Brevet FR2116426A1 — publié le 19720713

L'invention concerne un indicateur de dérapage pour les roues entratnzes de véhicules à moteur, elle concerne plus particulièrement des véhicules à quatre roues dans lesquels les roues montées sur un essieu sont entraînées en permanence et les roues montées sur l'autre essieu sont des roues auxiliaires qui peuvent être entraînées lorsque cela est nécessaire et qui ne le sont pas autrement. Dans les véhicules de ce type, par exemple les tracteurs agricoles et industriels, le conducteur doit se rendre compte en temps utile de la nécessité d'entraîner les quatre roues au début du dérapage des roues entraînées en permanence. Cependant, lorsque ce dérapage est à peine perceptible, le conducteur n'en prend pas conscience et il peut en résulter des perturbations dans l'entraînement. La présente invention se propose d'éliminer les inconvé- nients mentionnés ci-dessus en réalisant un dispositif qui avertit, de façon sûre et précise le conducteur de l'apparition du moindre dérapage des roues entraînées en permanence afin de lui permettre d'agir en conséquence. Suivant l'invetion, le signal utile peut aussi etre utilisé directement pour commander des moyens du type destiné à améliorer l'adhérence des roues, Ainsi, par exemple, le signal peut être utilisé pour commander un organe d'actionnement qui fait fonctionner automatiquement la transmission supplémentaire avant ou arrière, ou désaccouple automatiquement et totalement la transmission entre le moteur et les roues. Ce contrôle automatique est particulièrement avantageux dans les tracteurs agricoles pour éviter la détérioration des récoltes, On remarquera aussi que le signal utile peut agir sur des systèmes connus de blocage de l'engrenage différentiel des roues pour bloquer automatiquement celui-ci. La présente invention se propose aussi de réaliser un dispositif destiné à fournir un signal qui indique directement la valeur du coefficient de frottement entre les roues et le sol dans les conditions où le tracteur est utilisé en pratique. La présente invention se propose encore de réaliser un dispositif du type mentionné ci-dessus qui est simple, robuste et peu comateux à fabriquer, qui possède un fonctionnement sûr et précis et qui peut facilement être adapté sur un véhicule quelconque. L'indicateur de dérapage pour les roues entraînées d'un véhicule suivant l'invention comporte deux générateurs électriques qui sont reliés si possible indirectement, l'un à une paire i roues qui peut être entraînée de façon sélective, et l'autre à une paire de roues qui est entraînée de façon permanente, chaque dispositif étant destiné à fournir un signal proportionnel à la vitesse de rotation des roues correspondantes et un circuit comparateur comportant deux entrées qui sont respectivement reliées de façon correspondante à un des générateurs pour fournir un signal de commande lorsque la vitesse de rotation d'au moins une roue de la paire de roues entraînée de façon permanente devient supérieure à la vitesse de rotation de l'autre paire de roues. Suivant l'invention, on utilise des générateurs d'impulsions électromagnétiques, constitués de préférence par deux jantes annulaires portant plusieurs aimants permanents et deux détecteurs magnétiques qui y sont associés. Les jantes sont fermement fixées sur deux organes de transmission tournant respectivement avec une vitesse angulaire proportionnelle au nombre de tours du moteur et avec une vitesse angulaire proportionnelle à la vitesse en marche avant du véhicule. Les détecteurs magnétiques sont rdspectivement reliés à un circuit traitant les informations se présentant sous la forme d'impulsions, qui sont inverties en une tension proportionnelle à la vitesse angulaire, et commandant des circuits à seuil pour un circuit comparateur destiné à fournir un signal lorsque les circuits à seuil se trouvent tous deux dans le même état soit conducteurs soit bloqués. Suivant une variante, convenant en particulier aux véhicules fonctionnant à faible vitesse dans lesquels par conséquent la vitesse de rotation des engrenages de transmission est faible on prévoit des générateurs d'impulsions, constitués par deux têtes de détection magnétiques, l'une étant associée à un pignon tournant à une vitesse proportionnelle à la vitesse angulaire Su moteur, et l'autre étant associée à un pignon tournant à une vitesse angulaire proportionnelle à la vitesse ces roues non-entratnées; les têtes de détection magnétiques détectant la variation du champ magnétique crée par ces pignons de sorte que chaque tête de détection fournit un signal proportionnel à la vitesse périphérique de chacun de ces pignons. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux formes de réalisation particulières données à titre d'exemple et représentées au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue en élévation latérale schématique, partiellement en coupe, d'un tracteur muni d'un dispositif suivant l'invention destiné à indiquer le dérapage des roues entraînées. la figure 2 est une représentation schématique de l'agencement mécanique d'un tracteur comportant quatre roues entre nées dans lequel l'entraînement des roues avant est commandé de façon sélective et illustre une forme de réalisation pratique de l'invention. la figure 3 est un schéma de blocs représentant les moyens électriques associés au dispositif suivant l'invention. la figure 4 est un schéma électrique représentant en détail une partie du schéma de blocs de la figure 3. la figure 5 représente une variante du dispositif suivant l'invention. Dans la figure 1, la référence 1 désigne un véhicule, dans le cas particulier choisi un tracteur agricole, comportant un essieu arrière 2 entraînant deux roues entraînées et un essieu avant 3 au moyen duquel les roues avant peuvent être converties en roues entraînées si cela est nécessaire Le véhicule est muni d'un dispositif suivant l'invention en indiquant le dérapage des roues entraînées afin d'aider le conducteur à déterminer s'il est nécessaire d'accoupler la trans mission aux roues normalement non entraidées Le dispositif suivant l'invention comporte des moyens électriques 4,5 associés aux deux essieux, entraîné et non entraîné, et destinés à fournir un signal durant la marche du véhicule. Les deux générateurs qui sont respectivement associés à une roue du véhicule sont reliés électriquement à un circuit comparateur 6 qui compare les signaux fournis par le générateur 4 relié aux roues entraînées aux signaux fournis par le générateur 5 relié aux roues non entraînées. Les rapports de transmission sont choisis de façon que, dans des conditions d'entraînement normales sans dérapage des roues entraînées, les signaux des deux paires de générateurs.sont égaux et que leur comparaison, par le circuit 6, fournitun signal résultant nul. Cependant, si les roues entraînées commencent à déraper ou patiner, elles tournent avec une vitesse supérieure à celle des roues non entraînées et le générateur 4 relié aux roues entraînées ont une intensité (ou une tension) supérieure à celle du signal fourni par le générateur 5 relié aux roues non entraînées. La différence des signaux est amplifiée et traitée par le comparateur 6 qui commande alors un indicateur 7, par exemple une lampe et/ou un organe d'actionnement pour signaler et/ou commander automatiquement tous moyens appropriés pour améliorer l'adhérence, par exemple en accouplant autpmatiquement la transmission des roues normalement non entraînées ou en insérant un dispositif de blocage du différentiel si celaest prévu sur le tracteur. Pour les générateurs, il est avantageux d'utiliser, suivant une forme de réalisation pratique de l'invention, des générateurs d'impulsions du type transducteurs électromagnétiques coopérant avec des moyens de comparaison électroniquels. Les figures 2 à 4 représentent uneforme de réalisation de ce type, utilisant des moyens électromagndtiques associés à deux organes de transmission tournant respectivement avec une vitesse angulaire proportionnelle au nombre de tours du moteur et avec une vitesse angulaire proportionnelle à la vitesse en marche avant du véhicule. La figure 2 représente en détail la transmission se trouvant entre le moteur et les roues d'un tracteur et l'agencement des moyens électromagnétiques associés aux organes de transmissrin Dans ladite figure, les références R1 et R2 désignent respectivement les roues avant et arrière du véhicule. Les roues arrière sont entraînées à partir de la boite de vitesse et de l'engrenage différentiel (non représenté) par l'intermédiaire de deux roues droites I1. Le mouvement est transmis, par l'intermédiaire d'un pignon conique I 2,de trois pignons de transmission I3, I4, I5 et d'un arbre de transmission AT, aux roues avant R1.Le pignon Ig peut tourner librement sur une section AT1 de l'arbre de transmission AT et peut être couplé à la section d'arbre par un embrayage IN, du type axial par exemple. L'embrayage IN est commandé lorsque les roues avant R1 doivent être converties en roues entraînées. Si le pignon Ig est désaccouplé de la section AT1 de l'arbre de transmission, il tourne avec une vitesse angulaire W proportionnelle au nombre de tours du moteur, tandis que arbre AT et la section AT1 de cet arbre tournent avec une vitesse angulaire 02 proportionnelle à la vitesse en marche avant du véhicule.Dans ces conditions, étant donné que seules les roues arrière sont entraînées, si le couple devient supérieur à la limite d'adhérence, les roues patinent et une rotation relative apparait entre les organes de transmis sion AT1 et I1, la vitesse angulaire relative étant( a > 3 1 Le dispositif suivant l'invention répond à la vitesse angulaire relative 3 et fournit une indication lorsque ladite 3 vitesse devient supérieure à une valeur minimale prédéterminée, par exemple à l'apparition de la condition Dans ce but, le dispositif comporte tout d'abord des moyens électromagnétiques destinés à détecter les vitesses angulaires de l'arbre AT et du pignon I De façon avantageuse, cesmoyens emportent deux jantes annulaires 10,11 constituées par un matériau ton magnétique, de préférence en matière plastique, montées i façon à tourner respectivement avec le pignon 15 et la section AT1 de l'arbre se trouvant au delà dudit pignon. Les jantes tournent par conséquent respectivement avec une vitesse angulaire 1 etS 2 Les jantes annulaires 10, 11 comportent respectivement 1 2 plusieurs aimants permanents 12 qui sont espacés angulairement dune valeur qui est calculée à partir de la vitesse angulaire moyenne oJl Par exemple, sioette vitesse correspondant en moyenne à 100 tours/mn, les jantes comporteront chacune 20 aimants, tels que 12, qui correspondent. en se référant à un endroit fixe, à un flux magnétique variant avec une fréquence f d'environ 50Hz. A cet endroit fixe, un détecteur magnétique 13, 14 est associé respectivement à chacune des jantes 10, 11, ce détecteur magnétique étant par exemple du type à contact oscillant. Les détecteurs sont disposés en face des aimants 12 se trouvant sur les jantes correspondantes et à une certaine distance de ceux-ci. Une tension du type impulsionnel et sensiblement carrée, possèdant une fréquence f strictement proportionnelle respectivement aux vitesses angulaires > 51 a 2 apparait à la sortie 1 2 ' apparait à la sortie de chaque détecteur. Dans la variante représentée dans la figure 5, on a représenté un système différent pour détecter la vitesse angulaire du pignon I1 et celle d'un autre pignon, non représenté, solidaire d'une partie de l'arbre AT. Suivant cette variante on prévoit des moyens de détection magnétiques constitués, pour -chaque pignon, par une tête magnétique 30 à polarisation constante. Cette tête magnétique comporte un noyau magnétique 31 sur lequel est enroulé un enroulement de polarisation 32 qui est relié à une source (non représentée) de tension constante. Le noyau magnétique fait face aux dents du pignon qui tourne de ce fait dans le champ magnétique crée par l'enroulement de polarisation 32 et provoque une variation périodique de ce champ avec une fréquence proportionnelle au nombre de dents du pignon et à sa vitesse de rotation. La variation de fréquence crée, dans un enroulement détecteur 33, un courant périodique correspondant dont la période est proportionnelle à la vitesse périphérique du pignon. Ce courant périodique constitue le signal pilote du circuit comparateur suivant.La tension impulsionnelle ou le courant périodique sont ensuite intégrés au moyen d'intégrateurs 15,16 qui fournissent respectivement des tensions de sortie el et e2 qui sont sensiblement continues et dont la valeur est respectivement proportionnelle aux vitesses angulaires C et Ces tensions sont utilisées pour commander des circuits à seuil 17, 18, par exemple du type à déclenchement différentiel, dont la sortie est reliée à un circuit comparateur 19 fournissant la tension nécessaire au circuit de commande 20. En outre, le montage est tel que le circuit de comparaison 19 fournit un signal lorsqu'un signal de tension est appliqué uniquement à une de ses entrées il 12. Cela a lieu lorsque par suite d'une réduction de la vitesse t2 elle2 = O. Dans ce but, les circuits à seuil sont reliés par un circuit de réaction 21 par l'intermédiaire duquel uncircuit à seuil est commandé lorsque la différence de tension e1-e dépasse une valeur prédéterminée. La figure 4 est une vue détaillée d'une forme de réalisation possible du circuit de réaction 21. Les intégrateurs 15, 16 sont reliés aux transistors T1, T2 des circuits à seuil 17, 18. A une borne du transistor T2, par exemple le collecteur, on obtient une tension qui est prélevée au point intermédiaire N d'un diviseur P branché entre la base des transistors. Gr ce à ce montage tant que el = e2, la tension au point N est nulle. Cependant, lorsque la vitesse angulaire W décroit, on a e1 > e2 2 et, par exemple pour une tension proportionnelle au rapport de division apparait au point N. En choisissant correctement ce rapport, la tension entre la base et le collecteur de Te peut être suffisante pour le rendre conducteur, ou inversement pour saturer ce transistor gii est alors mis dans un état opposé à celui où il se trouve lorsque les tensions de base el et e des transistors T1, T2 sont égales. Dans ces conditions, si par exemple les deux transistors se trouvent dans l'état saturé, lorsque el-e2 = 15% el le transistor T est commandé et une tension apparait aux 2 entrées il, i2 du circuit comparateur. De ce fait, le circuit comparateur fournit un signal à l'organe de commande 20. Celuici peut être simplement une lampe indicatrice destinée à indiquer le début d'un patinage appréciable des roues entraînées. Si on le désire, l'organe de commande peut se présenter sous la forme d'un relais destiné à agir, soit directement soit indirectement, sur l'embrayage IN du pignon 15 de sorte que, lors du patinage des roues arrière du véhicule, la transmission est automatiquement accouplée aux roues avant. Une forme de réalisation similaire dans laquelle l'embrayage est commandé automatiquement par l'organe de commande 20 est particulièrement avantageuse pour éviter la détérioration du sol lorsque, lorsque la limite d'adhérence est dépassée, les roues motrices patinent indument. Cela peut provoquer la formation d'ornières dans le sol dans lesquelles l'eau peut s'accumuler ou dans lesquelles les semences sont enlevées ou bien d' autres dommages. L'utilisation d'un dispositif déclenché automatiquement comme décrit, est extrêmement avantageuse dans les tracteurs à chenilles. Le dispositif suivant l'invention est alors utilisé pour détecter la différence relative des vitesses angulaires entre les pignons associés aux deux chenilles et, lorsqu'il est commandé, désaccouple la transmission à chaque fois qu'une chenille patine, afin d'assurer une marche rectiligne du tracteur. Le dispositif agit de ce fait comme un dispositif de con trolle et peut être couplé à volonté, par exemple lorsque le tracteur est utilisé sur un terrain en pente où un écart du tracteur par rapport à la ligne de pente maximale peut le faire verser. Enfin, le dispositif peut être équipé d'un instrument 22 destiné à détecter continuellement la différence de tension el-e2 . L'instrument 22, en association avec un compte tours déterminant la vitesse angulaire du moteur, et un indicateur de régulation de l'avance du moteur ou avec un instrument destiné à mesurer directement l'énergie fournie au moteur, peut fournir des indications surle coefficient d'adhérence des roues du véhicule. L'instrument 22 peut aussi être constitué par un stylet ou une pointe d'enregistrement pour mesurer, à titre d'expérience la variation du coefficient d'adhérence sur un trajet donné. Une autre caractéristique utile de l'invention est qu'elle permet de contrler la précision du rapport de transmission entre l'essieu avant et l'essieu arrière, en fonction par exemple de la dimension des pneus utilisés sur le véhicule. En effet, si le rapport des rayons des pneus n'est pas correct, lorsque la transmission n'est pas accouplée aux roues avant, le dispositif détecte une différence de vitesse relative entre les deux pignons, celui qui est couplé à l'essieu avant et celui qui est couplé à l'essieu arrière, cette différence de vitesse relative étant proportionnelle à la différence existant entre les vitesses périphériques des roues. Ce fait est porté à l'attention du conducteur par la lampe indicatrice ou par un autre dispositif indicateur. REVENDICATIONS 1 - Indicateur de dérapage pour les roues entraînées d'un véhicule, caractérisé par le fait qu'il comporte deux générateurs électriques 4,5 qui sont reliés si possible indirectement l'un à une paire de roues R1 qui peut être entrainée de façon sélective , et 1 autre à une paire de roues R2 qui est entraînée de façon permanente, chaque dispositif étant destiné à fournir un signal proportionnel à la vitesse de rotation 01J2 des roues correspondantes, et un circuit comparateur 6 comportant deux entrées qui sont respectivement reliées de façon correspondante à un des générateurs 4,5 pour fournir un signal de commande lorsque la vitesse de rotation d'au moins une roue de la paire de roues entraînée de façon permanente devient supérieure à la vitesse de rotation de l'autre paire de roues. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des générateurs d'impulsions magnétiques constitués par deux jantes annulaires (10-11), portant chacune plusieurs aimants permanents (12) et deux détecteurs magnétiques (13,14); les jantes étant fermement fixées sur des organes de transmission (I5, AT1) tournant respectivement avec une vitesse angulaire proportionnelle au nombre de tours du moteur et à la vitesse en marche avant du véhicule, les détecteurs magnétiques 13,14 étant respectivement reliés à un circuit traitant les informations se présentant sous la forme d'impulsions pour les convertir en une tension e1 e2 proportionnelle à la vitesse angulaire w W2 qui commande des circuits à seuil correspondants (17,18) pour un circuit comparateur 19 destiné à fournir un signal lorsque les circuits à seuil se trouvent dans des conditions de fonctionnement similaires, c'est-à-dire tous deux conducteurs ou commandés. 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des générateurs d'impulsions constitués par deux têtes de détection magnétiques 30 l'une étant associée à un pignon tournant à une vitesse proportionnelle à la vitesse angulaire du moteur, et l'autre étant associée à un pignon tour nant à une vitesse angulaire proportionnelle à la vitesse des roues non entraînées; ces tetes de détection magnétiques détectant la variation du champ magnétique crée par ces pignons de sorte que chaque tête de détection fournit un signal proportionnel à la vitesse périphérique de chacun de ces pignons. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que les circuits traitant les informations se présentant sous la forme d'impulsions comportent respectivement un intégratsur 15, 16 couplé à un circuit à seuil de type différentiel 17,18, les intégrateurs étant destinés à fournir à leur sortie des tensions el, e2 proportionnelles à la. fréquence des impulsions, et par conséquent à la vitesse angulaire des jantes 10,11 portant les aimants permanents 12, les circuits à seuil différentiels répondant à une différence el-e2 des tensions de sortie des intégrateurs, proportionnelle à la différence des vitesses angulaires des organes de transmission Ig, AT1, pro voquée par un début de dérapage des roues du véhicule. 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3, ou 4, caractérisé par le fait que les détecteurs magnétiques 13,14 sont du type à contact oscillant et font face aux aimants 12 disposés sur leur jante respective 10,11 tout en étant situés à une certaine distance de celles-ci. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que le circuit de comparaison fournit des signaux lorsqu'une seule de ses entrées il i2 reçoit un signal de tension. 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que les circuits à seuil 17,18 sont reliés par un circuit de réaction 21 agissant sur une valeur de seuil de sorte que celui-ci est commandé lorsque la différence de tension(el-e) dépasse une valeur prédéterminée 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le circuit de réaction est un diviseur de tension et agit sur la tension de polarisation de l'électrode de commande d'un transistor à seuil (T2).