Brevet FR2487263A1 — publié le 19820129

' La présente invention se rapporte à un agence- ment et à une forme de réalisation particuliers d'essieux menés de véhicules, dans lesquels des engrenages démultiplicateurs individuels, montés immédiatement en amont des roues, influen- cent la hauteur ou garde au sol du véhicule. On connait depuis longtemps des agencements d'es- sieux de véhicules qui permettent de releguer le plus bas pos- sible la plate-forme de chargement ou la garde au sol direc- tement entre les roues entraînées. Ainsi la demande de brevet DE-OS-2 256 121 décrit, par exemple, un essieu d'autobus dans lequel, au moyen d'arbres articulés, le différentiel d'un es- sieu doit pouvoir occuper une position plus basse que les fu- sées des roues proprement dites. Selon la description de cet agencement, il doit être possible de monter en plusen aval des rouesdes engrenages démultiplicateurs individuels. L'accent est mis sur l'avantage particulier résidant dans le fait que les freins peuvent être montés directement à proximité du dif- férentiel. On connaît également en pratique des formes de réalisation utilisant des engrenages démultiplicateurs qui pré- sentent des organes d'entrée et.de sortie décalés en hauteur et donc séparés par une certaine distance verticale. Etant donné que les démultiplications souhaitées n'ont été obtenues que dans de rares ras, en maintenant une distance verticale relati- vement faible et en utilisant un réducteur à engrenages droits à un seul étage, il a été nécessaire dans plus d'un cas, pour continuer d'obtenir ces démultiplications, d'incorporer dans les moyeux des roues des engrenages planétaires associés. Cela c'est traduit par des rapports dimension- nels défavorables, notamment de très grandes longueurs axiales, et par des frais considérables. Les inconvénients résident dans une très nette sensibilité aux à-coups du réducteur à engrenages droits, à laquelle s'ajoutent les bruits intenses de fonction- nement des engrenages planétaires. Aussi bien la forme de réalisation précitée, comportant des arbres articulés, que des formes de réalisation rigides des essieux équipés d'engrenages démultiplicateurs classiques, ne satisfont pas aux exigences permettant une large application aux autobus de trafic inter-urbain, car ces formes de réalisation sont notamment coûteuses, bruyantes, et présen- tent un poids important ainsi que des dimensions axiales et des hauteurs défavorables. Jusqu'à présent, les difficultés d'incorporation résidaient surtout dans le fait que, précisément, la largeur des dents des réducteurs à engrenages droits utilisés et des autres engrenages associés nécessitait un encombrement axial considérable dans les limites de la distance entre les deux roues entraînées. A cet égard, l'accent a été mis sur une garde au sol suffisante et, en outre, une largeur de passage suffisante devait être obtenue au-dessus de l'essieu, sans devoir pour autant surélever la hauteur au sol du véhicule au- delà d'une hauteur d'accès normale correspondant environ à une marche. De ce fait, l'inconvénient de la plupart des formes de réalisation classiques consistait, non seulement, en une grande distance entre les axes des réducteurs normaux à engrenages droits, mais également en un grand encombrement radial et axial néces- saire du différentiel. Il s'est avéré particulièrement désavan- tageux de disposer, d'une manière classique, l'engrenage dif- férentiel à peu près au centre du véhicule lorsque le moteur et la boite de vitesses devaient être disposés perpendiculai- rement à l'axe dudit véhicule, à une extrémité de ce dernier et à une faible distance de l'essieu, et lorsque l'arbre arti- culé relié au différentiel devait être situé le plus loin pos- sible d'un côté dudit véhicule. Avec un tel agencement, l'arbre articulé accusait des brisures relativement importantes en di- rection du différentiel ou bien de grandes longueurs, ce qui rendait l'incorporation plus onéreuse et favorisait l'usure. En outre, dans les types de réalisation connus jusqu'à présent, il était difficile de faire coïncider la dis- tance verticale et la démultiplication prédéterminée, de ma- nière à ne nécessiter qu'un nombre réduit d'étages de mu1- tiplication. Souvent, il était seulement possible de trouver un compromis entre les hauteurs et les multiplications, par le seul fait d'utiliser plusieurs étages de multiplication, par exemple au moyen d'engrenages planétaires montés en aval dans chaque roue. Toutefois, à cause du profil relati- vement étroit des autobus de banlieue, il était toujours aussi difficile d'obtenir un passage de largeur suffisante. En outre, les engrenages démultiplicateurs à plusieurs étages étaient d'une efficacité globale relativement médiocre, présentaient des poids importants et étaient difficiles à incorporer. En revanche, dans le cas des autobus de banlieue ou inter-urbains, on a considéré comme optimale la possibilité de disposer le couloir de passage du châssis à écartement normal entre les roues,selon la même largeur et sur toute la longueur de l'auto- bus, à une hauteur au-dessus de la chaussée susceptible d'être atteinte en gravissant au plus une marche à partir du trottoir. La présente invention a par conséquent pour ob- jet un essieu du type précité grâce auquel, moyennant un seul engrenage démultiplicateur à pignons droits de faible largeur pour chaque roue à entraîner, peut être précisément atteinte la hauteur verticale à laquelle le couloir de pas- sage peut lui-même être disposé entre les roues, avec une hau- teur et une largeur au sol constantes, particulièrement au cen- tre du véhicule, tout en conservant une garde au sol la plus grande que possible. L'invention vise également à apporter, par rapport à l'art antérieur, des améliorations concernant l'encombrement, le bruit et l'usure même dans la région de l'arbre articulé intercalé entre la boite de vitesse et le différentiel. Selon les caractéristiques essentielles de l'es- sieu de l'invention: - les deux réducteurs à engrenages droits, réalisés sous la forme de réducteurs doubles à répartition de puissance, consis- tent de manière connue en deux pignons intermédiaires engrenant en permanence sur le pignon de sortie; - l'un desdits réducteurs à engrenages droits est réuni avec le différentiel à engrenage conique, dans un carter commun; - les deux carters comportent des points de fixation du support du châssis; - ces deux carters sont reliés par un carter d'essieu présentant sa plus faible hauteur dans la région centrale du véhicule, - et dans lequel est incorporé d'un seul bloc un grand bout d'ar- bre constituant la partie la plus longue de l'arbre intermé- diaire; - chaque pignon se trouve respectivement sur ledit arbre intermédiaire ou sur l'un des bouts d'arbre formant ce dernier et est seulement en prise périphériquement avec deux pignons in- termédiaires respectifs qui entraînent à leur tour le pignon de sortie considéré de chaque réducteur à engrenages droits se trouvant sur chaque fusée de roue; et - les axes desdits pignons et de leurs pignons intermédiaires sont parallèles les uns aux autres et leurs centres sont situés dans un plan commun, ce plan étant éloigné de l'axe de la fusée de roue d'une distance correspondant sensiblement à la distance verticale, de manière à permettre un engrènement uniforme des dents de toutes les parties du train d'engrenage, en imposant une contrainte radiale minimale à chaque pignon mentionné en premier lieu. L'utilisation d'un "réducteur double" connu en soi pour assurer une transmission de force dans un essieu dit "à rapport négatif" provoque, non seulement, des échelonnements favorables de la démultiplication, une amélioration du fonc- tionnement silencieux et une largeur de pignons correspondant sensiblement à la moitié de celle des réducteurs simples utili- sés jusqu'à présent, mais elle a en outre pour effet de per- mettre d'amener aisément la distance verticale à une valeur exigée dans la pratique pour permettre une hauteur d'accès favorable sur toute la largeur du couloir de passage. La forme de réalisation de l'essieu proposée par l'invention permet de tirer parti des avantages afférents à une répartition de puissance lorsque les dents sont soumises à de fortes contraintes, d'une manière analogue à celle connue depuis longtemps pour d'autres applications, par exemple pour les mécanismes de changement de vitesses (voir par exemple la demande de brevet DE-AS-1 031 075). En outre, il est possible de monter favorablement le support du frein et le mécanisme d'actionnement de ce dernier sur le support de l'es3ieu ou le 1487t36 carter du réducteur. A cet effet, a été jugée particulièrement avantageuse une forme de réalisation de frein équipé de ma- nière connue de coins d'écartement, dont les cylindres peu- vent être montés avantageusement, dans un type de réalisation préféré, à l'extérieur de l'essieu adjacent de la roue, sensi- blement dans le même plan que le tube de liaison du carter d'essieu, entre les deux roues. sans exercer d'influence néfaste sur la largeur du couloir de passage ni sur la garde au sol du véhicule. La répartition des couples par les pignons intermédiaires peut permettre en particulier une transmission particulièrement silencieuse des forces lors de l'ajustement du jeu d'engrènement des dents. Bien que la démultiplication globale soit importante et que la possibilité de transmission soit supérieure, il n'est pas nécessaire de prévoir une très grande distance verticale. Le carter du réducteur peut, lui- même, conserver sa faible largeur et être également utilisé pour assurer directement la fixation du châssis sans entraî- ner une augmentation de longueur. Le couloir de passage de l'autobus peut également présenter sa largeur normale entre les roues. La garde au sol, c'est-à-dire la distance entre le carter de l'essieu et la chaussée est à peine remise en cause dans la zone importante du centre du véhicule. La disposition latérale extrême du différentiel régroupé avec l'un des carters des ré- ducteurs facilite l'introduction d'un arbre articulé (par exem- ple à la Cardan) à partir de la boîte de vitesse, notamment lorsque le groupe d'entraînement du véhicule est perpendiculaire à la direction de déplacement, disposition préférée actuelle- ment dans les autobus de banlieue. Le faible angle de brisure de l'arbre articulé par rapport au différentiel entraîne un bon comportement en fonctionnement et augmente la longévité. D'autre part, l'absence d'arbres articulés entre l'engrenage démultiplicateur et le différentiel ou entre les engrenages démultiplicateurs est également très avantageuse, car cette forme de réalisation connue en soi réduit les coûts et simpli- fie l'incorporation des bouts d'arbres. La présence de carters solides de réducteurs, nécessaire de toute façon, ainsi que la fixation du châssis, selon l'invention, à ces seuls carters, entraînent, du fait de cette double utilisation, une diminu- tion du poids et permettent d'éviter la présence d'autres points éventuels de fixation gênants dans la région médiane du carter d'essieu. Par ailleurs, l'application, à proximité de chaque roue, d'une force due au poids du véhicule par l'intermédiaire du carter du réducteur provoque une diminution des contraintes de flexion dans le carter d'essieu lui- même, de sorte que ce dernier n'a plus, pour l'essentiel, d'autres fonctions que celles de maintenir l'écartement et d'éviter l'encrassement. Lorsque, dans une forme de réalisation particu- lière, les pignons intermédiaires occupent des positions dans lesquelles les forces d'engrènement des dents se neutralisent dans une large mesure, les paliers subissent des forces radia- les les plus faibles que possible. De ce fait, les carters peuvent continuer de présenter de petites dimensions. Par ail- leurs, la sensibilité aux chocs1lors du changement de vitesse et de la variation des forces d'entraînement, est réduite da- vantage. Dans une autre forme de réalisation selon l'in- vention, chaque pignon est intercalé entre les pignons intermé- diaires et il est ajustable afin de permettre un jeu optimal des dents, ce qui permet une compensation de l'usure éventuelle ou d'erreurs de tolérances de fabrication. Dans une autre variante de réalisation, le pi- gnon ou l'extrémité du bout d'arbre considéré supportant ce dernier est monté flottant par rapport au pignon de sortie as- socié ou bien est disposé dans un seul palier fixe à l'autre extrémité dudit bout d'arbre considéré. Ainsi, il n'est pas nécessaire de disposer un palier solidaire du carter de part et d'autre du pignon. Le bout d'arbre considéré peut accompa- gner ce pignon dans ses mouvements d'ajustement d'une hauteur relativement faible, étant donné que ce bout d'arbre jouit d'un jeu suffisant lui permettant de se déplacer dans le carter du différentiel. L'absence de paliers fixes réduit la longueur. Dans une autre forme de réalisation, le pignon est ajustable automatiquement au moyen d'un support des paliers et d'un ressort supportant ce dernier du côté du carter, afin de permettre un jeu optimal de la denture dutrain d'engrenage. Le support étroit des paliers est ajustable radialement dans le carter et le mécanisme d'ajustement consiste par exemple, en un écrou. Dans une autre variante de réalisation, la ré- gion médiane du carter de l'essieu, située entre les carters des réducteurs, présente une forme de réalisation légère, par exemple en un métal léger. Ainsi, les avantages découlant de la diminution des contraintes mécaniques dans le carter d'essieu sont mis davantage à profit. Les diminutions de poids de l'ensemble du véhicule qui en résultent présentent un inté- rCt considérable, notamment en matière d'économie d'énergie. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nulle- ment limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une schéma de principe illus- trant la forme de réalisation de l'essieu; la figure 2 est une vue schématique en éléva- tion représentant le réducteur double; la figure 3 est une coupe longitudinale illus- trant une forme de réalisation d'une roue complète dans laquelle le réducteur double est incorporé et dont l'arbre articulé est introduit dans le différentiel; la figure 4 est une vue en élévation correspon- dant à la figure 3 et illustrant une disposition préférée des pignons intermédiaires dans le réducteur double; et la figure 5 est une coupe partielle se rappor- tant à la figure 3 et illustrant une variante d'agencement du mécanisme de guidage élastique du pignon 13. Cn ct sur les figures 1 et 2 que la force d'en- traînement est appliquée par un moteur!ou une boite de vites- ses 2, fixé sur la "plate-forme de chargement" d'un véhicule 3. La force d'entraînement est répartie sur les deux roues par l'intermédiaire d'un arbre articulé 4 de transmission à un différentiel à engrenage conique 5, qui est monté sur un arbre intermédiaire 6 en deux parties. Un pignon conique 7 d'entra:- nement de l'engrenage conique 5 est entraîné par l'arbre arti- culé 4. Un pignon conique de sortie 8 est assujetti en rotation aux deux moitiés de l'arbre intermédiaire 6, c'est-à-dire un petit bout d'arbre 9 et un grand bout d'arbre 10. Ce grand bout d'arbre 10 établit une relation d'entraînement, en traversant un carter 11 d'essieu, entre l'engrenage conique 5 et celui (12) de deux réducteurs à engrenages droits qui n'est pas di- rectement assemblé avec ledit engrenage conique 5. Par conséquent, ce réducteur 12 se trouve du côté opposé de l'essieu. Sur le bout d'arbre considéré 9 ou 10 entraîné par le pignon conique de sortie 8 considéré, un pignon 13 et un palier 14 sont fixés de telle sorte quepar l'intermédiaire d'un support 15 de pa- liers, puisse être monté un mécanisme d'ajustement 16, pouvant être équipé d'un ressort 17, en vue de régler la répartition de puissances ou les forces d'engrènement des deux côtés. Dans un carter 18 du réducteur, non seulement le pignon 13, des pignons intermédiaires 19 et leurs arbres et paliers 21 sont incorporés de préférence de telle sorte que leurs axes soient-situés dans un plan commun 22 à une distance P de l'axe des roues, mais ledit carter 18 loge également un pignon de sortie 23 et son palier 24. Le pignon de sortie 23 est en prise avec une fusée d'entraînement de roue, qui est assujettie au carter 11 de l'essieu par un support 26 du moyeu, ne pouvant pas tourner et assujetti au carter 18 du réducteur, ainsi que par une bride 27 solidaire dudit support. Un-palier 28 de la fusée de roue est disposé sur ledit support 26. Ce dernier constitue en même temps un support 29 de frein et, avec un moyeu 31 de roue, il constitue un carter 30 de frein isolé hermétiquement en direc- tion du palier 28 et ventilé seulement du côté d'une couronne 32. Cette couronne 32, ainsi qu'un boudin adjacent 33 ou une jante solidaire 34, peuvent être entraînés en rotation par les vis d'un chapeau 35 du moyeu. Sur la figure 2, les pignons intermédiaires 19 occupent, par rapport au pignon 13, des positions telles que ce pignon 13 n'est pas en prise avec le pignon de sortie 23, mais engrène en permanence sur lesdits pignons intermédiaires 19. A leur tour, ces derniers sont également en prise en perma- nence avec le pignon de sortie 23. Dans une disposition préfé- rée du pignon 13 par rapport aux pignons intermédiaires 19, les axes de ces pignons sont alignés dans un plan commun 22, cependant que l'axe du pignon de sortie 23 est éloigné du plan commun 22 d'une distance verticale P. Il ressort clairement de cette figure 2 que, grâce seulement au principe de fonctionnement du double réduc- teur utilisé conformément à l'invention et malgré un impor- tant rapport de multiplication entre le différentiel et la fusée de roue, la distance verticale ne doit pas être considéra- blement augmentée,comme cela serait le cas en présence d'un seul et unique réducteur normal à engrenages droits. La figure 3 illustre la forme de réalisation concrète des consituants essentiels illustrés sur le schéma de la figure 1, en considérant cependant l'exemple d'une seule roue. On voit clairement sur cette figure 3 les dispositions avantageuses du différentiel et de l'engrenage conique dans un carter commun, ainsi que le double réducteur et la forme de réalisation favorable des transitions entre le carter d'essieu et le support du moyeu. Pour faciliter la représentation, la zone de raccordement entre l'arbre articulé 4etun cylindre de freinage 36 est illustrée dans une position décalée d'environ 90 . La figure 4 est une vue en élévation illustrant le carter du réducteur double et l'arbre intermédiaire traver- sant ce carter. Du fait qu'il est possible de donner à ce car- ter une forme de réalisation rigide et de le disposer le plus près possible de la roue, il peut être utilisé pour assurer la fixation de la sellette d'essieu aux points latéraux de fi- xation d'un support 37 du châssis. Etant donné qu'une certaine hauteur est encore disponible à côté de ce carter pour loger le cylindre de freinage 36 d'assez grande longueur, ces deux éléments peuvent être montés d'une manière propice à leur main- tenance, sans exercer d'influence néfaste sur la garde au sol B.' Du fait que le différentiel est disposé latérale- ment ou que l'arbre articulé 4 est introduit dans ce différen- 1 0 tiel, il se produit seulement une brisure selon un angle W, même lorsque le groupe d'entraînement est disposé à la perpen- diculaire, Ce qui correspond à la disposition préférée dans les autobus de banlieue. Sur la figure 5, le pignon 13 du réducteur 12 est ajustable automatiquement dans un support 15 Le paliers radialement par rapport au bout d'arbre 9 ou 10, à l'en- contre de l'action axercée par le ressort 17, en fonction de la répartition de la force d'entraînement. Le fonctionnement de l'essieu selon l'invention et ses influences sur les rapports géométriques favorables sont parfaitement illustrés sur les figures 1 et 2. Bien que la présence d'un autre engrenage démultiplicateur soit super- flue, il est possible d'adapter la distance verticale P à une hauteur minimale d'accès E, prévue en règle générale, de manière que puisse être obtenue une largeur de passage L pleine et en- tière au-dessus d'une garde au sol B à peine réduite, même lors- que la distance R entre les roues est faible. L'essieu selon l'invention présente les mêmes avantages lorsque, à la place d'un différentiel, on préfère utiliser un entraînement par moteur individuel. Il va de soi de que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'essieu décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 248726Z il REVENDICATIONS 1. Essieu dont l'arbre intermédiaire (63 est disposé à une distance verticale (P) au-dessous des fusées (25) des roues et comportant, de part et d'autre dudit arbre, des réducteurs (12) à engrenages droits et comprenant en outre, pour l'essentiel: a) un arbre intermédiaire (6) qui, logé dans un carter (11) de l'essieu, relie l'un à l'autre les deux réducteurs (12) à en- grenages droits situés à proximité immédiate des roues (33); b) un différentiel à engrenage conique (5), dont le pignon co- nique de sortie (8) est assujetti en rotation audit arbre in- termédiaire (6) et dont le pignon conique d'entraînement (7) est relié, par l'intermédiaire d'un arbre articulé (43, à la ucite de vitesses (2) ou au moteur d'entraînement (1) d'un véhicule; c) une fusée respective (25) de roue, éloignée dudit arbre intermédiaire (6) d'une distance verticale (P) déterminée par la multiplication assurée par chaque réducteur (12) à en- grenages droits, cette fusée présentant côté entrée un pignon de sortie (23) dudit réducteur (12) et, côté sortie, un chapeau (32) du moyeu assujetti de manière amovible au boudin (33) de chaque roue; d) un support respectif (26) de moyeu, sur lequel sont montés le moyeu (31) et la jante (34), et qui est empêché de tourner sur le carter (18) dudit réducteur (12) ou sur le carter (11) d'essieur relié audit carter (18); et e) une bride (27) prenant appui sur ledit support (26), ainsi que des paliers supplémentaires (14, 21, 243 dudit réducteur (12), dudit engrenage conique (5) et dudit arbre intermédiaire (6), respectivement, essieu caractérisé par le fait que: f) les deux réducteurs (12) à engrenages droits sont réalisés sous la forme de réducteurs doubles à répartition de puissance, et consistent de manière connue en deux pignons intermédiaires (19) engrenant en permanence sur le pignon de sortie (23); g) l'un desdits réducteurs (12) est assemblé avec le différen- tiel à engrenage conique (5) dans un carter commun (18); h) ces deux carters (18) présentent des points de fixation du support du châssis; et par le fait que i) les deux carters C18) sont reliés par un carter (11) d'essieu, qui présente sa plus faible hauteur à proximité du centre du véhicule et dans lequel est incorporé d'un seul bloc un grand bout d'arbre (10) constituant la partie la plus longue de l'ar- bre intermédiaire (6). 2. Essieu selon la revendication 1, caractérisé par le fait que a) chaque pignon ú13) se trouve sur l'arbre intermédiaire con- sidéré (6) ou sur l'un des bouts d'arbre f9,10) constituant ce dernier et est seulement en prise périphériquement avec deux pignons intermédiaires considérés (19), qui entraînent à leur tour le pignon de sortie considéré (23) du réducteur f12) à engrenages droits situé sur la fusée (25) de roue; et par le fait que b) les axes des pignons f13) et de leurs pignons intermédiaires (19) sont parallèles les uns aux autres, leurs centres se trouvant dans un plan commun (22)., qui est éloigné de l' axe de ladite fusée (25) d'une distance correspondant sensi- blement à la distance verticale (P), de manière à obtenir un engrènement uniforme des dents de toutes les parties du train d'engrenage (13, 19, 23) tout en imposant une contrainte radia- le minimale à chaque pignon f13). 3. Essieu selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque pignon f13) est intercalé entre les pignons intermédiaires (19) et est ajustable afin de permettre un jeu optimal des dentures. 4. Essieu selon l'une quelconque des revendica- tiens 1 à 3, caractérisé par le fait que le pignon (13) ou l'extrémité du bout d'arbre considéré (9; 10) supportant ce dernier est monté flottant par rapport au pignon de sortie asso- cié f23), ou bien se trouve.dans un seul palier fixe à l'autre extrémité du bout d'arbre considéré f9; 10). 5. Essieu selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que le pignon (13) est ajustable automatiquement grâce à un support f15) de paliers et un ressort (17) supportant ce dernier du côté du carter, afin de permettre un jeu optimal des dentures du train d'engre- nage (13, 19, 23). 6. Essieu selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé par le fait que la région médiane du carter (11) de l'essieu, située entre les carters (18) des ré- ducteurs, est de construction légère ou consiste en un métal léger. -