Brevet FR2524399A1 — publié le 19831007

La présente invention concerne un essieu mo- teur de véhicule automobile, qui peut être entraîné sé- lectviement par un moteur à combustion interne ou un mo- teur électrique et auquel est associé un mécanisme de transmission qui comporte des arbres d'entrée de méca- nisme pouvant être entraînés respectivement par un des groupes de propulsion, un arbre de sortie de mécanisme accouplé à l'essieu moteur ainsi qu'un embrayage de com- mutation coopérant avec des dentures d'entraînement et servant à accoupler l'arbre de sortie du mécanisme avec un des arbres d'entrée de mécanisme, les arbres du méca- nisme de transmission ayant des axes parallèles entre eux et étant disposés perpendiculairement à la direction lon- gitudinale du corps de l'essieu moteur. Dans un véhicule connu, qui peut être entrai- né aussi bien par un moteur à combustion interne que par un moteur électrique, il est prévu en amont de l'es- sieu moteur, en correspondance à la structure décrite ci- dessus, un mécanisme de transmission dont l'arbre de sor- tie, placé en liaison d'entrafnement avec l'essieu mo- teur, peut être entraîné alternativement par deux grou- pes de propulsion (demande de brevet allemande DE-OS 28 05 594). A cet effet sont réunies dans le mécanisme de transmission une boîte de vitesses à plusieurs rapports associée au moteur à combustion interne, ainsi qu'une boitie de vitesse auxiliaire à plusieurs rapports asso- ciée au moteur électrique. En pratique, il est cependant apparu que, lors de la mise en service du moteur électrique, la commande des deux lignes de transmission, pouvant être également mises en service ensemble, des deux boites de vitesse peut être très difficile à réaliser, à cause de la dé- multiplication par échelons En outre, le positionnement opposé des deux groupes de propulsion, nécessité par les volumes d'installation limites, pose des problèmes du point de vue technique et structure en ce qui concerne le raccordement de ces groupes au mécanisme de transmis- sion. Pour autant qu'il s'agisse de véhicules auto- mobiles comportant au moins trois essieux, il est avanta- geux d'assurer un entraînement séparé de deux essieux respectivement par l'un des groupes de propulsion, au- quel cas il est alors possible de prévoir un entrarne- ment direct pour le moteur électrique. L'invention a maintenant pour but de créer un essieu moteur de véhicule automobile du type défini ci- dessus, qui puisse être entraîné directement par un mo- teur électrique, les moyens de sélection du groupe de propulsion à utiliser devant être caractérisés, en ce qui concerne le mode opératoire et la structure, par une simplificité particulière. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que le mécanisme de transmission est un mécanisme de com- mutation installé sur le corps de l'essieu moteur et servant simplement à enclencher alternativement un des groupes de propulsion, en ce que les extrémités d'en- trafnement des arbres d'entrée du mécanisme de transmis- sion qui sont montés avec espacement l'un au-dessus de l'autre sortent du mécanisme de commutation sur des co- tés mutuellement opposés et en ce que l'un des arbres d'entrée du mécanisme de transmission est monté en-des- sous de l'arbre de sortie du mécanisme et porte un engre- nage droit monté sans possibilité de rotation relative et qui est en prise avec un engrenage droit monté à ro- tation notamment sur l'arbre de sortie du mécanisme de transmission et qui peut être accouplé avec l'arbre de sortie du mécanisme par l'embrayage de commutation dans le cas d'un désaccouplement simultané de l'autre arbre d'entrée du mécanisme de transmission - La structure d'essieu conforme à l'invention permet la disposition des groupes de propulsion sur des côtés mutuellement opposés du corps d'essieu, de sorte qu'on peut organiser favorablement, en correspondance, la charge exercée par les groupes de propulsion sur 1 ' essieu moteur A cet égard, il est indifférent que l'un ou l'autre des arbres d'entrée du mécanisme de transmis- sion soit entraîné par l'un ou l'autre des groupes Ade propulsion. La disposition d'un des arbres d'entrée du mé- canisme de transmission en dessous de l'arbre de sortie de ce dernier ainsi que l'agencement précité d'engrena- ges droits et d'un embrayage de commande font en sorte que, lors d'un entrainement de l'autre arbre d'entrée du mécanisme de transmission par un des deux groupes de pro- pulsion, l'arbre d'entrée inférieur du mécanisme de - transmission évoluant dans un bain d'huile ou bien son engrenage droit reste immobile Il ne se produit par con- séquent pas de moussage et d'échauffement inutile de l'huile Egalement, il peut se produit peu de perte par des éclaboussures d'huile dans un volume du corps d'es- sieu adjacent au volume occupé par le mécanisme de trans- mission. La structure du mécanisme de commutation per- met enfin de faire intervenir un seul embrayage, auquel cas, dans le cadre de l'invention, un ou bien les deux arbres d'entrée du mécanisme de transmission peuvent être disposés également en oblique par rapport à la direction longitudinale du corps d'essieu. On obtient une coordination mutuelle particu- lièrement peu encombrante des composénts du mécanisme de transmission lorsque l'arbre d'entrée supérieur du méca- nisme de transmission, pouvant être entraîné par le mo- teur à combustion interne, est disposé coaxialement à l'arbre de sortie du mécanisme, et lorsque les deux ar- bres portent chacun une denture d'entraînement, les dentu- res pouvant être accouplées entre elles par l'embrayage de commutation Dans ce cas, on peut exploiter d'une maniè- re particulièrement intéressante l'avantage pouvant être obtenu par l'immobilité de l'arbre inférieur d'entrée du mécanisme de transmission. Des véhicules automobiles pouvant être mûs par un moteur à combustion interne ou un moteur électrique doivent habituellement être entraînés par le moteur à combustion interne à une vitesse plus grande que lors de l'utilisation du moteur électrique Pour cette rai- son, il est prévu, pour la ligne de renvoi constitué par les engrenages droits, un rapport de démultiplica- tion faisant en sorte que l'engrenage droit monté sans possibilité de rotation relative sur l'arbre inférieur d'entrée du mécanisme de transmission pouvant être en- tramné par le moteur électrique tourne à une vitesse augmentée en correspondance par rapport à l'autre engre- nage droit lors d'un fonctionnement avec le moteur élec- trique. Si maintenant l'orbre inférieur d'entrée du mécanisme de transmission était entraîné lors d'un en- clenchement du moteur à combustion interne, il en résul- terait que l'engrenage droit monté sur cet arbre tourne- rait par rapport à l'autre engrenage droit àLune vitesse augmentée en correspondance ce qui aurait un influence perturbatrice correspondante sur le bain d'huile. Conformément à un autre mode avantageux de réa lisation de l'invention, l'arbre d'entrée du mécanisme de transmission pouvant être entrée par le moteur élec- trique est constitué par deux parties d'arbre emboîtées l'une dans l'autre de façon à ne pas pouvoir tourner rela- tivement et dont l'une est montée dans le corps d'essieu ou bient dans un pont d'essieu, tandis que l'autre est montée dans le mécanisme de commutation Il est ainsi possible, par exemple pour effectuer des travaux de ré- paration dans le mécanisme de commutation, de démonter celui-ci du corps d'essieu sans avoir à démonter le palier, côté entraînement de l'arbre inférieur d'en- trée du mécanisme de transmission dans le corps d'es- sieu. Enfin, il est avantageux, pour l'actionnement de l'embrayage de commutation, d'incorporer dans le méca- nisme inverseur un dispositif à cylindre et piston pou- vant être actionné notamment à l'aide d'air comprimé, de façon à pouvoir effectuer par une commande à distan- ce,à partir du siège de conducteur les opérations de commutation servant au changement de modes de propulsion. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la des- cription qui va suivre, qui concerne un exemple de réa- lisation, représenté sur les dessins, d'un essieu moteur de véhicule automobile conforme à l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue de dessous schématique d'un autobus articulé par exemple à trois essieux, dont l'essieu de la voiture arrière agencé conformément à la présente invention, constitue l'essieu moteur du véhicule; la figure 2 est une coupe de l'essieu moteur dans la zone du pont d'essieu. L'autobus articule se compose d'une partie ou voiture avant 10, comportant un essieu avant articulé 12 et un essieu central 14, ainsi que d'une partie ou voiture arrière 18, reliée par l'intermédiaire d'une ar- ticulation 16 et dont l'essieu constitue un essieu moteur agencé conformément à l'invention Cet essieu moteur peut être entrainé sélectivement par un moteur à combus- tion interne ou un moteur électrique Evidemment, l'es- sieu moteur pourrait également constituer l'essieu arriè- re dans un véhicule à double essieu. Le moteur à combustion interne 22, avantageu- sement moteur diesel, est placé, en considérant le sens d'avance du véhicule, en arrière de l'essieu moteur 20, c'est-à-dire à l'arrière de la voiture arrière 18, et il est prévu en aval de ce moteur une boite de vitesses 24, de préférence automatique, dont l'arbre de sortie 25 est relié, par l'intermédiaire d'un arbre de transmission ar- ticulé 26, à un mécanisme de commutation 32, monté sur le corps 30 de l'essieu moteur 20 et servant à enclen- cher alternativement l'un des deux groupes de propulsion. Le moteur électrique, désigné par 34, qui est prévu pour l'entrathement alternatif du véhicule, est disposé sur le côté de l'essieu moteur 20 qui est placé à l'opposé du moteur à combustion interne 22, c'est-à-di- re entre l'essieu 20 et l'articulation 16 Pour assurer la liaison d'entraînement entre son arbre 36 et l'essieu moteur 20, il est prévu également un arbre de transmission articulé 38 qui est relié par brides avec un second arbre d'entrée 40 du mécanisme de commutation 32. Du fait que l'essieu moteur 20 est équipé du mécanisme de commutation, cet essieu moteur peut être entraîné directement,sans passer par la botte de vites- ses montée en aval du moteur à combustion interne, de sorte que la bolte de vitesse peut être agencée simple, ment sous la forme d'un convertisseur de caractéristi- que servant à modifier la caractéristique de sortie du moteur à combustion interne. Si, par exemple, dans l'agencement décrit des deux groupes de propulsion de l'essieu moteur, le mouve- ment d'entraînement produit par le moteur électrique était transmis par l'intermédiaire de l'arbre de sortie de la boite de vitesses automatique 24 à l'essieu moteur, il serait nécessaire de prévoir, en addition à d'autres étages de la bolte de vitesses, également un mécanisme de transfert servant à la transmission de mou- vement, tout à fait indépendamment du fait qu'il serait nécessaire, pour la transmission du mouvement de prévoir un arbre à cardan croisant le corps d'essieu et dont la disposition poserait des problèmes notamment en ce qui concerne les mouvements de suspension de la caisse du véhicule. Le fait que l'essieu moteur 20 soit équipé du mécanisme de commutation 32 permet ainsi une simplifica- tion technique impirtante et surtout une répartition avan- tageuse des masses des groupes de propulsion par rapport à l'essieu moteur. Le mécanisme de commutation 32 est monté sur un corps de palier 44 du différentiel, relié par brides au pont d'essieu 42 recevant le différentiel de l'essieu moteur, et l'une des moitiés 46 du carter de mécanisme 46, 48 constitue simultanément le corps de palier d'un pignon conique d'entrarnement 52 qui est en prise avec une couron- ne 50 du différentiel et dont le tourillon d'appui 54 cons- titue simultanément, conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, l'arbre de sortie du mécanis- me de commutation 32. L'arbre d'entrée 28 du mécanisme de commutation, qui peut être entraîfné par le moteur diesel, est monté de préférence coaxialement à l'arbre de sortie de celui-ci, c'est-à-dire au tourillon d'appui 54 auquel cas il est prévu sur ce dernier, sans possibilité de rotation re- lative, une première couronne dentée d'entraînement 56 d'un embrayage de commande 58, à laquelle est associée une couronne dentée d'entraînement 60, identique qui est prévue sur l'arbre d'entrée 28 du mécanisme inverseur. On a désigné par 62 un manchon de commutation associé à ces couronnes dentées d'entraînement et qui peut être déplacé par translation axiale par rapport aux couronnes d'entraînement, pourvues avantageusement de dentures en développante, pour assurer l'accouplement ou le désaccou- plement de l'arbre d'entrée de mécanisme 28 avec l'ar- bre de sortie de mécanisme 54 Pour l'entraînement de l'arbre d'entrée 28 par le moteur diesel, cet arbre est pourvu d'une bride d'accouplement 64, solidaire de lui à la rotation et, qui peut être reliée par boulon- nage avec une bride antagoniste correspondante de l'ar- bre de transmission 26. Pour l'entrainement de l'essieu moteur par le moteur électrique 24, il est prévu, comme indiqué ci- dessus, un autre arbre d'entrée 40, de mécanisme de com- mutation dont l'extrémité d'entraînement, sortant du corps d'essieu, porte également une bride d'accouple- ment 66 permettant l'accouplement avec l'arbre de trans- mission articulé 38 qui peut être entraîné par le moteur électrique 34 Comme le montre la figure 1, cet arbre d'en- trée de boite est disposé avec un léger décalage latéral par rapport au pont d'essieu 42 et il s'étend de préfé- rence de manière que son axe soit parallèle à celui des deux arbres de mécanisme 28, 54 Il se compose de deux parties d'arbre dont l'une 40 ' est montée dans le carter 46, 48 du mécanisme inverseur 32, tandis que l'autre partie d'arbre 40 est montée dans le corps d'essieu d'une manière appropriée et est reliée, sans possibilité de ro- tation relative, mais cependant de façon séparable,à la partie d'arbre 40 à l'aide d'une liaison par emboîtement Sur la périphérie de la partie d'arbre 40, est aménagée une denture d'engrenage droit 68 qui est en prise avec un engrenage droit 70, lui-mgme monté à rotation sur un corps de palier 72 portant la couronne dentée d'entraîne- ment 56 et qui est lui-même monté, sans possibilité de rotation relative, sur l'extrémité arrière du tourillon d'appui 54 formant l'arbre de sortie de mécanisme Ega- lement, l'engrenage droit 70 pourrait être monté, par exemple, dans un palier solidaire du carter, par exem- ple sur le collet conique 73 supportant l'arbre de sor- tie 54 L'engrenage droit 70 est pourvu, sur son c 8 té frontal adjacent au manchon de commande 62, d'un collet formant une autre couronne dentée d'entraînement 74 et qui constitue également un composant de l'embrayage de commutation 58, en servant à relier, sans possibilité de rotation relative, l'engrenage 70 avec l'arbre de sortie 54 du mécanisme, avec désaccouplement simulta- né de l'arbre d'entrée du mécanisme 28 par rapport à cet arbre 54, pour permettre l'entraînement direct de l'arbre de sortie 54 par l'arbre d'entrée 40, c'est-à- dire par le moteur électrique. Pour l'actionnement du manchon de commutation, il est de préférence prévu dans le mécanisme inverseur, ce qui n'est cependant pas représenté sur les dessins,un dispositif à cylindre et piston pouvant être actionné notamment par air comprimé, et qui peut être commandé à partir du siège du conducteur. Lorsque l'arbre d'entrée du mécanisme 28 pou- vant être entraîné par le moteur diesel est accouplé avec l'arbre de sortie de mécanisme 54, il se produit seulement une rotation de ces deux arbres, tandis que la ligne de transmission intermédiaire constituée par les deux engrenages 68, 70 et l'arbre d'entrée de mé- canisme 40, et par conséquent également le moteur élec- trique, restent immobiles Il existe ainsi une liaison directe d'entraînement entre l'arbre d'entrée de méca- nisme 28 et le pignon conique 52, la ligne de transmis- sion de force reliant ce pignon par l'intermédiaire de la couronne 50 et des rabres de pignons de l'essieu mo- teur avec les trains planétaires placés à l'extérieur. Le bain d'huile, dans lequel évoluent l'arbre intermé- diaire constitué par l'arbre d'entrée du mécanisme 40, ' et l'engrenage droit 68, n'est ainsi pas incluencé en cours d'entraînement par le moteur diesel, c'est-à- dire qu'il n'est pas échauffé et ne produit pas de mous- se dans le cas du fonctionnement avec moteur diesel. Du fait que, lors de l'entraînement par le mo- teur diesel, les deux engrenages 68, 70 ne tournent pas, il est clair que le rendement du mécanisme de commutation est augmenté en correspondance. L'agencement de transmission décrit ci-dessus nécessite simplement un embrayage de commutation pour séparer la ligne de transmission des deux arbres d'en- trée de mécanisme 28, 40, 40 ' avec l'arbre de sortie de mécanisme 54, ce qui permet de réduire également au mi- nimum la complexité technique, de sorte que le mécanis- me inverseur peut être fabriqué d'une façon particuliè- ment peu coûteuse Cette conception du mécanisme de transmission n'est pas à la portée du spécialiste moyen car l'accouplement et le désaccouplement sélectifs de deux arbres par rapport à un troisième arbre de transmis- sion sont normalement réalisés en associant un embrayage à chaque engrenage droit de la transmission et en assu- rant le déplacement des manchons de commutation de cet embrayage à l'aide d'un dispositif de commutation pour les faire passer alternativement dans leur position d'accouplement ou de désaccouplement. il REVENDICATIONS 1 Essieu moteur de véhicule automobile, qui peut être entrainé sélectivement par un moteur à combus- tion interne ou un moteur électrique et auquel est asso- cié un mécanisme de transmission qui comporte des arbres d'entrée de mécanisme pouvant être entraînés respective- ment par un des groupes de propulsion, un arbre de sor- tie de mécanisme pouvant être accouplé à l'essieu moteur ainsi qu'un embrayage de commutation coopérant avec des dentures d'entrafnement et servant à accoupler l'arbre de sortie de mécanisme avec un des arbres d'entrée de mécanisme, les arbres du mécanisme de transmission ayant des axes parallèles entre eux et étant disposés perpen- diculairemertà la direction longitudinale du corps de l'essieu moteur, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission est un mécanisme de commutation ( 32) ins- tallé sur le corps ( 30) de l'essieu moteur ( 20) et ser- vant simplement à enclencher alternativement un des groupes de propulsion (moteur à combustion interne 22, moteur électrique 24), en ce que les extrémité d'entrai- nement des arbres d'entrée ( 28,40,40 ') du mécanisme de transmission qui sont montés avec espacement l'un au- dessus de l'autre sortent du mécanisme de commutation ( 32) sur des côtés mutuellement opposés et en ce que l'un ( 40,40 ') des arbres d'entrée du mécanisme de trans- mission est monté en dessous de l'arbre de sortie ( 54) du mécanisme et porte un engrenage droit ( 68) monté sans possibilité de rotation relative et qui est en prise avec un engrenage droit ( 70) monté à rotation notamment sur l'arbre de sortie ( 54) du mécanisme de transmission et qui peut être accouplé avec l'arbre de sortie ( 54) du mécanisme par l'embrayage de commutation ( 58) dans le cas d'un désaccouplement simultané de l'autre arbre d'entrée ( 28) du mécanisme de transmission. 2 Essieu moteur de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de sor- tie ( 54) du mécanisme de transmission porte un pignon co- nique d'entraînement ( 52) en prise avec une couronne ( 50) du différentiel de l'essieu moteur. 3 Essieu moteur de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'arbre d'entrée ( 28) du mécanisme de transmission pou- vant être entrarné par le moteur à combustion interne ( 22) est disposé coaxialement à l'arbre de sortie ( 54) du mécanisme, et en ce que les deux arbres ( 28,54) por- tent chacun une denture d'entrafnement ( 56,60), lesdi- tes dentures pouvant être accouplées l'une avec l'autre par l'embrayage de commutation ( 58). 4 Essieu moteur de véhicule automobile selon l'une des revednciations 2 et 3, caractérisé en ce que l'arbre d'entrée ( 40, 40 ' de mécanisme de transmission pouvant être entraîné par le moteur électrique ( 34) est constitué par deux parties d'arbre pouvant être emboi- tées l'une dans l'autre sans possibilité de rotation relative, une des parties d'arbre( 40) étant montée dans le corps d'essieu ou dans le pont d'essieu ( 42), tandis que l'autre ( 40 ') est montée dans le mécanisme de com- mutation ( 32). Essieu moteur de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'embrayage de commutation ( 58) peut être ac- tionné par un dispositif à cylindre et piston intégré au mécanisme de commutation et pouvant lui-même être actionné notamment par air comprimé.