FR2609673A1

FR2609673A1 - FOUR-WHEEL MOTOR VEHICLE

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Publication number: FR2609673A1
Application number: FR8700680A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-21
Filing date: 1987-01-21
Publication date: 1988-07-22
Anticipated expiration: 2007-01-21
Also published as: FR2609673B1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN VEHICULE COMPRENANT UN SEUL MECANISME DIFFERENTIEL 1, CE DERNIER ETANT IMPLANTE EN N'IMPORTE QUEL ENDROIT ENTRE LES DEUX ESSIEUX MOTEURS. CE DIFFERENTIEL RECOIT DE PART ET D'AUTRE DE SES DEUX SORTIES DE MOUVEMENT 2 ET 3 UN BOITIER ATROIS ENGRENAGES A AXES PARALLELES, L'ENGRENAGE CENTRAL 4, EN PRISE SUR LES SORTIES 2 ET 3, ENGRENANT LUI-MEME AVEC DEUX AUTRES ENGRENAGES 5 ET 6 DESTINES A TRANSMETTRE LE MOUVEMENT AUX ROUES AVANT ET ARRIERE. LA LIAISON MECANIQUE A CHAQUE ROUE EST CONSTITUEE D'UN ARBRE DE TRANSMISSION 7 COMPORTANT A CHAQUE BOUT UNE TRANSMISSION HOMOCINETIQUE A GRAND DEBATTEMENT ANGULAIRE 8, CELLE COTE DIFFERENTIEL ETANT IMPLANTEE DANS L'ENGRENAGE 5 OU 6, ET CELLE COTE ROUE DANS LE MOYEU DE ROUE. LES QUATRE ROUES ETANT DIRECTRICES, LE VEHICULE EST DU TYPE A TRANSMISSION INTEGRALE.THE INVENTION CONCERNS A VEHICLE INCLUDING A SINGLE DIFFERENTIAL MECHANISM 1, THE LATTER BEING IMPLANTED IN ANY LOCATION BETWEEN THE TWO DRIVE AXLES. THIS DIFFERENTIAL RECEIVES ON EACH OTHER OF ITS TWO MOVEMENT OUTPUTS 2 AND 3 A THREE PARALLEL AXIS GEAR BOX, CENTRAL GEAR 4, TAKEN ON OUTPUTS 2 AND 3, GEARING ITSELF WITH TWO OTHER GEARS 5 AND 6 DESTINATIONS TO TRANSMIT THE MOVEMENT TO THE FRONT AND REAR WHEELS. THE MECHANICAL CONNECTION TO EACH WHEEL CONSISTS OF A DRIVE SHAFT 7 INCLUDING AT EACH END A HOMOCINETIC TRANSMISSION WITH LARGE ANGULAR TRAVEL 8, THE DIFFERENTIAL SIDE BEING LOCATED IN GEAR 5 OR 6, AND THAT WHEEL SIDE IN THE HUB . THE FOUR WHEELS BEING STEERING, THE VEHICLE IS OF THE FULL-DRIVE TYPE.

Description

Le secteur technique de l'invention est celui des véhicules automobiles à quatre roues motrices, qu'ils soient à transmission alternée, c'est-à-dire avec supplément occasionnel de motricité du deuxième essieu ordinairement non moteur, ou bien à transmission intégrale, le véhicule évoluant alors avec les quatre roues constamment motrices. The technical sector of the invention is that of four-wheel drive motor vehicles, whether they are with alternating transmission, that is to say with occasional additional traction of the second axle usually non-driving, or with all-wheel drive, the vehicle then evolves with the four-wheel drive constantly.

Outre que ces véhicules comportent dans leur cinématique de transmission soit deux systèmes différentiels pour.la transmission alternée, soit trois systèmes différentiels pour la transmission intégrale, ce qui les rend plus lourds et plus onéreux, leur con-duite est rendue plus complexe par l'existence de divers dispositifs de crabotage et de blocage des organes mécaniques tels que boîte de transfert de mouvement et mécanismes différentiels, dispositifs qui sont soit à commande manuelle, soit automatisés. In addition to these vehicles having in their transmission kinematics either two differential systems for alternating transmission or three differential systems for all-wheel drive, which makes them heavier and more expensive, their driving is made more complex by the existence of various interconnection and blocking devices of the mechanical members such as movement transfer box and differential mechanisms, devices which are either manual or automated.

D'autre part, pour certaines applications de véhicules du genre en question, on a parfois recours à un arbre de transmission de mouvement pour chaque roue, avec entraînement de chaque roue au moyen de deux engrenages côniques, soit huit engrenages côniques par véhicule, avec les accessoires indispensables à leur fonctionnement, ctest-à-dire un boîtier par roue, comprenant lui-même quatre paliers, soit en tout seize paliers de type roulement à bille par véhicule, plus les éléments d'étanchéité et d'assemblage. On the other hand, for certain applications of vehicles of the kind in question, use is sometimes made of a motion transmission shaft for each wheel, with drive of each wheel by means of two bevel gears, that is to say eight bevel gears per vehicle, with the accessories essential to their operation, that is to say one housing per wheel, itself comprising four bearings, or in all sixteen bearings of the ball bearing type per vehicle, plus the sealing and assembly elements.

La présente invention a notamment pour but de remédier aux divers inconvénients qui viennent d'etre énumérés. The object of the present invention is in particular to remedy the various drawbacks which have just been listed.

Elle concerne à cet effet un véhicule comprenant un seul mécanisme différentiel dans la chaîne cinématique de transmission, lequel différentiel n'est plus aligné avec un axe ou bien les deux axes de l'un des deux essieux moteurs, mais peut être implanté en n'importe quel endroit entre les deux essieux. To this end, it relates to a vehicle comprising a single differential mechanism in the kinematic transmission chain, which differential is no longer aligned with an axis or else the two axes of one of the two driving axles, but can be installed in n ' any place between the two axles.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre les diverses possibilités d'application pratique de l'invention. The description which follows with reference to the accompanying drawings by way of nonlimiting examples will make it possible to understand the various possibilities of practical application of the invention.

- La figure 1 représente schématiquement, vu en plan, un exemple d'application conforme à la présente invention, soit
un seul mécanisme différentiel (1) implanté entre les deux essieux du véhicule et accolé à la boîte de vitesses (2) pour former avec le moteur (3) un ensemble motopropulseur unique, complet et compact.- Figure 1 shows schematically, seen in plan, an example of application according to the present invention, or
a single differential mechanism (1) located between the two axles of the vehicle and attached to the gearbox (2) to form with the engine (3) a single, complete and compact power train.

Le différentiel (1), qui peut être équipé d'un système de blocage en cas d'utilisation sévère, reçoit de part et d'autre de ses deux sorties de mouvement (4) et (5) un boîtier à trois engrenages à axes para lèles, l'engrenage central (6), en prise sur les sorties (4) et (5), engrenant lui-même avec deux autres engrenages (7) et (8) destinés à transmettre le mouvement aux roues avant et arrière. La liaison mécanique aux roues est constituée d'un arbre de transmission (9) pouvant être téléscopique, si besoin est, et comportant à chacune de ses extrémités une transmission homocinétique à grand débattement angulaire (10), la transmission côté différentiel étant implantée et liée en rotation dans l'engrenage (7) ou (8) et celle côté roue dans le moyeu de roue. The differential (1), which can be equipped with a blocking system in the event of severe use, receives on both sides of its two movement outputs (4) and (5) a box with three axis gears in parallel, the central gear (6), engaged on the outputs (4) and (5), meshing itself with two other gears (7) and (8) intended to transmit the movement to the front and rear wheels. The mechanical connection to the wheels consists of a transmission shaft (9) which can be telescopic, if necessary, and comprising at each of its ends a constant velocity transmission with large angular movement (10), the differential side transmission being installed and linked rotating in the gear (7) or (8) and that on the wheel side in the wheel hub.

Les quatre roues étant directrices, cette caractéristique de direction est parfaitement compatible avec la cinématique de transmission intégrale décrite. Il est bien entendu que, sans sortir du ca dre de l'invention, d'autres dispositions du différentiel sont possibles ainsi que d'autres agencements concernant les boîtiers latéraux comme nous allons le voir maintenant. The four wheels being steered, this steering characteristic is perfectly compatible with the all-wheel drive kinematics described. It is understood that, without departing from the scope of the invention, other arrangements of the differential are possible as well as other arrangements concerning the side housings as we will see now.

- Sur la figure 2, nous voyons représenté, vu en plan, un véhicule à transmission intégrale de conception voisine de celle du vé- hicule décrit sur la figure 1 mais avec un empattement plus long conduisant à dissocier le différentiel (1) de la boite de vitesses (2) et à relier mécaniquement ces deux organes par une transmission mé- canique (11). - In FIG. 2, we see represented, seen in plan, an all-wheel drive vehicle of design similar to that of the vehicle described in FIG. 1 but with a longer wheelbase leading to dissociate the differential (1) from the gearbox of gears (2) and of mechanically connecting these two members by a mechanical transmission (11).

- Sur la figure 3, les boîtiers latéraux sont disposés autrement que sur le véhicule décrit sur la figure 1 ; en effet, les deux sorties de mouvement (4) et (5) n'entraînent plus l'engrenage central (6) mais plutôt l'engrenage (7), l'engrenage (6) servant alors d'intermédiaire. I1 est à noter à propos de cette disposition de boîtier latéral que les sorties (4) et (5) du différentiel pourraient entrainer les engrenages (8) au lieu des engrenages (7) sans sortir du cadre de l'invention. - In Figure 3, the side boxes are arranged differently than on the vehicle described in Figure 1; in fact, the two movement outputs (4) and (5) no longer drive the central gear (6) but rather the gear (7), the gear (6) then serving as an intermediary. It should be noted with regard to this arrangement of the lateral housing that the outputs (4) and (5) of the differential could drive the gears (8) instead of the gears (7) without departing from the scope of the invention.

- Sur la figure 4, nous voyons représenté, toujours en plan, un véhicule basé sur le même principe que celui décrit sur la figure 1 mais avec des boîtiers latéraux comportant non plus trois engrenages à axes parallèles mais deux engrenages (12) et (13) au moyen d'un lien à entraînement positif genre chaîne mécanique ou courroie dentée. - In Figure 4, we see shown, still in plan, a vehicle based on the same principle as that described in Figure 1 but with side boxes no longer having three gears with parallel axes but two gears (12) and (13 ) by means of a positive drive link like mechanical chain or toothed belt.

- Nous constatons sur les véhicules précédemment décrits et représentés sur les figures 1, 2, 3 et 4 que l'implantation du diffé- rentiel ést telle que les quatre transmissions mécaniques entraî- nant les roues en rotation sont identiques en longueur. Cet agencement, bien que d'un grand intérêt au point de vue prix de revient et maintenance des transmissions, n'est nullement impératif comme nous allons le voir plus précisément sur la figure 5, où est repré senté toujours vu en plan un véhicule à traction intégrale dont le différentiel (1) est implanté plus près que précédemment de l'un des deux essieux (en l'occurence de l'essieu avant).Suivant cette disposition, les transmissions avant et arrière sont de longueur différente ; d'autre part, le véhicule étant toujours à quatre roues directrices, le risque d'interférence de chaque roue arrière avec sa transmission en cas de débattement angulaire maximum, si la transmission est longue (dans le cas de véhicules à grand empattement) peut être évité en implantant dans les moyeux de roue arrière une transmission homocinétique classique (15), elle-même reliée à la transmission homocinétique à grand débattement angulaire (10) qui sert alors de simple renvoi d'angle. - We note on the vehicles previously described and represented in Figures 1, 2, 3 and 4 that the layout of the differential is such that the four mechanical transmissions driving the rotating wheels are identical in length. This arrangement, although of great interest from the point of view of cost price and maintenance of the transmissions, is in no way imperative as we will see more precisely in FIG. 5, where a vehicle is shown always seen in plan. all-wheel drive, the differential (1) of which is located closer than before to one of the two axles (in this case the front axle). According to this arrangement, the front and rear transmissions are of different length; on the other hand, the vehicle being always with four steered wheels, the risk of interference of each rear wheel with its transmission in the event of maximum angular movement, if the transmission is long (in the case of vehicles with large wheelbase) may be avoided by installing a conventional constant velocity transmission (15) in the rear wheel hubs, itself connected to the constant velocity constant velocity transmission (10) which then serves as a simple angle gear.

Selon une autre caractéristique de l'invention, cette dernière s'applique aussi aux véhicules automobiles à quatre roues motrices à transmission alternée comme décrit dans l'introduction du présent exposé. La figure 6 nous montre toujours vu en plan un véhicule con çu sur ce principe, c'est-à-dire avec un système de crabotage (16) dont la commande est représentée de façon schématique par la flèche à double sens (17). Le système de crabotage (15), agissant sur chacun des deux engrenages (13) permet de lier ceux-ci en rotation avec le fourreau (18) qui reçoit les deux transmissions homocinétiques à grand débattement angulaire (10), ce qui permet un surcroît occasionnel de motricité sur les deux roues arrière, les deux roues avant étant constamment motrices et directrices.On notera que sur l'exemple décrit sur la figure 6 seul l'essieu avant est directeur, ce qui est parfaitement compatible avec la cinématique de transmission alternée décrite, mais que tout autre système à quatre roues directrices peut être utilisé. D'autre part il va de soi que le système de crabotage (16) pourrait être appliqué aux deux engrenages (12) pluton qu'aux deux engrenages (13) sans rien changer au principe même de l'invention, les deux roues arrière seraient dans ce cas constamment motrices, et le surcroît occasionnel de motricité sur les deux roues avant. According to another characteristic of the invention, the latter also applies to four-wheel drive motor vehicles with alternating transmission as described in the introduction to the present description. Figure 6 shows us always seen in plan a vehicle designed on this principle, that is to say with a dog clutch system (16) whose control is shown schematically by the two-way arrow (17). The dog clutch system (15), acting on each of the two gears (13) makes it possible to link them in rotation with the sleeve (18) which receives the two constant velocity constant velocity transmissions (10), which allows an increase occasional traction on the two rear wheels, the two front wheels being constantly driving and steering. Note that in the example described in FIG. 6, only the front axle is steered, which is perfectly compatible with the kinematics of alternating transmission. described, but that any other four-wheel steering system can be used. On the other hand it goes without saying that the dog clutch system (16) could be applied to the two gears (12) rather than to the two gears (13) without changing anything in the very principle of the invention, the two rear wheels would be in this case constantly driving, and the occasional increase in traction on the two front wheels.

Il est à remarquer que, sur les véhicules décrits sur les figures 1, 2, 3, 4, 5 et 6, le diamètre des roues est identique à l'avant et à l'arrière, ce qui n'est pas impératif, les diamètres des roues pouvant varier d'un essieu à l'autre par simple changement des diamètres primitifs des engrenages d'entraînement (7) et (8) des figures 1, 2 et 3, ou bien des diamètres primitifs des engrenages d'entrainement (12) et (13) des figures 4, 5 et 6. It should be noted that, on the vehicles described in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5 and 6, the diameter of the wheels is identical at the front and at the rear, which is not imperative, the wheel diameters which can vary from one axle to another by simply changing the pitch diameters of the drive gears (7) and (8) of Figures 1, 2 and 3, or the pitch diameters of the drive gears ( 12) and (13) of Figures 4, 5 and 6.

Par ailleurs, si l'invention concerne plus particulièrement des véhicules du genre à quatre roues motrices, diverses applications partielles de ladite invention sont possibles comme nous allons le voir ci-après. Furthermore, if the invention relates more particularly to vehicles of the four-wheel drive type, various partial applications of the said invention are possible as we will see below.

I) Adaptation partielle de l'invention à des véhicules à deux roues motrices. I) Partial adaptation of the invention to two-wheel drive vehicles.

a) Sur la figure 7, nous voyons représenté vu en plan un véhicule à un seul essieu moteur, en l'occurence l'essieu avant, ce dernier étant à la fois moteur et directeur, les arbres de transmission (9) reliant le différentiel (1) aux roues avant par l'intermédiaire de deux transmissions à grand débattement angulaire (10). Sur le principe décrit sur la figure 7, le différentiel (1} est accolé à la boite de vitesses (2) pour former avec le moteur (3) un groupe motopropulseur unique, compact et complet, le différentiel (1) ncé- tant pas aligné avec un axe ou les deux axes de essieu avant, mais situé entre les deux essieux. a) In FIG. 7, we see represented seen in plan a vehicle with only one driving axle, in this case the front axle, the latter being both engine and steering, the transmission shafts (9) connecting the differential (1) to the front wheels via two transmissions with large angular movement (10). On the principle described in FIG. 7, the differential (1} is attached to the gearbox (2) to form with the engine (3) a single, compact and complete powertrain, the differential (1) not being aligned with an axle or both axles of the front axle, but located between the two axles.

b) Sur la figure 8, le véhicule représenté possède un essieu avant directeur et un essieu arrière moteur ; le mécanisme différentiel, implanté entre les deux essieux étant relié aux roues arrière motrices par les arbres de transmission (9) comprenant à chaque extrémité une transmission homocinétique à grand débattement angulaire tao). b) In FIG. 8, the vehicle shown has a steering front axle and a driving rear axle; the differential mechanism, located between the two axles being connected to the rear driving wheels by the transmission shafts (9) comprising at each end a constant velocity transmission with large angular movement (tao).

II) Adaptation partielle de l'invention à des véhicules possédant déjà un essieu moteur à l'avant ou à l'arrière selon des agencements connus. II) Partial adaptation of the invention to vehicles already having a driving axle at the front or at the rear according to known arrangements.

a) Sur la figure 9, le véhicule représenté possède initialement un essieu avant moteur et directeur selon un principe connu, c'està-dire avec un différentiel (1) aligné avec l'essieu avant et relié aux roues au moyen de deux arbres classiques (19) comprenant à leurs extrémités une transmission homocinétique classique (15). Une adaptation partielle de l'invention aux agencements connus qui viennent d'être décrits permet de transformer le véhicule décrit initialement prévu avec le seul essieu avant moteur en un véhicule à quatre roues motrices. a) In FIG. 9, the vehicle shown initially has a driving and steering front axle according to a known principle, that is to say with a differential (1) aligned with the front axle and connected to the wheels by means of two conventional shafts (19) comprising at their ends a conventional constant velocity transmission (15). A partial adaptation of the invention to the known arrangements which have just been described makes it possible to transform the vehicle described initially provided with the single driving front axle into a four-wheel drive vehicle.

Sur la demi-vue A, l'adjonction d'un boîtier à deux engrenages (12) et(13) liés entre eux par un lien à entraînement positif genre chaîne mécanique ou courroie dentée sur le différentiel (1), l1en- grenage (12) étant intercalé entre les sorties du mouvement (4) et (5) du différentiel et la transmission de mouvement aux roues avant, permet de transformer le véhicule en un véhicule à quatre roues motrices à transmission intégrale en reliant l'engrenage (13) à la roue arrière au moyen d'un arbre (9) comprenant à ses deux extrémités une transmission à grand débattement angulaire (10), une liai son intermédiaire entre la roue et la transmission (10) côté roue étant possible avec une transmission classique (15) en cas dtinter- férence de l'arbre (9) avec la roue en cas de débattement angulaire maximum, le véhicule étant à quatre roues directrices. In half-view A, the addition of a box with two gears (12) and (13) linked together by a positive drive link like mechanical chain or toothed belt on the differential (1), the gear ( 12) being interposed between the outputs of the movement (4) and (5) of the differential and the transmission of movement to the front wheels, makes it possible to transform the vehicle into a four-wheel drive vehicle with all-wheel drive by connecting the gear (13) to the rear wheel by means of a shaft (9) comprising at its two ends a transmission with large angular movement (10), a link between its wheel and the transmission (10) on the wheel side being possible with a conventional transmission ( 15) in the event of interference of the shaft (9) with the wheel in the event of maximum angular movement, the vehicle being with four steered wheels.

Sur la demi-vue B, l'adjonction d'un boîtier à deux engrenages (12) et (13) comprenant sur les engrenages (13) un système de crabotage permet de transformer le véhicule en un véhicule à quatre roues motrices à transmission alternée comme décrit sur la figure 6. In half-view B, the addition of a box with two gears (12) and (13) comprising on the gears (13) a dog clutch system makes it possible to transform the vehicle into a four-wheel drive vehicle with alternating transmission as depicted in Figure 6.

A noter que l'adjonction d'un boîtier à trois engrenages droits (6), (7), et (8) de part et d'autre du différentiel (1), avec les sorties de mouvement (4) et (5) entraînant l'engrenage (7) tel que le montre la figure 3 est également possible. Note that the addition of a box with three spur gears (6), (7), and (8) on either side of the differential (1), with the movement outputs (4) and (5) driving the gear (7) as shown in Figure 3 is also possible.

b) Sur la figure 10, le véhicule représenté possède initialement un différentiel (1) aligné avec l'essieu arrière. b) In FIG. 10, the vehicle shown initially has a differential (1) aligned with the rear axle.

Il va de soi qu'une adaptation partielle de l'invention aux agencements connus décrits sur la figure 10 permet la même transformation que sur la figure 9, c'est-à-dire soit une transmission intégrale tel que représenté sur la demi-vue C, soit une transmission alternée tel que représenté sur la demi-vue D. It goes without saying that a partial adaptation of the invention to the known arrangements described in FIG. 10 allows the same transformation as in FIG. 9, that is to say either an all-wheel drive as shown in the half view C, or an alternating transmission as shown in the half-view D.

Claims

1) Four-wheel drive land vehicle characterized in that it comprises a single differential mechanism located between the two axles, the mechanical connection to each wheel consisting of a transmission shaft equipped at its two ends with a constant velocity transmission with a large angular displacement, one on the wheel side and the other being mechanically connected to the differential.

2) .Vehicle according to claim 1 characterized in that each of the two differential movement outputs drives a central spur gear, which itself meshes with two other spur gears distributed around the first, these last two gears receiving side transmissions differential of the mechanical connections to the wheels to drive one a front wheel and the other a rear wheel.

3) Vehicle according to claim 1 characterized in that each of the two differential movement outputs drives a cylindrical gear receiving the differential side transmission of the mechanical connection to one of the two wheels located on the same side of the vehicle. This gear meshes itself with a second gear serving as an intermediary for a third cylindrical gear which receives the differential side transmission of the mechanical connection to the other wheel.

4) Vehicle according to claim 1 characterized in that each of the two differential movement outputs drives a mechanical chain or flexible link gear with positive drive and receiving the differential side transmission of the mechanical connection to one of the two wheels located on the same side of the vehicle. This gear drives a second gear receiving the transmission on the different side of the mechanical connection to the other wheel, the two gears being connected together by a mechanical chain or a flexible link with positive drive.

5) Vehicle according to claims 1 and 2, or 1 and 3, or i and 4, characterized in that the two gears driving the transmissions of the two front wheels or else of the two rear wheels each comprise a clutch clutch device , making it possible to make the two front or rear drive wheels as required.

6) Vehicle according to claim 1, characterized in that the wheel side transmission of the mechanical connection to the wheel is connected to the latter via a shaft end and a constant velocity transmission of any type for avoid interference of the drive shaft with said wheel if necessary.

7) Vehicle according to claims 1 and 2, or 1 and 3, or 1 and 4, or 1, 2 and 6, or 1, 3 and 6, or 1, 4 and 6, characterized in that it is with four-wheel steering and constantly driving (all-wheel drive).

8) Vehicle according to claims 1, 2 and 5, or 1, 3 and 5, or 1, 4 and 5, plus claim 6 '' following need, characterized in that it comprises only two constantly driving rocks, both other wheels being driven on command (alternating transmission).

9) Land vehicle characterized in that it comprises two driving wheels, the axis of the differential not being aligned with the axis of the driving axle, but offset so that a mechanical connection to the wheels according to the Claims 1 or 1 and 6 are essential, the differential side transmission being coupled with the corresponding movement output of the differential.

10) A four-wheel drive land vehicle characterized by the addition of a second driving axle according to claims 1, 3 and .7 or 1, 4 and 7 or -1, 3, 5 and 8 or 1, 4, 5 and 8, plus claim 6 according to need, on a vehicle initially designed with a single driving axle, the differential being aligned with the axis of said axle according to known arrangements.

11) Vehicle according to claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and 10 characterized in that it comprises four wheels of identical diameter.

12) Vehicle according to claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and 10 characterized in that the wheels of one axle being of a diameter different from that of the wheels of another axle, equality of tangential speeds is obtained by the desired inequality of the pitch diameters of the corresponding drive gears.