Brevet FR2509238A1 — publié le 19830114

La présente invention est relative à un dispositif pour véhicule à quatre roues motrices destiné à faire passer automatiquement le système de transmission du véhi- cule d'un système d'entraînement par deux roues à un systê- me d'entraînementwr les quatre roues,ou inversement,suivant les conditions de conduite. Dans un véhicule connu à quatre roues motrices, un système de transmission de puissance pour l'entraînement par deux roues est transformé sélectivement en un système IO d'entraînementpar les quatre roues en serrant -un embrayage qui est actionné manuellement au moyen d'un levier de sélec- tion. Un tel véhicule à quatre roues motrices est de préfé- rence entraîné par le système d'entraînement par deux roues I 5 sur les surfaces revêtues et sèches Si les quatre roues sont entraînées sur une telle surface sèche, il se produit un certain raclage des pneus du fait de l'existence de légères différences dans les rayons effectifs des roues provoquées par des différences inévitables de gonflement des pneus ou d'usure de la bande de roulement, ou par une modification de la charge Ceci a pour résultat une augmentation de-; l'usure des pneus et de la consommation de carburant, ainsi que la production de vibrations de la structure du véhicu- le et de bruits En outre, lorsque le véhicule négocie des virages, il se produit un phénomène de freinage appelé "effet de freinage en virage serré" lorsque le-virage est serré Ceci est dû au fait que les roues avant roulent sur un arc dont le rayon est supérieur à celui des roues arriè- re et, par conséquent, tendent à tourner plus vite que les roues arrière. D'un autre côté, si le véhicule se déplace sur une routeglissante ou verglacée, ou enneigée, avec un entraî- nement par deux roues, le taux de glissement de chaque roue augmente, du fait de la diminution de la traction de chaque pneu moteur et de l'augmentation du frottement par déplacement sur une route enneigée Par conséquent, on observera une augmentation de la consommation de carburant et une diminution de la manoeuvrabilité et des performances de freinage. L'invention fournit un dispositif de commande d'un système de transmission de puissance d'un véhicule à quatre roues motrices, dispositif qui est pourvu d'un dispositif de détection du glissement pour chaque roue et d'un capteur de l'angle de braquage afin de détecter l'état de la surfa- ce de la route et la condition de conduite; lorsque ces conditions sont détectées, le système de transmission de IO puissance est transformé en un système d'entratnecenit par les quatre roues afin d'éviter le dérapage des roues sur les routes glissantes ainsi que l'effet de freinage en virage serré. Suivant l'invention, il est prévu des détecteurs de I 5 vitesse destinés à produire des signaux de sortie fonction des vitesses des quatre roues respectivement, et un détec- teur de l'angle de braquage destiné à produire un signal de sortie fonction de l'angle de braquage Les signaux de sortie des détecteurs de vitesse sont appliqués à un pre- mier circuit de calcul destiné à calculer un taux de glissement réel, et le signal de sortie du détecteur de l'angle de braquage est appliqué à un second circuit de calcul destiné à calculter un taux de glissement théorique. Un circuit comparateur compare le taux de glissement réel au taux de glissement théorique afin de produire un signal de sortie lorsque la différence entre les deux taux de glissement dépasse un niveau prédéterminé Un premier dis- positif électrique produit un signal de sortie pendant un temps prédéterminé en réponse au signal de sortie du cir- cuit comparateur, et un second dispositif électrique pro- duit un signal de sortie en réponse au signal de sortie du premier dispositif électrique afin de serrer l'embraya- ge, ce qui établit la transmission de puissance par les quatre roues. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés-, sur lesquels: la Fig 1 est une vue schématique en plan qui montre un dispositif suivant l'invention; la Fig 2 est une illustration destinée à expliquer le principe de l'invention; la Fig 3 est une vue schématique en coupe qui montre un mode de réalisation de l'invention; la Fig 4 est un schéma-bloc d'un circuit de comman- de du dispositif suivant l'invention; les Fig 5 A et 5 B montrent un exemple d'un circuit IO conforme à la Fig 4; et la Fig 6 montre des formes de signaux en différents points du circuit des Fig 5 A et 5 B. En seréférant à la Fig 1, la référence 1 désigne un moteur à combustion interne monté sur un véhicule Le I 5 vilebrequin de ce moteur est relié à l'arbre d'entrée d'une boite de vitesses 2 par l'intermédiaire d'un embrayage mécanique connu, et cette boîte est reliée à un dispositif de réduction final avant 3 relié aux essieux avant 5 a et b Ainsi, la puissance du moteur 1 est transmise aux roues avant 4 a et 4 b du véhicule par l'intermédiaire de la boîte de vitesses 2, du dispositif de réduction final 3 et des essieux avant 5 a et 5 b afin de définir le système d'entrai- nement par les roues avant La boîte de vitesses 2 est pour- vue d'un dispositif de transfert 6 pour le système d'en- traînement par les roues arrière Le dispositif de transfert 6 comporte un embrayage de transfet 7 qui accouple la sortie de la boite de vitesses 2 à un arbre propulseur 8 Ce der- nier est relié aux roues arrière l Oa et l Ob par l'intermé- diaire d'un dispositif de réduction final arrière 9 et d'essieux arrière lla-et llb. Des détecteurs de vitesse 12 a et 12 b sont prévus sur les essieux avant 5 a et 5 b pour mesurer les vitesses des roues avant 4 a et 4 b, respectivement, et des détecteurs de vitesse 13 a et 13 b sont prévus surles essieux arrière lla et llb afin b mesurer les vitesses des roues arrière i Qa et l Ob Un détecteur 16 de l'angle de braquage est monté sur une boîte d'engrenages de direction 15 qui est reliée à un volant de direction 14, afin de mesurer l'angle de braquage. Un interrupteur manuel 17 est prévu dans l'habitacle du véhicule afin de serrer l'embrayage de transfert 7 pour pas- ser manuellement sur le système d'entraînement par les quatre roues. Le principe de l'invention va maintenant être décrit en référence aux Fig 1 et 2. On calcule un taux de glissement réel 1 correspondant aux roues avant et aux roues arrière de la façon suivante: Io NF = (NFR + NFL)/2 N R =(NRR +RL)/ X = 1 (NF/ NR) - o NFR est la vitesse de la roue avant droite, NFL est la vitesse de la roue avant gauche, NRR et NRL sont les vites- I 5 ses des roues arrière droite et gauche, respectivement,et NF et NR sont les vitesses moyennes des roues avant et des roues arrière respectivement. Les vitesses des roues NFR NFL' NRR et NRL sont fournies par les détecteurs de vitesse 12 a, 12 b, 13 a et 13 b. Par conséquent, le taux de glissement réel peut être cal- culé à partir des signaux de sortie de ces détecteurs de vitesse Cependant, l'état de glissement résultant des signaux des détecteurs de vitesse comprend le glissement en virage Ainsi, si le système d'entraînement par deux roues est transformé en un système d'entraînement par les quatre roues lorsque l'état de glissement réel est détecté, on peut éviter le dérapage du véhicule Cependant, il faut éviter l'entraînement par les quatre roues en virage serré mêmesi l'or détecte un glissement, afin d'éviter l'effet de freinage en virage serré Par conséquent, il faut calculer le taux de glissement théorique en virage. En se référant à la Fig 2, r désigne le rayon de virage intérieur de la roue arrière 10 a, r 1 et r 2 désignent les rayons de virage des roues avant 4 a et 4 b, T est le portant, et L est l'empattement En supposant que les deux portants T des roues avant et arrière sont égaux et que toutes les roues ont un même rayon de roue effectif, -5 r 1 = /r + L 2 +T 2) 2 r 2 = r 2 = \r + T)2) + L 2 FR = (r 2/R) FL = (rl/R)6 RR = ((r +'T)/R)4 RL = (r /R)à o R est le rayon effectif des roues,w FR' PFL' RR et RL désignent les vitesses angulaires des roues avant et arriè- res respectivement, et à désigne la vitesse angulaire du IO véhicule en virage. Ainsi, le taux de glissement théorique ' est calculé à partir de l'expression 1 '= (W R F)/R = 1 ( F/R) Par consequent, r 1 r 2 >' =l R R r + r +__T 6 R R r 1 + r 2 = 1- 2 r + T -2 T L(r+T)2 +L 2 =-1 2 r+ =-12 + (X+ 1)2 + A 2 2 X+ 1 o X = r+T et A-=L/T. Le facteur A résulte de la spécification de la struc- ture du véhicule, et le facteur X résulte du rayon de bra- quage Par conséquent, le taux de glissement théorique ' est fonction de X et est exprimé sous la forme 1 ' = g(r) D'un autre côté, le rayon de virage r est fonction de l'anglede braquage O (, ce qui s'exprime par r = f(e). Par conséquent, le taux de glissement théorique 1 ' peut être calculé en détectant l'angle de braquage. Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être expliqué en référence aux Fig 3 et 4. En se référant à la Fig 3, la référence 2 ' désigne de façon générale un dispositif de transmission automatique qui comprend un convertisseur de couple 21 relié au vilebre- quin 20 du moteur, une boite de vitesses automatique A, et un dispositif de réduction final 3 disposé entre la boite de vitesses automatique A et le convertisseur de couple 21. Le convertisseur de couple 21 comprend une roue d'im- pulsion-21 a et une turbine 21 b La roue 21 a est directement reliée au vilebrequin 20 du moteur par l'intermédiaire d'un IO plateau d'entraînement 21 c Un arbre de turbine 22 part de la turbine 21 et s'étend jusqu'à la boite de vitesses auto- matique A. La boîte de vitesses automatique A comprend un train d'engrenages plantaire 23, des embrayages 24 et 25, un I 5 embrayage unidirectionnel 26, un frein 27 et une bande de freinage 28. La sortie de la boîte de vitesses automatique est transmise à un arbre de sortie 30 sur lequel est fixé un pignon 31 a qui engrène avec un pignon 31 Le pignon 31 est solidaire d'un pignon d'entraînement 32 du dispositif de réduction final 3 destiné aux roues avant Le pignon d'en- traînement 31 est relié à un arbre d'entraînement et de transfert 33 qui s'étend vers l'arrière et qui est relié à un premier pignon de transfert 34 faisant partie du dispositif de transfert 6 Ce premier pignon de transfert 34 est relié à 1 ' embrayage hydraulique 7 par l'intermé- diaire d'un second pignon detransfert 34 a L'embrayage hydraulique 7 est adapté pour être serré par de l'huile sous pression L'élément mené de l'embrayage hydraulique 7 est relié à l'arbre propulseur 8 par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement arrière 35 afin d'entraîner les roues arrière. On décrira maintenant le dispositif de commande à huile sous pression Ce dispositif de commande comporte une vanne électromagnétique de commutation 40 La vanne 40 comprend un tiroir 41 relié à une tige 43 d'un solénoide 42, un ressort 44 qui sollicite le tiroir vers la droite, un orifice d'entrée 45, un orifice de sortie 48, et un orifice 50 de mise à la bâche L'orifice d'entrée 45 com- munique avec une pompe à huile 47 prévue dans la boite de vitesses automatique A par l'intermédiaire d'un passage 46, et l'orifice de sortie 48 communique avec l'embrayage-hy- draulique 7 afin de serrer celui-ci La pompe à huile 47 est reliée à la turbine 21 b par un arbre 62 d'entraînement de pompe à huile qui s'étend dans l'arbre de turbine 22. Dans l'état désexcité du solénoïde 42, qui est l'état illustré, l'orifice d'entrée 45 est fermé et l'orifice de sortie 48 communique avec l'orifice 50 de mise à la bâche. Ainsi, l'embrayage hydraulique 7 est desserré Lorsque le solénoïde 42 est excité, le tiroir 41 est déplacé vers la gauche par la tige 43, de sorte que l'orifice 50 de mise I 5 à la bâche est fermé et que l'orifice d'entrée 45 est mis en communication avec l'orifice de sortie 48 pour serrer l'embrayage hydraulique 7. En se référant à-la Fig 4, les signaux de vitesse NFR et NFL provenant des détecteurs de vitesse 12 a et 12 b des roues avant sont appliqués à un additionneur 53 par l'intermédiaire d'un additionneur 51 et d'un inverseur 52, afin d'additionner les signaux de vitesse Les signaux de vitesse NRR et NRL provenant des détecteurs de vitesse 13 a et 13 b des roues arrière-sont appliqués à l'addition- neur 53 par l'intermédiaire d'un additionneur 54 afin d'additionner les signaux de vitesse Les signaux de sor- tie des additionneurs 53 et 54 sont appliqués à un circuit diviseur 55 o l'un des signaux est divisé par l'autre, de sorte que le taux de glissement réelm est calculé De plus, le signal fonction de l'angle de braquage o détecteur 16 de l'angle de braquage, est appliqué à un cir- cuit de calcul 56 Dans ce dernier sont mises en mémoire les données précitées concernant le portant T et l'empatte- ment L, de sorte que le calcul de l'équation décrite plus haut est effectué afin de calculer le taux de glissement théorique 9 ' Le taux de glissement théorique È' est ap- pliqué à un additionneur 58 par l'intermédiaire d'un inverseur 57, et le taux de glissement réel j est également appliqué à l'additionneur 58, ol -')' est calculé La sor- tie de l'additionneur 58 est appliquée à un comparateur 59 afin d'être comparée à une tension de référence provenant d'un générateur 60 de tension de référence, de sorte que le comparateur 59 produit une sortie qui représente la con- dition de conduite du véhicule et l'état de la surface de la route sur laquelle se déplace le véhicule La sortie du comparateur 59 est reliée à une horloge 61, de sorte que IO cette horloge produit un signal de sortie pendant un temps déterminé La sortie de l'horloge est reliée au solénoide 42 afin de l'exciter L'interrupteur manuel 17 est relié au solénoïde 42 afin de fermer manuellement le circuit de ce solénoïde. I 5 En cours de fonctionnement, les vitesses des roues avant et ariière sont mesurées par les détecteurs de vites- se 12 a,12 b, 13 a et 13 b, *et l'angle de braquage est mesuré par le détecteur 16 de l'angle de braquage, de sorte que le taux de glissement réel t 4 et le taux de glissement théori- que T ' sont calculés et que l'état de la surface de la route et la condition de conduite sont détectés Lorsque le taux de glissement Xq est petit, ce qui se produit par exem- ple pendant la conduite sur une route revêtue et sèche, ou bien lorsque le taux de glissement théorique a ' est grand, ce qui se produit lorsque l'on négocie un virage serré même si l'une quelconque des roues glisse, le comparateur 59 ne produit pas de signal de sortie Par conséquent, le soléno- ïde 42 se trouve à l'état désexcité, et l'huile sous pres- sion n'est pas fournie à l'embrayage hydraulique 7 Ainsi, le véhicule n'est entraîné que par les roues avant. Lorsque le taux de glissement X dépasse un niveau prédéterminé, le comparateur 59 produit un signal de sortie afin d'actionner l'horloge 61 Cette horloge produit un signal de sortie afin d'exciter le solénoïde pendant un temps déterminé Ainsi, de l'huile sous pression est fournie à l'embrayage hydraulique 7, de sorte que ce dernier est serré afin d'établir le système d'entraînement par les quatre roues Par conséquent, le véhicule est entraîné par les quatre roues pendant le temps déterminé par l'horloge. Lorsque ce temps s'est écoulé, le système d'entraînement revient à un système d'entraînement par deux roues Cepen- dant, si, à ce moment, les roues glissent et le taux de glissement est élevé, l'horloge 61 produit un signal de sortie afin de rétablir l'entraînement par les quatre roues Par ailleurs, lorsque l'interrupteur 17 est fermé, le solénoiae 42 est excité pour établir le système IO d'entraînement par les quatre roues. Les Fig 5 A et 5 B montrent un exemple d'un circuit conforme à la Fig 4 Les mêmes éléments qu'à la Fig 4 sont désignés par les mêmes références Les détecteurs de vitesse 12 a à 13 b sont des détecteurs de vitesse numéri- I 5 ques comprenant chacun une roue dentée 63 et un capteur 64. Les sorties des détecteurs de vitesse 12 a et 12 b sont appliquées à un circuit 51 de mesure de la vitesse moyenne des roues avant, et les sorties des détecteurs 13 a et 13 b sont fournies à un circuit 54 a de mesure de la vitesse moyenne des roues arrière Le circuit 5 la comprend un cir- cuit 65 a, 65 b détecteur de zéro, un compteur 66 a, 66 b à 8 bits, un circuit de verrouillage 67 a, 67 b à 8 bits, et l'additionneur 51 Le circuit 54 a est le même que le cir- cuit 51 a Un circuit 68 de commande de mesure de vitesses comprend un oscillateur 70 et des portes afin deproduire les sorties A, C, D, E illustrées a la Fig 6,afin de com- mander les circuits 51 a et 54 a Ainsi, les compteurs 66 a, 66 b produisent la sortie F illustrée à la Fig 6 Les sor- ties des deux circuits 51 a et 54 a sont additionnées dans l'additionneur 53 pour produire la différence entre les vitesses moyennes des roues avant et des roues arrière. Les sorties de l'additionneur 53 et de l'additionneur 54 sont fournies au circuit diviseur 55 par l'intermédiaire de convertisseurs courant continu/courant alternatif 71 et 72 Le circuit diviseur 55 comprend des amplificateurs logarithmiques 73, 74, 75 et un amplificateur opérationnel 76 Les autres circuits sont des circuits bien connus, et leurs modes de fonctionnement sont les mêmes qu'à la Fig 4. Bien que le système d'entrainement Par les quatre roues décrit ci-dessus soit appliqué à un véhicule équipé d'un dispositif de transmission automatique, l'invention peut être appliquée à tout autre type de dispositif de trans- mission, par exemple à un dispositif de transmission de puissance qui entraîne normalement les roues arrières. De plus, l'embrayage de transfert 7 peut être consti- IO tué par un embrayage électromagnétique. ll REVENDICATIONS - 1. Dispositif de commande de transmission de puis- sance pour véhicule à quatre roues motrices entraîné par un moteur, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif de transmission destiné à transmettre la puissance du moteur ( 1) aux deux roues motrices princi- pales ( 4 a, 4 b); un embrayage ( 7) destiné à transmettre sélectivement la puissance aux deux roues( 10 a, O lb) autres que les deux IO roues motrices principales; des détecteurs de vitesses( 12 a,L 2 b, 13 a,13 b)desti- nés à produire des signaux de sortie fonction des vitesses des quatre roues, respectivement; un détecteur( 16)de l'angle de braquage destiné à pro- I 5 duire un signal de sortie fonction de l'angle de braquage; un premier circuit de calcul( 51 à 55)destiné à calcu- ler un taux de glissement réel à partir des signaux de sortie des détecteurs de vitesses; un second circuit de calcul( 56)destiné à calculer un taux de glissement théorique à partir du signal de sortie du détecteur de l'angle de braquage; un circuit comparateur( 58, 59)destiné à comparer le taux de glissement réel avec le taux de glissement théori- que et à produire un signal de sortie lorsque la différence entre ces deux taux de glissement dépasse un niveau prédé- terminé; un premier dispositif électrique( 61) qui, en réponse au signal de sortie du circuit com Darateur( 5 ô,59), produit un sianal de sortie pendant un temps prédéterminé; et un second dispositif électrique ( 42) qui, en réponse au signal de sortie du premier dispositif électrique ( 61) , actionne l'embrayage afin de le serrer, ce qui provoque la transmission de puissance par les quatreroues. 2. Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage( 7) est un embrayage à cor andre ilectromragnétique. 3. Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'embrayage ( 7) comprend un em-' brayage hydraulique et une vanne électromagnétique ( 40) d'actionnement de cet embrayage hydraulique. 4 Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'embrayage comprend un embrayage électromagnétique. 5. Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier dispositif électri- IO que ( 61) comprend une horloge destinée à produire un signal de sortie pendant un temps déterminé. 6. Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu' il comprend en outre un interrup- teur ( 17) à actionnement manuel afin d'actionner l'embrayage I 5 ( 7) à commande électromagnétique.