FR3031785A1 - Systeme d'entrainement pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Ce système d'entrainement pour véhicule automobile comporte un groupe motopropulseur et un dispositif de transmission hydraulique capable de transmettre de manière sélective tout ou partie du couple du groupe motopropulseur à au moins deux roues d'au moins un essieu du véhicule par l'intermédiaire d'un dispositif mécanique de couplage hydraulique (9). Le dispositif mécanique de couplage comprend un arbre (24) entrainé en rotation par le dispositif de transmission, deux demi-arbres portant les roues (6,7) et liés cinématiquement à l'arbre et au moins un convertisseur de couple comprenant deux roues à aubes couplées en rotation par l'intermédiaire d'un fluide hydraulique issu du dispositif de transmission.

Description

SYSTE1VIE D'ENTRAINE1VIENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne les systèmes d' entrainement pour véhicule automobile doté d'un dispositif de transmission hydraulique capable de transmettre de manière sélective tout ou une partie du couple d'un groupe motopropulseur à au moins deux roues d'au moins un essieu du véhicule par l'intermédiaire d'un dispositif mécanique de couplage.

Divers types de transmissions peuvent être utilisés dans les véhicules automobiles possédant plusieurs essieux motorisés. On connait, notamment, les transmissions mécaniques dans lesquelles l'entraînement de l'essieu mené s'effectue grâce à un arbre de transmission. Une alternative plus économique à ce type de transmission consiste à mettre en place un circuit hydraulique pour coupler l'essieu menant à l'essieu mené. Dans cette solution, l'énergie mécanique de l'essieu menant est transmise à une pompe hydraulique qui injecte du fluide sous pression dans un circuit hydraulique couplant les deux essieux. Le fluide sous pression alimente ensuite un moteur hydraulique transmettant, de la sorte, le mouvement à l'essieu mené. Les essieux des véhicules automobiles sont généralement pourvus de dispositifs mécaniques de couplage permettant de coupler en rotation les roues disposées de part et d'autre de l'essieu. Ils permettent en particulier de coupler des roues ayant des vitesses de rotation potentiellement différentes. Ce type de dispositif est notamment connu sous le nom de différentiel. Ils offrent aux véhicules automobiles une meilleure tenue de route, évitant le glissement des roues intérieures lors des virages.

Les différentiels peuvent être de différentes natures. Les différentiels les plus classiques sont des différentiels dits « libres ». Ces différentiels libres comprennent habituellement un pignon conique entraîné par l'arbre moteur. Ce pignon s'engrène perpendiculairement avec une couronne, solidaire d'une cage portant des pignons coniques appelés satellites. Les satellites sont liés cinématiquement avec deux demi-arbres formant un essieu. Ces demi-arbres sont appelés planétaires. Chaque demi-arbre porte au moins une roue du véhicule. Lorsque la couronne est entrainée en rotation, la cage tourne et entraine, par l'intermédiaire des satellites, les deux demi-arbres à la même vitesse. Dans cette situation, les pignons satellites ne tournent pas sur leur axe propre et sont simplement entrainés par la cage. Si des efforts résistants différents sont appliqués aux deux demi-arbres, alors les deux demi-arbres prennent des vitesses différentes. La différence de vitesse entre les deux demi-arbres est rendue possible par la mise en rotation des pignons satellites sur leur propre axe. Dans ce type de différentiels libres, il n'y a aucune restriction sur la différence de vitesse entre les roues droites et gauches. Cela est particulièrement désavantageux lorsque l'adhérence d'une roue est supérieure à celle de la roue partageant le même essieu, car le différentiel ne peut pas donner plus de couple à la roue adhérente qu'à celle qui patine. Ainsi, le véhicule risque de s'immobiliser. Ce problème est particulièrement pertinent pour les véhicules automobiles tout-terrains souvent confrontés à des sols variés et potentiellement meubles. Afin de prévenir ces situations critiques, différentes évolutions techniques ont été apportées au différentiel libre. On connait notamment les différentiels à glissement limité hydrauliques nécessitant une source hydraulique extérieure pour assurer le maintien d'une certaine pression dans un système de pilotage. Le système de pilotage doit en outre être pourvu de vannes de débit et de différents régulateurs de pression. Cette solution est donc coûteuse si on la développe entièrement et spécifiquement dans le seul but de piloter le différentiel.

L'invention a pour but d'utiliser la pression issue de la transmission hydraulique pour piloter un différentiel hydraulique. L'invention a également pour but de résoudre les problèmes de motricité liés à l'utilisation de différentiels libres.

L'invention a donc pour objet un système d'entrainement pour véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur et un dispositif de transmission hydraulique capable de transmettre de manière sélective tout ou partie du couple du groupe motopropulseur à au moins deux roues d'au moins un essieu du véhicule par l'intermédiaire d'un dispositif mécanique de couplage hydraulique. Le dispositif mécanique de couplage comprend un arbre entrainé en rotation par le dispositif de transmission, deux demi-arbres portant les roues et liés cinématiquement à l'arbre et au moins un convertisseur de couple comprenant deux roues à aubes couplées en rotation par l'intermédiaire d'un fluide hydraulique issu du dispositif de transmission. Le fluide sous pression du dispositif de transmission est donc utilisé pour alimenter le dispositif de couplage. Cette solution permet d'éviter de développer un système hydraulique spécifique pour le dispositif de couplage. Avantageusement, le dispositif de couplage comprend un différentiel libre. Cette combinaison d'un différentiel libre et d'un convertisseur de couple permet de résoudre le principal inconvénient du différentiel libre, c'est-à-dire son incapacité à augmenter le couple transmis à une roue adhérente lorsque l'autre roue patine. Dans un mode de réalisation, le système de transmission comprend deux convertisseurs de couple, chaque demi-arbre étant en deux parties, le premier convertisseur étant monté entre les deux parties du premier demi-arbre et le deuxième convertisseur étant monté entre les deux parties du deuxième demi-arbre Cette disposition des convertisseurs permet de démultiplier le couple entre les deux parties de chaque demi-arbre.

Dans un autre mode de réalisation, le système comprend un convertisseur de couple et un premier engrenage couplant en rotation le premier demi-arbre et la première roue à aubes et un deuxième engrenage couplant en rotation le deuxième demi-arbre et la deuxième roue à aubes.

Dans cette configuration, le convertisseur de couple est monté en parallèle des deux demi-arbres formant l'essieu, il permet ainsi d'optimiser la distribution du couple. Avantageusement, chaque engrenage est formé par un pignon solidaire du demi-arbre engrenant un autre pignon solidaire de la roue à aubes. Dans un mode de réalisation, le système comprend en outre un organe de régulation de la pression régnant dans le convertisseur. Préférentiellement, l'organe de régulation de la pression est actionnable par le conducteur. Cela permet au conducteur de choisir le type de motricité voulu en pilotant la pression dans le convertisseur. Dans un mode de réalisation, le système comprend un dispositif d'affichage indiquant une grandeur représentative de la pression régnant dans le convertisseur. Ainsi, le conducteur peut être informé de l'état d'activation du convertisseur. Le système d'entrainement pour véhicule automobile comprend en outre des moyens de mesure de paramètres de fonctionnement du véhicule et des moyens de transmission de ces paramètres vers un calculateur. Ainsi, en tout temps, il est possible d'être renseigné sur les conditions de circulation du véhicule, notamment le glissement des roues, ce qui permet de piloter de manière appropriée le dispositif de couplage. L'invention a également pour objet un procédé de pilotage d'un dispositif mécanique hydraulique de couplage piloté pour véhicule automobile comprenant un dispositif de transmission capable de transmettre de manière sélective tout ou partie du couple d'un groupe motopropulseur à au moins deux roues d'au moins un essieu du véhicule par l'intermédiaire du dispositif mécanique de couplage, dans lequel on utilise la pression du dispositif de transmission pour piloter le couplage de deux roues à aubes d'un convertisseur de couple D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de deux modes de réalisation de l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre un véhicule automobile doté d'un système d'entrainement selon un mode de réalisation de l'invention. - la figure 2 représente une vue de détail d'un système d'entrainement selon une première variante de réalisation de l'invention et, - la figure 3 représente une vue de détail d'un système d'entrainement selon une deuxième variante de réalisation de l'invention. La figure 1 représente très schématiquement un véhicule automobile 1 pourvu d'un essieu avant 2 muni de deux roues 3 et 4 et d'un essieu arrière 5 également muni de deux roues 6 et 7. L'essieu avant est entrainé par un moteur 8 thermique ou électrique. Un dispositif mécanique de arrière 5, permettant aux différentes.

Un dispositif de hydraulique sous pression dispositif est représenté couplage hydraulique 9 équipe l'essieu roues 6 et 7 de tourner à des vitesses transmission 10 actionné par un fluide couple l'essieu avant et l'essieu arrière. Ce dans cet exemple sous la forme d'une transmission hydrostatique comprenant une pompe hydraulique 11, entraînée par le moteur 8, et un moteur hydraulique 12.

Un circuit hydraulique, composé d'un conduit haute pression 13a et d'un conduit basse pression 13b relie la pompe 11 au moteur hydraulique 12. Ce circuit hydraulique entraine, de la sorte, l'essieu arrière 5. Un conduit hydraulique 14 est disposé entre la conduite haute pression 13a de le dispositif de transmission 10 et le dispositif de couplage 9. Ce conduit 14 est équipé d'une vanne 15 commandée par un calculateur 16. Un conduit hydraulique 17 ramène le fluide du dispositif de couplage 9 vers la conduite basse pression 13b. Le fluide utilisé dans le dispositif de transmission 10 alimente ainsi le dispositif de couplage 9.

Un capteur de pression 20 est placé dans le conduit hydraulique 14 en aval de la vanne 15. Un deuxième capteur de pression 21 équipe la conduite haute pression 13a. Le calculateur 16 est capable de recevoir les informations mesurées par les capteurs 20 et 21. Il est également apte à transmettre des paramètres de fonctionnement du véhicule, notamment la pression du fluide alimentant le dispositif de couplage 9, à un dispositif d'affichage, non représenté, situé par exemple dans l'habitacle du véhicule. La figure 2 représente une première variante de réalisation du mécanisme de couplage 9. Dans cette variante, le dispositif de couplage 9 est un différentiel dont la fonction de glissement est assurée par deux convertisseurs de couple 22 et 23. Le mécanisme de couplage 9 comprend, en outre, un différentiel libre classique 9b, comprenant un arbre moteur 24, entrainé par la transmission hydraulique 10, engrenant deux demi-arbres 25 et 26 de l'essieu arrière 5 portant les roues 6 et 7. Les demi-arbres 25 et 26 sont en deux parties 25a, 25b et 26a, 26b, les convertisseurs 22 et 23 étant monté entre les deux parties (25a, 25b et 26a, 26b). Chacun des convertisseurs de couple 22 et 23 est formé par deux roues à aubes, respectivement 22a, 22b et 23a, 23b. Ainsi, les roues à aubes 22a et 23a sont respectivement montées fixes sur les parties 25a et 26a des demi-arbres 25 et 26. Les roues à aubes 22b et 23b sont, quant à elles, montées fixes sur les parties 25b et 26b des demi-arbres 25 et 26. Les roues à aubes (22a, 22b, 23a, 23b) de chaque convertisseur 22 et 23 peuvent être couplées en rotation au moyen d'un fluide sous pression. En effet, le fluide alimentant chaque convertisseur 22 et 23 est entrainée par les roues à aubes 22a et 23a, et impose un mouvement de rotation aux roues à aubes 22b et 23b. Aussi, les roues à aubes 22a et 23a sont appelées « impulseurs » ou pompes et les roues à aubes 22b et 23b sont appelées turbines. Le fluide nécessaire au couplage des roues à aubes (25a, 25b et 26a, 26b) est issu de la transmission hydraulique 10, visible en figure 1. Le fluide est prélevé de ladite transmission 10 au moyen d'un conduit 14.

Lorsque les deux roues 6 et 7 tournent à la même vitesse, le couplage entre les deux roues à aubes de chaque convertisseur est maximal, le couple de la pompe étant transmis intégralement, au rendement du convertisseur près, à la turbine.

Selon les situations de conduite, par exemple lorsque la chaussée n'est pas homogène, il peut arriver qu'une des roues tourne plus rapidement que l'autre en raison d'une adhérence différente à gauche et à droite. Si l'adhérence de la roue 6 droite sur la chaussée est plus importante que l'adhérence de la roue 7 gauche, alors la roue 6 droite tournera plus lentement. Dans cette situation, afin de garder une bonne motricité du véhicule, il est avantageux de pouvoir donner plus de couple à la roue 6 droite. Ceci est rendu possible grâce au convertisseur 22 de couple droit. En effet, dans la situation décrite, la vitesse de la turbine 22b du convertisseur droit et la vitesse de l'impulseur 22a sont différentes, la vitesse de la turbine 22b étant liée à la vitesse de rotation de la roue 6 droite et la vitesse de l'impulseur 22a étant liée à la vitesse d'une première partie du demi-arbre 25a. Selon le principe de fonctionnement d'un convertisseur de couple, la différence de vitesse entre la turbine 22b et l'impulseur 22a se traduit par une augmentation du couple transmis à la turbine 22b, et donc à la roue 6 adhérente. Cette augmentation du couple du côté adhérent permet le maintien de la motricité du véhicule. Notons que la présence du différentiel libre 9b n'est pas strictement nécessaire au fonctionnement de l'invention, les deux parties 25a et 26a pouvant être fermement couplées en rotation, sans possibilité d'évoluer à des vitesses de rotation différentes. En outre, les convertisseurs 22 et 23 peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, comprendre des roues à aubes supplémentaires, montées entre la turbine (22b ou 23b) et l'impulseur (22a ou 23b), permettant une augmentation du rendement du convertisseur. La figure 3 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les éléments communs aux figures 1, 2 et 3 possèdent les mêmes références.

Ce mode de réalisation comprend un unique convertisseur 27, formé de deux roues à aubes 27a et 27b. Ces roues à aubes 27a et 27b sont identiques, ce qui leur permet d'être alternativement un impulseur ou une turbine. La roue à aube 27a est solidaire d'un arbre 28 alors que la roue à aubes 27b est solidaire d'un arbre 29. Deux pignons 30 et 31 sont montés respectivement sur les arbres 28 et 29. Les arbres 28 et 29 portent donc respectivement sur une première extrémité les roues à aubes 27a et 27b et sur leur deuxième extrémité les pignons 30 et 31. Les demi-arbres 26 et 25 formant l'essieu 5 portent chacun un pignon 32 et 33. Les pignons 32 et 33 engrènent respectivement les pignons 30 et 31. Le convertisseur 27 est donc monté en parallèle du différentiel 9b. Dans cette configuration, le convertisseur 27 agit en prélevant du couple sur le demi-arbre portant la roue la plus rapide pour le transmettre au demi-arbre portant la roue la plus lente, par l'intermédiaire des pignons 30 à 32.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système d'entrainement pour véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur (8) et un dispositif de transmission hydraulique (10) capable de transmettre de manière sélective tout ou partie du couple du groupe motopropulseur à au moins deux roues d'au moins un essieu (5) du véhicule par l'intermédiaire d'un dispositif mécanique de couplage hydraulique (9), caractérisé en ce que le dispositif mécanique de couplage comprend un arbre (24) entrainé en rotation par le dispositif de transmission, deux demi-arbres portant les roues et liés cinématiquement à l'arbre et au moins un convertisseur de couple (22, 23) comprenant deux roues à aubes couplées en rotation par l'intermédiaire d'un fluide hydraulique issu du dispositif de transmission.
2. 2. Système d'entraînement selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de couplage comprend un différentiel libre.
3. 3. Système d'entraînement selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant deux convertisseurs de couple et dans lequel chaque demi-arbre est en deux parties, le premier convertisseur étant monté entre les deux parties du premier demi-arbre et le deuxième convertisseur étant monté entre les deux parties du deuxième demi- arbre.
4. 4. Système d'entraînement selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant un convertisseur de couple et un premier engrenage couplant en rotation le premier demi-arbre et la première roue à aubes et un deuxième engrenage couplant en rotation le deuxième demi-arbre et la deuxième roue à aubes.
5. 5. Système d'entraînement selon la revendication 4, dans lequel chaque engrenage est formé par un pignon (33,32) solidaire du demi-arbre engrenant un autre pignon (29,30) solidaire de la roue à aubes.
6. 6. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre un organe de régulation de la pression régnant dans le convertisseur.
7. 7. Système d'entraînement selon la revendication 6, dans lequel l'organe de régulation de la pression est actionnable par le conducteur.
8. 8. Système d'entraînement selon l'une des revendications 6 et 7, comprenant en outre un dispositif d'affichage indiquant une grandeur représentative de la pression régnant dans le convertisseur.
9. 9. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre des moyens de mesure de paramètres de fonctionnement du véhicule et des moyens de transmission de ces paramètres vers un calculateur.
10. 10. Procédé de pilotage d'un dispositif mécanique hydraulique de couplage piloté pour véhicule automobile comprenant un dispositif de transmission capable de transmettre de manière sélective tout ou partie du couple d'un groupe motopropulseur à au moins deux roues d'au moins un essieu du véhicule par l'intermédiaire du dispositif mécanique de couplage, caractérisé en ce qu'on utilise la pression du dispositif de transmission pour piloter le couplage de deux roues à aubes d'un convertisseur de couple.20