FR2624942A1

FR2624942A1 - Differentiel a reponse lineaire et glissement limite

Info

Publication number: FR2624942A1
Application number: FR8816779A
Authority: FR
Inventors: Daniel Wesley Hazebrook
Original assignee: GKN Automotive Components Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1989-06-23
Also published as: AU602837B2; KR890009679A; CN1040421A; GB2213887A; GB8826122D0; GB2213887B; IT8822786A0; DE3842760A1; JPH02138548A; IT1227639B; US4869129A; ES2012918A6; JP2727206B2; BR8806505A; AU2472488A

Abstract

Différentiel à réponse linéaire et glissement limité; - il comprend en combinaison un différentiel et un coupleur hydraulique; le pignon d'attaque 35 du différentiel fait tourner le carter du différentiel dont le pignon conique 54 est monté en rotation à poste fixe dans le carter; des manchons de différentiel 46, 44 sont montés en rotation aux extrémités du carter et portent chacun un pignon différentiel 52, 50 qui engrènent avec le pignon conique 54 et transmet par cannelures 48 le mouvement aux arbres de sortie respectifs 38, 36; un des manchons 46 peut se déplacer en translation dans une chambre 58 du carter qui contient un fluide à forte viscosité 60 et deux jeux de disques annulaires 64, 66 qui alternent entre eux et sont fixés respectivement au carter et au manchon mobile 46 solidaire d'un couvercle 68; l'échauffement et la dilatation du fluide 60 dus à la rotation asynchrone des disques 64, 66 déplacent le couvercle 68 et entraînent par l'intermédiaire du manchon mobile 46 le pignon 52 vers le pignon conique 54, ce qui durcit l'engrènement et modifie la différenciation entre les manchons 46, 44, et transfère le couple de façon linéaire entre les manchons 46, 44; - application notamment aux véhicules automobiles sur roues.

Description

La présente invention a trait aux mécanismes différen-

tiels et plus particulièrement à un mécanisme différentiel à glissement linéaire limité, du type comprenant un accouplement

à fluide qui en fait partie intégrante.

Pendant la marche d'un véhicule automobile il arrive que

les quatre roues ne tournent pas toutes à la même vitesse.

C'est le cas courant lorsque le véhicule suit une trajectoire courbe, mais cela peut aussi résulter sgit d'un changement de dimensions des pneumatiques, soit d'un freinage, soit encore

d'un défaut d'uniformité de la surface de la route. Pour te-

nir compte des vitesses différentes des roues tout en appli-

quant la puissance du moteur aux deux roues motrices (ou aux quatre roues motrices dans un véhicule 4 x 4), on a depuis

longtemps disposé un différentiel entre les roues motrices.

Ce différentiel permet aux roues de tourner à une vitesse in-

dépendante tout en continuant d'appliquer le couple aux roues.

Bien que cette solution ait donné satisfaction dans la plu-

part des conditions de conduite, elle s'est révélée inadaptée lorsque l'une des roues motrices roule sur une surface dont le coefficient d'adhérence ou de frottement est sensiblement

inférieur à celui que rencontre l'autre roue. Dans ces condi-

tions, la roue qui subit le moins de friction avec la surface

routière a tendance, du fait de l'action produite par le dif-

férentiel, à tourner alors qu'un très faible couple est appli-

qué à la roue qui subit une friction plus élevée de la part du revêtement routier. Cela peut se produire dans des conditions de surface o, par exemple, l'une des roues motrices roule sur

de la boue ou du verglas, ce qui finit par immobiliser le vé-

hicule.

Différentes tentatives ont été faites dans l'art anté-

rieur pour porter remède à cette situation de façon à modifier la différenciation des roues lorsqu'elles se trouvent dans les conditions extrêmes décrites ci-dessus. Dans ces solutions, on utilise un mécanisme qui fait que les arbres de chacune des

roues motrices tendent à tourner à la même vitesse. Ce méca-

nisme peut prendre la forme d'un accouplement mécanique direct

ou d'un embrayage à friction, ou d'un coupleur hydraulique.

On trouve des exemples caractéristiques d'embrayage à

friction dans le brevet US-A-4 583 424 délivré à Hiddessen et.

-2- al, qui décrit un différentiel à glissement limité comportant un couple conique et des disques à pression actionnés par un

organe de commande du type axial, et dans le brevet US-A-

3 987 680 délivré à Engle, qui décrit un engrenage planétaire à différentiel et à glissement limité, ainsi qu'un dispositif

de commande pour exercer une pression sur les disques de l'em-

brayage à friction en fonction des différences de vitesse de rotation. Ces deux solutions ont cependant tendance à produire un gradin dans la résistance de différenciation lorsque les disques de l'embrayage commencent à entrer en contact entre eux.

Parmi les mécanismes d'accouplement à fluide ou hydrau-

liques, une gamme de solutions utilise des impulseurs qui se déplacent dans un fluide hydraulique. Un exemple-type d'un tel mécanisme est décrit dans le brevet US-A-3 915 031 délivré à Hanson, qui utilise un réservoir pouvant être rempli d'un fluide hydraulique et dans lequel tourne un impulseur, relié à l'un des arbres de roues motrices; la viscosité du fluide

oppose une résistance à la différenciation et assure une ré-

partition plus uniforme du couple entre les roues motrices.

Toutefois, cette solution présente l'inconvénient que sa sé-

curité est basée sur des impulseurs qui se déplacent dans un

liquide à haute viscosité, ce qui produit une perte de puis-

sance motrice. Le brevet US-A-3 534 633 délivré à Chocholek et le brevet US-A-4 493 227 délivré à Schmid décrivent des

dispositions analogues.

La Figure 1 du dessin annexé montre une autre solution qui utilise un fluide hydraulique 10 contenu dans un carter 12 dans lequel sont logés des disques annulaires et perforés 14 et 16 relativement rapprochés et fixés alternativement à

l'un et à l'autre des deux arbres 18 et 20 de roues motrices.

Un exemple-type d'une telle disposition fait l'objet du bre-

vet US-A-2 949 046 délivré à Critelli. Le carter 12 renferme un différentiel à planétaire et satellites 22, ainsi que la série précitée de disques 14 et 16. A l'intérieur du carter se trouve un liquide à forte viscosité 10. Lorsque l'un des arbres de roue tourne à une vitesse qui diffère de la vitesse de l'arbre de l'autre roue, les disques tournent par rapport les uns aux autres dans le liquide, ce qui produit un couplage - 3 - hydraulique entre les disques et,-par conséquent, tend à faire tourner les deux arbres de roue à la même vitesse. Le brevet

US-A-3 760 922 délivré à Rolt et al et le brevet US-A-

3 869 940 délivré à Webb et al décrivent des accouplements hydrauliques comportant des disques annulaires alternés. Le

brevet US-A-4 040 271 délivré à Rolt et al et le brevet US-A-

4 096 712 délivré à Webb décrivent chacun un accouplement hy-

draulique dans lequel le volume des chambres est commandé par

un piston soumis à la sollicitation d'un ressort.

Toutefois, un problème important surgit pendant le fonc-

tionnement de ces accouplements hydrauliques à disques ou pla-

teaux. En effet, la rotation relative produite entre les dis-

ques se traduit par un écoulement newtonien du fluide dans le fluide hydraulique, et la relation entre les arbres, d'une

part, et l'entrée/sortie d'énergie, d'autre part, est com-

mandée par des équations bien connues de résistance hydrauli-

que. Cependant, il arrive fréquemment que la rotation relative entre les disques soit telle qu'elle détermine un écoulement de fluide nonnewtonien dans le fluide à forte viscosité, et la nature exacte de la relation entre les arbres et l'énergie

d'entrée/sortie n'est plus commandée par les équations préci-

tées.

Sur le dessin annexé, la Figure 2 est un diagramme carac-

téristique de la courbe de réponse 24 dans le cas du disposi-

tif représenté Figure 1. Cette courbe de réponse 24 indique la valeur du couple de sortie par rapport au temps, o les variables de l'accouplement sont maintenues constantes. Les

variables de l'accouplement sont définies par le nombre de dis-

ques, la forme de leurs ouvertures, leurs dimensions, leur

écartement relatif, ainsi que par la viscosité du fluide hy-

draulique et le pourcentage de remplissage du carter.

On peut analyser les évènements qui se produisent en se

reportant à la courbe de la Figure 2; Ces évènements se dérou-

lent ainsi: entre l'instant T et l'instant T1, l'énergie o d'entrée appliquée à l'accouplement en raison de la rotation

X relative des disques détermine une augmentation de la tempé-

rature et une diminution de la viscosité du fluide. Par consé-

quent, le couple qui traverse l'accouplement est réduit dans une mesure analogue. Entre les moments T1 et T2, la pression - 4 - et la dilatation du fluide qui résultent de l'accroissement de sa température se maintiennent et dépassent maintenant la diminution de la viscosité en tant que cause du changement de couple à travers l'accouplement. Il s'ensuit que le couple produit à travers le dispositif commence à augmenter. Entre les moments T2 et T3, la pression augmente rapidement du fait que le fluide s'est dilaté totalement de manière à remplir le carter. Maintenant et en concomittance, le couple augmente

rapidement. Cela est du à l'interaction produite dans les fen-

tes et gorges des disques qui peuvent donner lieu à un effet de "roue à aubes". Entre les moments T et T4, les limites de

l'accouplement sont atteintes. Dans certains cas, la tempéra-

ture et la pression peuvent continuer à augmenter jusqu'à la

destruction du fluide et/ou de l'accouplement.

Par conséquent, il n'est pas souhaitable de compter uni-

quement sur le déplacement des disques à l'intérieur du fluide

hydraulique pour limiter la différenciation.

Enfin, un autre genre de solution a été proposé pour le problème évoqué plus haut, en incorporant, en plus des disques accouplés par fluide hydraulique, des moyens complémentaires

d'accouplement entre les arbres de roue.

Un agencement visant à l'obtention d'un tel résultat consiste à utiliser un contact mutuel entre les disques. Une solution de ce type est décrite dans le brevet US-A-4 022 084 délivré à Pagdin et al. On utilise dans ce cas un fluide à forte viscosité en combinaison avec des disques, à raison d'un

jeu de disques par arbre de roue, comme on l'a décrit ci-des-

sus, avec pour caractéristique additionnelle que l'un des jeux

de disques peut se déplacer librement dans le sens axial. Lors-

qu'il se produit une vitesse élevée de rotation relative, les disques ont tendance à se rapprocher par suite d'une réaction

inattendue et indéterminée du fluide, ce qui permet à des re-

vêtements superficiels des disques d'entrer en contact.

Un second mode permettant d'aboutir à ce résultat con-

siste à utiliser l'accroissement de pression obtenu dans l'ac-

couplement pour amener un piston à réaliser le contact entre des surfaces de friction. Les brevets US-A-4 031 780 délivré à Dolan et al, et US-A-4 048 872 délivré à Webb décrivent un embrayage à friction actionné par la dilatation volumétrique

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- 5 - d'un fluide à forte viscosité par suite d'un accroissement de pression produit par l'action de cisaillement produite par

les disques que contient l'embrayage.

Le brevet US-A-4 058 027 délivré à Webb qui se rapporte particulièrement à la présente invention constitue une varian- te de cette approche, et utilise deux accouplements distincts à disques intercalés o les disques d'un des accouplements sont sollicités en contact mutuel par friction par l'action résultant de la dilatation du fluide à forte viscosité dans

l'autre accouplement.

Ce type de solution utilisant un fluide à forte visco-

sité présente cependant l'inconvénient qu'on y constate une forte tendance à produire un brusque et important changement de couple de sortie lorsque les éléments entrent en contact, au lieu de produire un accroissement continu de ce couple de sortie. Enfin, le brevet US-A-3 924 489 délivré à Yauda et le brevet US-A-4 458 559 délivré à Croswhite et al décrivent des

systèmes à turbine qui permettent un transfert de couple va-

riable, les mécanismes de turbine de ces mécanismes étant ce-

pendant compliqués, ce qui limite leur domaine d'utilisation pratique. Par conséquent, il subsiste dans l'art considéré ici une

demande pour un différentiel comportant un accouplement hy-

draulique qui fonctionne comme un différentiel à glissement

limité pour véhicules automobiles, notamment du type à trac-

tion avant, différentiel dans lequel le couple initial de sor-

tie est relativement faible et augmente ensuite progressive-

ment jusqu'à atteindre un couple maximal de sortie dont la

valeur soit telle qu'elle assure et garantit une grande sécu-

rité de fonctionnement.

La présente invention utilise en fait un différentiel en combinaison avec un accouplement à fluide hydraulique pour réaliser un différentiel à glissement limité du type désiré ayant des caractéristiques continues de couple de sortie. Ce

résultat s'obtient en disposant l'accouplement précité à dis-

ques et à fluide hydraulique de façon qu'il coopère directe-

ment avec le différentiel. En particulier, le différentiel est agencé de façon à comporter deux arbres, reliés chacun à une des roues motrices et accouplés chacun par l'intermédiaire de

manchons d'engrenages différentiels à un pignon conique com-

mun du différentiel. Les engrenages différentiels engrènent effectivement avec un pignon conique monté en rotation sur une partie fixe du carter. L'accouplement est réalisé avec

des disques annulaires rapprochés, logés dans une chambre rem-

plie d'un fluide hydraulique à forte viscosité et dans laquel-

le un disque annulaire sur deux est fixé à l'un des arbres, tandis que les autres disques annulaires intercalaires sont solidaires du carter. Pendant la rotation des disques par

rapport les uns aux autres, en raison de la rotation de cha-

cune des roues motrices qui tournent à des vitesses différen-

tes, l'échauffement qui s'ensuit du fluide et la dilatation

qui en résulte déterminent le déplacement d'un couvercle cons-

titué par une plaque qui forme l'une des parois de la chambre à fluide. Ce couvercle produit à son tour le déplacement d'un pignon du différentiel de façon qu'il engrène davantage avec le pignon conique. Par conséquent, la différenciation tend à

cesser, en douceur, à mesure que la dilatation du fluide aug-

mente, et atteint sa valeur maximale lorsque le couvercle a

effectué sa course-limite.

Dans ces conditions, l'un des buts de la présente inven-

tion consiste à prévoir un accouplement à différentiel qui

agit de façon à faire cesser l'effet différentiel ou la dif-

férenciation d'une façon à la fois douce, progressive et con-

tinue, en fonction du temps.

Un autre but de la présente invention consiste à prévoir un accouplement différentiel qui soit efficace et conserve son rendement lorsque la valeur-limite de glissement est atteinte,

sans produire cependant d'interférences quelconques avec l'en-

traînement du véhicule au cours des manoeuvres normales de

conduite, par exemple lorsqu'on négocie un virage.

En outre, un autre but de l'invention consiste à prévoir un accouplement différentiel qui permet la "conduite en ligne

droite" sur routes glissantes et aussi de se sortir d'un em-

bourbement.

Par ailleurs, l'invention a pour but de prévoir un ac-

couplement différentiel qui n'est pas sujet à une surcharge

de couple qui pourrait déterminer une panne de fluide hydrau-

- 7 -

lique et/ou de l'accouplement proprement dit.

Ces différents buts, avantages et caractéristiques de

l'invention ressortiront davantage à la lecture de la descrip-

tion détaillée qui suit et se réfère au dessin annexé, sur le-

quel:

La FIGURE 1 est une vue en coupe-élévation d'un conver-

tisseur de coupe à glissement limité suivant l'art antérieur;

La FIGURE 2 est un diagramme montrant la courbe de ré-

ponse du convertisseur selon l'art antérieur de la Figure 1; La FIGURE 3 est une vue en coupe-élévation montrant un

différentiel et accouplement à fluide suivant la présente in-

vention, et

La FIGURE 4 est un diagramme montrant la courbe de ré-

ponse du différentiel et accouplement à fluide suivant la Fi-

gure 3.

Si l'on se réfère de nouveau au dessin, on voit sur la

Figure 3 un mode préféré de réalisation de la présente inven-

tion, désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 26, qui consiste en une combinaison entre un différentiel et un accouplement à fluide hydraulique. Sur cette Figure 2, le

différentiel 28 est représenté dans la partie gauche, par rap-

port au centre, tandis que l'accouplement 30 à fluide hydrau-

lique est représenté dans la partie droite, toujours par rap-

port au centre.

Le dispositif suivant l'invention comprend un carter 32 sur l'extérieur duquel est fixée une couronne dentée 34 qui

engrène avec un pignon 35 de la transmission (non repré-

sentée).Lorsque cette transmission est en service, la cou-

ronne dentée 34 tourne et, en raison de sa fixation au carter 32, ce dernier tourne également. La rotation du carter 32 se

produit autour des arbres de roue 36 et 38.

Ces arbres de roue 36 et 38 tournent par conséquent, par suite de la rotation du carter due à l'action du différentiel 28, dans les conditions suivantes: Chaque arbre de.roue 36

et 38 pénètre dans le carter et plus précisément dans un bos-

sage de carter correspondant 40 et 42. Des manchons 44 et 46, solidaires de pignons de différentiel respectifs, présentent chacun une cavité axiale dans laquelle se loge l'arbre de

roue correspondant 36 ou 38. Chaque arbre de roue 36, 38 pré-

- 8-

sente des cannelures 48 qui assurent le verrouillage en rota-

tion des manchons 44, 46 des pignonsde différentiel par rap-

port aux arbres correspondants. Les manchons 44 et 46 de pi-

gnons de différentiel portent respectivement et effectivement des pignons coniques de différentiel 50 et 52, lesquels en- grènent tous deux avec un pignon conique commun 54 qui peut tourner librement autour d'un axe 56. Cet axe 56 est solidaire du carter 32, afin que le pignon conique 54 reste constamment

dans une position fixe par rapport au carter.

Lorsque la couronne dentée 34 tourne par suite du cou-

ple de rotation imprimé par le moteur, le pignon conique 54

tourne également avec le carter 32, de façon que les deux ar-

bres de roue 36 et 38 tournent de même. S'il arrive que l'un des arbres de roue est soumis à un contre-couple différent par rapport à celui appliqué à l'autre arbre de roue, ce qui peut se produire par exemple lorsque le véhicule suis une

trajectoire courbe de façon que la roue externe soit contrain-

te de tourner plus vite que la roue interne, le différentiel

permet à chaque arbre de roue de tourner à une vitesse dif-

férente, ce qui est absorbé par la rotation du pignon conique 54. L'accouplement ou la liaison entre les arbres de roue,

afin de limiter la différenciation, s'obtient grâce à l'ac-

couplement à fluide hydraulique 30, ainsi qu'il est décrit

ci-après.

Une chambre 58 étanche aux fluides est prévue dans le

carter 32. Cette chambre 58 est remplie avec un fluide hydrau-

lique 60 à forte viscosité. L'expression "forte viscosité" désigne un fluide dont la viscosité est comprise entre 30 000 et 350 000 centistokes. A l'intérieur de la chambre étanche 58 sont disposés deux jeux ou séries de disques annulaires très rapprochés 64 et 66, les disques d'un jeu alternant avec

ceux de l'autre jeu. Un jeu de disques annulaires 64 est soli-

daire du carter 32, tandis que l'autre jeu de disques annu-

laires 66 est solidaire du manchon 46 du pignon de différen-

tiel 52. La chambre étanche 58 est obturée à son extrémité

située en regard du moyeu de carter 40 par un couvercle an-

nulaire 68 fixé au manchon 46 du différentiel. Ce manchon de

différentiel 46 est accouplé à l'arbre de roue 38, avec pos-

- 9--

sibilité de coulissement axial, grâce aux cannelures 48 for-

mées également sur le manchon 46. Par conséquent, le couver-

cle annulaire de fermeture 68 et le manchon 46 du pignon de

différentiel 52 peuvent coulisser axialement le long de l'ar-

bre de roue 38 par rapport au carter 32. Lorsque la pression du fluide s'élève dans la masse de fluide hydraulique à forte

viscosité 60, par suite du cisaillement produit par le mouve-

ment relatif entre les arbres de roue 36 et 38, la pression s'applique contre le couvercle annulaire 68. Ce couvercle 68 est alors sollicité vers la gauche, en regardant la Figure 3, de façon à entraîner avec lui le manchon 46 de pignon de

différentiel qui lui est solidaire et ce pignon de différen-

tiel 52. Il en résulte que le pignon de différentiel 52 en-

grène avec davantage de force avec le pignon conique 54. Cet accroissement de l'énergie d'engrènement a pour conséquence que le pignon conique 54 aura tendance à cesser de tourner, et que les deux arbres 36 et 38 auront tendance à tourner à la même vitesse, à mesure que le couple est transmis entre la

roue qui patine et la roue qui ne patine pas.

En service réel, la transmission du véhicule fait tourner la couronne dentée 34, imprimant ainsi un mouvement de rotation au carter 32 et au pignon conique 54 qui en est solidaire. Le mouvement de rotation du pignon conique 54 a pour conséquence de faire tourner les arbres de roue 36 et 38 en synchronisme avec ce pignon grâce à l'action des pignons de différentiels 50 et 52 et aux cannelures 48, à condition

que chaque arbre de roue subisse le même contre-couple.

Lorsque les deux arbres de roue 36 et 38 tournent à la

même vitesse, les disques annulaires 64 et 68 tournent égale-

ment en synchronisme. Toutefois, lorsque l'un de ces arbres rencontre un contre-couple différent de celui rencontré par l'autre arbre, par exemple pendant que le véhicule suit une trajectoire courbe, les arbres peuvent tourner à des vitesses angulaires différentes du fait de la présence du différentiel; autrement dit, le pignon conique 54 tournera afin d'absorber la variation entre les vitesses de rotation des arbres 36 et 38. Par conséquent, les disques annulaires 64 et 66 tourneront

aussi de façon asynchrone.

La limitation de la différenciation se produit par suite

- 10 -

de la rotation asynchrone continue des disques annulaires 64

et 66 et, par conséquent, des arbres de roue 36 et 38. Lors-

que les arbres de roue tournent à des vitesses angulaires différentes, les disques annulaires 64 et 66 tournent de même à des vitesses angulaires différentes. Si ces conditions se

maintiennent, le fluide à forte viscosité 60 subit un échauf-

fement en raison de l'action de cisaillement produit par les

disques annulaires 64 et 66 qui se déplacent de façon asyn-

chrone dans le fluide 60 à forte viscosité. Cet échauffement détermine une dilatation du fluide à viscosité élevée 60, ce

qui applique une pression contre le couvercle annulaire 68.

Etant donné que ce couvercle annulaire 68 est solidaire du manchon 46 du pignon de différentiel, ce manchon 46 et son pignon 52 sont également entraînés par la pression du fluide à forte viscosité. La dilatation du fluide à forte viscosité a pour effet d'accentuer l'engrènement entre le pignon de différentiel 52 et le pignon conique 54. A mesure que cette

pression augmente, l'effort d'engrènement croit. Un engrène-

ment plus énergique entre le pignon de différentiel 52 et le

pignon conique 54 tend à limiter la rotation du pignon coni-

que 54. Attendu que le pignon conique ne peut plus tourner librement, la différenciation n'est plus illimitée, et une fraction du couple du pignon d'entrée 34 est transmise à l'arbre de roue qui tourne le plus lentement, ce qui le fait tourner ou le fait tourner plus rapidement. Cette limitation

de la différenciation a pour conséquence de rapprocher la ro-

tation des disques annulaires 64 et 68 du synchronisme; autre-

ment dit, la vitesse angulaire des deux jeux de disques an-

nulaires devient plus proche de l'égalité. A mesure que la pression augmente dans le fluide à forte viscosité et que l'engrènement entre le pignon de différentiel et le pignon

conique s'accentue ou se durcit, le couple du pignon d'en-

trée a tendance à se répartir en douceur entre les arbres de roue, jusqu'à atteindre un couple maximal de sortie. Ainsi, à mesure que les disques annulaires continuent de tourner

dans le fluide à forte viscosité, la turbulence et le frotte-

ment du fluide engendrent de la chaleur et de la pression dans la chambre. Cette génération de pression se traduit par un rapprochement entre le couvercle 68 et le pignon conique

- il -

54. L'engrènement accru qui en résulte entre l'engrenage dif-

férentiel 52 et le pignon conique 54 produit une résistance par frottement qui contrarie la rotation du pignon conique 54. Attendu que le couple est transmis de façon linéaire, on constate une tendance à la détente de la pression interne du fluide. L'un des deux effets suivants peut alors se produire: soit le couvercle annulaire se déplacera suffisamment pour réduire la pression et l'accroissement de la température;

* soit la résistance à la différenciation déterminera une dimi-

nution des différences de vitesse entre les arbres d'entrée et de sortie, ce qui réduira la turbulence et le degré de

friction exercée sur les disques annulaires, d'o une dimi-

nution de la température. Par conséquent, le différentiel à réponse linéaire et à glissement limité fonctionne en tant

que mécanisme auto-correcteur.

Le mode de fonctionnement et les caractéristiques pré-

férées de la présente invention, qui la différencient de

l'art antérieur, peuvent être constatés en regardant la Fi-

gure 4 qui est un diagramme de la courbe de réponse 70 du

dispositif à différentiel suivant la présente invention.En-

tre les moments TO et T1, le couple de sortie reste faible, afin de ne pas agir sur la direction et sur la manoeuvre du véhicule dans sa conduite normale, par exemple lorsqu'on suit une trajectoire courbe o si les dimensions des roues sont

inégales. Entre les moments T1 et T2, le différentiel et l'ac-

couplement suivant l'invention fournissent un couple qui aug-

mente en douceur et de façon linéaire à celui des deux arbres de roue qui tourne le plus lentement, c'est-à-dire à l'arbre de roue le plus tracteur. Cette caractéristique assure la "conduite rectiligne" lorsqu'on roule sur des revêtements routiers glissants, ainsi que la possibilité de sortir d'un

état d'embourbement au cas o, par suite de l'effet de diffé-

rentiel, la roue qui roule sur un -revêtement routier glissant tourne alors que l'autre roue ayant une bonne capacité de traction ne tourne pas. Entre les moments T2 et T3, le couple de sortie atteint une valeur maximale qui se situe entre les

limites de sécurité de conduite avec un différentiel à glis-

sement limité suivant la présente invention.

On peut envisager d'autres formes de réalisation de la

- 12 -

présente invention. Par exemple, on pourrait utiliser un pi-

gnon de différentiel à dos conique pour transférer le couple

entre les deux arbres. En outre, il est envisageable d'adop-

ter un roulement de butée entre les faces des pignons de dif-

férentiel en tant que moyen propre à accroître la résistance

à la rotation relative des manchons des pignons de différen-

tiel. Dans une telle disposition, la pression du fluide hy-

draulique agirait de façon à amener les faces des pignons de différentiel à entrer en contact avec la butée à mesure que le couvercle se déplace, afin de produire un transfert linéaire du couple et finalement un synchronisme entre les

vitesses angulaires de ces pignons. D'autres moyens similai-

res, propres à augmenter la résistance à la rotation des man-

chons des pignons de différentiel peuvent également être en-

visages sans s'écarter des principes de la présente invention.

Il convient de tenir compte du fait que les caractéristiques particulières de fonctionnement du différentiel à glissement limité suivant l'invention peuvent être obtenues par les changements et les variantes de l'accouplement à fluide hy-

draulique qui ont été mentionnés plus haut.En outre, l'adop-

tion du différentiel à glissement limité suivant l'invention permet le montage de la couronne dentée 34 sur une première partie de la transmission, tandis que les manchons 44, 46 des pignons de différentiel sont solidaires respectivement des seconde et troisième parties de la transmission. Dans un

mode préféré de réalisation, la première partie de la trans-

mission est reliée aux organes d'entraînement du moteur, tan-

dis que les seconde et troisième parties de la transmission sont reliées aux roues motrices. Pour tout spécialiste dans l'art, il est évident que le différentiel à glissement limité suivant la présente invention peut être utilisé tant dans une transmission à deux roues motrices que dans une transmission

à quatre roues motrices.

Pour les spécialistes dans le domaine de la présente

invention, il est aussi évident que le mode préféré de réali-

sation décrit ci-dessus peut se prêter à différentes modifi-

cations et variantes sans s'écarter cependant des principes

de base de l'invention.

- 13 -

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1. Différentiel à réponse linéaire et glissement limité (28, 26) pour véhicule monté sur roues, du type incorporé à

une transmission composés d'une première partie, d'une secon-

de partie et d'une troisième partie, ce différentiel étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) un carter (32) ayant une première extrémité (42) et une seconde extrémité (40); b) un moyen (34, 35) pour relier ce carter (32) à ladite première partie de la transmission afin que le carter

(32) tourne par suite de la rotation de cette première par-

tie de la transmission; c) un premier pignon de différentiel (52) monté en rotation dans le carter (32); d) un moyen (42) de montage du premier pignon de différentiel (52) dans la seconde partie de la transmisiion; e) un moyen (54, 56) pour relier le premier pignon

différentiel (52) à la seconde partie de la transmission; -

f) un second pignon de différentiel (50) monté en rotation dans le carter (32); g) un moyen (44) de montage en rotation du second pignon de différentiel (50) dans le carter (32), l'un des moyens de montage (46, 44) des premier et second pignons de différentiel (52, 50) dans le carter permettant à l'un de ces pignons (52, 50) de coulisser par rapport au carter (32); h) un moyen (54) pour relier le second pignon de différentiel (50) à la troisième partie de la transmission;

i) un pignon conique (54) monté en rotation à pos-

te fixe dans le carter (32) et engrenant avec les premier et second pignons de différentiel (52, 50); j) une chambre à fluide (58) à l'intérieur dudit carter (32):

k) un fluide ayant une viscosité de valeur prédé-

terminée, qui remplit au moins une partie de ladite- chambre

(58);

1) un premier jeu de disques (64) dans la chambre à fluide (58), ces disques étant solidaires du carter (32); m) un second jeu de disques (66) dans la chambre à fluide (58), ces disques étant solidaires de l'un desdits

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premier et second pignons de différentiel (52, 50), les dis-

ques (64) de ce second jeu altenant avec ceux (66) du premier jeu (52);

n) un moyen pour solliciter l'un des premier et se-

cond pignons de différentiel (52, 50) vers le pignon conique (54) lorsque le fluide (60) s'échauffe et se dilate en raison

de la rotation asynchrone des disques desdits premier et se-

cond jeux de disques (64, 66), cette rotation asynchrone des disques (64, 66) étant produite par la rotation asynchrone des seconde et troisième parties de la transmission, ce qui se traduit par la rotation asynchrone des premier et second

pignons de différentiel (52, 50), ledit pignon conique tour-

nant de façon à absorber ce défaut de synchronisme entre le premier et second pignons de différentiel (52, 50), lesdits premier et second jeux de disques (64, 66) tournant également de façon asynchrone lorsque les premier et second pignons de différentiel (52, 50) tournent de façon asynchrone, et o) un moyen pour transmettre le couple entre les premier et second pignons de différentiel (52, 50) lorsque

l'un d'eux est sollicité vers le pignon conique (54).

2. Différentiel à réponse linéaire et glissement limité

selon l a Revendication 1, dans lequel le carter'(32) présente

& chaque extrémité un palier de coussinet (42, 40), chaque montage de pignon de différentiel (52, 50) comprenant: a) un manchon (46, 44) de pignon de différentiel (52, 50) monté dans l'un des paliers de coussinet (42, 40),

ces manchons (46, 44) ayant une surface interne et une sur-

face externe, la surface interne formant une cavité axiale pourvue de cannelures rectilignes (49, 43) formées sur la surface interne du manchon, et b) un pignon de différentiel (52, 50) solidaire de

chaque manchon (46, 44) à l'intérieur du carter (32) de ma-

nière à engréner avec le pignon conique (54).

3. Différentiel à réponse linéaire et glissement iimité

selon la Revendication 2, caractérisé en ce que le moyen pré-

vu pour relier le premier pignon de différentiel (52) à la seconde partie de la transmission comprend un premier arbre (38) solidaire de la seconde partie de la transmission et pourvu de cannelures (48) à une extrémité, ces cannelures

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coopérant avec celles formées sur la surface interne de la-

dite cavité du manchon (46) du premier pignon de différentiel

correspondant (52).

4. Différentiel à réponse linéaire et glissement limité selon la Revendication 3, caractérisé en ce que le moyen pré- vu pour relier le second pignon de différentiel (50) à la troisième partie de la transmission comprend un second arbre (36) relié à cette troisième partie et pourvu de cannelures

(48) à une extrémité, lesquelles coopèrent avec les cannelu-

res correspondantes formées sur la surface interne de la ca-

vité du manchon de différentiel (44) du second pignon de dif-

férentiel (50).

5. Différentiel à réponse linéaire et glissement limité selon la Revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (46) du premier pignon de différentiel (52) peut coulisser axialement à l'intérieur du palier de coussinet (42) de la

première extrémité du carter (32).

6. Différentiel à réponse linéaire et glissement limité

selon la Revendication 5, caractérisé en ce que le moyen pré-

vu pour solliciter le premier pignon de différentiel (52)

comprend un couvercle (68) formé par une plaque fixée au pre-

mier pignon de différentiel (52) et constituant une paroi d'extrémité de la chambre à fluide (58), ce couvercle (68) pouvant buter de façon étanche contre cette paroi et étant sollicité en direction du premier pignon de différentiel (52) lorsque le fluide (60) qui remplit la chambre (58) du carter

(32) s'échauffe et se dilate en raison de la rotation asyn-

chrone des disques (64, 66) des premier et second jeux de disques.

7. Différentiel à réponse linéaire et glissement limité selon la Revendication 5, caractérisé en ce que les moyens

prévus pour transmettre le couple consiste en une force crois-

sante d'engrènement entre le premier pignon différentiel (52)

et le pignon conique (54) par suite de la sollicitation exer-

cée sur le couvercle (68), ce qui se traduit par un transfert croissant de couple entre les seconde et troisième parties

de la transmission après l'écoulement d'un laps de temps pré-

déterminé.

8. Différentiel à réponse linéaire et glissement limité

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selon la Revendication 5, caractérisé en ce que les moyens prévus pour relier le carter (32) à la première partie de la transmission comprennent: a) un pignon (35) relié à la première partie de la transmission, et b) une couronne dentée (34) solidaire de l'extérieur

du carter (32) et en prise avec ledit pignon (35).

9. Différentiel à réponse linéaire et glissement limité selon la Revendication 8, caractérisé en ce que le pignon o10 intermédiaire (54) et chacun des pignons de différentiel (52,

) sont des engrenages coniques.

10. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té selon la Revendication 8, caractérisé en ce que le pignon intermédiaire (54) est un pignon conique à dos tronconique, et que les pignons de différentiel (52, 50) sont également

des pignons coniques à dos tronconique.

11. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té pour véhicule monté sur roues, du type incorporé à une transmission composée d'une première partie, d'une seconde

partie et d'une troisième partie, ce différentiel étant ca-

ractérisé en ce qu'il comprend: a) un carter (26, 28) ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité étant formée

par un premier palier de coussinet (42), tandis que la se-

conde extrémité est formée par un second palier de coussinet (40);

b) un moyen pour relier le carter (26, 28) à la pre-

mière partie de la transmission afin que le carter puisse

tourner lorsque la première partie de la transmission est en-

traînée en rotation; c) un premier manchon (46) de pignon de différentiel monté dans le premier palier de coussinet (42) de manière que ce premier manchon (46) puisse se déplacer en translation par rapport au carter (26, 28), ce premier manchon (46) présentant en outre une surface interne formant une cavité axiale dans la surface interne de laquelle sont formées des cannelures (48); d) un premier pignon de différentiel (52) monté sur le premier manchon (42);

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e) un premier arbre (38) solidaire de ladite secon-

de partie de la transmission et pourvu de cannelures (48) à une première extrémité, cette première extrémité du premier arbre (38) étant logée dans ladite cavité axiale du premier manchon (46) dont les cannelures coopèrent agec celles (48) du premier arbre (38), ce premier manchon de différentiel (46) étant mobile en translation par rapport à ce premier arbre (38);

f) un second manchon (44) pour pignon de différen-

tiel, monté en rotation dans le second palier de coussinet (40) du carter, ce second manchon (44) présentant une surface interne (48) formant une cavité axiale munie de cannelures (43); g) un second pignon de différentiel (50) monté sur le second manchon de différentiel (44); h) un second arbre (36) relié à ladite troisième

partie de la transmission, ce second arbre étant muni de can-

nelures (48) à une extrémité; celle-ci étant logée dans ladi-

te cavité axiale du second manchon (44) de pignon de diffé-

rentiel (50), de façon que les cannelures du second manchon (44) engrènent avec celles (48) du second arbre (36);

i) un pignon conique (54) monté en rotation à pos-

te fixe sur ledit carter (32) et qui engrène avec les premier et second pignons de différentiel (52, 50); j) une chambre (58) destinée à recevoir un fluide à l'intérieur du carter; k) un fluide (60) ayant une viscosité de valeur prédéterminée et qui remplit au moins une partie de ladite chambre (58); 1) un premier jeu de disques annulaires (64) logés dans ladite chambre (58) et fixés au carter (32); m) un second jeu de disques annulaires (66) logés dans ladite chambre (58). et fixés au premier manchon (46) de pignon de différentiel, ce second jeu de disques annulaires (66) alternant avec le premier jeu de disques annulaires (64), et. n) un moyen pour solliciter le premier manchon (46)

de pignon de différentiel vers le pignon conique (54) lors-

que le fluide (60) s'échauffe et se dilate en raison de la

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rotation asynchrone des disques des premier et second jeux de disques annulaires (64, 66), cette rotation asynchrone des disques annulaires des premier et second jeux (64, 66) étant due à la rotation asynchrone des seconde et troisième parties de la transmission, qui se traduit effectivement par la rotation asynchrone des premier et second manchons (46, 44) des pignons de différentiel (52, 50), le pignon conique (54) absorbant et permettant cette rotation asynchrone des premier et second manchons (46, 44), les premier et second

jeux de disques annulaires (64, 66) tournant de façon asyn-

chrone lorsque les premier et second manchons (46, 44) tour-

nent aux-mêmes de façon asynchrone, et o) des moyens pour transmettre le couple entre les

premier et second manchons (46, 44) de pignons de différen-

tiel lorsque l'un de ces pignons (52, 50) est sollicité vers

le pignon conique (54).

12. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té selon la Revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de sollicitation comprennent un couvercle (68), sous forme

d'une plaque fixée au premier manchon (46) de pignon diffé-

rentiel (52) et qui forme une partie de la paroi de la chambre (58) destinée à recevoir ledit fluide (60), ce couvercle (68) venant en outre buter contre le carter (32) et étant sollicité vers le pignon conique (54) par ledit fluide (60); en outre, ce couvercle (68) est sollicité avec une force croissante vers le pignon conique (54) en raison de l'échauffement progressif du fluide (60) lorsque les premier et second jeux de disques

annulaires (64, 66) tournent de façon asynchrone.

13. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té selon la Revendication 12, caractérisé en ce que les moyens prévus pour transmettre le couple est une force croissante d'engrènement entre le premier pignon de différentiel (52) et le pignon conique (54), cette force se produisant par suite de la sollicitation exercée sur le couvercle (68), la force croissante d'engrènement se traduisant par l'établissement

d'un transfert à croissance linéaire du couple entre les se-

conde et troisième parties de la transmission après un laps

de temps prédéterminé.

14. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

- 19 -

té selon la Revendication 13, caractérisé en ce que le moyen prévu pour relier le carter (32) à une première partie de la transmission comprend: a) un pignon droit (35) relié à la première partie de la transmission, et b) une couronne dentée (34) solidaire de l'extérieur

du carter (32) et en prise avec le pignon droit (35).

15. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té selon la Revendication 14, caractérisé en ce que le pignon

intermédiaire de différentiel (54) et les pignons de diffé-

rentiel (52, 50) qui engrènent avec le pignon intermédiaire

(54) sont tous des pignons à denture conique.

16. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té selon la Revendication 14, caractérisé en ce que le pignon

conique (54) est du type à dos tronconique, et que les pre-

mier et second pignons de différentiel (52, 50) sont égale-

ment des pignons à dos tronconique.

17. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té pour un véhicule monté sur roues et comportant une trans-

mission formée d'une première partie, d'une seconde partie et d'une troisième partie, ce différentiel étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) un carter (32) ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité du carter étant

pourvue d'un palier de coussinet (42) qui en fait partie in-

tégrante, tandis que la seconde extrémité du carter comporte

également un palier de coussinet (40) qui en fait partie in-

tégrante;

b) un moyen pour relier le carter (32) à la premiè-

re partie de la transmission afin que le carter puisse tour-

ner lorsqu'on fait tourner ladite première partie de la trans-

mission; c) un premier manchon (46) de pignon de différentiel (52) monté de façon à permettre son mouvement de translation

par rapport au carter (32), ce premier manchon (46) présen-

tant en outre une surface interne (48) qui forme une cavité axiale pourvue de cannelures (49) formées sur ladite surface interne; d) un premier pignon de différentiel (52) monté sur

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le premier manchon (46);.

e) un premier arbre (38) relié à ladite première partie de la transmission et pourvu de cannelures (48) à une extrémité, cette extrémité étant logée dans ladite cavité du premier manchon de différentiel (46), les cannelures (49)

formées sur le premier manchon (46) coopérant avec les can-

nelures (48) formées sur le premier arbre (38), le premier manchon (46) pouvant se déplacer en translation par rapport à ce premier arbre (38); f) un second manchon (44) de pignon de différentiel (50), monté sur le second palier de coussinet (40) du carter,

ce second manchon (44) présentant une surface interne for-

mant une cavité axiale pourvue de cannelures (43); g) un second pignon de différentiel (50) monté sur ledit second manchon (44) de pignon de différentiel (50);

h) un second arbre (36) relié à la troisième par-

tie de la transmission et pourvu de cannelures (48) sur une de ses extrémités, cette extrémité étant logée dans ladite cavité axiale du second manchon (44) de pignon différentiel, les cannelures (48) du second manchon (44) coopérant avec celles formées sur ledit second arbre; i) un pignon conique (54) monté en rotation et à poste fixe sur le carter (32) et engrenant avec les premier et second pignons de différentiel (52, 50); j) une chambre (58) destinée à contenir un fluide, formée à l'intérieur du carter (32);

k) un fluide (60) ayant une viscosité de valeur pré-

déterminée et qui remplit au moins une partie de ladite cham-

bre (58); 1) un premier jeu de disques annulaires (64) logés dans ladite chambre à fluide (58), ces disques étant fixés audit carter (32); m) un second jeu de disques annulaires (66) logés

dans ladite chambre à fluide (58) et fixés au premier man-

chon (46) de pignon différentiel (52), les disques annulaires (66) de ce second jeu étant intercalés avec ceux du premier jeu (64), et n) un moyen pour solliciter le premier manchon (46)

de pignon différentiel (52) vers le pignon conique intermé-

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diaire (54) du différentiel lorsque le fluide (60) s'échauffe et se dilate quand les premier et second disques annulaires tournent de façon asynchrone, la rotation asynchrone de ces premier et second jeux de disques annulaires (64, 66) étant produite par la rotation asynchrone des première et seconde

parties de la transmission, la rotation asynchrone des secon-

de et troisième parties de la transmission résultant de la rotation asynchrone des premier et second manchons (46, 44)

des pignons du différentiel, ledit pignon conique (54) tour-

nant de façon à absorber et permettre cette rotation asyn-

chrone des premier et second manchons (46, 44) du différen-

tiel, les premier et second jeux de disques annulaires (64,

66) tournant de façon asynchrone lorsque les premier et se-

cond manchons (46, 44> tournent de façon asynchrone, la sol-

licitation du premier manchon (46) ayant pour effet d'imposer

une résistance à la rotation du pignon conique (54), la ré-

sistance à la rotation de ce pignon conique (54) déterminant le transfert de couple entre les premier et second manchons (46, 44) du différentiel, lesdits moyens de sollicitation comprenant un couvercle (68) fixé au premier manchon (46) du premier pignon de différentiel (52), ce couvercle (68) faisant partie de la chambre (58) à fluide (60) et venant

buter de façon hermétique contre ledit carter (32), ce cou-

vercle (68) étant en outre sollicité vers le pignon conique intermédiaire (54) par le fluide (60), -cette sollicitation croissant régulièrement sous l'effet de l'échauffement et de la dilatation du fluide (60) contenu dans ladite chambre (58) pendant la rotation asynchrone des premier et second jeux de disques annulaires (64, 66), ladite résistance à la rotation du pignon conique intermédiaire (54) se traduisant par un transfert à croissance linéaire du couple entre les seconde et troisième parties de la transmission après un laps de temps prédéterminé.

18. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té selon la Revendication 17, caractérisé en ce que ledit moyen prévu pour relier le carter (32) à une première partie de la transmission comprend': a) un pignon droit (35) relié à la première partie de la transmission, et

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b) une couronne dentée (34) reliée à l'extérieur

du carter et engrenant avec ledit pignon droit (35).

19. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té selon la Revendication 18, caractérisé en ce que le pignon intermédiaire (54) du différentiel est du type conique et que chacun des pignons de sortie (52, 50) du différentiel est un

pignon conique.

20. Différentiel à réponse linéaire et glissement limi-

té selon la Revendication 18, caractérisé en ce que le pignon intermédiaire conique (54) est du type à dos tronconique et que chacun des pignons de sortie (52, 50) est du type à dos tronconique..