lorsque c'est le frein B5 qui l'est. L'ensemble des embrayages et des freins sont actionnés par l'intermédiaire de valves proportionnelles PWM. Autrement dit, les pressions sont réglables en continu de manière à obtenir des changements de vitesse aussi fluides que possible, sans patinage excessif.
Boîte transfert IL, illustrations L'illustration montre la boîte transfert IL-1/IL-2. La boîte IL1 est utilisée sur le A25E et le A30E. La boîte IL2 est utilisée sur le A35E et le A40E. La boîte transfert IL est une boîte monoétagée en ligne. Les différences entre les versions IL1 et IL2 sont essentiellement un pignon de plus grande dimension et une fixation renforcée pour la pompe entraînée par les roues.
SECTION A-A 91043A Boîte transfert IL, vue en coupe L'entraîneur situé à gauche est relié à la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un arbre à cardan. Au centre, le différentiel longitudinal relié au pignon principal supérieur et à l'arbre sortant AR, ainsi qu'au pignon principal inférieur et à l'arbre sortant AV. Le différentiel permet les variations de vitesse entre l'élément moteur et l'élément benne. Un pignon supplémentaire est vissé sur l'ensemble pignon principal inférieur/arbre sortant, avec pour fonction d'entraîner la pompe à huile de graissage et la pompe asservie aux roues.
Boîte transfert (IL), vue en coupe, trajet de la force motrice En haut, le vérin de désenclenchement du blocage de différentiel longitudinal et le détecteur correspondant. La configuration des griffes du blocage de différentiel est étudiée de manière que la prise soit totale lors de l'enclenchement tout en autorisant l'enclenchement et le désenclenchement en marche. Le réglage de ce type de blocage de différentiel a uniquement pour but de centrer la fourchette de commande par rapport à la gorge de la griffe. Un réglage incorrect du blocage de différentiel a pour conséquence une usure de la fourchette en position enclenchée. La force de traction est transmise entre la boîte de vitesses et la boîte transfert par un arbre à cardan. La boîte transfert est munie d'un entraîneur relié au différentiel, qui répartit la force de traction entre les entraîneurs de sortie avant et arrière.
SECTION B-B SECTION D-D SECTION C-C SECTION E-E 91044 Boîte transfert IL, vue en coupe de la pompe à huile de graissage La coupe B-B représente le pignon principal inférieur avec l'entraîneur de sortie vers le pont AV. La roue dentée de l'ensemble pompe à huile de graissage/pompe entraînée par les roues est vissée sur ce pignon. C'est là un des détails qui différencient les versions IL1 et LI2. Les valves d'alimentation permettant le graissage indépendamment du sens de la marche figurent sur les coupes D-D et E-E. La coupe C-C montre la pompe à huile de graissage, avec valves et conduit d'aspiration. Le dispositif d'entraînement de la pompe asservie aux roues est visible au centre de la pompe à huile de graissage.
Arbre intermédiaire situé dans le tunnel d'articulation des modèles A25E/A30E. Cet arbre intermédiaire transmet, sur le A25E et le A30E, la force de traction entre la boîte transfert et l'élément benne. Il est muni à son extrémité avant d'un roulement à billes et à son extrémité arrière d'un roulement à rouleaux. Au montage, le roulement AV doit être rempli de 70 g de graisse et le roulement AR de 25 g.
Arbre intermédiaire situé dans le tunnel d'articulation des modèles A35E/A40E. Cet arbre intermédiaire transmet, sur le A35E et le A40E, la force de traction entre la boîte transfert et l'élément benne. Il est muni à son extrémité avant d'un roulement à billes et à son extrémité arrière d'un roulement à rouleaux. Au montage, le roulement AV doit être rempli de 80 g de graisse et le roulement AR de 25 g.
Vue d'ensemble des ponts, A25E A30E L'illustration montre la ligne motrice du A25E et du A30E. Le pont AV est légèrement incliné pour s'adapter à l'angle formé par l'arbre sortant de la boîte transfert. La force de traction transmise vers l'arrière par la boîte transfert passe par l'arbre intermédiaire situé dans le tunnel d'articulation en direction de l'essieu avant des tandems. A la partie avant de l'essieu avant des tandems se trouve une petite boîte transfert renvoyant la force de traction vers le couple conique de cet essieu. Si le conducteur le désire, il a la possibilité d'enclencher la traction sur 6 roues, ce qui active alors un électro-aimant qui enclenche l'accouplement à griffes de l'essieu avant des tandems afin de transmettre la force de traction à l'essieu arrière.
Pont AV, couple conique A25E/A30E Le pont AV étant légèrement incliné, son carter est muni d'une plaque de guidage destinée à réduire l'action exercée par l'huile du pont sur la couronne dentée. Cette plaque limite les pertes de puissance au niveau du pont.
Essieu avant des tandems, couple conique, A30E/A25E
Essieu arrière des tandems, couple conique, A30E/A25E
Moyeux, A25E
Moyeux, A30E
Blocages de différentiels transversaux, A25E A30E L'enclenchement des blocages de différentiels transversaux s'effectue au moyen d'air comprimé. Lorsque l'air comprimé agit sur la face supérieure de la membrane, le piston est repoussé vers le bas, ce qui comprime le ressort. Lors de la descente du piston, la tringlerie transmet le mouvement à l'accouplement à griffes, qui rend les arbres de roues solidaires du différentiel. De ce fait, les deux roues du pont tournent à la même vitesse. Le capotage et le siège de membrane sur les ponts modèle E sont en aluminium. La longueur du piston est réglable pour garantir un enclenchement et un désenclenchement corrects des blocages de différentiels, voir le manuel d'atelier. L'utilisation des blocages de différentiels sur un sol dont la nature ne le justifie pas entraîne une usure inutile des pneus, augmente la consommation de carburant et rend la machine plus difficile à manoeuvrer.
Blocages de différentiels Les blocages de différentiels et l'accouplement à griffes de la traction sur 6 roues (6x6) peuvent être commandés manuellement par le conducteur en marche. Le commutateur situé à droite sur le tableau commande l'enclenchement du blocage de différentiel du pont AV. Le commutateur situé à gauche commande l'enclenchement de la traction 6x6 et du blocage de différentiel longitudinal dans la boîte transfert. Lors du serrage du frein de stationnement, la pression d'air est évacuée en direction du blocage de différentiel longitudinal, qui s'enclenche alors. Le bouton au plancher commande l'ensemble des blocages de différentiels et le crabotage de la traction 6x6. Le blocage de différentiel longitudinal s'enclenche également lorsque le système détecte un couple négatif dans la boîte de vitesses en cas de décélération faisant intervenir le frein moteur et/ou le ralentisseur. Cette fonction peut être mise hors service avec l'instrument VCADS Pro.
Vue d'ensemble des ponts, A35E/A40E L'illustration montre la ligne motrice du A35E et du A40E. Le pont AV est légèrement incliné pour s'adapter à l'angle formé par l'arbre sortant de la boîte transfert. La force de traction transmise vers l'arrière par la boîte transfert passe par l'arbre intermédiaire situé dans le tunnel d'articulation en direction de l'essieu avant des tandems. A la partie avant de l'essieu avant des tandems se trouve une petite boîte transfert renvoyant la force de traction vers le couple conique de cet essieu. Si le conducteur le désire, il a la possibilité d'enclencher la traction sur 6 roues, ce qui active alors un électro-aimant qui enclenche l'accouplement à griffes de l'essieu avant des tandems afin de transmettre la force de traction à l'essieu arrière.
Couple conique du pont AV
Couple conique de l'essieu avant des tandems
Couple conique de l'essieu arrière des tandems
Moyeux, A35E A40E Le moyeu sur les modèles A35E/A40E constitue un ensemble monté à l'extrémité du carter de pont. Le réducteur de moyeu se trouve le plus proche du carter de pont, avec le frein du côté extérieur. Le moyeu est rempli d'huile de refroidissement des freins, ce qui fait que l'arbre de roue est muni d'un joint d'étanchéité à glissement entre le carter de pont et le moyeu. Le nombre de disques de frein dans le moyeu varie selon l'emplacement de l'arbre de roue sur la machine, ainsi que d'une machine à l'autre. La principale différence entre le moyeu du A40E et celui du A35E se situe au niveau du nombre de satellites (3 sur le A35E et 4 sur le A40E). La précontrainte des roulements de roues est réalisée au moyen de cales d'épaisseur. Les contre-écrous accessibles de l'extérieur ont un rôle de verrouillage.
Blocage de différentiel transversal
Blocages de différentiels Les blocages de différentiels et l'accouplement à griffes de la traction sur 6 roues (6x6) peuvent être commandés manuellement par le conducteur en marche. Le commutateur situé à droite sur le tableau commande l'enclenchement du blocage de différentiel du pont AV. Le commutateur situé à gauche commande l'enclenchement de la traction 6x6 et du blocage de différentiel longitudinal dans la boîte transfert. Lors du serrage du frein de stationnement, la pression d'air est évacuée en direction du blocage de différentiel longitudinal, qui s'enclenche alors. Le bouton au plancher commande l'ensemble des blocages de différentiels et le crabotage de la traction 6x6.