Brevet FR2558779A1 — publié le 19850802

Les véhicules destinés à circuler sur tous ter- rains, ou en tout cas sur des terrains de faible adhé- rence, particulièrement les tracteurs à usage agricole, nécessitent qu'en cas de perte d'adhérence des roues motrices arrière la traction soit appliquée aussi aux roues directrices, généralement les roues avant, de manière à permettre l'avancement même dans des conditions difficiles. A cet effet, il existe un arbre relié au changement de vitesse par un embrayage ou des moyens similaires et qui commande un pont avant directeur muni d'un différen- tiel propre qui, à son tour, doit être du type pouvant être bloqué ou auto-bloquant, le tout étant très complexe et coûteux. Le but de l'invention est donc de fournir un pont pour roues directrices dans lequel on n'ait pas besoin d'un différentiel à blocage assurant la traction par l'une des roues ou par les deux, même dans des conditions de terrain à faible adhérence,et qui permette de prendre correctement les courbes sur terrain dur en assurant que les roues qui suivent des parcours de rayon différent tournent à des vitesses différentes. Un autre but de l'invention est de fournir un pont avant moteur pour véhicules dans lequel la traction soit habituellement fournie aux deux roues pour assister la traction normale appliquée aux roues arrière et puisse être fournie à une seule des roues avant pendant la courbe,ou à aucune de celles-ci, par exemple dans la marche sur route. Ces résultats, ainsi que d'autres, sont obtenus par l'invention qui prévoit un pont à roues directrices pour véhicules particulièrement pour la marche sur route et sur tous terrains, caractérisé par le fait qu'il com- prend un arbre actionné par un arbre moteur du véhicule au moyen d'un couple d'engrenages coniques, cet arbre s'accouplant aux demi-arbres portant les roues au moyen de deux embrayages indépendants pouvant être commandés, l'engagement et le dégagement de l'un de ces embrayages ou des deux pouvant être exécutés par des moyens manuels et par des moyens automatiques de commande, des capteurs sensibles au mouvement des roues et à la trajectoire parcourue par le véhicule étant prévus et conçus pour agir sur les moyens automatiques de commande en relation avec des exigences de marche prédéterminées. Les embrayages commandés peuvent être des embrayages à friction ou des embrayages dentés munis de moyens de commande à distance et ces moyens de com- mande à distance peuvent être des moyens électromagné- tiques, hydrauliques ou mécaniques, selon les exigences d'utilisation du véhicule pour lequel le pont est prévu et les dimensions mécaniques relatives. Dans un mode d'exécution particulièrement préfé- rentiel de l'invention, les embrayages commandés sont constitués par des embrayages à friction électromagné- tiques présentant chacun une bobine fixe solidaire de la caisse extérieure du pont, cette bobine agissant sur un anneau, ou encore, pour faire en sorte que l'an- neau serre un paquet de disques de friction, ils peuvent être alternativement solidaires de l'arbre et. de l'un des demi-arbres portant les roues, ces embrayages étant dégagés et les roues correspondantes étant folles en l'absence d'alimentation électrique des bobines. Les embrayages commandés peuvent être maintenus dans des conditions d'engagement pendant la marche nor- male et temporairement dégagés, les moyens automatiques de commande étant actionnés par le dispositif de direc- tion du véhicule ou asservis à celui-ci et commandant le dégagement de l'embrayage qui relie l'un des demi- arbres à l'arbre actionné par l'arbre moteur pendant l'exécution d'une courbe; en particulier, il est ap- proprié que les moyens automatiques de commande soient actionnés par le dispositif de direction du véhicule pour commander le dégagement de l'embrayage corres- pondant à celui des demi-arbres qui porte la roue exté- rieure à la courbe décrite par le véhicule. En plus des moyens automatiques de commande sont prévus des moyens manuels pour la commande indépendante de l'engagement et du dégagement indépendant de l'un des embrayages ou des deux. Dans un mode d'exécution approprié, le pont selon l'invention comprend des capteurs détectant les vitesses et/ou les différences de vitesse des roues arrière motrices du véhicule, munies d'un différentiel, ces capteurs agissant sur les moyens automatiques de com- mande, déterminant l'engagement des embrayages lorsque des vitesses ou différences de vitesse prescrites des roues arrière sont dépassées, indiquant un patinage de ces roues. Avec l'un quelconque des embrayages prévus, il est avantageux qu'en l'absence d'alimentation des moyens de commande pour des causes accidentelles, les embrayages restent en position dégagée. Les embrayages peuvent être dégagés en permanence avec une commande manuelle, de sorte que les deux demi- arbres du pont deviennent fous, particulièrement dans le cas de la marche sur route; en outre, ils peuvent être engagés en permanence avec commande manuelle et exclusion des moyens automatiques de commande, réalisant la traction constamment sur les deux roues du pont, particulièrement pour la marche sur tous terrains, sur un terrain inégal ou à adhérence limitée. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est un schéma général d'un tracteur agri- cole muni d'un pont avant à roues motrices selon l'in- vention. La fig. 2 est un dessin détaillé en coupe de la structure de l'invention dans un exemple d'exécution. La fig. 3 est un schéma électrique d'actionnement du dispositif. La fig. 4 montre un schéma de comportement d'un véhicule muni d'un dispositif selon l'invention, dans une courbe de petit rayon. Les fig. 5 et 6 sont des schémas correspondant à la fig. 4, la courbe ayant respectivement un rayon moyen et grand. Comme on le voit à la fig. 1, il s'agit d'un véhi- cule tous terrains 1, par exemple un tracteur agricole, présentant un moteur 2 relié, par l'intermédiaire d'un groupe de changement de vitesse et d'embrayage 3 et d'un arbre 4, à un pont arrière 5 portant une paire de roues motrices 6. Pour permettre de prendre correctement les courbes, le pont arrière 5 comprend un différentiel 7, éventuellement du type pouvant être bloqué ou auto- bloquant, pour la circulation sur tous terrains. Du groupe de changement de vitesse et d'embrayage 3 sort aussi un arbre moteur 8 qui fournit le mouvement au pont avant 9 portant les roues directrices 10a, 10b. Le pont avant 9 est constitué par une caisse extérieure 11 à l'intérieur de laquelle est placé le couple d'en- grenages coniques 12, composé du pignon 12a et de la couronne 12b, cette dernière portant un arbre 13. L'arbre 13 est relié aux deux demi-arbres 14a, 14b par une paire d'embrayages pouvant être commandés 15a, 15b, contenus dans la caisse extérieure 11. Un mode d'exécution préférentiel de l'invention est représenté en détail à la fig. 2 et prévoit l'uti- lisation d'embrayages électromagnétiques à friction. Comme l'illustre le dessin, l'extrémité de l'arbre 8 porte le pignon 12a et est supportée par un support tournant 16 à l'intérieur de l'élément tubulaire 16a, supporté à son tour par la structure du véhicule, de façon connue et non représentée. La caisse extérieure 11 est munie des parties latérales 11a, 11b à l'intérieur desquelles se placent les bobines 17a, 17b des embrayages électromagnétiques a, 15b et les supports 18 de l'arbre 13, portant la couronne 12b. Chaque extrémité de l'arbre 13 porte une couronne 19 qui présente une denture extérieure 19a à laquelle s'accouplent, par les dentures intérieures correspon- dantes, les disques de friction 20 alternant avec les disques de friction 21, accouplés à leur tour par leurs dentures extérieures à la denture intérieure 22 de l'élément à rebord 23 auquel est relié, par le profil cannelé 24, l'un des demi-arbres 14. Autour de chaque bobine 17a, 17b est disposé un noyau magnétique 25 solidaire de l'arbre 13, avec inter- position d'un entrefer réduit; ce noyau magnétique 25 présente des ouvertures annulaires 26 et des ouvertures annulaires analogues 27 sont pratiquées sur les disques de friction 20 et 21; le flux magnétique engendré par la bobine 17 peut se fermer sur l'armature 28 en matière ferromagnétique, dentée intérieurement et pouvant cou- lisser sur la denture 19a de façon que cette armature 28 serre les disques de friction 20 et 21 entre eux et contre le noyau 26, transmettant ainsi le mouvement aux demi-arbres 14a, 14b. En l'absence d'alimentation élec- trique des bobines 17, les disques de friction 20 et 21 s'éloignent, laissant fous les demi-arbres 14a, 14b. Cette exécution est de construction particulière- ment économique, la force maximale exercée par la bobine 17 étant nécessaire pour permettre la transmission par frottement entre les disques 20 et 21 du couple de traction appliquée au demi-arbre. Ce couple doit, en effet, être exercé dans des conditions d'entrefer minimal, donc quand les disques 20 et 21 sont en contact entre eux et avec le noyau 25 qui peut envelopper la bobine 17 avec des espacements libres minimaux, limités seulement par les tolérances d'usinage. De cette manière est réalisé un véhicule à traction sur les quatre roues, dans lequel on peut, en actionnant les embrayages 15, débrancher la traction des deux roues et on peut en outre la débrancher pour une seule de celles-ci, ce qui permet de prendre des courbes sans nécessiter la présence de différentiels qui devraient aussi être munis d'un blocage. La commande de dégagement de l'embrayage correspondant à l'une des roues peut être réalisée de façon automatique, conformément à la direction du véhicule, avec un dispositif représente schématiquement sur la fig. 3. Comme l'illustre ce dessin, il est prévu d'instal- ler, sur la direction S du véhicule schématiquement représenté, une paire d'interrupteurs 29, 30 ouverts respectivement dans la direction à droite et à gauche, au moyen de cames appropriées reliées au dispositif de direction; ces interrupteurs commandent, quand ils sont actionnés, l'ouverture du circuit d'alimentation des bobines respectivement de droite 17b et de gauche 17a, de façon que la roue extérieure à la courbe soit rendue folle pendant la direction. En outre sont prévus d'autres interrupteurs 31 et 32, normalement ouverts, placés sur les circuits res- pectifs d'alimentation des bobines 17b, 17a et un inter- rupteur 33, normalement fermé, qui précède les inter- rupteurs 29, 30. 255S779 Ces interrupteurs permettent, lorsqu'on désire exclure le fonctionnement automatique piloté par le dis- positif de direction, de commander selon les exigences l'engagement et le dégagement des embrayages 15. En effet, en ouvrant les trois interrupteurs-31, 32, 33, la traction est débranchée en permanence des deux roues du pont avant, par exemple dans le cas de marche sur route o elle n'est-pas nécessaire. La fermeture de l'un des interrupteurs 31 et 32 ou des deux, tandis que l'interrupteur 33 reste ouvert, permet en outre de brancher la traction sur l'une des roues avant ou sur les deux, indépendamment du parcours suivi, sur la commande du conducteur. Les interrupteurs 31, 32, 33 mentionnés peuvent être indépendants et à commande manuelle, de manière à permettre au conducteur de choisir les conditions de traction les plus appropriées au terrain parcouru; ou encore, ces interrupteurs peuvent être interdépendants et munis aussi de commandes automatiques, par exemple actionnées par des capteurs des vitesses ou des dif- férences de vitesse des roues arrière, de façon que, lorsque l'une de celle-ci est sujette à un patinage, la traction avant soit appliquée à la roue placée du côté opposé, qui peut facilement se trouver sur terrain solide, ou aux deux; ce système automatique peut aussi, quand il ne détecte pas de différences notables de vitesse de rotation des roues arrière, dues à des pertes d'adhérence imprévues de l'une de celles-ci, assurer automatiquement le débranchement de la traction sur les roues avant, avec une économie sensible de puissance. Le comportement en courbe est indiqué sur les fig. 4, 5 et 6 qui représentent schématiquement un véhicule tous terrains, comme par exemple un tracteur agricole, présentant un pont arrière 5 et des roues arrière 6 et un pont avant directeur 9 portant les roues avant 10a, 10b. La fig. 4 représente le cas o le véhicule se trouve dans une courbe de rayon réduit R1, rapporté à la trajectoire décrite par l'axe du pont arrière 5 du véhicule, qui est muni d'un différentiel usuel, éventuellement avec possibilité de blocage. Comme on peut le voir au dessin, la roue avant intérieure 10a décrit un arc de rayon R2, plus grand que R1. Donc, dans des conditions d'adhérence parfaite au terrain, celle-ci est appelée à tourner à une vitesse périphé- rique supérieure à la vitesse moyenne de translation du véhicule en courbe, correspondant au mouvement le long de l'arc de rayon R1. Sur la fig. 5 est représenté le schéma relatif à une courbe de rayon moyen, dans laquelle la roue avant a décrit un arc de rayon R2' pratiquement égal au rayon R1' décrit par l'axe du pont arrière 5. Dans ce cas, avec une adhérence parfaite au sol, la vitesse périphérique de la roue avant intérieure 10a coincide avec la vitesse moyenne d'avancement, étant donné qu'elles sont relatives au mouvement sur le même arc de cercle, de rayon R1' = R2' Sur la fig. 6, avec une courbe à grand rayon R1", la roue avant intérieure 10a doit parcourir un arc de rayon R2" inférieur à R1" et devra donc tourner à une vitesse périphérique inférieure à la vitesse moyenne d'avancement du véhicule le long de l'arc de rayon R1" mais pratiquement peu différente de celle-ci, étant donné la petite différence entre R1" et R2" La roue avant extérieure 10b avance, dans les trois cas représentés, le long d'arcs de rayon respectif R3, R3', R3" qui sont toujours supérieurs au rayon moyen correspondant R1, R1', R1" et elle a donc une vitesse périphérique supérieure à la vitesse moyenne d'avan- cement du véhicule. Etant donné que la transmission du mouvement aux roues avant, prévue pour une marche cor- recte en ligne droite, amène les roues avant à tourner à une vitesse périphérique correspondant à la vitesse moyenne de translation du véhicule, qui, en courbe, est intermédiaire entre les deux vitesses des roues arrière, reliées entre elles par un différentiel, si la traction est appliquée antérieurement à la roue avant intérieure à la courbe, en théorie, on ne peut avoir une exécution correcte de la courbe que dans des cas similaires à celui de la fig. 5. Dans des courbes plus larges, cette roue avant intérieure 10a tournera à une vitesse légèrement supé- rieure à la vitesse optimale tandis que,dans des courbes plus étroites, la roue 10a aura une vitesse inférieure à la valeur théorique. Toutefois, ces différences sont très limitées et complètement négligeables dans la marche sur tous ter- rains, sur terrain accidenté, en particulier en présence d'oscillations et dénivellation du sol et avec contact discontinu des roues avec le terrain. Toutefois, dans le cas de courbes particulièrement étroites, o la vitesse réduite de la roue avant intérieure, motrice, a pour effet de freiner le mouvement, on pourra débran- cher la traction sur celle-ci aussi, en la laissant folle; la traction sur cette roue pourra toutefois être rétablie dans le cas o il se produit une perte d'adhé- rence d'une roue arrière, donc quand ladite roue avant peut apporter sa propre contribution à la traction le long de la courbe. Ce débranchement peut aussi être opéré automa- tiquement, pour des courbes de rayon inférieur à une valeur appropriée, avec des commandes électriques ap- pliquées par exemple à la direction du véhicule et des dispositifs automatiques de commande, analogues à ceux que l'on a déjà décrits, peuvent intervenir, pour réta- blir la traction sur les roues avant. On a donc créé un dispositif qui permet une réalisation simple d'un pont avant moteur et qui, en outre, se prête à de multi- ples possibilités d'actionnement, aussi bien de type manuel que de type automatisé, pour sélectionner les conditions de traction les plus appropriées à chaque terrain. Dans certaines applications, en outre, on peut aussi utiliser un dispositif selon l'invention pour des ponts arrière, ce qui elimine, pour ceux-ci aussi, le différentiel classique. En pareil cas, en courbe, on pourrait engager simultanément les embrayages adjoints à la roue arrière extérieure et à la roue avant inté- rieure, ayant des vitesses qui ne sont pas trop différen- tes comme on peut le voir par les fig. 4, 5 et 6. Le pont selon l'invention a été décrit à propos de cas dans lesquels il est désavantageux qu'en cas d'anomalie, la traction reste branchée sur les deux roues du pont avant; par contre, dans les cas o c'est préférable, on pourra utiliser des embrayages de divers types, maintenus normalement engagés, par exemple au moyen de ressorts, et dégagés sur commande. On pourra apporter de multiples variantes à ce qui est décrit ci-dessus, en particulier pour l'adaptation aux différents types possibles d'embrayage, à friction ou dentés, qui peuvent être utilisés. Par exemple, dans le cas d'embrayages commandés hydrauliquement, il faudra un circuit hydraulique ou électro-hydraulique réalisant les mêmes opérations que le circuit électrique décrit plus haut, et de même dans le cas d'embrayages à com- mande mécanique pour lesquels pourront être prévues - des liaisons diverses ayant le même but, sans sortir du cadre de l'invention. 1 1 REVENDICATIONS 1 - Pont à roues directrices pour véhicules particulièrement pour la marche sur route et sur tous ter- rains, caractérisé par le fait qu'il comprend un arbre (8) actionné par un arbre moteur du véhicule au moyen d'un couple d'engrenages coniques (12a, 12b),cet arbre (8) s'accouplant aux demi-arbres (14a, 14b) portant les roues (10a, 10b) au moyen de deux embrayages (15a, b) indépendants pouvant être commandés, l'engagement et le dégagement de l'un de ces embrayages ou des deux pouvant être exécutés par des moyens manuels et par des moyens automatiques de commande, des capteurs sen- sibles au mouvement des roues et à la trajectoire par- courue par le véhicule étant prévus et conçus pour agir sur les moyens automatiques de commande en relation avec des exigences de marche prédéterminée. 2 - Pont selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les embrayages (15a, 15b) commandés sont des embrayages à friction munis de moyens de commande à distance. 3 - Pont selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les embrayages (15a, 15b) commandés sont des embrayages dentés munis de moyens de commande à dis- tance. 4 - Pont selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de commande à distance sont des moyens électromagnétiques, hydrauliques ou mécaniques, selon les exigences d'utilisation. - Pont selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les embrayages commandés (15a, 15b) sont constitués par des embrayages à friction électromagnétiques présentant chacun une bobine fixe (17a, 17b) solidaire de la caisse extérieure (11) du pont, cette bobine agissant sur un anneau, ou encore, pour faire en sorte que l'anneau (25) serre un paquet de disques de friction (20, 21) ils peuvent être alter- nativement solidaires de l'arbre (13) et de l'un des demi-arbres (14a, 14b) portant les roues (10a, 0lob), ces embrayages étant dégagés et les roues correspondantes étant folles en l'absence d'alimentation électrique des bobines. 6 - Pont selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les embrayages commandés (15a, 15b) peuvent être maintenus dans des conditions d'engagement pendant la marche normale et temporairement dégagés, les moyens automatiques de commande étant actionnés par le dispositif de direction du véhicule ou asservis à celuici et commandant le dégagement de l'embrayage qui relie l'un des demiarbres (14a, 14b) à l'arbre (13) actionné par l'arbre moteur pendant l'exé- cution d'une courbe. 7 - Pont selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens automatiques de commande sont actionnés par le dispositif de direction du véhicule pour commander le dégagement de l'embrayage (15a ou 15b) adjoint à celui des demi-arbres (14a ou 14b) qui porte la roue extérieure à la courbe décrite par le véhicule. 8 - Pont selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que des moyens manuels sont prévus pour la commande indépendante de l'engagement et du dégagement de l'un des embrayages (15a, 15b) ou des deux. 9 - Pont selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend des capteurs détectant les vitesses et/ou les différences de vitesse des roues arrière motrices (6) du véhicule, munies d'un différentiel, ces capteurs agissant sur les moyens automatiques de commande, déterminant l'engagement des embrayages (15a, 15b) lorsque des vitesses ou différences de vitesse prescrites des roues arrière (6) sont dépas- sées, indiquant un patinage de ces roues. - Pont selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'en l'absence d'alimentation des moyens de commande pour des causes accidentelles, les embrayages (15a, 15b) restent en position dégagée. 11 - Pont selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les embrayages (15a, 15b) peuvent être dégagés en permanence avec commande manuel- le, rendant fous les deux demi-arbres (14a, 14b) du pont, particulièrement dans le cas de marche sur route. 12 - Pont selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les embrayages (15a, 15b) peuvent être engagés en permanence avec commande manuelle et exclusion des moyens automatiques de commande, réali- sant la traction constamment sur les deux roues (10a, 10b) du pont, particulièrement pour la marche sur tous terrains, sur un terrain inégal ou à adhérence limitée.