Brevet FR2618735A1 — publié le 19890203

L'invention concerne un système d'entraînement destiné à un véhicule automobile et conçu pour passer automatiquement à un état de transmission d'un couple plus élevé, en particulier pour l'entraînement de roues non commandées constamment, ou à un état de transmission d'un couple plus bas au cas o les roues non com- mandées constamment tournent plus vite que les roues commandées en permanence. Il est souhaitable, en cas de patinage des roues com- mandées en permanence d'un véhicule automobile, d'engendrer une force de propulsion par les autres roues. Dans ce but, on a proposé différents systèmes à quatre roues motrices. Il est connu, par exemple, pour un véhicule à traction avant, de dériver un mouvement de rotation du différentiel de l'essieu avant et de le transmettre par une chaîne cinématique aux roues arrière. Un coupleur hydrau- lique à friction est interposé dans la chaîne cinématique. Un différentiel est coordonné en plus à l'essieu arrière. Lorsque les roues arrière et les roues avant tournent à la même vitesse ou lorsqu'il n'y a pas d'écart notable entre les vitesses de rotation des roues des deux essieux, il n'y a pas de mouvement relatif dans le coupleur. Les coupleurs hydrauliques des exécutions connues comportent généralement un carter, un arbre et des séries de disques disposées entre eux. Une série de disques est solidarisée en rotation avec le carter mais peut coulisser axialement sur lui, tandis que l'autre série de disques d'accouplement est solidarisée en rotation avec l'arbre, tout en pouvant coulisser axialement sur lui. L'arbre est relié à une partie de la chaîne cinématique et le carter est relié à l'autre partie de la chaîne. S'il s'établit une différence de vitesse de rotation, il se produit également un mou- vement relatif entre les séries de disques d'accouplement. Le liquide se trouvant dans l'espace restant du carter, est alors soumis à un cisaillement entre les disques, ce qui se traduit par la transmission d'un couple. Au cas o les roues avant d'un véhicule à traction avant patinent, par exemple, un couple sera transmis aux roues arrière. Si le véhicule est freiné et si les roues avant sont bloquées, par exemple, la différence entre les vitesses de rotation produit un mouvement relatif entre les disques du coupleur. Les roues arrière tournant alors plus vite que les roues avant et Le couple engendré dans Le coupleur est appliqué aux roues avant. Or, une telle situation est dangereuse parce que Le véhicule perd sa stabilité latérale et risque de déraper. Pour empêcher de telles situations, on a proposé, par exemple, pour la solution connue décrite ci-dessus, d'incorporer une roue libre destinée à éviter la transmission d'un couple aux roues avant au cas o les roues arrière tournent plus vite que celles-ci. Une telle roue libre constitue cependant un organe supplémentaire et implique par ccns4- quent ur ccut suDplémenta4re considérable. Partant de cet état de la technique, l'invention vise à créer un système d'entraTnement qui permette l'étabtsse-ert de caractéristiques couplevitesse différentes pour les deux sens de rotation. Il s'agit en particulier de créer un accouplement capable de transmettre un couple relativement important cjar l'ertraene-ent dans le sens de rotation principal, mais qui assure qu'aucun couple ou seulement un couple négligeable est transmissible dans l'autre sens de rotation. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que la chaîne cinématique dérivée de l'entraînement des roues commandées en permanence et menant aux roues non commandées cons- tamment, comprend un coupleur hydraulique muni d'une vis sans fin de transport de liquide, le coupleur possédant au moins deux séries de disques d'accouplement qui sont alternativement solidarisés en rotation avec le carter du coupleur et avec un arbre, mais sont disposés axialement coulissants sur eux, le reste de l'espace inté- rieur du carter, non occupé par les disques, pouvant être rempli de liquide, notamment de viscosité relativement haute, qui est refoulé par la vis sans fin pour le passage à l'état de transmission d'un couple plus élevé, et pouvant être vidé en partie au moins par l'action de transport de la vis en sens contraire pour le passage à l'état de transmission d'un couple plus bas. Avec la solution selon l'invention, la caractéristique couple-vitesse est modulée par la variation du taux de remplissage du carter. Si un couple plus élevé est désiré, du liquide est transporté par la vis en direction des disques, ce qui augmente le taux de remplissage et fait réagir le coupleur plus rapidement. A l'état neutre,. c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de mouvement relatif entre le carter et l'arbre, donc lorsque les quatre roues du véhicule tournent sensiblement à la même vitesse, la vis sans fin ne tourne pas et il n'y a pas de refoulement de liquide en direction des disques et par suite dans la partie d'accouplement formant le coupleur hydraulique proprement dit, comme décrit plus en détail par la suite. S'il se produit une rotation relative en sens contraire, par exemple parce que les roues arrière tournent 1^ plus vite que les roues avant, il y a même transport de liquide dans le sens de l'éloignement des disques, c'est-à-dire hors de la partie de l'accouplement formant le coupleur hydraulique proprement dit. Le taux de remplissage est ainsi diminué. Le couple transmissible est réduit en fonction de la diminution du taux de remplissage. De cette manière, on obtient pratiquement une roue libre. La vis sans fin est de préférence raccordée à l'arbre. La vis est alors disposée dans le carter, lequel est prolongé axia- lement dans ce but, au-delà de la partie contenant les disques. Une autre caractéristique de l'invention prévoit que la vis sans fin est une partie intégrante de l'arbre. On obtient ainsi de façon simple une pièce remplissant les deux fonctions et la dépense supplémentaire est extrêmement faible. IL suffit de prévoir un carter prolongé axialement et un arbre, également prolongé axia- lement, sur lequel est disposé le profil de la vis sans fin. Des moyens élastiques peuvent être interposés entre les disques coordonnés au carter et entre les disques coordonnés à l'arbre pour les espacer au maximum les uns des autres. L'action prévue selon l'invention pour réduire le couple transmis dans un sens de rotation est ainsi soutenue par le fait que les disques d'accouplement sont espacés au maximum les uns des autres, ce qui vient s'ajouter à la diminution du taux de remplissage. Le couple transmissible diminue à mesure que l'espacement des disques augmente. La vis pour le transport de liquide peut avoir un profil de vis sans fin continu, mais il est possible aussi d'utiliser un profil interrompu, c'est-à-dire une vis sans fin semblable à une hélice propulsive. Une fente est prévue entre le pourtour de la vis sans fin et la paroi du carter afin de permettre au liquide de se répartir le long de la vis sans fin à l'état de repos, c'est-à-dire à la position neutre, lorsqu'il n'y a pas de mouvement relatif entre le carter et l'arbre donc aussi la vis. Cependant, la fente doit être dimensionnée de manière qu'un mouvement relatif du carter et de la vis provoque néanmoins l'élévation désirée de la pression et donc le refoulement de liquide en direction de la partie de l'acco_- plement contenant les disques. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système d'entraînement comprend deux arbres, à chacun desquels sont coor- données une vis sans fin de transport de liquide et une série de disques d'accouplement, ainsi qu'un carter commun, auauel est coordonnée une autre série de disques d'accouplement. Les disques des arbres alternent avec ceux du carter. Une telle disposition assure en même temps une fonction de différentiel, de sorte qu'un différentiel particulier devient superflu. Une disposition de ce type, réalisable notamment sous forme d'un accouplement unique, peut être interposée entre les roues non commandées constamment du véhicule. En cas de prévision d'un accouplement unique, le carter de celui-ci peut être entraîné directement par une couronne compa- rable à une couronne de différentiel. Une possibilité de disposition préférée pour le coupleur hydraulique selon l'invention est dans la partie de la chaîne ciné- matique comprise entre la sortie du différentiel pour les roues commandées en permanence et l'entrée d'un différentiel prévue pour les roues qui sont seulement commandées par moments. Il est possible encore de prévoir deux coupleurs hydrau- liques sous forme de deux organes séparés, combinés chacun à l'une des roues commandées par moments. De tels coupleurs peuvent être intégrés dans les arbres latéraux menant aux roues. L'invention apporte également un coupleur hydraulique uti- lisable dans un système comme celui décrit ici. Ce coupleur possède un carter et un arbre disposé à l'intérieur du carter, qui sont rotatifs autour d'un axe commun et l'un par rapport à l'autre, une première et une seconde série de disques d'accouplement, les disques de la première série alternant avec ceux de La seconde série et étant solidarisés en rotation avec le carter, les disques de la seconde série étant solidarisés en rotation avec l'arbre, au moins une série de disques étant disposée axialement coulissante par rapport à l'autre, l'espace restant à l'intérieur du carter étant rempli en partie au moins d'un fluide visqueux, en parti- culier à base d'huile silicone, et il est caractérisé en ce qu'il est muni en plus d'un dispositif de pompage - constitué dans les exemples décrits ici par la vis sans fin - pour transporter le fluide en direction de la partie de l'espace intérieur du carter contenant les disques d'accouplement lors d'une rotation relative du carter et de l'arbre dans un sens et pour évacuer le fluide de cette partie du carter dans le cas d'une rotation relative en sens contraire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré mais nullement limitatif du coupleur et d'exemples de disposition de celui-ci dans un véhicule, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un coupleur selon l'invention à l'état de transmission d'un couple minimal; - la figure 2 représente ce coupleur à l'état de trans- mission du couple maximal; - la figure 3 montre schématiquement l'entrainement pour un véhicule à traction avant, avec disposition du coupleur entre les roues arrière; - la figure 4 représente un système d'entraînement avec deux coupleurs séparés combinés avec des roues arrière non com- mandées constamment; et - la figure 5 montre un véhicule à traction avant o le coupleur est prévu directement à la suite du différentiel d'essieu avant. On décrira d'abord le principe du coupleur en référence aux figures 1 et 2. Celles-ci montrent un accouplement constitué de deux parties: une partie 24 qui forme le coupleur hydraulique pro- prement dit et une partie 27 qui sert au transport du fluide et comme réservoir pour celui-ci. Cet accouplement, désigné globa- lement par 17, possède un carter 2 dans lequel est monté rotatif un arbre 1. L'une des deux parois d'extrémité du carter 2 est réalisée comme un couvercle. Des joints d'étanchéité 9 sont prévus entre le carter 2 et l'arbre 1. Deux séries de disques d'accouolement 3 et 4 sont prévues dans la partie de l'accouplement 17 formant le coupleur hydraulique 24. Les disques 3, coordoriés au carte*, sont pourvus radiatement à l'extérieur de crénelures par lesquelles ils sont disposés dans des cannelures axiales de la paroi interne 26 du carter. Les disques 3 et le carter 2 sont ainsi solidarisés en rotation, mais les disques 3 peuvent coulisser axialement dans les cannelures. Un ressort d'écartement 5 est prévu entre chaque paire de disques 3 axialement voisins pour les espacer au maximum. La surface extérieure de l'arbre 1 est également pourvue de cannelures orientées axialement. Celles-ci reçoivent, solidaires en rotation, des crénelures correspondantes sur le bord des ouver- tures centrales de disques 4 coordonnés à l'arbre. Les disques 4 sont également déplaçables axialement par rapport aux cannelures de l'arbre 1. De même, ils sont sollicités par des ressorts 8 dans le sens de leur espacement mutuel maximal. Les disques 3, tournant avec le carter, et les disques 4, tournant avec l'arbre 1, alternent dans le sens axial. L'arbre 1 est prolongé axialement et porte sur son prolon- gement un profil de vis sans fin 25; autrement dit, il est réalisé dans cette partie comme une vis sans fin 6. Le carter 2 est éga- lement prolongé axialement pour la réception de la vis 6. Une fente est prévue entre le pourtour de la vis sans fin 6, ou le profil 25, et la paroi 26 du carter. La partie de l'accouplement 17 contenant la vis sans fin est réalisée comme une zone de réservoir 27 pour un liquide 7. Ce dernier remplit partiellement l'accouplement 17, c'est-à-dire son espace intérieur restant, non occupé par les disques ou le profil de vis sans fin 25. Il s'agit en particulier d'un liquide visqueux, d'une huile silicone par exemple. Comme on peut le voir sur la figure 1, le pas de la vis 6, ou de son profil 25, est choisi afin que pour un sens de rotation déterminé, le liquide 7 soit refoulé en direction des disques 3, 4, c'est-à-dire dans La partie de l'accouplement 17 formant le coupleur hydraulique 24. La figure 1 montre l'état o les disques 3 et 4 sont espacés au maximum les uns des autres, de sorte qu'un faible couple seulement est transmissible entre les deux séries de disques s'il se produit un mouvement relatif. La figure 2 montre la situation o le liquide 7 a été transporté à peu près en totalité depuis la zone 27 formant réser- voir, zone qui est coordonnée à la vis 6, dans la partie de l'accouplement 17 formant le coupleur hydraulique 24. Sous la pression de refoulement et le remplissage accru produits par la vis sans fin, les disques 3 et 4 ont été mutuellement approchés, contre la force des ressorts d'écartement 5, 8, jusqu'à ce que leur espa- cement soit minimal. Dans cet état, l'accouplement 17 est capable de transmettre un couple maximal s'il se produit un mouvement relatif entre les deux séries de disques. On décrira maintenant d'abord la disposition et le fonc- tionnement de l'accouplement 17 en référence à la figure 5. La figure 5 représente schématiquement un véhicule 10 à traction avant. Il possède deux roues avant 11 et deux roues arrière 12. Les roues avant 11 sont entraînées par des arbres 18. Le moteur 13 est disposé transversalement et transmet sa puissance motrice à une boite de vitesses 14 et à un différentiel d'essieu avant 15. A partir de ce dernier, les roues avant 11 sont com- mandées en permanence par l'intermédiaire des arbres 18. Un entraî- nement pour un accouplement 17, correspondant au coupleur selon l'invention, est dérivé de l'entraînement pour le différentiel d'essieu avant 15. Par exemple, l'arbre 1 de l'accouplement 17 des figures 1 et 2 peut être relié à cet entraînement en vue de la transmission de couples. Le carter 2 de l'accouplement 17 est relié à l'arbre longitudinal de transmission 20. Celui-ci attaque, par exemple, la couronne d'un différentiel d'essieu arrière 16. Les deux arbres de sortie de ce différentiel sont reliés par l'inter- médiaire d'arbres 19 aux roues arrière 12. Au cas o les roues avant 12 patinent sur une surface à faible adhérence, Le véhicule s'arrête normalement puisque sa propulsion n'est plus possible. Les roues arrière 12 sont alors à l'arrêt, tandis que les roues avant 11 patinent. Or, du fait que l'accouplement 17 est relié au diffé- rentiel d'essieu avant 15, l'arbre moteur 1 de l'accouplement tourne également plus vite que le carter 2 relié aux roues arrière 12. De ce fait, l'arbre 1 de l'accouplement 17, donc aussi la vis sans fin 6, sont tournés, dans le sens des aiguilles d'une montre 1C par exemple, par rapport au carter 2. Ce mouvement a pour ffet que du Liquide 7 est transporté depuis la zone de réservoir 27, dans laquelle est disposée la vis 6, vers la gauche en direction de la partie 24 de l'accouplement 17, formant le coupleur hydraulique. Le taux de remplissage du coupleur 24 est ainsi accru. Les disques 3 et 4 sont mutuellement approchés par suite de cette augmentation du taux de remplissage et sous la pression engendrée par le refou- lement de liquide par la vis. En raison de la réduction des inter- valles entre les disques 3 solidaires du carter et des disques 4 solidaires de l'arbre, ainsi qu'en raison de l'augmentation du taux de remplissage, un couple est maintenant transmis de l'arbre 1 au carter 2 et par suite, à travers l'arbre de transmission 2, le différentiel d'essieu arrière 16 et les arbres 19, aux roues arrière 12. Les quatre roues du véhicule 10 sont donc entraînées à présent. Au cas o les roues avant 11 et les roues arriere 12 roulent sur une surface ayant le même coefficient d'adhérence, il n'y a pas de différence de vitesse de rotation entre elles. Par conséquent, il n'y a pas non plus de différence de vitesse de rota- tion entre le carter 2 et l'arbre 1, donc pas davantage entre la vis 6 et le carter 2, ni entre les disques 3 solidaires du carter et les disques 4 solidaires de l'arbre. Comme le liquide peut se répartir dans tout le carter, de sorte que le niveau du liquide est le même partout, les disques 3 et 4 sont espacés au maximum les uns des autres et le taux de remplissage dans le coupleur hydraulique 24 diminue. Si le véhicule 10 est freiné fortement, par exemple au point que les roues avant 11 bloquent alors que les roues arrière 12 continuent à tourner, le carter 2 est entraîné en rotation. Le sens de cet entraînement est le même que lorsque l'accoupLement 17 transmet un couple de l'arbre 1 au carter 2, ce qui correspond à l'état illustré sur la figure 2. Si le carter 2 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, par exemple, pour un observateur placé du côté de l'entrée de l'arbre 1, le carter étant entraîné par les roues arrière 12, il se produit également un mouvement relatif entre la vis sans fin 6 et le carter 2. Du liquide 7 est ainsi évacué du coupleur hydraulique 24 dans la zone de réservoir 27 o se trouve la vis 6. Le taux de remplissage du coupleur est donc d4minué davantage et le couple transmissible est réduit plus encore comparativement à la position neutre. Grâce à cette disposition et cette conformation, les roues arrière 12 transmettent seulement un faible couple aux roues avant 11, de sorte que l'accouplement 17 se trouve alors à un état o il est pratiquement incapable de transmettre un couple. A la différence du schéma d'entraînement pour un véhicule 10 selon la figure 5, la figure 4 montre une coordination de l'accouplement 17 aux arbres 19 pour les roues arrière 12, lesouelles sont seulement entraînées par moments. L'arbre de transmission 20 est attaqué directement par la couronne du diffé- rentiel d'essieu avant 15. L'arbre 20 commande lui-même un engre- nage conique 23 coordonné à l'essieu arrière et dont les deux sorties sont reliées aux arbres 19 menant aux roues arrière 12. Un accouplement 17 particulier est prévu pour chaque roue arrière. La coopération des deux accouplements 17 produit également un effet de différentiel entre les deux roues arrière 12, de sorte qu'un diffé- rentiel d'essieu arrière particulier devient superflu. Enfin, on obtient ainsi que même dans le cas extrême o trois roues sont en contact avec une surface à faible coefficient d'adhérence, au moins une roue, en contact avec une surface ayant un coefficient d'adhé- rence plus élevé, à savoir une roue arrière, est entraînée dans tous les cas pour la propulsion du véhicule. 261873 5 L'explication qui précède est applicable aussi à la dispo- sition selon la figure 3. La différence avec L'exemple selon la figure 4 est qu'un carter 2 commun est prévu pour les deux accou- plements 17. Le système comprend deux arbres 1, possédant chacun une vis sans fin 6 et des disques 4. Le carter possède une série de disques. 3. Les disques 3 du carter coopèrent avec les deux séries de disques 4 des arbres 1. De plus, le carter 2 est muni d'une couronne 21 et est entraîné directement par l'arbre longitudinal 20 au moyen d'une roue conique 22. Le carter sert donc simultanément de différentiel d'essieu arrière 16. Les deux séries de disques peuvent être disposées dans un espace intérieur commun d'un carter, comme dans l'exemple de la figure 3. Il est cependant possible aussi de partager le carter 2 par une cloison médiane en deux compartiments, de sorte qu'on obtient pratiquement deux coupleurs hydrauliques travaillant indé- pendamment l'un de l'autre. REVENDICATIONS 1. Système d'entraînement destiné à un véhicuLe automobile et conçu pour passer automatiquement à un état de transmission d'un couple plus élevé, en particulier pour l'entraînement de roues non commandées constamment, ou à un état de transmission d'un couple plus bas au cas o les roues non commandées constamment tournent plus vite que les roues commandées en permanence, caractérisé en ce que la chaîne cinématique (20, 19) dérivée de l'entraînement des roues (11) commandées en permanence et menant aux roues (12) non commandées constamment, comprend un coupleur hydraulique (24) muni d'une vis sans fin (6) de transport de liquide, le coupleur possé- dent au moins deux séries de disques d'accouplement (3, 4) qui sont alternativement solidarisés en rotation avec le carter (2) du cou- pleur et avec un arbre (1), mais sont disposés axialement coulis- sants sur eux, le reste de l'espace intérieur du carter (2), non occupé par les disques (3, 4), pouvant être rempli de liquide (7), notamment de viscosité relativement haute, qui est refoulé par la vis sans fin (6) pour le passage à l'état de transmission d'un couple plus élevé, et pouvant être vidé en partie au m'oins par l'action de transport de la vis (6) en sens contraire pour le passage à l'état de transmission d'un couple plus bas. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis (6) est raccordée à l'arbre (1). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la vis (6) est disposée dans le carter (2), lequel est 5 ce: effet prolongé axialement. 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis (6) fait partie de l'arbre (1). 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens élastiques (5, 8) sont interposés entre les disques (3) coordonnés au carter (2) et entre les disques (4) coordonnés à l'arbre (1) pour espacer les disques au maximum les uns des autres. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis (6) présente un profil continu de vis sans fin (25). 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis (6) présente un profil interrompu de vis sans fin (25). 8. Système seLon l'une quelconque des revendications 1, 6 et 7, caractérisé en ce qu'une fente subsiste entre la paroi (26) de la partie de carter (27) contenant la vis (6) et le pourtour du profil de vis sans fin (25). 9. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux arbres (1), à chacun desquels sont coordonnées une vis sans fin (6) de transport de liquide et une série de disques d'accouplement (4), ainsi qu'un carter (2) commun auqceL est coordonnée une autre série de disques d'accouplement (3); 10. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coupleur hydraulique (24) est interposé entre les roues (12) non commandées constamment d'un véhicule automobile (10). 11. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coupleur hydraulique (24) est disposé dans la partie de la chaîne cinématimue comprise entre les roues (11) commandées en permanence et un différentiel (15, 16) coordonné aux roues (12) commandées par moments. 12. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux coupleurs hydrauliques (17) sous forme de deux organes séparés, combinés chacun à l'une des roues (12) commandées par moments. 13. Coupleur hydraulique possédant un carter et un arbre disposé à l'intérieur du carter, le carter et l'arbre étant rotatifs autour d'un axe commun et l'un par rapport à l'autre, une première et une seconde série de disques d'accouplement, les disques de la première série alternant avec ceux de la seconde série et étant solidarisés en rotation avec le carter, les disques de la seconde série étant solidarisés en rotation avec l'arbre, au moins une série de disques étant disposée axialement coulissante par rapport à l'autre, l'espace restant à l'intérieur du carter étant rempli en partie au moins d'un fluide visqueux, en parti- culier à base d'huile silicone, notamment pour un système d'entra9- nement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif de pompage (6) pour transporter le fluide en direction de la partie (24) de l'espace intérieur du carter contenant les disques d'accouplement (3, 4) lors d'une rotation relative du carter (2) et de l'arbre (1) dans un sens, et pour évacuer le fluide de cette partie du carter (2) dans le cas d'une rotation relative en sens contraire.