Brevet FR2787070A1 — publié le 20000616

La présente invention concerne une transmission pour véhicule comportant au moins deux essieux moteur. Le domaine d'application de cette invention est tous les véhicules dits tout-terrain. Il peut s'agir de voitures de tourisme appelées aussi 4 x 4, d'engins agricoles, d'engins de chantiers, de voitures de compétition, etc... En général, ces véhicules comportent au moins quatre roues motrices. La plupart du temps, toutes leurs roues sont motrices. Dans la très grande majorité des cas, le véhicule présente un nombre pair de roues et celles-ci sont montées deux par deux ou quatre par quatre sur des essieux. Un moteur, en général un moteur thermique, entraîne ces roues. Le moteur transmet sa puissance aux roues d'un essieu et une partie de cette puissance est retransmise par un arbre à l'autre, ou aux autres essieux. La transmission entre deux essieux se fait par exemple par un arbre rigide ou bien encore par un arbre muni d'un dispositif à glissement limité. Bien entendu, chaque essieu est muni d'un différentiel. Il est également connu pour certains engins, notamment des engins de chantiers, de prévoir un moteur hydraulique au niveau de chaque roue. Un moteur thermique alimente alors une pompe hydraulique qui fournit de l'huile à chaque moteur hydraulique. Un inconvénient de l'arbre reliant deux essieux est qu'il est nécessaire de dimensionner cet arbre pour lui faire passer toute la puissance fournie par le moteur thermique. Cet arbre doit donc être dimensionné en conséquence, et son prix de revient est relativement élevé. Dans la solution hydraulique, il est nécessaire de prévoir des capteurs permettant de réaliser une bonne répartition de la puissance aux roues motrices. La répartition est alors effectuée en régulant le débit de fluide hydraulique. La présente invention a pour but de fournir une nouvelle transmission pour véhicule dits tout-terrain qui soit le plus simple possible tout en étant à la fois très fiable.et performante De préférence, cette transmission pourra fonctionner sans capteur et mettra en oeuvre des pièces mécaniques relativement légères. A cet effet, la transmission qu'elle propose est une transmission pour véhicule comportant au moins deux essieux, chaque essieu étant disposé transversalement par rapport au véhicule et étant muni d'un différentiel. Selon l'invention, un arbre de répartition est disposé longitudinalement par rapport au véhicule, un dispositif à glissement limité est monté sur l'arbre de répartition entre chaque essieu, à chaque différentiel est relié un moteur, et un couplage est réalisé entre chaque sortie de moteur et l'arbre de répartition. On réalise ainsi un couplage mécanique entre les essieux du véhicule. Ce couplage est réalisé par l'intermédiaire de l'arbre de répartition qui ne transmet pas toute la puissance du véhicule mais uniquement une partie de celle-ci. La vitesse en sortie de chaque moteur est transmise, avec ou sans démultiplication, à l'arbre de répartition. Un dispositif à glissement limité permet de tolérer de faibles différences de vitesse entre deux sorties de moteur. Toutefois, si la différence de vitesse à la sortie de deux moteurs voisins devient trop importante, I'arbre de répartition se rigidifie et la partie de cet arbre la plus rapide entraîne la partie la moins rapide. Ainsi, un transfert de puissance se fait depuis le moteur tournant plus vite vers l'essieu du moteur tournant moins vite. Seul donc un différentiel de puissance est transmis par l'arbre de répartition. Cette nouvelle transmission ne met en oeuvre que des éléments mécaniques à la fois très simples et fiables. Le dispositif à glissement limité utilisé peut être par exemple un visco coupleur. On peut également envisager d'autres dispositifs à glissement limité tels par exemple un embrayage électromagnétique. Dans une forme de réalisation préférée, les moteurs utilisés sont des moteurs hydrauliques. Dans ce cas, ces derniers sont par exemple alimentés en huile par une pompe hydraulique, elle-même entraînée par un moteur thermique. Une forme de réalisation avantageuse, par exemple pour réaliser un véhicule de compétition ou faire des économies d'énergie, prévoit qu'un boîtier de répartition est monté entre le moteur thermique et la pompe hydraulique et qu'un volant d'inertie est accouplé à ce boîtier de répartition. Le volant d'inertie peut ainsi accumuler de l'énergie lors d'une décélération et refournir cette énergie lors d'une accélération. Les moteurs et la pompe sont de préférence en circuit hydraulique fermé. En variante de réalisation, on peut prévoir de remplacer les "-..I. moteurs hydrauliques par des moteurs électriques. Le couplage entre la sortie de moteur et l'arbre de répartition est par exemple réalisé à l'aide d'une courroie crantée. Il suffit alors de prévoir une poulie dentée sur l'arbre de répartition et à la sortie du moteur, et de relier ces deux poulies par la courroie. Pour réaliser un véhicule tout-terrain très modulable pouvant par exemple passer de quatre à six roues motrices, voire à huit roues motrices, on peut munir l'arbre de répartition, à au moins l'une de ses extrémités, de moyens permettant son couplage avec un arbre similaire. Ces moyens sont par exemple une prise de force. Bien entendu, d'autres moyens tels des brides peuvent également être envisagés. Ainsi, pour relier une remorque à un châssis principal, la remorque étant également munie d'un essieu et d'un arbre de répartition similaires à l'essieu et l'arbre de répartition du véhicule principal muni d'une transmission selon l'invention, il suffit de relier les deux arbres de répartition et de faire un branchement pour alimenter le moteur de la remorque. Ce branchement peut être un branchement électrique ou hydraulique. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférentielle d'une transmission selon l'invention. Figure 1 est une vue schématique de dessus montrant les roues d'un véhicule entraînées à l'aide d'une transmission selon l'invention et, Figure 2 est une vue schématique en élévation de la transmission montrée sur la figure 1. Sur la figure 1 sont représentées en vue de dessus les quatre roues 2 d'un véhicule. Ces roues 2 sont reliées deux par deux formant ainsi des essieux. Chaque essieu comporte un différentiel 4 placé à chaque fois entre deux roues 2. La figure 1 est une vue schématique et il n'a pas été représenté sur celle-ci des moyens permettant par exemple de tourner deux roues d'un essieu. On s'intéressera tout d'abord à la partie de la figure 1 dessinée en traits pleins. Cette partie comporte quatre roues 2 formant deux essieux au centre desquels se trouve à chaque fois un différentiel 4. De façon connue, chaque différentiel comporte un arbre d'entrée 6 et deux Mûr i Y arbres de sortie 8. L'arbre d'entrée 6 est un arbre moteur tandis que les arbres de sortie 8 permettent de transmettre par l'intermédiaire du différentiel 4 le mouvement reçu par l'arbre d'entrée 6 aux roues 2. Chaque arbre d'entrée 6 est entraîné directement par un moteur hydraulique 10. Un moteur 10 est donc associé à chaque essieu. Les arbres de sortie 8 reliant les roues 2 au différentiel 4 s'étendent transversalement par rapport au véhicule. Selon l'invention, on prévoit un arbre de répartition s'étendant longitudinalement par rapport au véhicule et reliant les essieux de celui-ci. Cet arbre de répartition 12 est formé de deux arbres 14 reliés entre eux par un dispositif à glissement limité 16. Chaque arbre 14 est monté sur des paliers non représentés. Il est entraîné en rotation par l'arbre d'entrée 6 du différentiel 4 correspondant. A cet effet, une poulie 18 est montée sur l'arbre d'entrée 6, et une autre poulie 18 est montée sur l'arbre 14, face à l'autre poulie. Une courroie crantée 20 relie ces deux poulies 18. Le dispositif à glissement limité 16 est par exemple un visco coupleur. Il autorise une différence de vitesse de rotation entre les deux arbres 14 qu'il relie de l'ordre de quelques pourcents. Lorsque la différence de vitesse de rotation augmente, les deux arbres 14 deviennent solidaires par l'intermédiaire du dispositif à glissement limité 16. Un tel dispositif est connu de l'homme du métier. Il présente un carter à l'intérieur duquel sont disposés des disques solidaires pour les uns d'un arbre 14 et pour les autres, de l'autre arbre 14. Ce carter 16 est alors rempli d'un fluide visqueux qui se fige lorsqu'il est soumis à un cisaillement trop important. La figure 2 montre en élévation le système décrit plus haut et représente également schématiquement les moyens moteur. On retrouve sur cette figure les moteurs hydrauliques 10. Ils sont reliés chacun par une conduite 22 à une pompe hydraulique 24 à débit variable. Cette dernière est accouplée à un volant d'inertie 26 et à un moteur thermique 28 par I'intermédiaire d'un boîtier de répartition 30. Le volant d'inertie agit comme un accumulateur d'énergie qui emmagasine de l'énergie lors des décélérations et fournit de l'énergie lors d'accélérations. Le fonctionnement de cette transmission est décrit ci-après. Lorsque le véhicule équipé de cette transmission roule, la pompe hydraulique 24 alimente chaque moteur hydraulique 10. Si les conditions d'adhérence sont identiques au niveau de chaque roue 2, chaque moteur hydraulique 10 tournera sensiblement à la même vitesse et les roues du véhicule seront entraînées de la même manière. Les deux arbres 14 tournent alors à la même vitesse de rotation que les arbres d'entrée 6 mais ils ne transmettent aucune puissance. Lorsqu'une roue 2 est sur un terrain glissant, le couple résistant opposé au moteur 10 correspondant sera diminué et ce moteur aura donc tendance à tourner plus vite. L'arbre d'entrée 6 correspondant voit alors sa vitesse de rotation augmenter. Cette augmentation de vitesse de rotation est transmise directement par la courroie 20 à l'arbre 14 de l'arbre de répartition. Si la différence de vitesse de rotation de cet arbre 14 est sensible par rapport à la vitesse de rotation de l'autre arbre 14, le dispositif à glissement limité 16 viendra rigidifier l'arbre de répartition de manière à avoir de part et d'autre du dispositif à glissement limité des vitesses de rotation d'arbres proches. Il y a alors transfert de puissance d'un essieu à l'autre par l'arbre de répartition 12. La puissance ainsi transmise par le dispositif de glissement limité 16 à l'arbre 14 plus lent est fournie à l'essieu plus lent par les poulies 18 et la courroie crantée 20 de cet essieu. On a ainsi un ajustement automatique, de façon entièrement mécanique de la vitesse de rotation au niveau de chaque essieu. La puissance délivrée au niveau de la pompe hydraulique 24 est idéalement répartie au niveau des essieux sans nécessiter la présence de capteurs de répartition de puissance. L'arbre de répartition ne sert en aucun cas à transmettre toute la puissance de la pompe hydraulique. Il sert uniquement à transmettre d'un essieu à l'autre un différentiel de puissance. La transmission selon l'invention présente également l'avantage de pouvoir réaliser un véhicule tout-terrain modulable. On peut en effet par exemple, passer de la configuration à quatre roues motrices représentée en traits pleins sur la figure 1 à une configuration à huit roues motrices qui comporte alors les quatre roues montrées en traits pleins et les quatre roues montrées en traits pointillés. On peut par exemple avoir un châssis à quatre roues sur lequel est monté le moteur thermique 28 et la pompe hydraulique 24, ainsi qu'un outil ou une remorque montés sur un essieu et équipés d'un moteur hydraulique. La remorque ou similaire, de même que le châssis, au niveau d'un essieu, comporte deux roues 2, un différentiel 4, un arbre d'entrée 6 entraîné par un moteur 10 ainsi que deux arbres de sortie 8 reliant le différentiel 4 aux roues 2. La remorque comporte 4.1 i F également un arbre de répartition 12 de longueur adaptée, cet arbre étant muni d'un dispositif à glissement limité 16 et d'un entraînement présentant deux poulies 18 et une courroie 20. Pour permettre le couplage de la remorque au châssis, des moyens sont prévus à chaque extrémité de I'arbre de répartition 12 du châssis et à une extrémité de l'arbre de répartition de la remorque. Ces moyens de couplage sont par exemple constitués par une prise de force 32. Ainsi, pour accrocher la remorque et la relier au chassis, il suffit de la coupler au niveau de la prise de force 32, d'alimenter le moteur hydraulique 10 en huile sous pression à partir de la pompe hydraulique montée sur le châssis et éventuellement, de réaliser un branchement électrique. Ces opérations peuvent être rapidement réalisées. Bien entendu, si une même pompe hydraulique 24 alimente trois moteurs hydrauliques à la place de deux, la vitesse de rotation des moteurs hydrauliques sera diminuée. En contrepartie, la charge utile du véhicule est très sensiblement augmentée et/ou sa pression au sol est diminuée. Cet aspect modulable est très intéressant pour des applications agricoles ou similaires. Le fait d'avoir un véhicule tout-terrain permet également l'utilisation de ce véhicule dans l'agriculture de montagne, dans les parcs de matériels polyvalents, etc.... Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif; elle en embrasse au contraire toutes les variantes dans le cadre des revendications ci-après. Le véhicule décrit ci-dessus est un véhicule présentant une transmission hydrostatique. Toutefois, il est tout à fait envisageable d'utiliser des moteurs électriques à la place des moteurs hydrauliques. Le fonctionnement de la transmission n'en serait pas modifié. Les dispositifs à glissement limité décrits sont des visco coupleurs. Tout autre dispositif à glissement limité peut également convenir. On peut par exemple envisager d'utiliser un embrayage électromagnétique. L'utilisation d'un volant d'inertie et d'un boîtier de répartition entre le moteur thermique et la pompe hydraulique permet d'augmenter les reprises du véhicule et de faire des économies d'énergie. Ceci peut être intéressant pour un véhicule de compétition. Dans d'autres applications, il i peut être tout à fait envisageable d'avoir un entraînement direct de la pompe hydraulique par le moteur thermique. Dans la description ci-dessus, I'entraînement de l'arbre de répartition se fait par l'intermédiaire d'un système à poulies et courroies. D'autres moyens sont bien entendu envisageables tels par exemple, un train d'engrenages. REVENDICATIONS 1. Transmission pour véhicule comportant au moins deux essieux, chaque essieu étant disposé transversalement par rapport au véhicule et étant muni d'un différentiel (4), caractérisée en ce qu'un arbre de répartition (12) est disposé longitudinalement par rapport au véhicule, en ce qu'un dispositif à glissement limité (16) est monté sur l'arbre de répartition (12) entre chaque essieu, en ce qu'à chaque différentiel (4) est relié un moteur (10), et en ce qu'un couplage (18, 20) est réalisé entre chaque sortie de moteur (10) et l'arbre de répartition (12). 2. Transmission pour véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif à glissement limité (16) est un visco- coupleur. 3. Transmission pour véhicule selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moteurs utilisés sont des moteurs hydrauliques (10). 4. Transmission pour véhicule selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moteurs hydrauliques (10) sont alimentés en huile par une pompe hydraulique (24), elle-même entraînée par un moteur thermique (28). 5. Transmission pour véhicule selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un boîtier de répartition (30) est monté entre le moteur thermique (28) et la pompe hydraulique (24) et en ce qu'un volant d'inertie (26) est accouplé à ce boîtier de répartition (30). 6. Transmission pour véhicule selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que les moteurs (10) et la pompe (24) sont en circuit hydraulique fermé. 7. Transmission pour véhicule selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le couplage entre la sortie de moteur et l'arbre de répartition est réalisé par une courroie crantée (20). 8. Transmission pour véhicule selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'arbre de répartition (12), à au moins l'une de ses extrémités, comporte des moyens (32) permettant son couplage avec un arbre similaire.