Brevet FR2935310A1 — publié le 20100305

-1- La présente invention concerne un dispositif permettant de transmettre le mouvement rotatif d'un moteur aux roues d'un véhicule lent tout-terrain. La transmission des véhicules est habituellement réalisée à l'aide de différentiels classiques du type de celui qui est présenté par la figure 1, qui permettent la transmission du couple moteur aux roues tout en admettant des vitesses de rotation différentes pour les deux roues d'un même essieu en virage. Ce type de dispositif présente l'avantage de répartir le couple moteur sur les deux roues de l'essieu. Il présente également l'inconvénient suivant : si une roue patine, aucun couple n'est transmis à l'autre roue du même essieu. Pour un véhicule tout-terrain, un mécanisme complémentaire de blocage du différentiel, manuel ou automatique, est nécessaire pour permettre la transmission du couple moteur à la roue de l'essieu qui bénéficie d'une accroche au sol, ce qui augmente la complexité et le coût de la transmission pour ce type de véhicule. Cette invention aborde la problématique de la transmission d'un véhicule lent à quatre roues motrices d'une manière originale puisqu'elle distingue la fonction de propulsion de la fonction de freinage, et s'attache à répondre à la première dans le cadre d'une utilisation en terrain difficile. La fonction de freinage n'est pas abordée ici. En particulier, la transmission décrite ici ne permet pas de jouer un rôle dans la fonction de freinage par l'utilisation du frein moteur comme c'est le cas sur les transmissions mécaniques habituelles, dont la réversibilité est en général assurée par des engrenages, des chaînes, des courroies ou des systèmes (réversibles) à roue et vis sans fin. Le dispositif permettant le passage en marche arrière, habituellement réalisé en inversant le sens de rotation de l'arbre moteur à l'aide d'un système d'engrenages, est prévu ici en inversant le sens de travail des cliquets. Ce dispositif n'est pas décrit ici. La transmission objet de l'invention présente les particularités de fonctionnement suivantes : 1) Le couple moteur se transmet par construction à la roue ou aux roues qui 30 ne patinent pas : si au moins l'une des quatre roues bénéficie d'une accroche au sol, la motricité de l'engin est assurée. 2) Les roues d'un même essieu peuvent tourner à des vitesses différentes, notamment en virage, ce qui n'impose pas la présence d'un différentiel du type de la figure 1. En virage, lorsqu'il n'y a pas de problème d'adhérence 35 au sol, la traction est, par construction, assurée par les roues situées à l'intérieur du virage. 3) Un rapport de réduction important est assuré entre la vitesse de rotation de l'arbre central entraîné par le moteur et celle des roues, ce qui présente un avantage dans le cas d'un véhicule lent mû par un moteur thermique tournant à plusieurs milliers de tours par minute. Ce rapport de réduction très favorable permet de simplifier la chaîne de transmission et d'assigner au seul dernier étage la charge de générer des couples importants au niveau des axes de roues. Cette transmission présente également des atouts économiques : les formes peu complexes des éléments qui la composent, associées à des tolérances de fabrication ordinaires, rendent la transmission réalisable avec des moyens industriels classiques. Ceci permet d'envisager des fabrications en petites séries dans des ateliers modestement équipés. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 rappelle le fonctionnement d'un différentiel classique. Ce type de mécanisme étant très commun, le texte n'entre pas dans le détail de son fonctionnement. La figure 2 montre la capacité de la transmission objet de l'invention à transmettre le couple moteur aux roues sur terrain inégal. Les schémas des figures 3 et 4 montrent le principe de l'invention dans sa configuration la plus simple. Les schémas des figures 5, 6, 7 et 8 présentent une variante de l'invention. La transmission selon l'invention prend place au sein d'un châssis en deux parties articulées suivant un axe vertical central permettant les changements de direction. Le principe autorisant, en plus de l'articulation centrale pour la direction, un débattement angulaire suivant l'axe longitudinal de l'engin entre les parties avant et arrière du châssis, comme le représente la figure 2, n'est pas décrit ici. Ce débattement permet de maintenir les quatre roues au contact d'un sol irrégulier. La description du dispositif de transmission proprement dit est détaillé dans le paragraphe suivant ; elle montre que celui-ci est compatible avec un tel débattement angulaire entre les deux parties du châssis, grâce aux liaisons rotules des extrémités de bielles. Dans le dispositif de transmission (cf. figures 3 et 4), un axe central vertical (1), entraîné par le moteur, présente une manivelle ou un excentrique (2). Le système manivelle-bielle (2 et 3) permet de générer un mouvement alternatif d'allers et retours au niveau des cliquets (5). Comme le montre l'exemple de la figure 6, la liaison rotule au niveau de la manivelle sera typiquement réalisée par un roulement à billes (10) monté sur la manivelle ou l'excentrique associé à un axe horizontal permettant le débattement angulaire de la bielle dans le plan vertical contenant son axe et l'axe moteur central. A l'autre extrémité de la bielle (3 ou 3'), on pourra trouver une rotule rapportée (9) réalisant la liaison avec le levier (4 ou 4'). Dans les représentations des figures 3 et 4, chaque couple de cliquets (avant et arrière) est représenté pivotant autour d'un axe lié à un levier (4), lui-même en rotation autour d'un axe confondu avec l'axe de l'essieu correspondant. D'autres liaisons mécaniques telles que des systèmes à glissières peuvent être envisagées pour guider le mouvement alternatif des cliquets sans remettre en cause le principe de l'invention. Chaque pignon denté (6) est solidaire de la roue correspondante (7) ; les roues d'un même essieu ne sont pas liées en rotation entre elles. Chaque cliquet (5) entraîne, par son mouvement de va-et-vient, le pignon denté (6) de la roue correspondante (7). Le châssis (8), réalisé en deux parties portant chacune un essieu, pivote autour d'un axe confondu avec l'axe central (1). Cette configuration permet l'entraînement des roues que ce soit en ligne droite ou au braquage maximum de la direction. L'axe d'articulation des deux parties de châssis peut se situer au voisinage de l'axe central sans remettre en cause le principe du fonctionnement. Le dispositif de transmission selon les figures 3 et 4 est caractérisé : 1) en ce qu'un axe central vertical (1) entraîné par le moteur comporte une manivelle ou un excentrique (2) qui imprime un mouvement alternatif aux couples de cliquets (5) des roues avants et arrières par l'intermédiaire de bielles (3). 2) en ce que chaque cliquet (5) entraîne dans son mouvement de va-et-vient un pignon denté (6) lié en rotation avec la roue (7) correspondante. 3) en ce que l'axe de pivotement des deux parties constituant le châssis, chacune recevant un essieu, est confondu avec l'axe central d'entraînement (1), ou se trouve à son voisinage. Le dispositif selon l'invention peut être étendu comme présenté par les figures 5, 6, 7 et 8 à un double système de leviers (4 et 4') sur chaque essieu entraînés par deux excentriques (2 et 2') à 180° liés à l'axe central, de telle sorte que les mouvements croisés des leviers (4) et (4') permettent de réduire la course minimale des cliquets à une demi-dent de pignon denté (6) au lieu d'une dent. Cette configuration permet à la fois d'augmenter le rapport de réduction de la transmission et de disposer à tout moment d'un cliquet en position pour l'entraînement. Ceci autorise une traction en charge à très faible vitesse puisque, contrairement à la configuration des figures 3 et 4, le véhicule ne poursuit pas sa course par sa seule inertie lors du recul des cliquets leur permettant d'aller accrocher la dent suivante du pignon denté (6). Le dispositif amélioré selon les figures 5, 6, 7 et 8 est caractérisé : 1) en ce qu'il reprend le principe du dispositif de transmission selon les 10 figures 3 et 4. 2) en ce que l'axe central comporte deux manivelles ou excentriques (2 et 2') en opposition qui entraînent chacun un couple de cliquets (5 et 5') sur chaque essieu de telle manière que le mouvement opposé des couples de cliquets sur chaque essieu permette de disposer à tout moment d'un 15 couple de cliquets avançant (5 ou 5') pendant que le second couple de cliquets recule pour aller accrocher la dent suivante sur chaque pignon denté (6). La transmission mécanique de cette invention est plus particulièrement adaptée à des véhicules lents à quatre roues motrices tels que des matériels de 20 débroussaillement ou des engins de chantier. Ce type d'engin a besoin de disposer d'une bonne motricité à faible vitesse pour amener et faire travailler les outils embarqués sur le site d'exploitation, et de puissance pour assurer à la fois la traction et l'entraînement des outils. Ses capacités tout-terrain, la puissance de son moteur et les outils 25 embarqués rendent un tel appareil coûteux par nature. Une transmission simple et économique est donc un réel atout si on le destine au marché des particuliers. REVENDICATIONS1) Dispositif pour entraîner les quatre roues d'un véhicule caractérisé : - en ce qu'un axe central vertical (1) entraîné par le moteur comporte une manivelle ou un excentrique (2) qui imprime un mouvement alternatif aux couples de cliquets (5) des roues avants et arrières par l'intermédiaire de bielles (3), - en ce que chaque cliquet (5) entraîne dans son mouvement de va-et-vient un pignon denté (6) lié en rotation avec la roue (7) correspondante, - en ce que l'axe de pivotement des deux parties constituant le châssis, chacune recevant un essieu, est confondu avec l'axe central d'entraînement (1), ou se trouve à son voisinage. 2) Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'arbre central comporte deux manivelles ou excentriques (2 et 2') en opposition qui entraînent chacun un couple de cliquets (5 ou 5') sur chaque essieu de telle manière que le mouvement opposé des couples de cliquets sur chaque essieu permette de disposer à tout moment d'un couple de cliquets avançant pendant que le second couple de cliquets recule pour aller accrocher la dent suivante sur chacun des pignons dentés (6).