Brevet FR2460223A1 — publié le 19810123

L'invention a pour objet un procédé et des dispositifs pour pousser un véhicule routier, ayant des roues directrices, qui est articulé à un véhicule pousseur, ainsi que les véhicules articulés équipés de ces dispositifs. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des véhicules routiers articulés, notamment des autobus articulés comportant une remorque pousseuse. Les transports en commun urbains de l'avenir comporteront des véhicules composés de deux voitures articulées entre elles, la voiture arrière étant motorisée et poussant la voiture avant qui comportera des roues directrices. Le véhicule pousseur comporte, de façon habituelle, deux roues motrices qui sont entraînes par un moteur unique par l'intermédiaire d'une boîte à vitesse et d'un pont différentiel. Le problème à résoudre est d'obtenir que la poussée qui est exer cée par le véhicule arrière pousseur sur la voiture avant poussée soit maintenue de façon automatique constamment dirigée suivant l'axe longitudinal de la voiture avant poussée,quels que soient les changements de direction de celle-ci. Ce problème est résolu au moyen d'un procédé suivant lequel on transfère automatiquement de la roue motrice située à l'intérieur d'un virage à la roue motrice située à l'extérieur d'un virage un couple C = k. Cm.Vd. tga, k étant le rapport total de transmission, Cm le couple moteur, d la distance entre l'essieu moteur et l'articulation, V l'écar- tement entre les roues motrices et a l'angle de l'axe longitudinal du véhicule poussé avec l'axe longitudinal du véhicule pousseur. Un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention comporte des moyens pour transférer automatiquement du demi arbre moteur interne au C demi arbre moteur externe une fraction du couple moteur Cm qui est propor- tionnelle au rapport de transmission k et à la tangente de l'angle a formé par l'axe du véhicule avant avec l'axe du véhicule arrière pousseur. Selon un mode de réalisation préférentiel un dispositif selon l'invention comporte un groupe hydraulique motopompe réversible, composé d'une pompe et d'un moteur qui sont accouplés respectivement à l'un et à l'autre desdits demi arbres moteurs et qui sont reliés entre eux par un circuit hydraulique et des moyens pour faire varier automatiquement la cylindrée de l'un des organes dudit groupe motopompe et par là même, la pression dans ledit circuit hydraulique en fonction du couple moteur Cm, du rapport de vitesse k et de l'angle a que forme l'axe de la voiture poussée avec l'axe du véhicule pousseur, de telle sorte que la pompe exerce sur ledit moteur du groupe hydraulique un couple C constamment proportionnel à Cm.k.tga. De préférence, l'un desdits organes du groupe motopompe hydraulique est une pompe à pistons comportant un plateau d'inclinaison variable qui permet de faire varier la course desdits pistons et ledit dispositif comporte un servomoteur qui commande automatiquement l'inclinaison dudit plateau, et il comporte, en outre, des capteurs qui détectent la position de la pédale d'accélération du moteur du véhicule pousseur, le rapport de vitesse enclenché et qui mesurentl'angle o formé par les axes de la voiture poussée et du véhicule pousseur et la pression pl dans le circuit hydraulique et des moyens pour commander automatiquement ledit servomoteur afin d'asservir ladite pression pl à une valeur de référence qui est fonction de la position de la pédale d'accélération, du rapport de vitesse et de tga. L'invention a pour résultat de nouveaux dispositifs d'entraînement des deux roues motrices d'un véhicule pousseur et des véhicules articulés composés d'une voiture avant dirigée et d'un véhicule arrière pousseur. Les véhicules articulés équipés de dispositifs selon l'invention qui sont constitués par la combinaison d'un différentiel et d'un groupe hydraulique motopompe, réversible dont l'un des deux éléments est à cylindrée variable et dont la pompe et le moteur sont accouplés respectivement aux deux sorties du différentiel, permet de transférer une fraction du couple moteur d'un demi arbre de roue motrice à l'autre. Comme le couple transféré dépend, de façon connue, uniquement de la haute pression dans le circuit hydraulique, il suffit de calculer à tout instant une valeur de consigne de la pression qui corresponde au transfert de couple qui doit être obtenu et d'asservir ensuite la pression qui règne dans le circuit haute pression du groupe hydraulique à cette valeur de consigne calculée, pour qu'on obtienne automatiquement le transfert de couple. Comme la haute pression dans le circuit du groupe hydraulique varie avec la cylindrée relative de la pompe par rapport au moteur du groupe hydraulique et que l'on peut faire varier facilement la course des pistons de la pompe ou du moteur hydraulique au moyen d'un servomoteur, celui-ci permet de réaliser facilement une boucle d'asservissement de la haute pression dans le circuit du groupe hydraulique à une valeur de consigne variable qui est calculée à tout instant et qui est proportionnelle au rapport de transmission k, au couple moteur Cm et à tga, a étant l'angle formé par les axes des deux voitures articulées entre elles. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation de l'invention. La figure I est une vue en plan géométrique d'une voiture poussée. La figure 2 est une vue en plan schématique d'un dispositif selon l'invention équipant un véhicule pousseur La figure 1 représente un véhicule routier, par exemple un autobus destine aux transports en commun, qui est composé de deux voitures 1 et 2 articulées entre elles en 0 autour d'un axe vertical. Le véhicule I comporte des roues directrices qui sont actionnées par un conducteur ou par des moyens de guidage. I1 n'est pas motorisé et il est poussé par le véhicule 2 qui est motorisé et qui comporte des roues motrices Ri et R2 de rayon R. On désigne par Oxl l'axe longitudinal de la voiture 1 et par Oyl l'axe horizontal perpendiculaire à 0xl. On désigne par 0xo l'axe longitudinal du véhicule pousseur 2 et par Oyo l'axe horizontal perpendiculaire à 0xo. La figure 1 est une représentation géométrique qui permet d'expliquer les notations utilisées. Le véhicule pousseur comporte un moteur unique qui entraîne les roues motrices R1 et R2 par l'intermédiaire d'une boîte à vitesse et d'un différentiel qui permet d'entraîner la roue située à l'extérieur d'un virage à une vitesse angulaire supérieure à celle de la roue intérieure. On désigne par d la distance entre l'axe de l'essieu moteur 3, qui supporte les roues motrices, et l'articulation 0 et par v la voie de la remorque, 'est-à-dire l'écartement entre les roues motrices R1 et R2. On désigne par Cl le couple exercé sur la roue R1, par C2 le couple exercé sur la roue R2, par Cm le couple moteur, par k le rapport de transmission global, c'est-à-dire le produit du rapport variable de vitesse par le rapport constant du pont différentiel. Q est la vitesse de rotation du moteur et U la vitesse de rotation de l'arbre portant les roues motrices. PM est la puissance du moteur du pousseur 2. Le pousseur 2 exerce sur la voiture 1 une poussée F et réciproquement le pousseur est soumis à une réaction P opposée à F. Le probleme à résoudre est d 1équiper le pousseur 2 de moyens qui maintiennent automatiquement la poussée F dirigée suivant l'axe longitudinal 0x1 de la voiture 1, quelle que soit la direction prise par celle-ci,afin d'éviter que la poussée F ne puisse exercer un couple sur la voiture I qui mettrait celle-ci en travers de la route. On désigne par a l'angle que fait à un instant donné l'axe Oxl de la voiture poussée avec l'axe 0xo du pousseur et par T la composante de la poussée F perpendiculaire à l'axe Oxo : T = P sin a si la poussée F est dirigée suivant l'axe Oxl. Chaque roue motrice exerce sur le véhi Ci cule pousseur une poussée qui est respectivement égale à Rî pour la roue C2 R1 et à pour la roue R2. R2 On a représenté sur la figure 1,par des vecteurs, les forces ##, ##, la poussée F, la réaction P et la force transversale T qui s'exerce sur le pousseur au niveau du pont différentiel I et qui doit être égale à P.sina. On peut calculer quelles doivent être les valeurs respectives de C1 et C2 pour que la poussée F reste constamment dirigée suivant l'axe longitudinal Oxl. On obtient les équations (1) et (2) ci-après Si les couples qui s'exercent sur les roues R1 et R2 remplissent constamment les équations qui précèdent le pousseur est équilibré et la poussée F qu'il exerce sur le véhicule poussé reste constamment dirigée suivant l'axe longitudinal de celui-ci. On voit que les couples C1 et C2 dépendent du couple moteur Cm, c' est-a-dire de la puissance demandée au moteur qui varie avec la position de la pédale d'accélérateur. Les couple C1 et C2 dépendent également du coefficient k, c'est-à-dire du rapport de transmission déterminé par la boîte à vitesses. Enfin les couples C1 et C2 dépendent de façon continue du sens et de la valeur de l'angle a. Le problème à résoudre est de réaliser un dispositif qui permet de faire varier les couples C1 et C2 exercés sur les deux roues motrices en respectant constamment les deux équations (1) et (2). L'invention propose un dispositif hydraulique qui permet d'atteindre cet objectif en transférant constamment une partie de la puissance d'un arbre de roue à l'autre. On peut calculer facilement quelle doit être la puissance transférée. Les équations (1) et (2) montrent que l'on passe du couple C1 au couple C2 en ajoutant à l'un des couples, par exemple au couple C1, d un couple supplémentaire C = Cmk.~~tg&alpha;, que l'onretranche au couple C2. V La puissance transférée d'une roue à l'autre Ph = C.#=Cm##tg&alpha;. Comme Cm.# est la puissance Pm du moteur, on voit que la puissance transférée par le dispositif hydraulique Ph = Pm.#tg&alpha;. Cette puissance transférée sera d'autant plus faible que le différentiel est placé plus près de l'articulation 0 et d'autant plus forte que l'angle a sera plus grand et c'est une fraction, en général faible, de la puissance nominale Pm du moteur. La figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif hydraulique selon l'invention associé au pont différentiel d'un vehicule pousseur 2. On a représenté sur la figure 2 le pont différentiel 4 du pousseur, de centre I, et les deux pignons planétaires 4-1 et 4-2 du différentiel qui entraînent les demi arbres moteurs 3-1 et 3-2 portant les roues R1 et R2. Un dispositif hydraulique selon l'invention comporte un groupe motopompe hydraulique réversible, composé d'une pompe 5 et d'un moteur 6, qui sont accouplés respectivement aux pignons 4-1 et 4-2 du différentiel ou à des pignons solidaires des demi arbres 3-1 et 3-2, de telle sorte que la pompe et le moteur hydraulique tournent respectivement à des vitesses proportionnelles à celles des arbres 3-1 et 3-2. La pompe refoule de l'huile sous pression vers le moteur par une canalisation 7 et l'huile revient ensuite en circuit fermé vers la pompe par une canalisation 8.Il est précisé que le terme pompe désigne organe qui prélève de l'énergie sur l'un des demi arbres de roues pour comprimer l'huile et que le terme moteur désigne l'organe qui est entraîné en rotation par la pression de l'huile et qui transfère de l'énergie à l'arbre de roue auquel il est accouplé. Le transfert d'énergie se fait constamment de la roue motrice située à l'intérieur du virage vers la roue motrice située à l'extérieur du virage et il dépend donc du sens de l'angle a et chacun des organes 5 et 6 fait tantôt fonction de pompe et tantôt fonction de moteur, le groupe étant réversible. Les organes 5 et 6 sont par exemple des pompes hydrauliques à barillet connues. L'une de ces pompes comporte des pistons dont on peut faire varier la course, et donc la cylindrée, au moyen d'un plateau incliné qui règle la course des pistons. On peut faire varier l'inclinaison du plateau au moyen d'un organe d'asservissement, par exemple d'un verin. Pour transférer de l'énergie, il est nécessaire de faire varier la cylindrée relative des organes 5 et 6. Ce résultat est obtenu, de pré férence, en faisant varier la cylindrée d'un seul de ces organes par exemple de l'organe 6, comme le représente schématiquement la figure 2 qui représente un organe d'asservissement 9 agissant sur le plateau incliné 10 de la pompe 6. Pour qu'un couple soit prélevé sur une roue et ajouté sur l'autre roue, il est nécessaire qu'il y ait une pression dans la canalisation haute pression reliant la pompe au moteur hydraulique. Le couple mécanique transféré d'un demi arbre de roue à l'autre est fonction de cette pression étant donné que la cylindrée de l'un des deux organes hydrauliques est fixe. En réglant cette pression, on peut donc régler le couple qui est transféré d'une roue à l'autre. La position du plateau incliné 10 est commandée automatiquement par un servomoteur 9 qui peut être hydraulique, électrique ou pneumatique par exemple un vérin hydraulique ou un vérin à vis à commande électrique. Un capteur mesure la pression pl qui règne dans le circuit haute pression du groupe hydraulique et délivre une tension électrique proportionnelle à la pression pl. Le dispositif comporte par ailleurs trois capteurs qui détectent respectivement - - la position de la pédale d'accélération du moteur du véhicule pousseur, c'est-à-dire le couple Cm demandé à ce moteur; - le rapport k de transmission qui dépend de la vitesse enclenchée sur la boîte à vitesse du véhicule pousseur; - l'angle a formé par les axes de la voiture poussée et du véhicule pousseur, lequel angle est mesuré en sens et en valeur angulaire. Le dispositif comporte des moyens, par exemple un micro-ordinateur qui reçoit les indications fournies par les trois capteurs et qui calcule en permanence une tension de référence qui varie comme le produit Cm .k. tga. Une boucle d'asservissement compare la tension délivrée par le capteur de pression p1 à cette tension de référence et commande le servomoteur 9 dans le sens convenable pour faire coïncider la tension délivrée par le capteur de pression avec cette tension de référence et ainsi le couple C qui est transféré par le groupe hydraulique varie comme le produit Cm . k E tga et la poussée F exercée par le véhicule pousseur reste constamment dirigée suivant l'axe oxl de la voiture poussée. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers éléments constitutifs du dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple pourront être remplacés par des dispositifs équivalents remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour pousser un véhicule routier ayant des roues directrices qui est articulé à un véhicule pousseur ayant des roues motrices qui sont placées aux deux extrémités d'un même essieu et qui sont entra'la nées par l'intermédiaire d'un différentiel, caractérisé en ce que l'on transfère automatiquement des rouesmotrices situées à l'intérieur d'un virage aux roues motrices situées à l'extérieur d'un virage un couple d C = k.Cm.d.tga, k étant le rapport total de transmission, Cm le cou- ple moteur, d la distance entre l'essieu moteur et l'articulation, V l'écartement entre les roues motrices et a l'angle de l'axe longitu dinal du véhicule poussé avec l'axe longitudinal du véhicule pousseur. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 1, destiné à équiper un véhicule routier pousseur ayant des roues motrices entraînées en rotation par deux demi arbres moteurs qui sont entraînés par l'intermédiaire d'un moteur, d'une boîte à vitesses et d'un diffé rentiel, lequel vehicule pousseur pousse une voiture avant, ayant des roues directrices, qui est reliéepar une articulation audit véhicule pousseur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour transférer automatiquement du demi arbre moteur interne au demi arbre moteur externe C une fraction du couple moteur Cm qui est proportionnelle au rapport de transmission k et à la tangente de l'angle a formé par l'axe du vehicule avant avec l'axe du véhicule arrière pousseur. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un groupe hydraulique motopompe réversible, composé d'une pompe et d'un moteur qui sont accouplés respectivement à l'un et à l'autre desdits demi arbres moteurs et qui sont reliés entre eux par un circuit hydrauli que et des moyens pour faire varier automatiquement la cylindrée de l'un des organes dudit groupe motopompe, et par là-même la pression dans ledit circuit hydraulique, en fonction du couple moteur Cm, du rapport de vitesse k et de l'angle a que forme l'axe de la voiture poussée avec l'axe du véhicule pousseur, de telle sorte que la pompe exerce sur ledit moteur du groupe hydraulique un couple C constamment pro portionnel à Cm.k.tga. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un desdit organes du groupe motopompe hydraulique est une pompe à pistons compor tant un plateau d'inclinaison variable qui permet de faire varier la course desdits pistons et ledit dispositif comporte un servomoteur qui commande automatiquement l'inclinaison dudit plateau, et il comporte en outre, des capteurs qui detectent la position de la pédale d'accélération du moteur du véhicule pousseur, le rapport de vitesse enclenché et qui mesurent l'angle a formé par les axes de la voiture poussée et du véhicule pousseur et la pression pl dans le circuit hydraulique et des moyens pour commander automatiquement ledit servomoteur afin d'as servir ladite pression pl à une valeur de référence qui est fonction de la position de la pédale d'accélération, du rapport de vitesse et de tga. 5 - Véhicule routier composé de deux voitures articulées entre elles, une voiture avant poussée ayant des roues directrices et une voiture arrière pousseuse comportant un moteur qui entraîne des roues motrices par l'intermédiaire d'une boite à vitesses et d'un différentiel, caractérisé en ce que ladite voiture polsscusss comporte un dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4.