FR2686134A1 - Differential with an epicyclic gear train, particularly for a four-wheel-drive vehicle - Google Patents

Differential with an epicyclic gear train, particularly for a four-wheel-drive vehicle Download PDF

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Abstract

Differential with an epicyclic gear train, particularly for a four-wheel-drive motor vehicle, exhibiting, inside a casing (1), an input shaft (2) secured to a crown wheel (3), itself in engagement with at least one spider gear (10) mounted on a spider (7) which meshes with a sun wheel (6) and simultaneously transmits the movement to output shafts (8, 9) coaxial with the input shaft (2) and with the sun gear (6), characterised in that the first output shaft (8) is secured to the sun gear (6) and in that the second output shaft (9) is driven directly by the spider (7).

Description

DIFFERENZ A TRAIN EPICYCIIDAL. NOTAMMENT POUR VEHICULE A OUATRE ROUES MOTRICES
La présente invention concerne un différentiel à train épicycloidal. Elle trouve sa principale application sur un différentiel central de véhicule à quatre roues motrices, disposé en sortie de la boîte de vitesses et destiné à assurer la répartition du couple moteur entre l'essieu avant et l'essieu arrière. Le dispositif faisant l'objet de l'invention peut s'intégrer aussi bien dans un ensemble moto-propulseur longitudinal que transversal. Ses possibilités d'utilisation sont bien entendu loin d'être limitées au seul domaine technique des transmissions automobiles.DIFFERENZ BY EPICYCIIDAL TRAIN. IN PARTICULAR FOR A WHEELED VEHICLE VEHICLE
The present invention relates to a planetary gear differential. It finds its main application on a central differential of a four-wheel drive vehicle, arranged at the outlet of the gearbox and intended to ensure the distribution of the engine torque between the front axle and the rear axle. The device which is the subject of the invention can be integrated both into a longitudinal and transverse motor-propulsion unit. Its possibilities of use are of course far from being limited only to the technical field of automobile transmissions.

On connaît de nombreuses façons d'intégrer un différentiel central dans une transmission de véhicule automobile. La publication FR 2.593.754 de la demanderesse décrit notamment un dispositif de transmission à quatre roues motrices muni d'un différentiel central à train épicycloidal. Selon ce dispositif, la sortie du mouvement s'effectue par deux arbres coaxiaux dont le premier est solidaire d'un planétaire, tandis que le second est relié au porte-satellite. La répartition du couple entre les deux essieux est donc assurée par le train épicycloïdal. I1 faut noter que ce dernier n'est pas en mesure d'assurer le transfert du couple d'un essieu à l'autre, notamment en cas de patinage. De façon classique, ce transfert est pris en charge par un visco-coupleur, établissant la liaison cinématique appropriée entre les deux arbres de sortie. L'organe de transfert de couple peut également être constitué par un hydrocoupleur ou un embrayage piloté. Dans tous les cas, cet organe occupe, à proximité du groupe moto-propulseur, un espace précieux.There are many ways to integrate a central differential in a motor vehicle transmission. The applicant's publication FR 2,593,754 describes in particular a four-wheel drive transmission device provided with a central differential with planetary gear. According to this device, the output of the movement is effected by two coaxial shafts, the first of which is integral with a sun gear, while the second is connected to the planet carrier. The distribution of the torque between the two axles is therefore ensured by the planetary gear. It should be noted that the latter is not able to transfer the torque from one axle to the other, especially in the event of slippage. Conventionally, this transfer is handled by a visco-coupler, establishing the appropriate kinematic connection between the two output shafts. The torque transfer member can also be constituted by a hydro coupler or a controlled clutch. In all cases, this body occupies, near the powertrain, a precious space.

La publication FR 2.610.059 de la demanderesse propose une architecture de différentiel à train épicycloidal permettant de faire l'économie du viscocoupleur et par conséquent de réduire considérablement l'encombrement total du différentiel: l'une des sorties de mouvement s'effectue par l'intermédiaire d'un premier satellite et d'un premier planétaire à dentures droites, tandis que l'autre sortie de mouvement est assurée par un second
satellite solidaire et coaxial du premier, et un second planétaire tournant
dans le même sens que les satellites. Cette seconde sortie de mouvement
met en oeuvre une transmission de mouvement telle que décrite dans la publication FR 2.609.768, de la demanderesse, à savoir, une transmission
à engrenages extérieurs et hélicoïdaux, tournant dans le même sens. Le
mauvais rendement de ce type d'engrenages permet ici au différentiel,
d'assurer le transfert du couple en l'absence de visco-coupleur. Le
différentiel conserve toutefois un encombrement important, résultant notamment de la présence de deux planétaires.The applicant's publication FR 2.610.059 proposes an architecture of a planetary gear differential making it possible to save on the viscocoupler and therefore considerably reduce the total size of the differential: one of the movement outputs is effected by the intermediary of a first satellite and a first planetary with straight teeth, while the other movement output is provided by a second
solidarity and coaxial satellite of the first, and a second rotating planetary
in the same direction as the satellites. This second movement output
implements a motion transmission as described in publication FR 2,609,768, from the applicant, namely, a transmission
with external and helical gears, rotating in the same direction. The
poor efficiency of this type of gear allows here the differential,
ensure torque transfer in the absence of a visco-coupler. The
differential, however, retains significant space, resulting in particular from the presence of two planets.

Pour résoudre ce problème d'encombrement, rendu extrêmement sensible par l'adaptation de motorisations transversales sur la plupart des véhicules automobiles, y compris sur les véhicules à quatre roues motrices, l'invention propose un différentiel compact, reposant sur une
simplification du train épicycloïdal et une utilisation particulièrement avantageuse d'engrenages à dentures spéciales.To solve this problem of space requirement, made extremely sensitive by the adaptation of transverse powertrains on most motor vehicles, including on four-wheel drive vehicles, the invention proposes a compact differential, based on a
simplification of the planetary gear and a particularly advantageous use of gears with special teeth.

Elle concerne un différentiel à train épicyclöïdal, notamment pour véhicule automobile à quatre roues motrices, présentant à l'intérieur d'un carter un arbre d'entrée solidaire d'une couronne elle-même en prise avec au moins un satellite monté sur un porte-satellite qui engrène avec un planétaire et transmet simultanément le mouvement à deux arbres de sortie coaxiaux à l'arbre d'entrée et au planétaire. Ce différentiel est caractérisé en ce que le premier arbre de sortie est solidaire du planétaire, et en ce que le second arbre de sortie est entraîné directement par le porte-satellite.It relates to a planetary gear differential, in particular for a four-wheel drive motor vehicle, having, inside a casing, an input shaft secured to a crown itself engaged with at least one satellite mounted on a door. -satellite which meshes with a planet and simultaneously transmits the movement to two output shafts coaxial to the input shaft and to the planet. This differential is characterized in that the first output shaft is integral with the planet, and in that the second output shaft is driven directly by the planet carrier.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le satellite porte un premier pignon en prise avec la couronne, et un second pignon en prise avec le planétaire.According to one embodiment of the invention, the satellite carries a first pinion engaged with the crown, and a second pinion engaged with the sun gear.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la transmission du mouvement entre le porte-satellite et le planétaire s'effectue au moyen d'engrenages spéciaux hélicoïdaux portés respectivement par le second pignon et le planétaire, et tournant dans le même sens. According to one embodiment of the invention, the transmission of movement between the planet carrier and the sun gear is effected by means of special helical gears carried respectively by the second pinion and the sun gear, and rotating in the same direction.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier et le second arbre de sortie s'étendent hors du carter, dans une même direction, opposée à celle de l'arbre d'entrée.According to an embodiment of the invention, the first and the second output shaft extend out of the casing, in the same direction, opposite to that of the input shaft.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier et le second arbre de sortie s'étendent hors du carter, dans deux directions opposées.According to an embodiment of the invention, the first and the second output shaft extend out of the casing, in two opposite directions.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier arbre de sortie entraîne l'essieu avant du véhicule, tandis que le second arbre de sortie entraîne son essieu arrière.According to one embodiment of the invention, the first output shaft drives the front axle of the vehicle, while the second output shaft drives its rear axle.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la répartition du couple entre l'essieu avant et l'essieu arrière est de 60 % pour l'essieu avant et de 40 % pour l'essieu arrière.According to one embodiment of the invention, the distribution of torque between the front axle and the rear axle is 60% for the front axle and 40% for the rear axle.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le transfert du couple d'un essieu sur l'autre en cas de patinage est assuré par l'engrenage à dentures spéciales.According to one embodiment of the invention, the transfer of torque from one axle to the other in the event of slippage is ensured by the gear with special teeth.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulière de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, surlesquels sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une première variante de
l'invention, - la figure 2 représente schématiquement une seconde variante de
l'invention, - la figure 3 se rapporte à l'engrenage spécial assurant la transmission du
mouvement du satellite sur le planétaire.The invention will be better understood on reading the following description of a particular embodiment thereof, in conjunction with the appended drawings, in which: - Figure 1 schematically shows a first variant of
the invention, - Figure 2 schematically shows a second variant of
the invention, - Figure 3 relates to the special gear ensuring the transmission of
movement of the satellite on the planet.

Sur les figures 1 et 2, on a mentionné localement sous forme de hachures 1 la présence d'un carter, renfermant en réalité l'ensemble du dispositif.In FIGS. 1 and 2, the presence of a housing has been mentioned locally in the form of hatching 1, in reality containing the entire device.

Le couple moteur entre dans le différentiel par l'arbre d'entrée 2, solidaire de la couronne 3. Celle-ci entraîne au moins un satellite 10 par l'intermédiaire d'un premier pignon 4 à denture droite ou hélicoïdale 4'. The engine torque enters the differential via the input shaft 2, integral with the crown 3. The latter drives at least one satellite 10 by means of a first pinion 4 with straight or helical teeth 4 '.

Le satellite 10 porte également un second pignon 5 à denture spéciale 5', en prise avec le planétaire 6 par l'intermédiaire de l'engrenage spécial 5', 6'. Le planétaire 6 est solidaire du premier arbre de sortie de mouvement 8 entraînant par exemple l'essieu avant du véhicule, non représenté. Le porte-satellite 7 entraîne directement le second arbre de sortie de mouvement 9, affecté dans ce cas à l'essieu arrière. Le premier et le second arbre de sortie, 8 et 9 sont coaxiaux à l'arbre d'entrée 2. Selon la variante de la figure 1, les deux arbres de sortie s'étendent à l'extérieur du différentiel, du même côté de celui-ci, opposé à l'arbre d'entrée 2. En revanche, selon la variante de la figure 2, les deux arbres de sortie s'étendent à l'extérieur du carter 1 dans des directions opposées.The satellite 10 also carries a second pinion 5 with special teeth 5 ', engaged with the sun gear 6 by means of the special gear 5', 6 '. The sun gear 6 is integral with the first movement output shaft 8 driving for example the front axle of the vehicle, not shown. The planet carrier 7 directly drives the second motion output shaft 9, in this case assigned to the rear axle. The first and second output shafts, 8 and 9 are coaxial with the input shaft 2. According to the variant of FIG. 1, the two output shafts extend outside the differential, on the same side of the latter, opposite the input shaft 2. On the other hand, according to the variant of FIG. 2, the two output shafts extend outside the casing 1 in opposite directions.

Dans les deux cas la répartition du couple entre l'essieu avant et l'essieu arrière sera déterminée par le rapportN3 x N5 N4 x N6
Ni étant le nombre de dents du pignon i. Grâce à l'adaptation du nombre de dents approprié sur la couronne 3 et les pignons 4, 5 et 6, ce rapport pourra avantageusement être de l'ordre de 60 % du couple pour l'essieu avant et 40 % pour l'essieu arrière, particulièrement approprié aux véhicules à quatre roues motrices actuels.In both cases the torque distribution between the front axle and the rear axle will be determined by the ratio N3 x N5 N4 x N6
Ni being the number of teeth of the pinion i. Thanks to the adaptation of the appropriate number of teeth on the crown 3 and the pinions 4, 5 and 6, this ratio can advantageously be of the order of 60% of the torque for the front axle and 40% for the rear axle. , particularly suitable for current four-wheel drive vehicles.

Comme indiqué plus haut, l'engrenage 5', 6' assurant la transmission du couple entre le satellite et le planétaire 6 est un engrenage à dentures spéciales du type décrit dans la publication FR 2.609.768 et illustré par la figure 3 de la présente demande. Les deux pignons 5, 6 de cet engrenage sont hélicoïdaux, leur hélice ayant le même angle et le même sens, si bien que le satellite 10 et le planétaire 6 tournent dans le même sens. Par ailleurs, le transfert du couple entre les deux essieux, notamment en cas de patinage, est pris en charge par l'engrenage spécial 5', 6' en raison du mauvais rendement de celuici. As indicated above, the gear 5 ′, 6 ′ ensuring the transmission of the torque between the satellite and the sun gear 6 is a gear with special teeth of the type described in the publication FR 2 609 768 and illustrated by FIG. 3 of the present request. The two pinions 5, 6 of this gear are helical, their propeller having the same angle and the same direction, so that the satellite 10 and the sun gear 6 rotate in the same direction. Furthermore, the transfer of torque between the two axles, in particular in the event of slippage, is taken care of by the special gear 5 ', 6' due to the poor efficiency of this.

Le dispositif de l'invention fait donc l'économie d'un organe spécifique de transfert de couple. Par ailleurs, il repose sur une entrée de mouvement dans le train épicycloidal par la couronne et au moins un satellite, de façon à sortir d'une part par le porte-satellite et d'autre part par le planétaire. Le train épicycloïdal ne comporte donc qu'un seul planétaire. Outre l'économie d'un visco-coupleur ou de tout autre organe spécifique de transfert de couple, l'invention permet donc une réduction supplémentaire de l'encombrement du différentiel, grâce à la suppression du second planétaire. The device of the invention therefore saves on a specific torque transfer member. Furthermore, it is based on movement input into the planetary gear through the crown and at least one satellite, so as to exit on the one hand through the planet carrier and on the other hand through the planet. The planetary gear therefore has only one planetary. In addition to the economy of a visco-coupler or any other specific torque transfer member, the invention therefore allows a further reduction in the size of the differential, thanks to the elimination of the second sun gear.

Claims (1)

REVENDICATIONS Li) Différentiel à train épicycloidal, notamment pour véhicule Li) Planetary gear differential, especially for vehicle automobile à quatre roues motrices, présentant à l'intérieur d'un four-wheel drive automobile, exhibiting inside a carter (1) un arbre d'entrée (2) solidaire d'une couronne (3) elle casing (1) an input shaft (2) integral with a crown (3) it même en prise avec au moins un satellite (10) monté sur un porte even when engaged with at least one satellite (10) mounted on a door satellite (7) qui engrène avec un planétaire (6) et transmet satellite (7) which meshes with a planetary (6) and transmits simultanément le mouvement à deux arbres de sortie, coaxiaux (8, 9) simultaneously the movement with two output shafts, coaxial (8, 9) à l'arbre d'entrée (2) et au planétaire (6), caractérisé en ce que le to the input shaft (2) and to the planetary (6), characterized in that the premier arbre (8) de sortie est solidaire du planétaire (6), et en ce first output shaft (8) is integral with the sun gear (6), and in this que le second arbre de sortie (9) est entraîné directement par le that the second output shaft (9) is driven directly by the porte-satellite (7). satellite carrier (7). L2J Différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le satellite L2J Differential according to claim 1, characterized in that the satellite (10) porte un premier pignon (4) en prise avec la couronne (3), et un (10) carries a first pinion (4) engaged with the crown (3), and a second pignon (5) en prise avec le planétaire (6). second pinion (5) engaged with the sun gear (6). L3J Différentiel selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la L3J Differential according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission du mouvement entre le porte-satellite (7) et le planétaire transmission of movement between the planet carrier (7) and the planet (6) s'effectue au moyen d'engrenages spéciaux hélicoïdaux (5', 6'), (6) is carried out by means of special helical gears (5 ', 6'), portés respectivement par le second pignon (5) et le planétaire (6) et carried respectively by the second pinion (5) and the sun gear (6) and tournant dans le même sens. turning in the same direction. L41 Différentiel selon les revendications 1 , 2 ou 3, caractérisé en ce que L41 Differential according to Claims 1, 2 or 3, characterized in that le premier et le second arbre de sortie (8, 9) s'étendent hors du the first and second output shafts (8, 9) extend out of the carter (1), dans une même direction, opposée à celle de l'arbre casing (1), in the same direction, opposite to that of the shaft d'entrée (2). input (2). [SJ Différentiel selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce [SJ Differential according to Claims 1, 2 or 3, characterized in que le premier et le second arbre de sortie (8, 9) s'étendent hors du that the first and second output shafts (8, 9) extend out of the carter (1) dans des directions opposées. housing (1) in opposite directions. [6] Différentiel selon l'une quelconque des revendications précédentes[6] Differential according to any one of the preceding claims caractérisé en ce que le premier arbre de sortie (8) entraîne l'essieu characterized in that the first output shaft (8) drives the axle avant du véhicule, tandis que le second arbre de sortie (9) entraîne front of the vehicle, while the second output shaft (9) drives son essieu arrière.  its rear axle. L7J Différentiel selon l'une quelconque des revendications précédentes, L7J Differential according to any one of the preceding claims, caractérisé en ce que la répartition du couple entre l'essieu avant et characterized in that the torque distribution between the front axle and l'essieu arrière est de 60 % du couple pour l'essieu avant et de 40 % the rear axle is 60% of the torque for the front axle and 40% pour l'essieu arrière. for the rear axle. [8J Différentiel selon l'une quelconque des revendications précédentes, [8J Differential according to any one of the preceding claims, caractérisé en ce que le transfert du couple d'un essieu sur l'autre en characterized in that the transfer of torque from one axle to the other in cas de patinage, est assuré par l'engrenage à dentures spéciales (5', skating case, is ensured by the gear with special teeth (5 ', 6').  6 ').
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