FR2864191A1 - Differentiel asymetrique dissipatif a double embrayage excentre, pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Différentiel pour véhicule automobile, transmettant aux deux demi-arbres de roue (50a, 50b) le couple provenant d'un arbre moteur (1), qui comporte un différentiel libre (2) à boîtier rotatif (20) associé à un système dissipatif (SD) interposé entre l'un (50b) des demi-arbres, dit "modulateur de couple", et le boîtier rotatif (20), ainsi qu'un réducteur-amplificateur (AR) et une paire d'embrayages de dérive (E) ainsi agencés que le serrage de celui de dérive à droite (63) provoque une augmentation du couple transmis au demi-arbre gauche (50a) et une diminution du couple transmis au demi-arbre droit (50b), et inversement; il est remarquable en ce que ces embrayages (62, 63) sont portés par un arbre (6) dit "d'embrayage" excentré par rapport au demi-arbre modulateur de couple (50b), et entraîné par lui, que les embrayages (62, 63) comportent des couronnes dentées (620, 630) de diamètres différents en prise avec des pignons (22, 23) portés par un arbre tubulaire (21b) solidaire dudit boîtier (20) et entourant le demi-arbre d'embrayage (50b), le serrage sélectif d'un embrayage (62, 63) permettant d'accoupler sa couronne dentée, normalement folle sur l'arbre d'embrayage (6), avec ce dernier.

Description

La présente invention concerne un différentiel pour véhicule automobile,

qui transmet le mouvement de rotation d'un arbre moteur, tel que l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, à deux demi-arbres généralement coaxiaux qui portent chacun une roue motrice.

Il concerne plus précisément un différentiel dissipatif asymétrique, à double embrayage.

Le différentiel a pour fonction de permettre à deux roues motrices opposées d'un véhicule de tourner à des vitesses différentes dans les courbes ou les virages.

En effet, dans une trajectoire courbe, la roue extérieure tourne plus vite que la roue intérieure. A défaut, il y a glissement relatif entre le pneu et la chaussée.

Un différentiel de conception classique, usuellement appelé différentiel libre , comprend un boîtier rotatif dont l'axe de rotation correspond à l'axe cômmun aux deux demi-arbres; ce boîtier est solidaire d'une couronne dentée, appelée couronne principale, qui est en prise avec un pignon porté par l'arbre moteur.

Dans le boîtier sont installés tête-bêche, et coaxialement, une paire de pignons coniques identiques, appelés satellites; leur axe commun est 20 perpendiculaire et concourant à l'axe des demi-arbres.

Les satellites sont guidés en rotation autour de leur propre axe, à l'intérieur du boîtier, et sont en prise tous deux avec deux pignons coniques, appelés planétaires, qui sont montés chacun à l'extrémité libre d'un des deux demi-arbres.

En ligne droite, le mouvement de l'arbre moteur est transmis, par le pignon monté sur celui-ci, à la couronne principale, laquelle entraîne à son tour le boîtier en rotation.

Ce mouvement de rotation est transmis à chacun des deux demi-arbres par les dents des deux satellites, qui sont en prise avec les pignons d'extrémité.

Lorsque les deux demi-arbres de roue tournent à la même vitesse, les pignons satellites ne tournent pas sur eux-mêmes; ils tournent seulement en bloc avec le boîtier. 10

En revanche, lorsqu'il y a une différence de vitesse de rotation entre les deux roues, en particulier dans une courbe ou un virage, les deux satellites tournent sur eux-mêmes, en sens inverse, transmettant ainsi le mouvement de l'arbre moteur, mais à des vitesses différentes, à chacun des deux demi-arbres de roue.

Lorsque le véhicule décrit une trajectoire courbe, il se produit, sous l'effet de la force centrifuge, un transfert de la masse du véhicule vers l'extérieur.

La roue extérieure est donc plus chargée que la roue intérieure.

Or, un différentiel classique - ou "libre" , s'il permet d'assurer une différence de vitesses entre les roues motrices extérieure et intérieure, n'autorise pas de différence pilotée de couple.

Il ne peut que transmettre 50 % du couple moteur sur chaque roue.

Ceci n'est pas satisfaisant, dans la mesure où il serait souhaitable que le couple développé par la roue la plus chargée, en l'occurrence la roue extérieure, soit plus grand, afin d'augmenter la motricité de cette roue, donc la performance dynamique du véhicule, et ainsi de mieux contrôler la stabilité du véhicule dans la courbe. Inversement dans ce cas, il est souhaitable que le couple développé par la roue la moins chargée, en l'occurrence la roue intérieure, soit plus petit, afin d'éviter un patinage et/ou un blocage de cette roue.

Un problème d'entraînement du véhicule se pose également dans le cas où les deux roues ont des conditions d'adhérence différentes, par exemple lorsqu'une roue est en contact avec un sol ferme, et l'autre avec un sol glissant (neige, verglas ou boue par exemple).

Dans une telle situation, en effet, le couple délivré à la roue non adhérente étant nul - ou pratiquement nul -, du moins dans la mesure où le conducteur ne génère pas de couple moteur pour éviter un patinage de cette roue non adhérente, le couple délivré à l'autre roue l'est donc également.

Certains dispositifs ont déjà été proposés, qui permettent de résoudre partiellement ces problèmes.

On connaît notamment des différentiels dits "dissipatifs", dans 30 lesquels est rajouté au différentiel libre un mécanisme dissipatif d'énergie du type embrayage ou frein, dont le serrage est piloté.

Cependant, ils ne permettent de transférer du couple que de la roue rapide vers la roue lente.

Un tel mécanisme est habituellement placé soit entre les deux demi-35 arbres de transmission, en parallèle du différentiel libre, soit entre l'un des demi-arbres de transmission et la couronne du différentiel libre.

A titre d'illustration de l'état de la technique, les figures 1 et 2 représentent schématiquement, respectivement, un différentiel libre et un différentiel comportant un mécanisme dissipatif intercalé entre l'un des demi-arbres de transmission et la couronne du différentiel libre.

Un différentiel libre classique, comme celui illustré sur la figure 1, est destiné à transmettre le mouvement de rotation d'un arbre moteur 1 qui est entraîné par un groupe motopropulseur 100 aux roues motrices Ra, Rb du véhicule.

L'arbre 1, qui est en général l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, est guidé dans un palier fixe 11 et porte un pignon 10.

Le différentiel libre, désigné par la référence générale 2, comprend un boîtier rotatif 20 dont l'axe de rotation coïncide avec l'axe X-X' commun aux deux demi-arbres coaxiaux 50a, 50b, qui assurent l'entraînement des roues motrices Ra, Rb. Ils sont guidés dans des paliers fixes (non représentés).

A cet effet, le boîtier (ou cage) 20 possède des paliers de roulement 15 21a, 21b qui entourent respectivement les demi-arbres 50a, 50b.

Le boîtier 20 est solidaire d'une couronne dentée 3 qui est en prise avec le pignon 10 précité.

A l'intérieur du boîtier 20 sont montés une paire de pignons coniques identiques 4, 4' qui sont guidés en rotation, via des tronçons d'axe 40, respectivement 40', dans des paliers appropriés prévus dans le boîtier 20. Les tronçons d'axe 40, 40' sont coaxiaux, et leur axe commun Y-Y' est concourant et perpendiculaire à l'axe X-X' précité.

L'extrémité de chaque demi-arbre principal 50a, 50b porte, respectivement, un pignon conique 5a, 5b, qui est en prise avec les deux pignons 4 25 et 4'.

C'est cette disposition classique, et bien connue, qui permet aux deux roues motrices Ra, Rb de tourner à des vitesses différentes dans les courbes ou les virages.

Il se pose cependant le problème d'une mauvaise répartition du 30 couple, tel que cela a été exposé plus haut.

Dans le mode de réalisation de différentiel dissipatif illustré sur la figure 2, on retrouve les différents éléments qui viennent d'être décrits, pour lesquels les mêmes chiffres et lettres de référence ont été conservés.

Cependant, au mécanisme de différentiel libre 2 est associé un mécanisme dit "dissipatif', qui est en l'occurrence un dispositif d'embrayage ou de freinage Eo, dont l'actionnement est symbolisé par la flèche F. Ce mécanisme est monté entre l'un des deux demi-arbres de roue, en l'occurrence le demi-arbre 50a, et le boîtier 20 du différentiel libre.

L'application de la force F sur les mâchoires du dispositif dissipatif est pilotée soit de manière volontaire, soit à partir d'un calculateur. Selon l'intensité de cette force, on peut accoupler le demi-arbre 50a avec le boîtier 20 de manière plus ou moins importante, avec un glissement contrôlable.

Le pilotage du degré de serrage du mécanisme dissipatif Eo permet de générer un couple qui va accélérer le demi-arbre dont la vitesse est la plus faible et freiner le demi-arbre dont la vitesse de rotation est la plus importante.

Une partie du couple transite à travers le différentiel libre. Plus précisément, le couple généré par le serrage du mécanisme dissipatif sur la couronne se répartit en deux fractions identiques suivant les lois de fonctionnement du différentiel libre. La moitié de ce couple est reprise par le demi-arbre "libre" (50b). L'autre moitié est reprise par le demiarbre de transmission 50a lié au mécanisme Eo et vient se retrancher du couple qui est généré directement par le serrage de ce mécanisme.

Si un tel dispositif permet effectivement de générer un différentiel de couple, le transfert de couple se produit malheureusement dans le mauvais sens.

Alors que l'on souhaiterait amplifier le couple de la roue la plus rapide a priori la roue extérieure et minimiser le couple de la roue la plus lente a priori la roue intérieure ce dispositif limite au contraire l'amplitude de couple de la roue rapide et amplifie le couple de la roue lente.

En pratique, ce dispositif présente néanmoins de l'intérêt lorsque, sous l'effet d'un couple excessif transmis par le groupe motopropulseur (moteur thermique par exemple) par rapport au couple admissible sur les roues motrices, l'une des roues patine (ou se bloque), de sorte que sous l'action du différentiel libre et suivant les inerties en jeu, soit l'autre roue se bloque (ou patine), l'arbre moteur maintenant sa vitesse de rotation, soit l'arbre moteur patine (ou se bloque) et l'autre roue maintient sa vitesse. Dans cette configuration relativement exceptionnelle, le couple se transmet dans le bon sens puisqu'il s'agit alors d'empêcher le ou les arbres les plus rapides d'être exposés au patinage et le ou les arbres les plus lents d'être exposés au blocage. Dans le meilleur des cas, lorsque le dispositif dissipatif est bloqué sous l'effet d'un serrage intensif, la vitesse de rotation de la couronne et des deux arbres de transmission sont identiques.

Si c'est la roue externe qui patine, le serrage du mécanisme dissipatif peut permettre de ramener la vitesse différentielle des roues à une vitesse compatible avec la courbure de la trajectoire. En revanche, si c'est la roue extérieure qui bloque, un tel serrage pourra au mieux imposer la même vitesse sur les deux roues, mais en aucun cas ne pourra porter la vitesse de la roue extérieure à une valeur supérieure à celle de la roue intérieure.

La figure 3 est un schéma destiné à faire comprendre de quelle manière se fait le transfert de couple dans le différentiel à mécanisme dissipatif de la figure 2 entre le groupe motopropulseur GMP du véhicule et chacune des deux roues, dans un virage ou dans une courbe, dans le cas où on a affaire à un différentiel conforme à l'état de la technique.

Si on fait abstraction des pertes de couple dues au frottement, et qu'on désigne par Cc le couple moteur développé par la couronne du différentiel libre, ce dernier transmet normalement à chacune des roues motrices un couple de valeur moitié, c'est-à-dire Cc/2.

Avec le mécanisme dissipatif tel que celui illustré sur la figure 2, on 15 obtient un transfert d'une partie du couple, de valeur AC/2, de la roue extérieure vers la roue intérieure.

La roue intérieure (la moins rapide) possède donc un couple Cc/2 + AC/2 supérieur à celui Cc/2 AC/2 de la roue extérieure, ce qui est contraire à l'objectif souhaité.

On connaît par ailleurs des mécanismes dissipatifs asymétriques à deux embrayages, tels que celui illustré très schématiquement sur la figure 4.

Un différentiel de ce genre (représenté par exemple sur la figure 2 du document 2-8-40103) comporte un différentiel libre attenant à un système dissipatif situé sur l'un de ses côtés et interposé entre l'un desdits demi-arbres, qu'on appellera conventionnellement "demi-arbre modulateur de couple", et ledit boîtier rotatif, ce système dissipatif comprenant un mécanisme réducteur-amplificateur associé à une paire d'embrayages, dits "de dérive", respectivement "à gauche" et "à droite", ainsi agencés que le serrage de l'embrayage de dérive à droite provoque une augmentation du couple transmis au demi-arbre droit et, au contraire, une diminution du couple transmis au demi-arbre gauche, tandis qu'inversement le serrage de l'embrayage de dérive à gauche provoque une augmentation du couple transmis au demi-arbre gauche et, au contraire, une diminution du couple transmis au demi-arbre droit.

Sur la figure 4, le système dissipatif est situé à droite du différentiel libre 2, du côté de la roue Rb, le demi-arbre modulateur de couple étant par conséquent le demi-arbre 50b. Le mécanisme réducteur-amplificateur et la paire d'embrayages, délimités par des rectangles en traits interrompus, y sont respectivement désignés AR1 et El.

Le palier 21b solidaire du boîtier 20, dans lequel est guidé le demiarbre 50b, constitue un tronçon d'arbre tubulaire, de relative faible longueur, qui porte un pignon 210. Le mécanisme réducteur-amplificateur comporte au moins un jeu de trois pignons coaxiaux 91, 92, 93, portés par un arbre commun 90 dont ils sont solidaires, et qui est parallèle à l'axe X-X'. Cet ensemble de pignons est guidé en rotation, et convenablement immobilisé en translation, sur un arbre fixe 900.

Dans l'exemple illustré il est prévu deux jeux de pignons identiques, disposés à 180 , dont l'un (celui du bas sur la figure) porte les mêmes références que l'autre (celui du haut), mais affectées de l'indice "prime" (').

Dans une variante, peuvent être prévus plus de deux jeux de pignons, par exemple trois disposés à 120 autour de l'axe X-X'.

Les pignons 91, 91' voisins du différentiel libre 2 sont en prise avec 15 le pignon 210 précité.

Les pignons 92, 92' sont en prise avec un pignon 71 porté par un tronçon d'arbre tubulaire 7 entourant coaxialement le demi-arbre 50b, et libre en rotation sur ce dernier. Le tronçon d'arbre tubulaire 7 s'étend vers la roue Rb, et porte, du côté de cette roue, un disque d'embrayage 70.

Un autre tronçon d'arbre tubulaire 8, de longueur moindre, entoure coaxialement le tronçon d'arbre tubulaire 7, et est libre en rotation sur ce dernier.

A l'une de ses extrémités il porte un pignon 81 qui est en prise avec les pignons 93 et 93'.

A son autre extrémité, côté roue Rb, il porte un disque d'embrayage 80. Les différents pignons du mécanisme réducteur-amplificateur susmentionnés, ainsi que les deux disques d'embrayage 70, 80 se trouvent dans des plans transversaux, perpendiculaires à l'axe X-X'.

L'embrayage El comporte un carter rotatif 500 porté par le demi-arbre 50b et pourvu d'une paire d'anneaux 501a, 501b, à rainure interne entourant chacune la zone de bordure périphérique d'un disque 70, respectivement 80.

Chaque anneau 50la, 501b est équipé de mâchoires de freinage, par exemple à commande hydraulique, adaptées pour serrer plus ou moins intensément le disque 70 ou le disque 80 afin de le solidariser avec le carter 500.

Le carter 500 (et corrélativement le demi-arbre 50b) peut donc, 35 sélectivement, être rendu solidaire soit du pignon 71 (via le disque 70 et l'arbre 7) soit du pignon 81 (via le disque 80 et l'arbre 8), si l'un des freins de dérive est actionné.

En pratique, chaque embrayage comporte avantageusement plusieurs disques juxtaposés 70, respectivement 80, de manière bien connue, afin d'améliorer l'efficacité du freinage. Dans un but de simplification du dessin, un seul disque a été représenté pour chaque embrayage.

Les pignons 71 et 81 et, corrélativement, les pignons 92 et, respectivement, 93, avec lesquels ils sont en prise, ont des diamètres différents.

Le rayon des pignons 92, 92' est sensiblement supérieur à celui des pignons 93, 93'.

Corrélativement, le pignon 81 est évidemment plus grand que le pignon 71.

Soit ri le rayon des pignons 91 et 91', r2 le rayon des pignons 92 et 92', et r3 le rayon des pignons 93 et 93'.

Soit Q la distance entre l'axe de l'arbre 900 et X-X'.

Les diamètres relatifs des différents engrenages sont choisis pour que, si on désigne par jl et j2 les rapports de démultiplication-réduction de la transmission entre les arbres 7 et 21b d'une part et, respectivement, entre les arbres 8 et 21b d'autre part, on obtienne les équations suivantes: il= (Q-r1)r3 j2= (Q-ri)r2 r1 (Q - r3) r, (Q - r2) Lorsqu'aucun des freins d'embrayage n'est actionné, ce dispositif agit comme un différentiel libre, le mécanisme réducteur-amplificateur étant inopérant.

Le pignon 210 solidaire du boîtier 20 du différentiel libre entraîne certes, via le mécanisme réducteur-amplificateur, les deux disques 70 et 80, mais leur mouvement n'est pas communiqué au carter 500 ni, par conséquent, au demi-arbre 50b par lequel ce carter est porté.

Du fait que le pignon 71 est plus petit que le pignon 81, le disque 70 30 tourne plus vite que le disque 80.

Supposons que les roues Ra et Rb soient respectivement des roues gauche et droite du véhicule.

On désignera par "embrayage de dérive à droite" l'embrayage constitué par le disque 80 et l'anneau 501b et par "embrayage de dérive à gauche" 35 l'embrayage constitué par le disque 70 et l'anneau 501a.

ji+j2=2 Le disque 70 de l'embrayage de dérive à gauche tourne donc plus vite que le disque 80 de l'embrayage de dérive à droite.

Les différentes valeurs r1, r2, r3 et Q dont il a été fait état plus haut sont choisies de telle sorte que le demi-arbre d'embrayage 50b (demiarbre droit) et, corrélativement, le boîtier d'embrayage 500 tourne à une vitesse intermédiaire, c'est-à-dire plus vite que le disque 80, mais moins vite que le disque 70.

Ainsi, lors du serrage du frein d'embrayage de dérive à droite, le couple généré va provoquer l'accélération de l'arbre le plus lent, à savoir l'arbre 8. Ce couple transite ensuite dans le mécanisme réducteuramplificateur et est transmis avec le rapport de transmission jl à l'arbre 21b et donc au boîtier 20 du différentiel 2. Via le différentiel libre, il est ensuite transmis pour moitié à chaque demi-arbre.

Le serrage du frein d'embrayage de dérive à droite a également pour effet de ralentir l'arbre le plus rapide, à savoir le demi-arbre d'embrayage 50b.

Par conséquent, au final, le serrage du frein d'embrayage de dérive à droite permet de rajouter du couple sur le demi-arbre gauche et d'en ôter sur le demi-arbre droit, ceci aussi bien en ligne droite qu'en virage, y compris dans un virage à droite.

De la même façon, lors du serrage du frein d'embrayage de dérive à gauche, le couple généré va provoquer le ralentissement de l'arbre le plus rapide, à savoir l'arbre 7. Ce couple transite ensuite dans le mécanisme réducteur-amplificateur et est transmis avec le rapport de transmission j2 à l'arbre 21b et donc au boîtier 20 du différentiel 2. Via le différentiel libre, il est ensuite transmis pour moitié à chaque demi- arbre.

Le serrage du frein d'embrayage de dérive à gauche a également pour effet d'accélérer l'arbre le plus lent, à savoir le demi-arbre d'embrayage 50b.

Par conséquent, au final, le serrage du frein d'embrayage de dérive à gauche permet de rajouter du couple sur le demi-arbre droit et d'en ôter sur le demi-arbre gauche, ceci aussi bien en ligne droite qu'en virage, y compris dans un virage à gauche.

Les schémas des figures 5 et 6 illustrent les phénomènes de transfert de couple, lorsque les freins d'embrayage de dérive à droite et, respectivement, à gauche sont actionnés.

Sur ces schémas, on a désigné par ACea et par ACeb les couples générés par le freinage des embrayages 501a-70 et, respectivement, 501b-80 qui, en l'occurrence correspondent aux embrayages de dérive à gauche et, respectivement, à droite. On a désigné par ACe et par ACb les couples additionnels (positifs ou négatifs) générés sur la roue Ra et, respectivement, Rb, couples qui s'ajoutent au couple moteur Cc/2 normalement fourni par le différentiel libre, ou se retranchent de celuici.

Sur le schéma de la figure 5, on observe le prélèvement du couple ACeb sur le demi-arbre de roue droit lorsque le frein d'embrayage de dérive à droite est actionné; après transit dans le mécanisme réducteuramplificateur, ce couple a une valeur Ji eCeb qui, s'ajoutant au couple moteur Cc, arrive à l'entrée du différentiel libre. Il est subdivisé, tout comme le couple moteur Cc, en deux parties égales j1 eCeb /2 qui se répartissent sur chacun des demi-arbres de roue.

Sur la roue gauche, il y a donc un surplus de couple ACa = j1 eCeb /2 (qui s'ajoute à Cc/2).

Au contraire, sur la roue droite, il y a un déficit de couple ACb = eCeb ji ACeb!2 = - j2 eCeb /2, car]1 + J2 = 2, (qui se retranche de Cc/2).

Sur le schéma de la figure 6, qui correspond à la mise en oeuvre du frein de dérive à gauche, on observe un prélèvement de couple de valeur ACea sur l'arbre le plus rapide 7, ce qui correspond à un prélèvement de valeur j2 ACea sur le boîtier du différentiel libre, prélèvement réparti pour moitié sur chaque demi-arbre de roue. Par ailleurs, il y apport de ce même couple ACea sur le demi-arbre d'embrayage, moins rapide (demi- arbre droit).

Au final on obtient donc: - sur la roue droite, un surplus de couple ACb ACea - J2 ACea /2 = j1 ACea /2.

- sur la roue gauche, un déficit de couple ACa = - J2 ACea Grâce à un système de ce genre, on peut donc réaliser une amplification du couple de la roue extérieure et une réduction du couple de la roue intérieure avant tout patinage, blocage ou dérive excessive, de manière à améliorer le suivi de trajectoire du véhicule, notamment afin de contrer la tendance au sous-virage se produisant dans un virage avec ou sans accélération.

Si un tel dispositif donne satisfaction sur le plan des performances en 30 suivi de trajectoire, il présente malheureusement un encombrement axial relativement important, du fait de la juxtaposition selon l'axe des roues X-X' du mécanisme réducteur-amplificateur ARl et de l'embrayage double El.

A cause de cet encombrement, il ne peut pas être intégré en l'état sur un véhicule à traction avant, pour équiper un groupe motopropulseur placé 35 transversalement et entraînant les roues avant.

2864191 io L'objectif de l'invention est de proposer un différentiel pour véhicule automobile, comprenant un différentiel libre équipé d'un système dissipatif composé d'un mécanisme réducteur-amplificateur et d'une paire d'embrayages de dérive, ce différentiel présentant des performances similaires à celles du différentiel qui vient d'être décrit, sur le plan du suivi de trajectoire, mais possédant, suivant la direction axiale, une compacité nettement améliorée par rapport à celle de ce dernier, de sorte qu'il peut être facilement intégré à un groupe motopropulseur placé transversalement et entraînant les roues avant.

Comme le différentiel précédemment décrit, le différentiel qui fait l'objet de la présente invention est un différentiel asymétrique à effet dissipatif pour véhicule automobile, apte à transmettre à deux demiarbres coaxiaux, assurant l'entraînement des roues motrices du véhicule, le mouvement de rotation et le couple d'un arbre moteur entraîné par un groupe motopropulseur.

Il comporte un différentiel libre à boîtier rotatif dont l'axe de rotation correspond à celui des demi-arbres et qui est mû par l'arbre moteur, ceci via une paire de pignons satellites en prise chacun avec un pignon planétaire monté à l'extrémité libre d'un demi-arbre, ce différentiel libre étant attenant à un système dissipatif situé sur l'un de ses côtés et interposé entre l'un desdits demi-arbres, dit "demi-arbre modulateur de couple", et ledit boîtier rotatif, ce système dissipatif comprenant un mécanisme réducteur-amplificateur associé à une paire d'embrayages, dits "de dérive", respectivement "à gauche" et "à droite", ainsi agencés que le serrage de l'embrayage de dérive à droite provoque une augmentation du couple transmis au demi-arbre gauche et, au contraire, une diminution du couple transmis au demi-arbre droit, tandis qu'inversement le serrage de l'embrayage de dérive à gauche provoque une augmentation du couple transmis au demi-arbre droit et, au contraire, une diminution du couple transmis au demi-arbre gauche.

L'objectif de meilleure compacité mentionné plus haut est atteint par le fait que, conformément à l'invention, les deux embrayages sont portés par un arbre commun, dit "arbre d'embrayage", qui est parallèle au demi-arbre modulateur de couple et est excentré par rapport à ce dernier d'une distance donnée, cet arbre d'embrayage étant entraîné en rotation par le demi-arbre modulateur de couple, que lesdits embrayages de dérive comportent chacun une couronne dentée dont les diamètres sont différents et qui sont en permanence en prise chacune avec un pignon porté par un tronçon d'arbre tubulaire et immobilisé en rotation sur celui-ci, ce tronçon d'arbre tubulaire étant lui-même solidaire dudit boîtier rotatif et entourant coaxialement le demi-arbre d'embrayage, le serrage de l'un ou l'autre desdits embrayages de dérive permettant d'accoupler sélectivement sa couronne dentée avec ledit arbre d'embrayage, tandis qu'en l'absence de tout serrage la couronne dentée de chaque embrayage de dérive est montée folle sur cet arbre.

Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses, mais non limitatives de l'invention: - le demi-arbre modulateur de couple porte un pignon qui est en prise avec un pignon porté par l'arbre d'embrayage de manière à assurer l'entraînement de ce dernier avec un rapport de démultiplication- réduction de vitesse donné k1; - les rapports de démultiplication-réduction k2, respectivement k3, entre chacune des couronnes dentées d'embrayage et le pignon associé, avec lequel elle est en prise, sont choisis de telle façon que k2 + k3 = 2 k1i - les embrayages de dérive sont adaptés pour être actionnés 15 sélectivement, de manière volontaire, par le conducteur du véhicule au moyen d'un dispositif de commande manuelle; - les embrayages de dérive sont adaptés pour être commandés sélectivement, par un actionneur susceptible d'être piloté de manière automatique à partir d'un calculateur équipant le véhicule et qui reçoit de différents capteurs équipant le véhicule au moins l'une des informations suivantes: - la position angulaire du volant de direction, la vitesse de rotation de chacune desdites roues motrices, - la vitesse du véhicule en direction longitudinale, - la vitesse de lacet du véhicule, l'angle d'attitude du véhicule, - l'accélération du véhicule suivant la direction latérale.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins ciaprès, dans lesquels: - la figure 7 est une vue de face schématique d'un mode de réalisation possible du différentiel faisant l'objet de l'invention; - les figures 8 et 9 sont des schémas similaires à ceux des figures 5 et 6 appliqués au différentiel de l'invention, avec activation du frein de dérive à droite et, respectivement, à gauche.

Le différentiel faisant l'objet de l'invention comporte un différentiel libre 2 similaire à celui des figures 1, 2 et 4. Les chiffres et lettres de référence se 35 rapportant à des éléments correspondant à ce dernier ont été conservés dans un souci de clarté.

Le différentiel asymétrique dissipatif faisant l'objet de l'invention est destiné à transmettre le mouvement de rotation de l'arbre moteur 1 qui est entraîné par un groupe motopropulseur 100 aux roues motrices Ra,Rb du véhicule.

L'arbre 1, qui est par exemple l'arbre de sortie de la boîte de vitesses, est guidé dans un palier fixe 11 et porte un pignon 10.

Le différentiel libre 2 comprend un boîtier rotatif 20 dont l'axe de rotation coïncide avec l'axe X-X' commun aux deux demi-arbres coaxiaux 50a, 50b (demi-arbres de roue) qui assurent l'entraînement des roues motrices Ra, Rb. Le boîtier 20 est solidaire d'une couronne dentée 3 qui est en prise avec

le pignon 10 précité.

A l'intérieur du boîtier 20 est montée une paire de pignons coniques identiques 4, 4' qui sont guidés en rotation, via des tronçons d'axe 40, respectivement 40', dans des paliers appropriés prévus dans le boîtier 20. Les tronçons d'axe 40, 40' sont coaxiaux, et leur axe commun Y-Y' est concourant et perpendiculaire à l'axe X-X' précité.

L'extrémité de chaque demi-arbre principal 50a, 50b porte, respectivement, un pignon conique 5a, 5b, qui est en prise avec les deux pignons 4 20 et 4'.

Le système dissipatif est disposé sur un côté du différentiel libre 2 (sur la droite du dessin de la figure 7), du côté de la roue Rb, le demi- arbre modulateur de couple étant par conséquent le demi-arbre 50b. Le mécanisme réducteur-amplificateur et la paire d'embrayages, délimités par des rectangles en traits interrompus, y sont respectivement désignés AR et E. Le palier 21b solidaire du boîtier 20, dans lequel est guidé le demi-arbre 50b, constitue un tronçon d'arbre tubulaire, de relative faible longueur, qui porte une paire de pignons 23, 22.

Leurs diamètres sont différents.

Le petit pignon 23 est positionné du côté du différentiel libre 2; le grand pignon 22 est positionné du côté de la roue Rb, à l'extrémité libre du tronçon d'arbre 21b.

Les pignons 22, 23 sont solidaires de ce dernier, aussi bien en rotation qu'en translation, et se trouvent dans des plans transversaux, 35 perpendiculaires à l'axe X-X'.

Entre le grand pignon 22 et la roue Rb est placé un autre pignon 51 qui est solidaire, aussi bien en rotation qu'en translation, du demi-arbre 50b. Il se trouve également dans un plan transversal, perpendiculaire à l'axe X-X'. Son diamètre est inférieur à celui du pignon 22, mais supérieur à celui du pignon 23.

Les deux embrayages de dérive composant le système E, référencés 62 et 63, sont portés par un arbre commun 6, dit "arbre d'embrayage", qui est parallèle au demi-arbre modulateur de couple 50b et est excentré par rapport à ce dernier d'une distance donnée SZ.

Cet arbre 6 est guidé à ses extrémités dans des paliers de roulement 10 appropriés 60, 60'.

Il porte un pignon 61, de rayon p, qui est en prise avec le pignon 51.

Il est ainsi entraîné en rotation par le demi-arbre modulateur de couple 50b, par l'intermédiaire des engrenages 51 61, avec un rapport de démultiplication donné.

Les embrayages de dérive 62, 63 comportent chacun une partie centrale discoïde 621, respectivement 631, entourée par un carter solidaire d'une couronne dentée 620, respectivement 630. Ils sont de type connu, pourvus chacun d'un frein permettant de solidariser plus ou moins complètement le disque central avec le carter, par application d'une force de serrage plus ou moins intense.

Si on suppose que la roue Rb est la roue droite, on désignera par "embrayage de dérive à droite" l'embrayage 63, et par "embrayage de dérive à gauche" l'embrayage 62.

Les disques d'embrayage 621, 631 sont montés coaxialement sur l'arbre 6 et sont solidaires de celui-ci.

Comme dans le dispositif précédemment décrit (figure 4), chaque embrayage peut comporter plusieurs disques parallèles.

Les couronnes dentées 620, 630, dont les diamètres sont différents, sont en permanence en prise avec les pignons 22 et, respectivement, 23.

Les rayons des couronnes dentées 620, 630, ont été désignés par les 30 références ra et rb, respectivement.

Le serrage du frein de l'un ou l'autre desdits embrayages de dérive 62, 63 permet d'accoupler sélectivement sa couronne dentée 620, 630 avec l'arbre d'embrayage 6. Au contraire, en l'absence de tout serrage, la couronne est folle, c'est-à-dire libre en rotation, sur l'arbre 6.

L'actionnement de chaque frein peut avantageusement se faire par la voie hydraulique, par commande d'une valve de distribution idoine. Ni les freins ni leur moyen d'actionnement n'ont été représentés sur la figure 7 afin de ne pas en affecter la lisibilité.

Le pignon 51 est en prise avec le pignon 61 porté par l'arbre 5 d'embrayage 6, de manière à assurer l'entraînement de ce dernier avec un rapport de démultiplication-réduction de vitesses donné k1= - P P D'autre part, les rapports de démultiplication-réduction k2, respectivement k3, entre chacune des couronnes dentées d'embrayage 620, 630 et le 10 pignon associé 22, 23, avec lequel elle est en prise, sont ainsi définis: S2-r k2 b = rbk3 _ S2-r, ra Ils sont choisis de telle façon que k2 + k3 = 2 k1.

Ces valeurs de k1, k2 et k3 sont telles que: - le carter de l'embrayage de dérive à droite 63, qui est accouplé au boîtier 20 du différentiel libre avec le rapport de démultiplication- réduction k2, tourne moins vite que son disque intérieur 631, lequel est accouplé au demi-arbre droit 50b avec le rapport de démultiplication- réduction k1.

- le carter de l'embrayage de dérive à gauche 62, qui est accouplé au boîtier 20 du différentiel libre avec le rapport de démultiplicationréduction k3, tourne plus vite que son disque intérieur 621, lequel est accouplé au demi-arbre droit 50b avec le rapport de démultiplicationréduction k1.

Grâce à cet agencement, lors du serrage du frein d'embrayage de 25 dérive à droite, le couple généré provoque: - l'accélération du carter d'embrayage 63, qui tourne plus lentement que le disque intérieur 631; le ralentissement du disque intérieur 631, plus rapide.

Le couple fourni au carter d'embrayage 63 et, corrélativement à la couronne 630 qu'il porte, transite à travers le mécanisme réducteuramplificateur 630-23 avec le rapport de démultiplication-réduction k2, pour venir s'appliquer au boîtier 20 du différentiel libre 2, puis est transféré via ce dernier à chacun des demi-arbres de roue 50a, 50b.

Le couple prélevé sur le disque intérieur 631 et, corrélativement, sur l'arbre d'embrayage 6, est ôté du demi-arbre droit 50b via les pignons 51 et 61, avec le rapport de démultiplication-réduction k1.

Ainsi, au final, le serrage du frein d'embrayage de dérive à droite a pour effet de rajouter du couple sur le demi-arbre gauche, et d'en ôter sur le demi-arbre droit. Ceci est vrai aussi bien en ligne droite qu'en virage, y compris dans les virages à droite dans lesquels la roue gauche est la roue extérieure, ce qui correspond à l'objectif voulu.

Lorsqu'aucun des freins d'embrayage n'est actionné, ce dispositif agit comme un différentiel libre, les mécanismes réducteurs-amplificateurs étant inopérants. Les pignons 22 et 23 solidaires du boîtier 20 du différentiel libre entraînent certes, couronnes dentées 620 et 630; cependant, comme ces dernières sont folles sur l'arbre d'embrayage 6, il n'y a pas d'incompatibilité avec la rotation de ce dernier, qui est induite par les pignons 51 61 à partir du demi-arbre 50b.

Lors du serrage du frein d'embrayage de dérive à gauche, le couple généré provoque: - le ralentissement du carter d'embrayage 62, qui tourne plus vite que le disque intérieur 621; - l'accélération du disque intérieur 621, plus lent.

Le couple prélevé sur carter d'embrayage 62 et, corrélativement, sur la couronne 620 qu'il porte, provient, à travers le mécanisme réducteuramplificateur 620-22 avec le rapport de démultiplication-réduction k3, du boîtier 20 du différentiel libre 2 ainsi que, via ce dernier, de chacun des demi-arbres de roue 50a, 50b.

Le couple fourni au disque intérieur 621 et, corrélativement, à l'arbre d'embrayage 6, est transmis au demi-arbre droit 50b via les pignons 61 et 51, avec le rapport de démultiplication-réduction k1.

Ainsi, au final, le serrage du frein d'embrayage de dérive à gauche a pour effet de rajouter du couple sur le demi-arbre droit, et d'en ôter sur le demi- arbre gauche. Ceci est vrai aussi bien en ligne droite qu'en virage, y compris dans les virages à gauche dans lesquels la roue droite est la roue extérieure, ce qui correspond également à l'objectif voulu.

Du fait que k2 + k3 = 2 k1, on obtient un même fonctionnement sur les deux embrayages vis-à-vis des roues droite et gauche.

Il convient de noter que le couple prélevé sur une roue est toujours supérieur à celui qui est rajouté à l'autre roue. Il en résulte un léger freinage du véhicule, mais qui n'est pas gênant en pratique.

Les schémas des figures 8 et 9 illustrent les phénomènes de transfert 5 de couple, lorsque les freins d'embrayage de dérive à droite et, respectivement, à gauche sont actionnés.

Sur ces schémas, comme pour le dispositif connu décrit précédemment, on a désigné par ACea et par ACeb les couples générés par le freinage des embrayages de dérive à gauche et, respectivement, à droite.

Le schéma de la figure 8 montre que le couple ACeb transite à travers le mécanisme réducteur-amplificateur 630-23 avec le rapport de démultiplication-réduction k2, de telle sorte que la valeur du couple venant s'appliquer au différentiel libre est 1(2 ACeb; C'est donc la valeur k2 ACeb/2 qui est fournie en dernier à chacun des demi-arbres de roue.

Le couple prélevé sur demi-arbre droit via les pignons 51 et 61, avec le rapport de démultiplication-réduction k1, a donc la valeur kl ACeb.

Au final, la valeur du couple ACb appliqué à la roue droite est donc k2 ACeb/2 - k1 ACeb.

Comme k2 + k3 = 2 k1, on a donc: ACb = k2 ACeb/2 ACeb. (k2 + k3)/2 = k3 ACeb/2 Il s'agit d'une valeur négative, qui vient se soustraire au couple moteur Cc/2.

Au contraire, c'est un couple ACa de valeur positive k2 ACeb/2 qui 25 vient s'ajouter au couple Cc/2 sur la roue gauche.

Lors du serrage du frein d'embrayage de dérive à gauche, illustré sur la figure 9, le couple ACea prélevé sur le carter d'embrayage 62 provient, à travers le mécanisme réducteur-amplificateur 620-22, avec le rapport de démultiplication-réduction k3, du différentiel libre 2 ainsi que, via ce dernier, de chacun des demi-arbres de roue.

C'est donc un couple de valeur k3 ACeA /2 qui est prélevé sur chaque demiarbre.

Le couple ACea fourni à l'arbre d'embrayage 6 est transmis au demi-arbre droit 50b avec le rapport de démultiplication-réduction k1.

C'est donc un couple de valeur k1 AC,B qui est rajouté sur le demi- arbre droit.

La roue droite reçoit ainsi au final un couple additionnel dont la valeur ACb est égale à k1 ACea - 1(3/2 = ACeb. (k2 + k3)/2 - 1(3/2 = k2 ACea /2, couple qui vient s'additionner au couple moteur Cc/2.

Sur la roue gauche est appliqué le couple ACa de valeur négative 5 égale à k3 ACea /2 dont il a été fait état plus haut, qui donc vient se soustraire au couple moteur Cc/2.

Les lois régissant les couples et les vitesses de ce type d'architecture de différentiel asymétrique dissipatif à deux embrayages excentrés sont régies par les équations suivantes: ACa = 22 ACeb 2 ACea Lois de couple: ACb = 2 ACeb + 2 ACea col, + co, (k2 + k3) k2 k (Aea = k3 2 2 Wb - - 2 Col, + 2 CVa Lois de vitesse: (k2 + k3) k2 wb + co a k3 k2 = Co Co eb = 2 b 2 2 b 2 a Dans ces dernières équations, w eA et w eb désignent respectivement les vitesses relatives aux embrayages de dérive à gauche (carter 62 / disque 621) et à droite (carter 63 / disque 631) tandis que w a et w b désignent respectivement les vitesses des roues gauche Ra et droite Rb.

Le système d'actionnement des freins de dérive peut être manuel, adapté pour pouvoir être commandé de manière volontaire par le conducteur du véhicule.

Cependant, de préférence, il s'agit d'un système de pilotage automatique qui reçoit de différents capteurs des informations en temps réel sur le comportement du véhicule.

Comme cela a été déjà dit plus haut, ces paramètres peuvent consister notamment dans la position angulaire du volant de direction, la vitesse de rotation de chacune des roues motrices, la vitesse du véhicule en direction longitudinale, la vitesse de lacet du véhicule, l'angle d'attitude du véhicule et/ou l'accélération du véhicule selon la direction latérale.

Cet énoncé n'est pas limitatif.

Bien entendu, toutes ces donnés sont traités par un logiciel "ad hoc", qui détermine d'abord quel est le frein de dérive qui doit être actionné (s'il y a lieu), et quelle doit être l'intensité du freinage appliqué, et fournit ensuite un ordre de commande idoine, par exemple par actionnement d'une valve hydraulique de commande.

Un système de sécurité peut être avantageusement inséré dans le circuit de commande pour empêcher l'actionnement inopiné des deux freins de dérive en même temps.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS

   L Différentiel asymétrique à effet dissipatif pour véhicule automobile, apte à transmettre à deux demi-arbres coaxiaux (50a, 50b) assurant l'entraînement des roues motrices (Ra, Rb) du véhicule le mouvement de rotation et le couple d'un arbre moteur (1) entraîné par un groupe motopropulseur (100), qui comporte un différentiel libre (2) à boîtier rotatif (20) dont l'axe de rotation correspond à celui (X-X') des demiarbres (50a, 50b), et qui est mû par l'arbre moteur (1), ceci via une paire de pignons satellites (4, 4') en prise chacun avec un pignon planétaire (5a, 5b) monté à l'extrémité libre d'un demi-arbre (50a, 50b), ce différentiel libre (2) étant attenant à un système dissipatif (SD) situé sur l'un de ses côtés et interposé entre l'un (50b) desdits demiarbres, dit "demi-arbre modulateur de couple", et ledit boîtier rotatif (20), ce système dissipatif (SD) comprenant un mécanisme réducteuramplificateur (AR) associé à une paire d'embrayages (E), dits "de dérive", respectivement "à gauche" et "à droite", ainsi agencés que le serrage de l'embrayage de dérive à droite (63) provoque une augmentation du couple transmis au demi-arbre gauche (50a) et, au contraire, une diminution du couple transmis au demi-arbre droit (50b), tandis qu'inversement le serrage de l'embrayage de dérive à gauche (62) provoque une augmentation du couple transmis au demi-arbre droit (50b) et, au contraire, une diminution du couple transmis au demi-arbre gauche (50a), caractérisé par le fait que les deux embrayages (62, 63) sont portés par un arbre commun (6), dit "arbre d'embrayage", qui est parallèle au demi-arbre modulateur de couple (50b) et est excentré par rapport à ce dernier d'une distance donnée (t), cet arbre d'embrayage (6) étant entraîné en rotation par le demi-arbre modulateur de couple (50b), que lesdits embrayages de dérive (62, 63) comportent chacun une couronne dentée (620, 630) dont les diamètres sont différents et qui sont en permanence en prise chacune avec un pignon (22, 23) porté par un tronçon d'arbre tubulaire (21b) et immobilisé en rotation sur celui-ci, ce tronçon d'arbre tubulaire (21b) étant lui-même solidaire dudit boîtier rotatif (20) et entourant coaxialement le demi-arbre d'embrayage (50b), le serrage de l'un ou l'autre desdits embrayages de dérive (62, 63) permettant d'accoupler sélectivement sa couronne dentée (620, 630) avec ledit arbre d'embrayage (6) tandis qu'en l'absence de tout serrage la couronne dentée (620, 630) de chaque embrayage de dérive est montée folle sur cet arbre.
2. 2. Différentiel selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit demi-arbre modulateur de couple (50b) porte un pignon (51) qui est en prise avec un pignon (61) porté par l'arbre d'embrayage (6), de manière à assurer l'entraînement de ce dernier avec un rapport de démultiplication-réduction de vitesse donné k1.
3. 3. Différentiel selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les rapports de démultiplication-réduction k2, respectivement k3, entre chacune des couronnes dentées d'embrayage (630; 620) et le pignon associé (23; 22), avec lequel elle est en prise, sont choisis de telle façon que k2 + k3 = 2 k1.
4. 4. Différentiel selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les embrayages de dérive sont adaptés pour être actionnés sélectivement, de manière volontaire, par le conducteur du véhicule au moyen d'un dispositif de commande manuelle.
5. 5. Différentiel selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les embrayages de dérive sont adaptés pour être commandés sélectivement, par un actionneur susceptible d'être piloté de manière automatique à partir d'un calculateur équipant le véhicule et qui reçoit de différents capteurs équipant le véhicule au moins l'une des informations suivantes: - la position angulaire du volant de direction, la vitesse de rotation de chacune desdites roues motrices, - la vitesse du véhicule en direction longitudinale, - la vitesse de lacet du véhicule, l'angle d'attitude du véhicule, - l'accélération du véhicule suivant la direction latérale.