Brevet FR2635570A1 — publié le 19900223

DISPOSITIF DE TRANSMISSION HYDRAULIQUE APPLIQUE AUX AUTOMOBILES Les Transmissions Hydrauliques sont généralement employées dans la motorisation d'engins de travaux publics ou de machines Industrielles necessitant un mouvement lent et puissant Un autre usage de ce genre de systèmes peut être la transmission de mouvements entre le moteur et les roues d'une automobile. De plus ce qenre de dispositif permet un contrôle aisé du mouvement de chaque roue, ce qui est tres difficile a realiser sur une transmission purement mécanique. Pour une automobile, transmettre le mouvement aux roues consiste à passer par une chaine cinématique consprenant en sortie de boite de vitesses un differentiel, et pour chaque roue motrice un cardan, un arbre de transmission et un autre cardan. Si la voiture est à quatre roues motrices. les différentiels pourront être au nombre de trois. De plus, st la voiture est à usage sportif, le différentlel sera a glissement limité pour limiter le patinage des roues Pour ce type de véhicules, une solution de remplacement consisterait à utiliser une transmission hydraulique (figure N0 1).Le moteur (1) du véhicule transmet le mouvement rotatif à travers l'embrayage (2) a la boite de vitesses (3) La boite de vitesse (3) entraîne alors en rotation une pompe oleo-hydraulique (4). La pompe (4) met en circulatlon un fluide (huile) à travers des tuyaux dans un seul sens vers le distributeur (5). Suivant sa position, le distributeur (5) permet de selectionner le point mort, la marche avant ou la marche arrière. Au point mort, le fluide va retourner vers la pompe à travers un antiretour (12), un filtre (13), un refroidisseur (38) et un réservolr (14). En marche, avant le fluide est transrriis dans un sens donné dans le circuit secondaire, ce qui permet de faire avancer le vehicule en marche avant. En marche arrière, I'entrée et le retour du circuit secondaire sont croisés, ce qui permet de faire reculer le véhicule. Le fluide est ensuite transmis vers un répartiteur 6. chargé de le distribuer en des proportions egales ou non vers roues A et B (ou chenilles) du véhicule Le fluide est ensuite amené pour chaque roue jusque sur le moteur hydraulique 9 de la roue 10 par un tuyau, et un flexible 37 permettant de suivre les mouvements de suspension et de direction des roues. Le moteur hydraulique entraine en direct la roue 10. Il n'est plus nécessaire d'utiliser de cardan.Le retour du fluide s'effectue a travers le collecteur li qui récupère le retour des circuits provenant des moteurs 9. Le fluide est alors renvoyé vers le réservoir à travers le distributeur 5. Ce schéma correspond aux véhicules a chenille ou aux véhicules à deux roues ou.plus avec deux roues motrices. Ce dernier type de vehicule est le plus répandu. Il s'agit des classiques véhicules a traction avant ou propulsion arrière. Par rapport à une disposition mécanique classique, le dispositif hydraulique décrit, qui n'est employé que sur les véhicules lents (appareils de chantier, grues, etc) n'apporte pas une simplification suffisante et ne s'est pas répandu sur les voitures de tourisme. Conformément à la présente invention, il est prévu un dispositif de transmission hydraulique appliqué à des véhicules automobiles comprenant, outre le moteur, I'embrayage et la boite de vitesse, un circuit pompe comprenant une pompe hydraulique, un réservoir et un distributeur, et un circuit moteur comportant un répartiteur pour distribuer le fluide, des moteurs de roues, et un collecteur, caractérisé par son application a un vehicule a quatre roues au moins et quatre roues motrices, le répartiteur et le collecteur ayant chacun une voie d'entrée et quatre voies de sortie. Les avantages de ce système sont nombreux: - 11 n'est plus necessaire de positionner le moteur en fonction de la position des roues - suppression du ou des différentiels - suppression des arbres de transmission genant souvent la conception dune voiture a quatre roues motrices - suppression des cardans de transmission - suppression de la marche arrière dans la boîte de vitesse Le gros avantage de ce système est l'indépendance totale de la position du moteur par rapport aux roues. En effet, dans la plupart des véhicules à quatre roues motrices, le moteur est situé sur un essieu, ce qui facilite la transmission du mouvement aux roues de cet essieu, par contre le mouvement doit aussi être transmis aux autres roues par un arbre central.Ajouter a cela que si le systeme est evolue, il peut posséder jusqu'à trois différentiels: central, avant et arrière. Les pompes à employer doivent être du type à engrenages extérieurs ou intérieurs (Gerotor). La pornpe peut-être unidirectionnelle, la marciie arriere Si nécessaire etant fait par le distributeur Il est nécessaire qu'elle puisse admettre des vitesses de rotation élevées pouvant aller jusqu'a 5000 tours par minute- (6000 en pointe) suivant l'étagement choisi pour la boite de vitesses. La pompe devra aussi pouvoir passer toute la puissance motrice Les moteurs hydrauliques pourront être du mêrne type que la pompe, la contrainte de vitesse de rotation est sensiblement la même (Exemple une roue de voiture 155-70-14 qui roule à 180 km/h tourne ai 4480 tr/mn).Par contre, la puissance est approximativement divisez par le nombre de roues motrices Selon une caractéristique importante de la présente invention, le circuit moteur comporte un débitmètre pour mesurer le débit global du fluide fourni aux quatre moteurs des quatre roues et pour chaque moteur de roue, un régulateur, les régulateurs étant commandés par un organe de contrôle recevant des informations du débitmètre, et d'un capteur indicatif de la position angulaire du volant. Il est alors possible de contrôler le patinage des roues En employant une transmission hydraulique, on simplifie grandement le système tout en ayant la possibilité de le rendre plus efficace. Le système aritipatinage des roues peut être ou non utilisé, il va permettre de contrôler le débit de fluide arrivant sur chaque moteur hydraulique de roue à partir d'un système programme en usine De plus, sl on ajuste les débits des différents circuits hydrauliques des roues et que l'on choisit des types de moteurs différents pour l'avant et l'arriere, la puissance motrice sera alors repartie de façon differente entre l'avant et l'arrière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, donnée a titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins ci-)oints, et qui feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins, la figure 1 est un schéma d'un ensernble de moteur et transmission hydraulique classique a deux roues motrices; La fig. 2 est un schéma d'un ensemble moteur et transmission hydraulique selon l'invention, appliqué à uri véhicule a quatre roues motrices; La fig. 3 est un plan schématique illustrant les differents rayons de giration des quatre roues d'un véhicule pour un braquage donné d'une des roues avant La fig 4 est un diagramme illustrant un systeme antipatinage sur transmission hydraulique, et La fig. 5 est une variante du système de la fig.4. Le schéma de la figure 2 représente l'application de l'invention a un véhicule automobile a quatre roues motrices clOA, 10s, 10C, OC > lOli > Il comporte les éléments du dispositif de la figure 1, avec les mêmes références: un moteur 1, un embrayage 2 une boîte de vitesse 3 et une pompe hydraulique 4. Un circuit pompe 4 comprenant outre la pompe, le distributeur 5, un clapet anti-retour 12, un filtre 13, un refroidisseur 38 et un réservoir 14. Le distributeur 5 a trois positions, avant, point mort et arrière. Dans la forme de réalisation de l'invention la plus simple, le repartiteur 6 et le distributeur tl sont a une voie d'entree et quatre voies de sortie. Ce sont des organes inertes, sans partie mobile. Sur la plupart des véhicules haut de gamme se développe actuellement les systèmes d'antiblocage des roues en cas de freinage, d'autre part commencent aussi a apparaitre des systemes d'antipatinage (Mercédès) pour sol glissant. Dû à la transmission classique utilisée, ces systèmes sont très compliqués, de plus ils sont généralement incompatibles avec les systèmes antiblocages de roue et doivent être debrayés en cas de freinage Conformément a une réalisation avantageuse de la présente invention, le dispositif est perfectionné par un système de contrôle de glissement. A cette fin, le circuit moteur comporte un débitmètre 32 mesurant le debit total du circuit (a noter qu'il pourrait être situe aussi bien sur le circuit pompe).Chaque circuit moteur comporte en série un régulateur 8 commandant le débit relatif de chaque moteur, avec un antiretour 7 permettant de bypasser le régulateur en marche arrière. Par ailleurs, le volant 2(1 de direction du véhicule est muni d'un capteur 21 que mesure l'angle de rotation du volant. Les informations recueillies par ce capteur, ainsi que la mesure du débimètre 32 sont injectées dans un organe de contrôle 22, qui cornmande les quatre régulateurs 8 des quatre moteurs de roues On peut controler la vitesse de rotation de chaque roue en fonction du debit total de fluide et de l'angle de braquage du volant. Pour un véhicule a deux roues directrices (voir figure 3), soit E empattement du véhicule A entraxe des roues (on suppose l'entraxe des roues avants egaie a celui des roues arrières) V angle de rotation du volant O angle de braquage de la roue avant gauche Ravg rayon de giration de la roue avant gauche Rayd rayon de giration de la roue avant droite Rarg rayon de giration de roue arrière gauche Rard rayon de giration de la roue arrière droit L'angle de braquage de la roue avant gauche (ou droite) est une fonction de l'angle de braquage du volant et est spécifique à chaque véhicule. On appellera cette fonction F. Onaalors O = F(V) On obtient Ravg = E / sin (F(V)) Ravd =[E2 + ( E I tg(F(v))- A )31;2 Rarg = E ( I / Rard = E / tg(F(V)) - A Si le véhicule tourne d'un angle a radian et si toutes les roues ont le même diametre d, le nombre de tours de roue sera Navg = a Ravg / d Navd = a Ravd X d Narg =a Rarg / d Nard = a Rard / d Donc le nombre de tours de chaque roue est fonction de l'angle de braquage du volants de l'empattement, de l'entraxe des roues, du diametre des roues et de la distance parcourue.Les conclusions peuvent aussi bien s'appliquer à une voiture dont les roues arrlères sont aussi directrices. Le calcul est alors simpleernent un peu plus compliqué. La vitesse de rotation, elle sera fonction du debit ce qui est une caractéristique des moteurs employés. Donc avec un capteur angulaire monté sur la colonne de direction, on peut connaître l'angle de braquage, avec un débitmètre dans le circuit hydraulique principal, on peut connaitre le débit total, on peut alors reguler le débit de fluide sur chaque moteur de roue par des régulateurs. 3-2) Contrôle par adressage directe Ce système est le plus simple ai réaliser, voir figure 6. Un capteur angulaire (2 1) permet de reperer la posltlon du volant (20). De méme, un débitmètre (32) permet de connaitre le débit total de la pompe hydraulique. Ces deux données sont envoyées vers un générateur d'adresses mémoires qui va adresser quatre rnémoir-es: (23), (24), (25). (26), dans lesquelles sont programmees respectivement les pnsitions des régulateurs de débit (8A), (8B), (8C), (8D) en fonction du débit total et de l'angle e braquage. Une interface de puissance (27), (28), (29), (30) permet ensuite de commander le réyulateur de débit (8A), (8B), (8C), 8D) Il sera donc nécessaire de déterminer les caractéristiques préalablement en usine , cecl pourra être fait par auto apprentissage sur un véhicule prototype du même type comportant en plus un débitmètre sur chaque moteur hydraulique En variante, (voir figure 5) > l'ensemble générateur d'adresse plus mémoire peut être remplacé par un système à microprocesseur (33) chargé d'effectuer le même travail d'après une caractéristique qu'il aurait en memoire Avec l'évolution des composants hydrauliques, il est parfaitement possible de remplacer sur un véhicule une transmission mécanique classique par une transmission hydraulique comme décrite dans les pages precedentes. De plus, cette transmission aura t'avantage d'entre beaucoup plus facilement contrôlable pour supprimer l'effet de patinage. REVEt4DlCATIuIS 1 - Dispositif de transmission hydrauiique'appl iqué à des véhicules automobiles comprenant, outre le moteur 1, l'embrayage 2 et la boîte de vitesse 3, un circuit pompe comprenant une pompe hydraulique 4, un réservolr 10 et un distributeur 5, et un circuit moteur comportant un répartiteur 6 pour distrabuer le fluide, des moteurs 9 de roues 10, et un collecteur 11, caractérisé par son application à un vél-licule à quatre roues au moins et quatre roues motrices, le repartiteur 6 et le collecteur 1 1 ayant chacun une voie d'entrée et quatre voies de sortie. 2 - Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le circuit moteur comporte un debimetre 32 pour mesurer le debit global du fluide fourni aux quatre moteurs 9 des quatre roues 10 et pour chaque moteur 9 de roue, un régulateur 8 , les régulateurs étant commandés par un organe de contrôle 22 recevant des informations du débit mètre 32. et d'un capteur indicatif de la position angulaire du volant 3 - Dispositif selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moteurs pour lavant et l'arrière sont différents et les débits des differents circuits sont ajustes en fonction des puissances des moteurs.