Brevet FR2544262A1 — publié le 19841019

"Système d'entraînement pour véhicule, en particulier pour véhicule utilitaire, du type comprenant au moins un diffé- rentiel à verrouillage". La présente invention concerne un système d'en- trainement pour véhicule, en particulier pour véhicule utili- taire, comprenant au roins un différentiel à verrouillage comportant un pignon d'entraînement fixé sur le carter du différentiel, des pignons satellites qui sont fixés sur les arbres de différentiel et qui s'engrènent avec deux pignons coniques d'arbre fixés sur des arbres de sortie, ledit sys- tèxe d'entrainement comportant un=dispositif d'embrayage commandé pour la liaison directe sans possibilité de rotation du pignon d'entraînement avec au moins un arbre de sortie ou un arbre d'entraînement, des capteurs de vitesse de rotation adjoints à chaque arbre d'entraînement et un processeur auquel sont trans- mis les signaux fournis par les capteurs et qui fournit, en fonction de ces signaux, un signal de sortie en vue de l'action- nement du dispositif d'embrayage au moyen d'un transducteur transformant de manière mécanique le signal électrique de sor- tie. L'utilisation de différentiels à verrouillage pour l'entraînement de véhicules permet de supprimer l'effet du différentiel dans des situations de conduite déterminées, en particulier lors du patinage d'une roue d'entraînement Ce ver- rouillage du différentiel peut par exemple être déclenché vo- lontairement par le conducteur en fonction de son jugement de la situation En outre, on connait des différentiels verrouilla- bles du type purement mécanique et hydraulique, dans lesquels l'actionnement hydraulique du verrouillage est réalisé de maniè- re automatique en fonction des différences des vitesses de ro- tation des roues d'entraînement par l'intermédiaire d'une pom- pe de commande (voir par exemple, la demande de brevet allemand publiée N 02 557 152) Cependant, ces différentiels à verrouillage connus présententl'inconvénient que l'effet de verrouillage ne se produit que lorsqu'il existe une différence relativement gran- de entre les vitesses de rotation Mais, par contre, il existe des situations d'entraînement dans lesquelles l'axe ou arbre -2d'entrainement doit fonctionner comme un essieu rigide ou dans lesquelles on doit obtenir un verrouillage partiel sans qu'il existe le critère d'une différence de vitesse de rota- tion ou d'une différence élevée des vitesses de rotation des roues d'entraînement. Une amélioration sur ce point a été apportée par le différentiel à verrouillage décrit dans la demande de brevet allemand publiée 3 040 120 qui comporte un processeur auquel sont envoyés les signaux de vitesse de rotation prove- nant de capteurs de vitesse de rotation adjoints aux roues et qui fournit, en fonction de critères conservés en mémoire, des signaux d'actionnementà un transducteur électromécanique qui actionne le dispositif d'embrayage du différentiel de verrouil- lage qui réalise cet effet de verrouillage. Mais, par contre, particulièrement dans le cas des véhicules utilitaires, du fait de la nature extrêmement dif- férente du sol sen dessous de chaque roue d'entraînement et du fait de la mise en oeuvre d'outils liés au véhicule, il se produit des situations d'entrainement, dans lesquelles le cri- tère constitué par la vitesse de rotation ou la différence de vitesses de rotation n'est pas suffisant pour pouvoir réaliser une commande optimale du différentiel à verrouillage par l'in- termédiaire d'un processeur. A partir de cette constation, l'invention se don- ne comme but de convertir la puissance d'entraînement disponi- ble de la manière la plus favorable possible pour obtenir un entraînement désiré du véhicule et pour pouvoir ainsi manoeuvrer le véhicule de manière optimale, même dans dés conditions de sol difficiles, en particulier en empêchant le patinage de roues. Ceci est obtenu conformément à l'invention par le fait qu'à chaque arbre d'entrainement est adjoint un capteur de couple dont les signaux de sortie sont envoyés au processeur qui fournit au transducteur, respectivement en fonction de ses derniers signaux, un signal pour verrouiller, pour débloquer ou pour modifier le niveau de verrouillage du dispositif d'em- brayage du différentiel à verrouillage. _ 3 _ 2544262 Grâce au processeur qui comprend une mémoire et une logique d'exploitation, il est possible de mémoriser des valeurs de déblocage pour des situations de fonctionnement déterminées La logique d'exploitation effectue alors une com- paraison des valeurs mesurées avec les valeurs mémorisées de telle manière que l'on puisse délivrer un signal d'actionnement en fonction du résultat de cette comparaison, par exemple lors- qu'une valeur de mesure déterminée dépasse un niveau prédéter- miné De plus, il est possible à l'aide du processeur de définir de matière très exacte les valeurs de déblocage, c'est-à-dire qu'il est par exemple possible de mémoriser préalablement les valeurs maximales des différences des vitesses de rotation en- tre les différentes roues lors de la circulation en courbe et de prendre soin qu'aucun blocage du différentiel ne soit déclen- ché pour ces valeurs Par ailleurs, on peut prévoir un blocage complet ou partiel du différentiel déjà pour un faible dépasse- ment de cette valeur limte sans qu'il soit nécessaire d'avoir une différence élevée de vitesses de rotation pour ce déclenche- ment Grâce au dispositif selon l'invention qui comprend en plus des capteurs de vitesse de rotation également des capteurs de couple pour chaque arbre d'entraînement, on peut obtenir un déclenchement complet ou partiel de l'effet de verrouillage in- dépendamment du critère constitué par la différence de vitesse de rotation ou en complément à ce critère, ce quipermet d'obte- nir en particulier dans le cas de véhicules utilitaires, une uti- lisation favorable de la puissance d'entraînement qui est dis- ponible. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas o le véhicule présente un essieu avant moteur et un essieu arrière moteur, un différentiel à verrouillage étant prévu pour chaque essieu avant et/ou arrière et un différentiel longitudinal verrouillable étant prévu entre l'essieu avant et l'essieu arrière, un transducteur électromécanique est adjoint au processeur en vue de l'actionnement du verrouillage du dif- férentiel longitudinal Ceci s'applique aux véhicules à quatre -4 - roues motrices dans lesquelles on insère un différentiel lon- gitudinal à verrouillage entre l'essieu avant et l'essieu ar- rière Pour des véhicules à quatre roues motrices on peut, en principe, obtenir les mêmesfonctions qu'indiqué précédemment, le processeur devant seulement recevoir les valeurs de mesure des quatre roues Le processeur peut alors commander les trans- ducteurs séparément pour le différentiel à verrouillage de l'es- sieu avant et pour le différentiel à verrouillage de l'essieu arrière selon des critères prédéterminés. Il existe cependant des situations d'entraînement dans lesquelles les roues de l'essieu avant d'une part, et les roues de l'essieu arrière d'autre part, présentent un comporte- ment d'entraînement commun, par exemple lorsque dans une pelle- teuse, l'essieu avant est fortement -déchargé si bien que les deux roues avant patinent plus ou moins Dans une telle situation, la deuxième caractéristique précitée permet d'obtenir une répar- tition optimale de la puissance d'entrainement sur les essieux avant et arrière grâce à l'influence du verrouillage du diffé- rentiel longitudinal 'En plus de l'actionnement du verrouillage du différentiel longitudinal, le processeur peut commander les différenitels à verrouillage des essieux avant et arrière et dans chaque cas selon des critères spécifiques, soit déclencher les deux verrouillages, soit verrouiller complètement un diffé- rentiel et débloquer l'autre, soit obtenir simplement une dimi- nution de l'effet de verrouillage. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, un transducteur électromécanique est adjoint au processeur pour l'actionnement du réglage des gaz, un signal d'actionnement étant fourni par le processeur audit transducteur en fonction de la vitesse de rotation et/ou du couple des arbres d'entraine- ment Ceci assure que les éléments du système d'entrainemen sont protégés contre des moments d'entraînement trop élevés et on évite un patinage indésirable des roues. Selon encore une autre caractéristique de l'in- vention, qui s'applique au cas de véhicules comportant un outil, -5 un transducteur électromécanique est adjoint au processeur pour l'actionnement dudit outil, le processeur fournissant audit transducteur en fonction de la vitesse de rotation et/ou des couples des arbres d'entrainement, un signal d'actionnement pour ledit outil en vue de modifier la consommation en puissance dudit outil en fonction des conditions d'entraînement Ceci permet de mettre en oeuvre l'outil à l'aide du processeur de telle manière que le moteur puisse fournir sa puissance maximale. Selon encore une autre caractéristique de l'in- vention, un transducteur électromécanique est adjoint au proces- seur pour l'actionnement du changement de vitesse-, le processeur fournissant audit transducteur un signal d'actionnement en fonc- tion de la vitesse de rotation et/ou des couples des arbres d'en- trainement Grâce à ces dispositions, on peut, selon les valeurs de mesure reçues, réaliser un actionnement de la boite de vites- ses de telle manière qué l'on enclenche à chaque fois la vites- se la plus favorable. Selon encore d'autres caractéristiques de l'in- vention, on prévoit un dispositif de mesure de la température de l'huile de la boite de vitesse relié au processeur et l'on pré- voiun dispositif de détection de la position de la pédale de frein, le dit dispositif de détection étant relié au processeur. Ceci permet d'affiner, dans une large mesure, les critères de changement de vitesse. Selon encore une autre caractéristique qui con- cerne le cas o l'on prévoit un ralentisseur hydraulique ou électrique, un transducteur électromécanique est adjoint au processeur pour l'actionnement dudit ralentisseur, le processeur fournissant audit transducteur un signal d'actionnement en fonction de la vitesse et/ou des couples des axes d'çntrainement; grâce à ces dispositions, il est possible d'actionner ces ralentisseurs en fonction des critères obtenus en les comparant à des critères prédéterminés. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui suit, faite en se réfé- rant au dessin ci-annexé, qui est un schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'un système d'entraînement conforme à l'invention. -6- Sur ce dessin, les trajets de transmission des couples sont représentés avec des traits continus et forts, les trajets de flux d'informations provenant des capteurs vers le processeur sont représentés en trait interrompu et les conduc- Leurs de commande allant du processeur aux transducteurs sont représentés en trait mixte. Le système d'entraînement représenté de manière schématique comprend un moteur 1, une boite de vitesses 2, un différentiel longitudinal 3 et un différentiel à verrouillage 6, respectivement 7 sur chacun des essieux avant 4 et arrière 5. Le couple est transmis du moteur 1 par l'intermédiaire de la boite de vitesse 2 au différentiel longitudinal 3, puis de ce dernier aux différentiels à verrouillage 6 et 7 Par l'intermé- diaire des différentiels à verrouillage 6 et 7, s'effectue une -15 autre transmission de couple sur les roues motrices avant 8 et 9, respectivement les roues motrices arrière 10 et 11, c'est-à-di- re qu'il s'agit dans l'exemple de réalisation représenté d'un entraînement à quatre roues motrices Le déclenchement du freina- ge s'effectue par l'intermédiaire d'une pédale de frein 12, l'ef- fet de freinage pouvant être réalisé par des freins à tambour ou freins à disque avec éventuellement en complément des ralentis- seurs hydrauliques ou électriques. En outre, le véhicule pour lequel le système d'en- trainement représenté schématiquement est terminé comprend un outil 13 Il peut s'agit par exemple d'une charrue, d'un godet de pelleteuse, d'une pelle tranchante ou analogue. L'essieu avant 4 et l'essieu arrière 7 compren- nent de chaque côté des différentiels à verrouillage 6 ou 7 des arbres d'entraînement 14, 15, respectivement 16,17 pour chacune des roues motrices 8,9, respectivement 10,11 Sur chaque arbre d'entraînement, on prévoit un capteur de couple 18 et sur chaque roue motrice 8 à 11 est disposé un capteur de vitesse de rotation 19. Les capteurs de couple 18 et de vitesse d'orienta- tion 19 sont reliés à un processeur 20 Ce dernier comprend de -7- manière connue une mémoire et une logique d'exploitation pour effectuer la comparaison des valeurs mesurées avec des valeurs ou combinaisons de valeurs mémorisées Au processeur 20 sont adjoints des transducteurs électromécaniques qui peuvent trans- former un signal électrique d'actionnement en un mouvement mé- canique d'actionnement De manière détaillée, on prévoit un transducteur 21 pour l'actionnement du verrouillage du diffé- rentiel longitudinal, des transducteurs 22 et 23 pour l'action- nement des différentiels à verrouillage 6 et 7, un transducteur 24 pour l'actionnement du réglage des gaz du moteur 1, un trans- ducteur 25 pour l'actionnement du changement des vitesses de la boite 2 et un transducteur 26 pour l'actionnement de l'outil 13. Pour la détection de la position de la pédale de frein, on uti- lise un dispositif de détection 27, mais les freins à actionner et les transducteurs correspondants n'ont pas été représentés pour la clarté du dessin. En ce qui concerne les transducteurs 21 à 26 qui transforment le signal de sortie du processeur 20, il s'agit de transducteurs quelconques en ce qui concerne leur commande et leur fonctionnement, ce qui comprend en particulier des trans- ducteurs à effet hydraulique, des transducteurs à effet pneuma- tique, des transducteurs à effet électrique ou des transducteurs à effet purement mécanique. 8 2544262 REVENDICATIONS 1 ) Système d'entrainement pour véhicule, en par Liculier pour véhicule utilitaire, comprenant au moins un différentiel à verrouillage comportant un pignon d'entrainement fixé sur le carter du différentiel, des pignons satellites qui sont fixés sur les arbres de différentiel et qui s'engrènent avec deux pignons coniques d'arbres fixes sur des arbres de sortie, ledit système d'entrainement compor- tant un dispositif d'embrayage à actionnement commandé pour la liaison directe sans possibilité de rotation du pignon d'en- trainement avec au moins un arbre de sortie ou un arbre d'en- trainement, des capteurs de vitesse de rotation adjoints à cha- que arbre d'entrainement et un processeur auquel sont transmis les signaux fournis par les capteurs et qui fournit, en fonction de ces signaux, un signal de sortie en vue de l'actionnement du dispositif d'embrayage au moyen d'un transducteur transfor- mant de manière mécanique le signal électrique de sortie, carac- térisé en ce qu'à chaque arbre d'entrainement ( 14,15,16,17) est adjoint un capteur de couple ( 18) dont les signaux de sortie sont envoyés au processeur ( 20) qui fournit au transducteur ( 22) respectivement ( 23), en fonction de ces derniers signaux, un si- gnal pour verrouiller, pour débloquer ou pour modifier le ni- veau de verrouillage du dispositif d'embrayage du différentiel à verrouillage ( 6) respectivement 7). 2 ) Système d'entrainement selon la revendication 1, dans lequel le véhicule présente un essieu avant moteur et un essieu arrière moteur, un différentiel à verrouillage étant prévu pour chaque essieu avant et/ou arrière et un différentiel longitudinal verrouillable étant prévu entre l'essieu avant et l'essieu arrière, caractérisé en ce qu'un transducteur électro- mécanique ( 21) est adjoint au processeur ( 20) en vue de l'ac- tionnement du verrouillage du différentiel longitudinal ( 3). 3 ) Système d'entrainement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un transducteur électromécanique ( 24) est adjoint au processeur ( 20) pour l'actionnement du réglage des gaz, un signal d'actionnement étant fourni par le processeur 9 2544262 ( 20) audit transducteur ( 24) en fonction de la vitesse de rotation et/ou du couple des arbres d'entrainement ( 14,15,16,17). 4 ) Système d'entrainement selon la revendication 1, destiné à un véhicule comprenant un outil, caractérisé en ce qu'un transducteur électromécanique ( 26) est adjoint au processeur ( 20) pour l'actionnement dudit outil ( 13), le pro- cesseur ( 20) fournissant audit transducteur ( 26) en fonction de la vitesse de rotation et/ou des couples des arbres d'entrai- nement ( 14,15,16,17) un signal d'actionnement pour ledit outil ( 13) en vue de modifier la consommation en puissance dudit ou- til ( 13) en fonction des conditions d'entrainement. ) Système d'entrainement selon la revendication 1, caractérisé ence qu'un transducteur électromécanique ( 25) est adjoint au processeur ( 20) pour l'actionnement du changement de vitesse, le processeur ( 20) fournissant audit transducteur ( 25) un signal d'actionnement en fonction de la vitesse de rota- tion et/ou des couples des arbres d'entrainement ( 14,15,16,17). 6 ) Système d'entrainement selon la revendication , caractérisé en ce que l'on prévoit un dispositif de mesure de la température de l'huile de la boite de vitesse relié au processeur ( 20). 7 ) Système d'entrainement selon l'une des reven- dications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'on prévoit un dispo- sitif de détection ( 27) de la position de la pédale de frein ( 12), ledit dispositif de détection ( 27) étant relié au processeur. 8 ) Système d'entrainement selon la revendication 1, du type comportant un ralentisseur hydraulique ou électrique, caractérisé en ce qu'un transducteur électromécanique est ad- joint au processeur ( 20) pour l'actionnement dudit ralentisseur, le processeur ( 20) fournissant audit transducteur un signal d'ac- tionnement en fonction de la vitesse et/ou des couples des arbres d'entrainement ( 14,15,16,17).