Brevet FR2650229A1 — publié le 19910201

La présente invention concerne un système de transmission intégrale simplifié pour les vehicules à 2 et 4 roues motrices. La transmission intégrale est devenue a la mode depuis quelques années. Il s'agit ici d'une technique simple b réaliser, permettant de se libérer des différentiels et des multiples accessoires compliqués et onéreux pour leur permettre un glissement limité afin d'éviter le patinage. On fabrique actuellement un système étudié pour faire "glisser" les roues et on y ajoute un autre système pour en limiter le glissement. Il parait plus logique d'employer une technique plus simple qui d'emblée donnera un glissement limité. A l'inverse des systèmes actuels, tout l'effort de l'arbre moteur se porte sur la ou les roues les plus adhérentes, l'autre roue motrice dans le cas des deux roues motrices et les autres roues motrices pour les 4 roues motrices se débrayant automatiquement et ne s'emballent donc pas. Ce système permet la marche normale en virage ou en manoeuvre, les roues extérieures plus rapides se débrayant d'elles mêmes. Bien entendu, cette technique de montage permet aussi le frein moteur au cours des décélérations, en agissant comme lors d'une marche arrière. On peut imaginer plusieurs types d'embrayage actif (EA) en allant des plus simples, mécaniques, aux plus complexes comme l'embrayage à huile spéciale (Visco coupleur) ou à un système électronique utilisant des palpeurs comme dans le système ABS ou encore à une combinaison de plusieurs. I1 est bien entendu complètement inutile d'envisager un élément différentiel entre les roues avant d'une part et les roues arrière d'autre part. Avant de voir les différents EA, voyons le montage de cette transmission, montage commun à tous les modes d'EA. Les différentiels sont donc supprimés et remplacés par un simple renvoi d'angle conique ou vis sans fin (Hypoide), d'où ne part qu'un arbre secondaire court qui sert d'axe à la couronne, relié aux E.A. I - Embrayages actifs mécaniques A) - Commençons par le plus simple, le plus facile à rEali- ser et le plus économique. A chaque extrémité de l'arbre secondaire est fixée une poulie à gorge 1 qui reçoit une courroie trapézoidale 3. Celle-ci vient s'engager sur une autre poulie à gorge 2 de même type fixée elle sur un demi-arbre solidaire d'une des roues motrices. La tension de cette courroie doit être réglée suffisamment lache pour permettre un glissement å frottement doux, donc débrayée lorsqu'il n'y a pas de puissance motrice, c'est le cas d'une roue extérieure dans un virage, qui va plus vite que l'autre, ou d'un manque d'adhérence, mais elle doit être suffisamment serrée lorsque la motricité. reprend. Dans le cas de marche arrière et de frein moteur, le fonctionnement est le même sauf qu'en sens inverse. Voir les schémas explicatifs (figure 1). Nous verrons plus loin les perfectionnements a apporter à ce système. B) Autre embrayage actif mécanique. Description : Cet E.A est composé des pièces suivantes 1) Un flasque métallique 4 sur lequel est riveté ou collé un disque de frottement 5 ou des plaquettes, comme -dans les embrayages actuels à sec ou mieux a bain d'huile (figures 2,3). Ce flasque est monté de la façon suivante Sur bague 6 permettant une rotation d'ailleurs limitée, pour assurer le maintien de la pièce sur l'arbre moteur 7 et un déplacement réduit dans le sens latéral (figure 2-3). côté entraînement moteur, il présente des dents d'engrenage circulaire à pente faible. (cf le système de remontoir des montres anciennes, mais à double effet ici). 2) Sur l'arbre moteur 7 est fixé un cylindre 8 aussi à dents d'engrenage circulaire pouvant s'engrener dans celles de la pièce précédente (figure 2-3). 3) Un deuxième flasque 9 de même diamètre que le premier sur lequel viendra porter le disque de frottement 5 de la pièce n 4 (figure 2-3), le dit deuxième flasque étant solidaire de l'arbre de roue 10. La figure 3 montre une autre forme de réalisation mettant en oeuvre deux embrayages actifs logés dans un même carter de pont 11. Sur cette figure, 4 désigne le premier flasque de chaque embrayage actif, 5 le disque de frottement du premier flas que de l'embrayage actif, 6 la bague de chaque embrayage actif, 8 le cylindre à dents d'engrenage circulaire de chaque embrayage actif, 9 le deuxième flasque, 10 les deux arbres de roues, 12 les roulements à bille des arbres de roue, 13 le pignon d'entrainement (arbre primaire), 14 la couronne, 15 le support de l'axe de la couronne, 16 les roulements à billes de l'axe de la couronne, 17 l'axe de la couronne. Les extrémités de cet axe de couronne sont pourvues de cylindres 8 à dents d'engrenage circulaire. Fonctionnement de 1'E.A : Par suite de la rotation de arbre moteur 7, dans un sens comme dans l'autre, les dents de l'engrenage en contact ont tendance à repousser le flasque mobile 4 contre son opposant 9 solidaire de l'arbre de roue, permettant ainsi la transmission progressive de la rotation comme dans les embrayages classiques.ù Le débattement du premier flasque est limité d'une part par l'engrènement des dents, d'autre part par l'appui sur le deuxième flasque, sans permettre le décrochement des dents. Fonctionnement de l'ensemble du montage Ce système de montage fait que la puissance motrice est toujours transmise à la roue la plus lente, donc à celle ou celles qui adhèrent le mieux, en marche avant comme en marche arrière. Aucune roue ne peut patiner seule ; dans le cas d'un vehicu- le à 4 roues -motrices, une seule roue adhérente peut l'entrainer sans que les trois autres ne s'emballent. Dans les virages et les manoeuvres, les roues externes ont conservé leur possibilité de tourner plus vite que les autres étant entrainées par leur adhérence au sol, elles sont automatiquement "débrayées" aussi longtemps qu'elles n'auront pas retrouvé la mème vitesse que les roues internes. Le frein moteur est aussi conservé, mais avec inversion des fonctions :tout se passe comme s'il s'agissait d'une marche arrière. L'arbre moteur est devenu frein, tournant moins vite que les arbres de roue, par l'intermédiaire des engrenages cylindriques, le flasque 4 porteur du disque de frottement 5 est repoussé contre le deuxième flasque 9 permettant ainsi l'embrayage. En marche arrière, c'est l'autre pente des dents qui entre en fonction et repousse le flasque interne contre l'externe et permet la transmission du mouvement. Pour éviter toute déformation et pour réduire le diamètre, les flasques seront de forme tronconiques ou encastrées l'une de l'autre (figure 3), ce qui permettrait de loger toutes les pièces a l'intérieur du boitier de pont 12 la place des engrenages du différentiel. C - Autre système Dans cette solution, les flasques sont modifiés. l) Le flasque 18 côte entrainement porte des éléments de friction 19 sur ses deux faces. 2) Son entraînement est aussi différent. Il est monté en son centre sur une vis sans fin ou mieux des canelures hélicon dales 20 solidaires de l'arbre moteur permettant un léger déplacement latéral comme dans le système des démarreurs à Bendix. 3) Le flasque 21 côté roue motrice est dédoublée par un disque parallèle 22 fixé par boulons 23 et entretoises 24 sur sa périphérie (voir figure 4). Fonctionnement de ce système mécanique, simple et robuste : le flasque côté entrainement 18 viendra prendre appui alternativement sur l'autre 21 ou sur son disque 22 selon que l'effort séra demandé dans un sens ou dans 1 'autre. Si une roue tourne plus vite, elle sera automatiquement débrayée, cas de virages, ou s'il n'y a pas d'adhe- rence, elle ne pourra en aucun cas s'emballer. Les avantages sont les mêmes que dans les solutions précédentes. Bien entendu, comme dans la solution précédente, il est possible de donner une forme tronconique aux flasques pour diminuer l'encombrement, et loger le tout dans le carter vidé du différentiel. Améliorations Dans le premier système à courroie trapezoidale, on peut augmenter le nombre de courroies et de poulies à gorges de façon à augmenter les surfaces d'entrainement. De plus, il est possible d'ajouter un ou plusieurs tendeurs. Pour les 2èmes et 3èmes modes, on peut ajouter un système électro, hydro, ou pneumatique pour augmenter la pression du disque embrayant : un contact électrique étant monté entre les flasques est coupé lorsqu'elles ont tendance se séparer du fait de la spécificité de leur montage. Lorsque le courant passe, il actionne directement un levier par un électro-aimant, ou il permet d'ouvrir une vanne d'un circuit hydraulique ou pneumatique sous pression et donne une poussée supplémentaire sur le disque de frottement. D - E.A. Par tambour Il est possible de reprendre le système des freins à tambour et de l'adapter pour en faire un E.A. Le tambour est toujours solidaire de l'axe de la roue. Par contre, les mâchoires sont montées sur un flasque, luimême centre sur une bague permettant de tourner librement sur le demi-arbre moteur. La came levier permettant l'écartement des mâchoi- res, est actionnée par une autre came en terminaison du demi-arbre moteur. La poussée du moteur est transmise par l'intermédiaire de la came du demi-arbre moteur à la came levier d'écartement fixée par son axe sur le flasque porteur des mâchoires. Cet flasque devient solidaire du mouvement de rotation et du fait de I'écartement des mâchoires, permet l'embrayage sur le tambour de la roue. Le montage des cames peut être remplacé par encoches à deux pentes de la platine fixée sur le demi-arbre moteur. Ce principe existait déjà dans les systèmes de transmission des démarreurs mais avec une seule pente. Utilisé seul, il ne serait pas assez résistant ; c'est pourquoi, il' est intéressant de l'employer avec des mâchoires qui répartissent l'effort sur une plus grande surface. Le fonctionnement est identique aux autres procédés, il permet 1) le débrayage d'une roue qui patine, 2) la marche arrière, 3) la désolidarisation de la roue dans les virages et les manoeuvres et, 4) le frein moteur. Avantages de la transmission intégrale par embrayages actifs sans différentiel - Suppression des anciens différentiels, lourds, de fabrication compliquée, surchargés en plus par d'autres systemes de blocage partiel, tout aussi onéreux à construire et occasionnant beaucoup de perte d'énergie. - Suppression des acoups dus au relief du terrain et à la conduite un peu vive. - L'entretien est pratiquement nul, les E.A ne travaillant que très peu en glissement, donc peu enclins à l'usure, surtout en bain d'huile, d'où une bonne fiabilité. - Un autre avantage et non des moindres, ce système a une influence sur le comportement du véhicule, particuli èrement au freinage ou il tient lieu d'antiblocage. En effet, si une roue a tendance a se bloquer, elle sera entrainée par les autres et retrouvera immédiatement son adhérence. - Au point de vue prix de revient Ce mode de transmission intégrale à glissement limité sans différentiel est beaucoup moins onéreux que les modèles existants actuellement ; il revient au prix de fabrication des embrayages mais fait l'économie de planétaires et autres satellites ajoutés a des systèmes d'autres engrenages permettant le glissement limité autrement plus difficile et onéreux å réaliser. Ce système mécanique trouve son application dans tous les véhicules a 4 roues motrices, et aussi dans les voitures particulières de tourisme et. de compétition. Pour les voitures de haut de gamme, on peut y ajouter un montage électronique et oleo-pneumatique, plus sophistiqué, mais aussi plus onéreux. Les tracteurs agricoles de toutes dimensions sont susceptibles de recevoir cette transmission mécanique robuste, pouvant supporter de grosses puissances. Tous les engins pour gros travaux (travaux publics) à 2 roues motrices, quatre ou plus, et même à chenilles, peuvent bénéficier de cet avantage d'adhérence par cette simplification de la transmission. Au point de vue économique, les entreprises qui usinent les différentiels peuvent se convertir facilement a la fabrication des embrayages actifs en tenant compte que un différentiel est remplacé par deux embrayages actifs. Les transmissions intégrales sont devenues néces saines la sécurité de conduite des véhicules actuels et a venir. La transmission intégrale par embrayages actifs va en plus dans le sens de l'économie de construction automobile simplification, fiabilité et abaissement des coûts de fabrication. REVENDICATIONS : 1. Transmission intégrale sans différentiel entre un arbre moteur (7) èt au moins un arbre de roue (10) caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un embrayage actif doté d'un premier flasque (4), (18) sur au moins une des faces duquel est collé ou riveté un disque de frottement (5), (19) ou des plaquettes, un deuxième flasque (9), (21) porté par l'arbre de roue, le dit premier flasque coopérant avec l'arbre moteur et étant susceptible de se déplacer par rapport au dit arbre de façon à venir en appui contre le dit deuxième flasque ou bien s'en dégager selon que la vitesse de rotation de l'arbre de roue est inférieure ou supérieure à celle de l'arbre moteur. 2. Transmission intégrale selon la revendication 1 caractérisée en ce que le premier flasque (4) est monté sur une bague (6) permettant un déplacement réduit dans le sens latéral, qu'il présente côté entrainement moteur des dents d'engrenages à pente faible et qu'à l'arbre moteur (7) est fixé un cylindre (8) comportant des dents d'engrenage circulaire coopérant en engrènement avec les dents d'engrenage du premier flasque (4). 3. Transmission intégrale selon la revendication 1 caractérisée en ce que le premier flasque (18) porte des éléments de friction (19) sur ces deux faces, que le deuxième flasque (21) est dédoublé par un disque (22) parallèle fixé par boulons (23) et entretoises (24) sur sa périphérie, que le premier flasque (18) est situé dans 1'intervalle entre le deuxième flasque (21) et le disque (22) auquel il est associé et que le premier flasque (18) est monté en son centre sur une vis ou des cannelures hélicoldales (20) solidaires de l'arbre moteur. 4. Transmission intégrale selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est équipée de deux embrayages actifs pour assurer la transmission de mouvement entre un arbre moteur et deux arbres de roues. 5. Transmission intégrale selon la revendication 1 caractérisée en ce que les premier et deuxième flasques.sont de forme tronconiques.