Brevet FR2469296A1 — publié le 19810522

La-présente invention concerne un essieu moteur d'assistance pour engins mobiles (véhicules routiers, chantiers, agricoles, etc) et notamment pour les ensembles articulés tracteurs semi-remorques. On connait déjà des essieux moteurs d'appoint, notamment pour semi-remorques, qui permettent d'entrainer, en cas de nécessité, les roues d'un véhicule qui ne sont normalement pas accouplées au moteur de ce dernier. La nécessité d'entrainer les roues normalement libres se fait notamment sentir lorsque les roues motrices patinent dans un terrain mouvant et qu'il est nécessaire d'effectuer ce que lton appelle communément le crabotage des roues normalement libres. Un dispositif connu permettant de "craboter" les roues normalement libres d'un véhicule comporte deux moteurs hydrauliques reliés à la centrale hydraulique du véhicule et trois arbres indépendants, à savoir deux demi-arbres de roue et un arbre central entraîné par ces moteurs hydrauliques. Un dispositif de crabotage est prévu entre chaque demi-arbre et l'arbre central pour transmettre le mouvement de l'arbre central à l'un ou à l'autre des deux demi-arbres ou à ces deux demiarbres en même temps (d'autres dispositifs existent dérivés de celui-ci). Un tel dispositif présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, en cas d'incident mécanique dans le carter central, il est difficile d'avoir accès à ce dernier et il est nécessaire de le démonter totalement pour pouvoir -procé- der aux réparations. Par ailleurs un tel dispositif nécessite des 2 arbres de roue de grand diamètre pour entraîner en rotation les roues assistées, du fait que le réducteur du mouvement se trouve dans la partie centrale. Le crabotage qui s'effectue entre le demi-arbre central et chaque deux demi-arbres de roue est réalisé sur un nombre de dents réduit, ce qui ne facilite pas l'enclenchement. La garde au sol est faible du fait de l'encombrementimportant du carter du mécanisme. Les organes tels que moteurs hydrauliques, vérins de crabotage, étant extérieurs au pont, nécessitent des protections contre les chocs, par carter, bouclier, etc... La présente invention vise essentiellement à remé dier à ces inconvénients en procurant un essieu moteur de conception particulièrement simple. A cet effet cet essieu moteur d'assistance pour engins mobiles, notamment pour ensemble articulé tracteur semi-remorque, comportant un moteur hydraulique par roue relié à une centrale hydraulique du véhicule et des moyens pour accoupler, en cas de nécessité, ces moteurs aux roues normalement libres du véhicule, est caractérisé en ce qu'un moteur hydraulique est associé à chaque roue du véhicule, en ce que l'arbre de chaque moteur d'entraînement hydraulique est accouplé par l'intermédiaire d'un arbre de transmission à un réducteur de vitesse associé au mqyeu de la roue commandée par le moteur, ce réducteur de vitesse comportant à sa sortie une couronne dentée, et un dispositif de crabotage est prévu pour accoupler ou non, suivant que la roue doit être entralnée ou non par le moteur hydraulique, la couronne dentée du réducteur de vitesse à une denture solidaire du moyeu de la roue. L'essieu moteur d'assistance suivant l'invention offre de nombreux avantages. En premier lieu tout le mécanisme constituant le réducteur de vitesse et le dispositif de crabotage se trouve logé à l'extrémité du moyeu de chaque roue assistée, à l'intérieur d'un carter fermé par un flasque aisément démontable. De ce fait l'accès aux pièces mécaniques du mécanisme est très aisé. Par ailleurs l'arbre de transmission associé au moteur hydraulique a un faible diamètre du fait de la position du réducteur dans la roue. Etant donné que la couronne dentée constituant l'élé- ment de sortie du réducteur a un grand diamètre, le crabotage s'effectue sur un angle de rotation relativement faible. Dans la partie centrale du véhicule la garde au sol est améliorée du fait qu'il n'existe pas à cet endroit un carter encombrant. Tous les éléments sont incorporés dans le pont et ne nécessitent donc pas de protection tout en restant très facile d'accès. L'essieu moteur suivant l'invention permet de réa liser une économie sensible de carburant du fait quten fonctionnement normal aucune traînée mécanique n'existe. Par ailleurs il permet de diminuer l'usure des pneumatiques. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma de la chaîne de réduction du mécanisme situé à l'extrémité d'un demi-essieu moteur. La figure 2 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, de l'ensembledu mécanisme situé à l'ex- trémité de l'arbre entrainé par un moteur hydraulique. La figure 3 est un schéma hydraulique du système de commande des vérins de crabotage. La figure 4 est un schéma du système hydraulique d'alimentation des moteurs. Le demi-essieu moteur suivant l'invention, représenté sur les figures 1 et 2, est destiné à entraîner en rotation, lorsqu'il s'avère indispensable d'utiliser le dispositif d'assistance hydraulique, une roue 1 d'un véhicule qui est normalement libre, c'est-à-dire qui n'est pas accouplé à un moteur d'entraînement. Tel est par exemple le cas des roues des essieux arrière de remorques et semi-remorques. Le dispositif de réduction et d'entrainement comprend, à l'intérieur du demi-essieu proprement dit 2 qui est creux, un arbre moteur 3 accouplé, à son extrémité interne, à un moteur hydraulique 4. L'essieu fixe 2 se termine par une fusée 5 s'engageant à travers le moyeu 6 de la roue, lequel tourne sur cette fusée par l'intermédiaire d'un roulement 7. Le moyeu 6 de la roue est prolongé vers l'extérieur par un carter cylindrique 8 coaxial à essieu 2 et à l'ar- bre moteur 3, ce carter étant obturé par un flasque externe transversal 9. A l'intérieur du carter 8 est logé un train d'engrenages épicycloldal.Ce train d'engrenages comporte un premier pignon planétaire 11 fixé au bout de 1' arbre moteur 3 et entrainant en rotation des pignons satellites 12, par exemple au nombre de trois, ces pignons satellites étant respectivement montés à rotation sur des tourillons 13 portés par un flasque transversal 15 constituant un premier châssis. Les pignons satellites 12 engrènent également avec la denture interne 14a d'une couronne dentée 14 disposée coaxialement à l'intérieur du carter 8 et à proximité de ce dernier. Le premier châssis 15 présente une denture centrale par laquelle il engrène avec la denture externe d'un second planétaire 16 monté à rotation coaxialement par rapport à la partie extrême de l'arbre moteur 3. Ce second planétaire 16 est disposé entre le premier planétaire 11 et l'extrémi- té externe de la fusée 5 de l'essieu 2. Le second planétaire 16 engrène à son tour avec des seconds satellites 17 (par exemple au nombre de trois répartis régulièrement autour de l'axe) qui s'engrènent à leur tour sur la couronne dentée externe 14. Les satellites 17 sont montés à rotation autour de tourillons 18 portés par une bride transversale 19 d'un second châssis 21. Ce second châssis 21 comporte un manchon 22 faisant corps avec la bride 19 et prolongeant cette dernière vers l'intérieur. La fusée 5 de l'essieu 2 est engagée étroitement dans le manchon 22 et est rendue solidaire de ce dernier par des cannelures longitudinales 23. Le moyeu 6 de la roue est monté à rotation également sur le second châssis 21, avec interposition d'un roulement 24. Le dispositif suivant l'invention comporte un crabot annulaire 25 qui est monté à rotation sur une fourchette annulaire 26 pouvant être déplacée axialement. Cette fourchette annulaire entoure à une certaine distance le second châssis 21. Le déplacement axial de la fourchette 26 et du crabot 25 est assuré par des vérins hydrauliques 27 à double effet (par exemple au nombre de trois répartis régulièrement autour de l'axe), dont les axes sont parallèles à l'arbre moteur 3 et dont les tiges de piston 27a sont accouplées à la fourchette mobile 26. Les deux chambres de chacun des vérins 27,formées dans 7'épaisseur de la bride 19,communiquent respectivement par des canalisations 28 et 29 ménagées dans la bride 19 et le manchon 22 avec une source de liquide sous pression, comme il sera précisé plus loin. Le moyeu 6 de la roue présente, sur sa face frontale externe, une denture interne 6a identique à la denture 14a de la couronne 14 et située en regard de cette dernière. De cette façon, en position de crabotage qui est celle illustrée sur la figure 2, le crabot 25 peut accoupler fermement entre eux la couronne 14 et le moyeu 6. Dans les conditions normales d'utilisation, c'est-àdire lorsque l'on n'a pas à faire appel au dispositif d'assistance hydraulique , la roue 1 tourne librement sur son essieu 2. En effet, dans ces conditions, le crabot 25 et la fourchette 26 se trouvent en position extrême gauche dans laquelle le crabot 25 n'est pas en prise avec la denture 6a du moyeu 6. Par conséquent ce moyeu 6 tourne librement en étant supporté par les roulements 7 et 24 et il entraîne avec lui uniquement le carter 8 et le flasque 9. Tous les autres éléments se trouvant à l'intérieur duducar- ter 8, c'est-à-dire les pignons planétaires 11, 16, les pignons satellites 12, 17 et la couronne 14 ne sont pas en trainés et demeurent fixes. La roue 1 est ainsi isolée de tout le mécanisme contenu à l'intérieur du carter. Lorsqu'en cas de nécessité il convient d'utiliser le dispositif d'assistance hydraulique, on alimente les vérins 27 par le fond, en fournissant de l'huile sous pression dans les canalisations 29. Les tiges 27a des vérins 27 sont alors repoussées vers la droite, dans la position illustrée sur la figure 2, et dans cette position le crabot 25 est engagé à la fois dans la denture 14a de la couronne 14 et dans la denture 6a du moyeu 6. Lorsqu'on alimente en huile sous pression le moteur hydraulique 4, ce dernier entraîne alors en rotation l'arbre moteur 3 situé à l'intérieur de l'essieu 2. Le mouvement de rotation de l'arbre 3 est transmis par le premier planétaire 11 aux premiers pignons satellites 12 qui, par l'intermédiaire du premier châssis 15, entraînent à rotation le second planétaire 16. Ce dernier entraîne à son tour les seconds pignons satellites 17 et par conséquent la couronne 14 à denture interne. Le mouvement de la couronne 14 est transmis, par le crabot 25, à la denture 6a et au moyeu 6 de la roue 1. Cette dernière se trouve donc être entrainée individuellement par le moteur hydraulique 4 qui lui est associé. On conçoit, d'après ce qui précède, que le dispositif suivant l'invention permet d'entrainer d'une manière positive une ou plusieurs roues d'un véhicule qui ne sont pas normalement entraînées par le moteur de ce véhicule. Ainsi, dès que le véhicule se trouve en difficulté sur un terrain à faible adhérence, il est possible de le sortir d'une telle situation difficile en alimentant simultanément ou séparément les moteurs hydrauliques 4 associés aux diverses roues non motrices. La connaissance de la position du crabot 25 en fin de crabotage d'une part et en fin de décrabotage d'autre part est indispensable afin d'autoriser ou non l'alimentation du moteur hydraulique 4. Comme il ne peut s'agir que d'une détect-ion de position, l'emploi, à cet effet, d'un détecteur de proximité inductif est tout indiqué. On peut utiliser pour cette détection deux méthodes. La première de ces méthodes consiste à effectuer la détection "directe" sur la pièce mobile (fourchette 26 ou crabot 25), cette méthode étant la plus utilisée. Une autre méthode particulièrement avantageuse consiste à effectuer la détection à distance ainsi qu'il est illustré schématiquement sur la figure 3. Pour chaque réducteur se trouve, comme on l'a vu précédemment, un ou plusieurs vérins 27 à double effet qui commandent le crabotage et le décrabotage. Les chambres de grande section ou fonds de ces divers vérins 27 sont reliées ensemble à la canalisation 29 tandis que les chambres de petite section ou nez de ces vérins sont reliées à la canalisation 28. Ces deux canalisations partent respectivement du fond et du nez d'un maitre-cylindre 31 à double effet, le rapport entre le diamètre de la tige et le diamètre du piston du maître-cylindre 31 étant le même que celui des vérins 27 à commander. il est en effet nécessaire que la course du piston du maitre-cylindre 31 soit identique dans les deux sens.Le maitre-cylindre 31 est alimenté en effet par un dispositif de distribution et de clapets appropriés qui "verrouille" le piston du maître-cylindre dans ntimporte quelle position de la course. Ce même dispositif verrouille ou met à "la bâche" alternativement chaque chambre des vérins de crabotage 27. A l'extrémité de la tige du piston du maître-cylin- dre 31 est fixé un élément réglable 32 qui coopère avec deux détecteurs de position 33 et 34 associés respectivement au crabotage et au décrabotage. Le détecteur 33 est placé dans une position telle qu'il sè trouve en regard de l'élément 32 porté par la tige du piston du maitre-cylindre 31 lorsque les pistons des divers vérins 27 sont repoussés vers la droite en position de crabotage comme il est illustré sur la figure 2. L'autre détecteur 34 de décrabotage se trouve placé enregard de l'élément 32 lorsque les vérins 27 sont en position de décrabotage, c'est-à-dire que leurs pistons sont repoussés vers la gauche. La motorisation d'un pont d'un véhicule ou d'un ensemble articulé peut être réalisée par une transmission hydrostatique à circuit"ouvert" et par pompes et moteurs à cylindrées fixes. il existe plusieurs possibilités d'entrainement de la ou des pompes sur un véhicule. Cet entraînement peut être défini par une caraetéristique déterminante, à savoir suivant que l'entraînement est ou non dépendant de I'em- brayage. Dans le cas où ltentratnement de pompe est indé- pendant de l'embrayage du véhicule, cette pompe peut être notamment accouplée à une prise de force entrainée par le moteur thermique du véhicule. Ceci implique que la mise en traction des roues assistées hydrauliquement peut se faire indépendamment de l'embrayage et donc à priori par rapport aux roues non assistées hydrauliquement. Ainsi, notamment lors d'un démarrage en rampep la puissance absorbée par la pompe à un régime donné vient en déduction de la puissance totale développée à ce régime par le moteur thermique.Ceci implique trois conséquences primordiales a) les inerties de masses à vaincre au démarrage sont dimi nuées puisque la force de traction des roues assistées hydrauliquement s'oppose partiellement aux inerties de masses du véhicule avant le démarrage; b) le couple transmis aux roues non assistées hydrauliquement est diminué et de ce fait on évite le patinage ou "frai sage" de ces roues qui se serait produit inévitablement si le couple maximal avait été transmis intégralement et notamment sous des adhérences faibles.Les conséquences fâcheuses de ces patinages sont souvent l'immobilisation partielle ou complète du véhicule par enlisement, par exemple dans un terrain sablonneux, sur du remblai, etc; c) le temps de réponse du circuit hydraulique n'intervient pas dans la mise en mouvement du véhicule puisque le cir cuit est mis ou peut etre mis en fonction par des moyens appropriés avant la mise en traction des roues non assis tées hydrauliquement. Si l'entraînement est dépendant de l'embrayage du véhicule, la pompe peut être notamment entraînée par une prise de force adaptée sur la boite de vitesse du véhicule, ce qui implique les inconvénients ci-après; a) les inerties de masses au démarrage ne sont pas diminuées puisque la mise en traction des roues assistées hydrau liquement n'est pas réalisée à priori. b) à l'enclenchement de l'embrayage du véhicule l'intégrali té du couple est transmis aux roues non assistées hydrau liquement. En effet ce couple sera maximal à l'instant t0 de la fonction embrayage. Pendant toute la durée de mise en fonction du circuit hydraulique (montée en pres sion du circuit variant en fonction de plusieurs fac- teurs et notamment du taux de compressibilité), ce cou ple variera en allant en diminuant. La conséquence immé diate est le risque très grand de patinage des roues non assistées et notamment lors d'une évolution sur des sols à faible adhérence. Le blocage différentiel existant sur les ponts de véhicules ne résolvant pas en totalité le phénomène de fraisage des roues non assistées, il y a un risque d'enlisement et donc d'immobilisation partiel ou total du véhicule. c) le temps de réponse du circuit hydraulique intervient négativement dans la mise en mouvement des véhicules. Une particularité du dispositif d'assistance hydraulique suivant l'inventionconsiste à utiliser un entraînement de pompe dépendant de l'embrayage en éliminant les inconvénients précités. On décrira maintenant, en se référant plus particulièrement à la figure 4, la façon dont ceci est obtenu en maintenant la pression dans le circuit d'alimentation du ou des moteurs hydrauliques. Le circuit d'alimentation du moteur 4 représenté sur la figure 4 comprend une pompe principale 35 entraînée en rotation à partir de l'embrayage du véhicule et qui alimente le moteur à travers un clapet anti-retour 36. La sortie du moteur 4 est reliée à un réservoir de liquide 37. Par ailleurs une pompe auxiliaire 38 entraînée par un moteur 39 est branchée en dérivation sur la pompe principale 35. Cette pompe auxiliaire 38 est reliée à l'entrée du moteur 4 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 41. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante : le moteur hydraulique 4 est bloqué en rotation par un dispositif approprié et n'est"libéré " qu'à l'instant t0 de l'embrayage, par une commande appropriée. La mise sous pression de la pompe principale 35 peut être effectuée par l'intermédiaire de l'embrayage sans qu'aucune vitesse soit enclenchée dans la boîte de vitesse du véhicule. Le clapet anti-retour 36 retient le flux en aval de la pompe 35 dès qu'il y a débrayage, c'està-dire arrêt de la pompe en rotation. On enclenche ensuite le circuit auxiliaire, c'està-dire la pompe auxiliaire 38 qui. envoie, à travers le clapet 31, un flux de compensation des fuites du moteur hydraulique, ce qui a pour effet de maintenir la pression dans le circuit d'alimentation du moteur 4 à une valeur pré déterminée. Le circuit auxiliaire comprenant la pompe 38 a ainsi une fonction analogue à un accumulateur sans en avoir les servitudes et les inconvénients (chute de pres sion). On pourra dès lors enclencher une vitesse appro priée sur la boîte de vitesse . Enfin on embraye en relâ chant simultanément le dispositif de blocage des roues assis tées ou non hydrauliquement. Enfin on coupe le circuit au xiliaire de la pompe 38 après le démarrage. Le dispositif de réduction et d'entraînement qui vient d'être décrit, peut être appliqué à divers types de véhicules. Par exemple un véhicule 4 x 2 peut être rendu 4 x 4, un véhicule 6 x 2 peut être rendu 6 x 4 ou 6 x 6, un ensemble de véhicules 8 x 2 peut être rendu 8 x 4, 8 x 6 ou 8 x 8 etc REVENDICATIONS 1) Essieu moteur d'assistance pour engins mobiles, notamment pour ensemble articulé tracteur semi-remorque, comportant un ou des moteurs hydrauliques reliés à une centrale hydraulique du véhicule et des moyens pour accoupler, en cas de nécessité, ce moteur aux roues normalement libres du véhicule, caractérisé en ce qu'un moteur hydraulique (4) est associé à chaque roue du véhicule, en ce que l'arbre (3) de chaque moteur d'entraînement hydraulique est accouplé à un réducteur de vitesse associé au moyeu (6) de la roue commandée par le moteur, ce réducteur de vitesse comportant à sa sortie une couronne dentée (14), et un dispositif de crabotage (25, 27) est prévu pour accoupler ou non, suivant que la roue doit être entraînée ou non par le moteur hydraulique, la couronne dentée (14) du réducteur de vitesse à une denture (6a) solidaire du moyeu de la roue. 2) Essieu moteur d'assistance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu (6) de la roue est prolongé vers l'extérieur par un carter cylindrique (8) coaxial à l'essieu (2).et à l'arbre moteur (3), ce carter étant obturé par un flasque externe transversal (9) et contenant à l'intérieur un train d'engrenages épicycloldal. 3) Essieu moteur d'assistance suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les tiges des vérins hydrauliques (27) à double effet dont les axes sont parallèles à l'arbre moteur (3), sont accouplées par leurs tiges (27a) à une fourchette annulaire mobile (26) sur laquelle est monté un crabot annulaire (25) et le moyeu (6) de la roue présente, sur sa face frontale externe, une denture interne (6a) identique à une denture (14a) de la couronne (14) et située en regard de cette dernière, si bien qu'en position de crabotage le crabot (25) peut accoupler fermement entre eux la couronne (14) et le moyeu (6) en s'engageant à la fois dans la denture interne (14a) de la couronne (14) et dans la denture interne (6a) du moyeu (6). 4) Essieu moteur d'assistance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les chambres de grande section et les chambres de petite section des vérins à double effet (27) sont reliées respectivement, par des canalisations (29 et 28), aux chambres de grande section et de pe-tite section d'un maitre-cylindre (31) à double effet, le rapport entre le diamètre de la tige et le diamètre du piston du maitre-cylindre (31) étant le même que celui des vérins (27), et en ce que la tige du piston du maître-cylindre (31) porte un élément réglable (32) qui coopère avec deux détecteurs de position (33, 34) associés respectivement au crabotage et au décrabotage. 5) Essieu moteur d'assistance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le sys tème d'alimentation hydraulique du ou des moteur (4? comprend une pompe principale (35) entrainée en rotation à partir de l'embrayage du véhicule et alimentant le moteur à travers un clapet anti-retour (36), et une pompe auxiliaire (38) entraînée par un moteur (39), branchée en dérivation sur la pompe principale (35) et reliée à l'entrée du moteur hydraulique (4) par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour (41).