Brevet FR2561180A1 — publié le 19850920

La présente invention concerne un dispositif de transmission à trois différentiels pour véhicule à quatre roues motrices et notamment pour véhicule à groupe moto-propulseur disposé transversalement, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction lon- gitudinale du véhicule. On a décrit dans la demande de brevet fran- çais FR-82 08 440 déposée le 14 Mai 1982,un dispositif de transmission comprenant un premier différentiel dont l'organe d'entrée est entrainé à partir de l'ar- bre de sortie de la boite de vitesses et dont les deux organes de sortie sont reliés respectivement à l'une des roues avant et à l'organe d'entrée d'un deuxième différentiel dont les deux organes de sortie sont re- liés respectivement à la deuxième roue avant et à un arbre de transmission lui-même relié à un différentiel associé aux roues arrière. Une telle disposition est intéressantemais peut dans certains cas présenter un inconvénient, dans la mesure o les deux roues avant ne sont pas entrai- nées à partir du même differentiel,ce qui peut provo- quer une certaine dissymétrie dans leur entrainement. Le but de cette invention est de proposer un dispositif de transmission pour véhicule à quatre roues motrices,du type comprenant trois différentiels, et dans lequel les roues de chaque train soient entraînées à partir d'un même différentiel, ce dispo- sitif devant cependant conserver un encombrement très faible et n'entraîner que peu de modifications par rapport à un véhicule de série. Ce dispositif doit,en particulierpermettre l'adaptation aisée d'un véhicule de série à groupe motopropulseur transversal et à roues avant motri- ces,en un véhicule à quatre roues motrices. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de transmission à trois différentiels dont l'un est associé au train de roues arrière.tandis que les deux autres sont disposés à peu près côte à crte entre les deux roues avantle dispositif étant entrainé à partir de l'arbre de sortie d'un groupe moto-propuiseur disposé transversalement. c'est-à-dire à peu prés perpendiculairement par rapport à la direction longitudinale du véhicule. caractérisé en ce que l' organe de sortie du groupe entraîne en rotation un corps creux à l'intérieur duquel est disposé un différentiel associé aux roues avant,ce corps creux étant agencé pour entraîner en rotation un organe d'entrée d'un différentiel central dont les deux organes de sortie, sont agencés pour entraîner en rotation,respectivement,l'organe d'entrée du différentiel associé aux roues avant et un organe lui-même relié à l'entrée du différentiel associé aux roues arrière,le différentiel central étant traversé axialement par un arbre de transmission reliant l'un des organes de sortie du différentiel associé aux roues avant, a l'une desdites roues avant. Suivant d'autres caractéristiques: - dans une zone située entre le différentiel central et le différentiel associé aux roues avant, sont disposés concentriquement, de l'extérieur vers l'intérieur: une partie latérale du corps creux; une partie des boitiers des deux différentiels; un tronçon d'arbre creux reliant une sortie du différen- tiel central à l'entrée du différentiel associé aux roues avant; et un arbre de transmission reliant à l'une des roues avant une sortie du différentiel associé aux roues avant; - il est prévu un mécanisme de verrouillage du différentiel central, comprenant un manchon cannelé coulissant agencé pour rendre solidaires en rotation deux des organes d'entrée et/ou de sortie du différen- tiel central. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé donné uni- quement à titre d'exemple et dont: - la Fig.1 est une vue en coupe de la partie essentielle du dispositif suivant l'invention, le différentiel associé aux roues arrière n'étant pas visible sur ce dessin; et - la Fig. 2 est une vue partielle en coupe d'une variante. On voit sur la Fig.1 un axe X-X qui repré- sente l'axe du vilebrequin d'un moteur à combustion interne (non représenté) disposé transversalement, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction lon- gitudinale du véhicule.Cet axe X-X constitue également l'axe de l'arbre primaire d'une boite de vitesses dont seule une partie du carter 10 est représentée. L'axe Y-Y constitue l'axe de l'arbre secon- daire de cette boite de vitesses dont un pignon 11 constitue l'organe de sortie. Le dispositif suivant l'invention est logé en partie dans un carter 20 dont une partie 21 est venue de matière avec le carter de la boite de vites- ses,et en partie dans un carter 22 comportant deux parties principales 23 et 24,complétées par des élé- ments d'extrémité 25, 26 et 27. Le pignon de sortie 11 de la boite engrène avec une roue 31 à denture externe d'axe Z-Z parallèle aux axes X-X et Y-Y, fixée sur un corps creux 32 en deux parties 33, 34, qui est monté à rotation au voi- sinage de ses deux extrémités, par l'intermédiaire de deux roulements coniques 35 et 36, respectivement, en appui contre une portée 37 du carter 20 et une portée 38 du carter 23. Ce corps creux comporte une partie cylindrique 34. et deux parties d'extrémité 33M 342 de diamètres plus faibles sur lesquelles sont xeçues les bagues intérieures des roulements 35, 3S et qui sont raccordées à la partie cylindrique par un flasque 33c à peu près radial en ce qui concerne la partie de gauche sur le dessin et par une zone de liaison 34L de forme tronconique -en ce qui concerne la partie de droite. A son extrémité de droite sur le dessina ce corps creux est relié par des cannelures internes 39 à un prolongement tubulaire 40 du boitier 41 d'un pre- mier différentiel Di appelé " différentiel central ou " différentiel interponts '. Ce boitier 41 est réalisé en deux parties 41.. 41h pour des raisons de montage. et comporte un croisillon 42 sur lequel sont montés fous des pignons satellites 43 engrenant avec deux pignons planétaires 44 et 45. Le premier plané- taire 44 est solidaire en rotation d'un tronçon d'arbre creux 46 s'étendant à l'intérieur du prolon- gement creux 40 du boitier 41. et dont l'autre extré- mité est rendue solidaire en rotation par des canne- lures d'un prolongement latéral 50 du boitier 51 d'un deuxième différentiel 02 que l'on appellera ' différentiel avant " ou ' différentiel associé aux roues avant " et qui est logé à l'intérieur du corps creux 32. Les deux différentiels D1 et D2 sont cen- trés sur le même axe Z-Z. Le boitier 5i constitue l'organe d'entrxe de ce deuxième différentiel qui comporte également un axe ou un croisillon 53 sur lequel sont montés rotatifs des pignons satellites 54 qui sont en prise avec deux pignons planétaires 55 et 56 eux-mêmes solidaires aen rotation de deux tronçons d'arbre 57 et 58 reliés respectivement aux roues avant gauche et droite. Le tronçon d'arbre 57 s'étend dans des alésages 59, 60 du boltier 51 et du corps creux 32, tandis que le deuxième tronçon d'arbre 58 s'étend à travers le tronçon d'arbre creux 46, un alésage 42a du croisillon 42 du différentiel central D et à travers un arbre creux 61 qui réalise la liaison en rotation entre le deuxième planétaire 45 du différentiel central D3 et un prolongement tubulaire 62 d'un flasque 63 sur lequel est fixé un pignon de renvoi conique 64. Ce pignon 64 est lui-même en prise avec un deuxième pignon 65 relié à un tronçon d'arbre 8S destiné à assurer la liaison avec le troisième différentiel (non représenté) qui assure l'entraînement des roues arrière du véhicule. Le dispositif est complété par un mécanisme permettant de verrouiller ou de bloquer le différen- tiel central D2, de façon à pouvoir entrainer dans les mêmes conditions les deux différentiels avant et ar- riere. Ce mécanisme comprend un manchon 70 à cannelu- res internes pouvant coulisser sur des cannelures externes prévues sur un prolongement latéral 71 du boîtier 41b du différentiel central. Ce manchon coulissant peut être entraîné en translation par un piston annulaire 72 monté coulissant à joint étanche dans un logement cylindrique 73 du carter 24 et déli- mitant avec cette paroi cylindrique une chambre 74 susceptible d'être alimentée par un conduit 75 à par- tir du circuit d'huile de lubrification du moteur. Au moins un ressort 76 assure le rappel du piston 72 et du manchon 70 dans la position de non verrouillage du différentiel central. Un roulement 77 est interposé entre le manchon 71 et le piston 72. Ce mécanisme de verrouillage comprend éga- lement une roue dentée 78 calée sur l'extrémité du prolongement tubulaire 62 et comportant à sa périphé- rie une denture externe 79 sur laquelle le manchon 70 peut venir s'engager. Le dispositif est complété par un certain nombre d'organes classiques, tels que roulements, organes d'étanchéité, organes de fixation, etc... qui ne seront pas décrits ici en détail. De même, n'ont pas été représentés les joints homocinétiques au moyen desquels les roues sont entraînées. Le fonctionnement du dispositif que l'on vient de décrire est le suivant: en fonctionnement normal l'organe de sortie 11 de la boite de vitesses entraine la roue dentée 31 et le corps creux 32 qui, lui-même, entraîne en rotation l'organe d'entrée 41 du différentiel central D1. Les deux planétaires 44 et 45 de ce différentiel central sont reliés respectivement aux organes d'entrée des différentiels des roues avant et des roues arrière. En particulierle différentiel Dz associé b aux roues avant est attaqué par son boitier 51 et il entraine les deux roues avant par l'intermédiaire des deux tronçons d'arbre 57 et 58, alors que dans l'état de la technique analysé dans le préambule de la présente demande,ces roues étaient entrainées à partir de deux différentiels différents. Il est à noter que pour pouvoir obtenir ce résultat, il faut que l'arbre de transmission 58 de la roue avant droite traverse le différentiel central et que ce différentiel central soit attaqué à partir de la boite de vitesses par l'intermédiaire du corps creux 32 à l'intérieur duquel se trouve le différen- tiel D2 associé aux roues avant. Si une perte d'adhérence se produit sur une roue ou sur un essieu,il est possible de verrouiller le différentiel central D1 au moyen du mécanisme prévu à cet effet et déjà décrit ci-dessus.Pour ce faire, il suffit d'alimenter la chambre 74 en huile provenant du moteur, au moyen d'une commande convenable non repré- sentée au dessin mais dont la réalisation est à la portée de l'homme de l'art, pour repousser le piston 72 et par conséquent le manchon cannelé 70 vers la droite en considérant le dessin. Ce manchon vient alors en prise sur la roue dentée 78, et rend soli- daire en rotation l'ensemble du différentiel central, de sorte que les deux différentiels associés au train avant et au train arrière sont entrainés. Il résulte de ce qui précède que le disposi- tif de transmission proposé est particulièrement compact, puisque les deux différentiels, le différen- tiel central D1 et le différentiel OD2 associés aux roues avant, ainsi que les organes qui leur sont asso- ciés, s'intègrent parfaitement à l'ensemble du groupe motopropulseur transversal. De plus - on conserve les pièces d'origine,au moins en ce qui concerne le groupe motopropulseur et le car- ter 21 du différentiel D1, seul l'ensemble constitué par les carters 23, 24 étant rajouté, de même bien en- tendu que la transmission en direction du différentiel D associé aux roues arrière et ce différentiel lui- même; - chacune des deux roues de chaque train est entraînée à partir du même différentiel ce qui garan- tit une bonne symétrie dans la transmission de la puissance; - - la disposition des roulements 35 et 36 est particulièrement favorable à un bon équilibrage du corps creux 32 qui intervient dans la transmission de puissance; - ce dispositif est muni de moyens simples pour assurer le verrouillage du différentiel central - il a un encombrement très faible. Dans la variante de la Fig.2, le différentiel central D'1 est du type à train épicy- cloidal, pour pouvoir réaliser une répartition de puissance inégale, par exemple 113-213, entre le train la avant et le train arrière. Ce différentiel comprend un porte-satellite 141 qui constitue son organe d'entrée, relié au corps creux 32 et dont les satellites 142 engrènent avec un planétaire 143 et une couronne 144. Le planétaire 143 constitue l'organe de sortie calé sur un tronçon d'ar- bre creux 145, lui même solidaire en rotation de l'organe d'entrée du différentiel D2 La couronne 144 constitue le deuxième organe de sortie, destiné à en- trainer le troisième différentiel D3. Le tronçon d'arbre creux 145 se prolonge vers la droite en considérant le dessin et porte un manchon 146, solidaire en rotation de l'arbre 145 et qui porte une collerette 147 à cannelures externes. La couronne 144 est prolongée par une partie 148 cannelée extérieurement, en prise avec le manchon' du dispositif de verrouillage. Dans le prolonge- ment de la partie 148 est prévu un manchon 149, can- nelé intérieurement et extérieurement en prise par ses cannelures internes avec le prolongement latéral 162 du flasque 163, et dont les cannelures externes sont en prise avec le manchon 170. Ce dernier, comporte une partie intermédiaire 170a, non cannelée, qui, en posi- tion de fonctionnement normal, se trouve en face de la collerette 147. Les cannelures des pièces 148,149 et 147 sont identiques. En fonctionnement normal la puissance est donc transmise à partir dtr différentiel central D' 1 vers les différentiels D2 et D3, par les organes de sortie que constituent le planétaire 143 et la couronne 144. Pour verrouiller le différentiel DIo le manchon 170 est déplacé vers la droite, ce qui amène le manchon 170 en prise avec la collerette 147, blo- quant ainsi en rotation le planétaire 143 et la cou- ronne 144. En dehors de la répartition différente de puissance, ce mode de réalisation offre les mêmes avantages que le précédent. Bien entendu, l'sgencement selon l'inven- tion peut être utilisé avec un groupe motopropulseur transversal disposé à l'arrière, les rôles des roues avant et arrière étant alors intervertis par rapport a ce qui a été décrit dans ce mémoire. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de transmission pour véhicule à quatre roues motrices, du type comprenant trois dif- férentiels (D1 ou D'1,D20,3) dont l'un (D) est asso- cié au train de roues arrière, tandis que les deux autres (D1 ou D1, D2) sont disposés à peu près côte à côte entre les deux roues avant, le dispositif étant entrainé à partir de l'arbre de sortie d'un groupe motopropulseur disposé transversalement, c'est-à-dire à peu près perpendiculairement par rapport à la direc- tion longitudinale du véhicule, caractérisé en ce que l'organe de sortie (11) du groupe entraîne en rotation un corps creux (32) à l'intérieur duquel est disposé un différentiel (D 2) associé aux roues avant, ce corps creux (32) étant agencé pour entrainer en rotation un organe d'entrée (41;41) d'un différentiel central (D1;D'1 dont les deux organes de sortie (44.45;143, 144) sont agencés pour entraîner en rotation respec- tivement, l'organe d'entrée (51) du différentiel (O) associé aux roues avant et un organe (63;163) lui-même relié à l'entrée du différentiel (D3) associé aux roues arrière, le différentiel central (D1;D'I)) étant traversé axialement par un arbre de transmission (58) reliant l'un (56) des organes de sortie (55,56) du différentiel (O2) associé aux roues avant, à l'une desdites roues avant. 2. Dispositif suivant la revendication 1. caractérisé en ce que le corps creux (32) est supporté par deux roulements (35,36) disposés, respectivement à ses deux extrémités opposées et reçus l'un (35) dans un carter (21) adjacent au carter (10) du groupe moto- propulseur et l'autre (36) dans un carter (23) du différentiel central (D1). 3 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans une zone située entre le différentiel central (D1;D'E) et le différentiel (D2) associé aux roues avant, sont disposés concentriquement, de l'extérieur vers l'inté- rieur: une partie latérale (34b) du corps (32); une partie [40;50) des organes d'entrée (41,51;141) des deux différentiels (D1; D2); un tronçon d'arbre creux (46;145) reliant une sortie (44;143) du diffé- rentiel central (D1; D'1) à l'entrée (50, 51) du différentiel CD2) associé aux roues avant; et un arbre de transmission (58) reliant à l'une des roues avant une sortie (56) du différentiel {D2) associé aux roues avant. 4 - Oispositif suivant l'une quelonque des revendications I à 3, caractérisé en ce que le boîtier (41) constitue l'organe d'entrée du différentiel central (D1), tandis que ses organes de sortie sont constitués par ses deux planétaires (44, 45). et il en est de même pour le différentiel 0D2) associé aux roues avant. - Dispositif suivant la revendication 4. caractérisé en ce que le boitier (41) du différentiel central disposé un croisillon (42) sur lequel sont tourillon- nés les satellites (43),ce croisillon (42) comportant un alésage (42.) pour le passage de l'arbre de trans- mission (58) vers l'une des roues avant. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diffé- rentiel central (D'1) est du type à train épicycloi- dal dont le porte-satellites (141) constitue l'organe d'entrée et le planétaire (143) et la couronne (144) les organes de sortie. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications I i 6, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme de verrouillage du différentiel central (D1;D'1), comprenant un manchon cannelé coulissant ;170) agencé pour rendre solidaire en rotation deux des organes d'entrée et/ou de sortie du différentiel central. 8 - Dispositif suivant la revendication 7. caractérisé en ce que ledit manchon 170) est monté coulissant sur une partie cannelée (71> du bDitier &41) et peut venir en prise avec une roue dentée 178) elle-même solidaire en rotation d'un organe (63) entraîné par le deuxième organe de sortie 145} du différentiel central (D1). 9 - Dispositif suivant la revendication 7. caractérisé en ce que ledit manchon coulissant sur une partie cannelée ne (144) et sur une partie cannelée 1149) reliée i un organe férentiel (D3). ce manchon comportant une partie in- termédiaire non cannelée située en face d'une colle- rette cannelée (147) solidaire en rotation du plané- taire (143). 10- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 7 i 9, caractérisé en ce que le manchon 1708;170) est entrainé en coulissement, à l'encontre d'un ressort de rappel (76). par un piston annulaire (72) reçu dans un logement cylindrique 173) du carter 11 - Dispositif suivant la revendication ID, caractérisé en ce qu'un roulement 177) est interposé entre le manchon (70;170) et le piston annulaire (72).