Brevet FR2646814A1 — publié le 19901116

L'invention se rapporte à un dispositif d'en- traînement pour un véhicule automobile, comprenant un différentiel qui comporte une entrée et deux sorties, dans lequel au moins une sortie est reliée à un joint ar- 5 ticulé appartenant à un arbre articulé, et un accouple- ment par l'intermédiaire duquel la sortie peut être re- liée directement à l'entrée. Dans une forme de réalisation de ce genre, il est déjà connu d'intégrer dans le carter du différentiel 10 l'accouplement qui sert au blocage au moins partiel du différentiel et qui est constitué, par exemple, par un coupleur à frottement visqueux, ou encore de modifier le carter de telle manière que l'accouplement servant à la limitation du glissement soit placé à grande distance du 15 différentiel, pour obtenir des longueurs aussi identi- ques que possible pour les arbres articulés qui aboutis- sent aux roues motrices. On vise par ce moyen à obtenir des conditions d'angle de brisure identiques. On utilise en général des formes de réalisation de ce type dans 20 l'essieu avant moteur d'un véhicule à traction avant. L'invention se donne pour but de créer un dispo- sitif d'entraînement comprenant un accouplement servant au blocage au moins partiel du différentiel qui puisse être utilisé sans modification notable sur le carter qui 25 contient le différentiel, et sans qu'il soit nécessaire de raccourcir les longueurs des arbres articulés qui aboutissent aux roues de sortie. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le joint articulé est directement adjacent au différentiel et l'accouple- 30 ment disposé à l'extérieur du différentiel, coaxialement autour de l'élément extérieur du joint, et par le fait que l'élément intérieur de l'accouplement est associé à l'élément extérieur du joint et l'élément extérieur de l'accouplement à l'entrée du-différentiel. 35 Grâce à la constitution et à la disposition co- axiales de l'accouplement par rapport à l'élément exté- 2646814 2 rieur du joint articulé, on ne perd pas de longueur de l'arbre articulé. L'agencement n'a aucune influence néga- -tive sur le débattement angulaire de brisure du joint. Par ailleurs, de cette façon, l'accouplement peut former 5 un sous-ensemble avec le joint articulé et l'arbre arti- culé, et il peut être encore monté après coup sur le car- ter du différentiel. Ceci apporte donc une possibilité d'équipement ultérieur puisque ce n'est que dans la ré- gion du passage du bout d'arbre de raccordement du joint 10 articulé côté différentiel que l'on a à apporter une mo- dification. Cette modification ne concerne en pratique que le couvercle et l'étanchéité par rapport à la ferme- ture latérale du carter dans lequel le différentiel est contenu. 15 On peut imaginer différentes possibilités d'agencement pour l'accouplement qui sert au blocage au moins partiel de l'effet différentiel du mécanisme diffé- rentiel. Dans une première variante, on peut envisager que l'élément extérieur de l'accouplement soit relié solidairement en rotation à l'entrée du différentiel et l'élément intérieur de l'accouplement relié solidaire- ment en rotation à l'élément extérieur du joint articu- lé. De cette façon, on obtient en permanence un effet de blocage lorsqu'il se produit un déplacement relatif en- 25 tre les deux éléments. C'est le cas par exemple lorsque la vitesse de rotation de sortie de l'élément extérieur du joint articulé diffère de la vitesse de rotation de l'entrée du différentiel. En variante, l'élément extérieur de l'accouple- 30 ment peut être rendu sélectivement solidaire de l'entrée du différentiel par l'intermédiaire d'un dispositif de commande et l'éléiment intérieur de l'accouplement soli- daire en rotation de l'élément extérieur du joint articu- lé. 35 Par ailleurs, il est possible de faire en sorte que l'élément extérieur de l'accouplement puisse être re- 64681l 3 lié solidairement en rotation à l'entrée du différentiel et que l'élément intérieur de l'accouplement et que l'é- lément intérieur de l'accouplement puisse être relié sé- lectivement à l'élément extérieur du joint par l'intermé- 5 diaire d'un dispositif de commande. Pour le cas o il est prévu des dispositifs de commande, on peut choisir un mode de travail qui peut être commandé, par exemple dans le cas de l'utilisation d'un véhicule équipé d'un dispositif anti-blocage, de 10 telle manière qu'il ne se produise pas d'effet de bloca- ge lorsque le frein de service est actionné. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que le différentiel est constitué par un différentiel à engrenages coniques, la sortie étant for- 15 mée par une roue de sortie conique et l'entrée par le boîtier du différentiel. Toutefois, on peut aussi envisager la réalisa- tion sous la forme d'un différentiel à roues droites. Selon une autre caractéristique de. l'invention, 20 il est preférable que l'accouplement soit constitué par un coupleur à frottement visqueux qui comprend, d'une part, un carter constituant l'élément extérieur de l'ac- couplement et, d'autre part, l'élément intérieur de l'ac- couplement qui tourne dans ce carter et par rapport à 25 lui, ainsi que des disques intérieurs et des disques ex- térieurs, qui sont solidaires en rotation en alternance et dans un certain ordre de succession, les uns de l'élé- - ment intérieur et les autres de l'élément extérieur, et qui se recouvrent partiellement dans la direction radia- 30 le, ainsi qu'un milieu visqueux, notamment une huile de silicone, qui remplit au moins partiellement le volume intérieur restant. Ces coupleurs à frottement visqueuex qui sont également connus sous là désignation de coupleurs à flui- 35 de visqueux, ont l'avantage d'atteindre une caractéristi- que de démarrage très progressive pour la transmission 26-46814 4 du couple lorsque l'effet de blocage s'établit. - Toutefois, on peut aussi envisager en variante que l'accouplement soit réalisé sous la forme d'un em- brayage ou coupleur à friction à disques, comprenant un 5 carter qui constitue l'élément extérieur de l'accouple- ment et un élément intérieur d'accouplement qui tourne par rapport à ce carter, ainsi que des disques de fric- tion intérieurs et extérieurs, chargés par une pression et reliés solidairement en rotation, en alternance et 10 dans un certain ordre de succession, les uns à l'élément extérieur de l'accouplement et les autres à l'élément in- térieur. L'inconvénient d'une telle forme de réalisation consiste en ce qu'il existe en permanence un certain taux de blocage. Le taux de blocage maximum est commandé 15 en fonction du couple tandis -que le coupleur à frotte- ment visqueux développe son couple de blocage en fonc- tion de la vitesse de rotation et, plus précisément, de la différence des vitesses de rotation. Selon une autre caractéristique de l'invention, 20 il est proposé que l'élément intérieur de l'accouplement soit constitué par l'élément extérieur du joint articu- lé, lequel porte sur sa surface extérieure des moyens, notamment une-denture, destinés à porter les disques in- térieurs solidairement en rotation. 25 Par ailleurs, il est proposé que le joint arti- culé soit constitué par un joint articulé homocinétique. Les joints de ce type, notamment les joints homocinéti- ques à billes, possèdent un élément extérieur de révolu- tion qui est approprié pour établir la liaison avec les 30 disques intérieurs et pour assurer le tourillonnement de l'élément extérieur de l'accouplement. Dans une forme de réalisation préférée, il est prévu de réaliser le dispositif de commande sous une for- me à commande électromagnétique. Dans ce cas, on peut 35 choisir un mode de travail dans lequel l'accouplement reste accouplé en marche normale, c'est-à-dire qu'il est 2646814 5 en permanence relié solidairement en rotation à l'entrée du différentiel ou à l'élément extérieur du joint articu- lé, tandis que cette liaison solidaire en rotation est supprimée par un dispositif de commande approprié lors- 5 que, par exemple, le frein de service du véhicule automo- bile est actionné, pour exclure toute influence sur le comportement de conduite du véhicule en cas de freinage excessif ou d'intervention des dispositifs anti-blo- cage. 10 Un exemple préféré de réalisation de l'inven- tion est représenté schématiquement sur le dessin. Sur ce dessin, la figure 1 est un schéma de la chaîne cinémati- que d'un véhicule automobile dans laquelle le dispositif 15 d'entraînement peut être utilisé ; la figure 2 est une coupe d'un tel dispositif d'entraînement mais pour lequel on a représenté, pour l'accouplement, qui est constitué par un coupleur à frot- tement visqueux, l'état désaccouplé dans la moitié supé- 20 rieure et l'état accouplé dans la moitié inférieure ; la figure 3 représente une variante de réalisa- tion dans laquelle l'élément intérieur de l'accouplement et l'élément extérieur du joint articulé sont des élé- ments séparés. 25 Sur la figure 1, on a représenté un véhicule au- tomobile 1 à quatre roues motrices dont le moteur 2 en- traîne des roues avant motrices 5 par l'intermédiaire de la boite de vitesses 3, du différentiel d'essieu avant 4 et des demi-arbres latéraux avant 5. En supplément, le 30 mouvement de rotation est pris sur le différentiel 4 de l'essieu avant par l'intermédiaire d'un arbre de trans- mission longitudinal 7. L'arbre longitudinal 7 sert à en- traîner le dispositif d'entraînement 8 qui est accouplé aux roues arrière pour la transmission du couple par 35 l'intermédiaire des 'demi-arbres arrière 9. Les demi-ar- bres arrière 9 sont constitués par des joints articulés 2646814 6 10 solidaires des roues et par des joints articulés 11 solidaires du différentiel, ainsi que par des arbres in- termédiaires 12 qui accouplent ces joints. Le dispositif d'entraînement 8 est décrit de fa- 5 çon plus détaillée en regard des figures 2 et 3. Le dis- positif d'entraînement 8 comprend le différentiel 16 qui est agencé dans le carter 13 et l'accouplement ou cou- pleur 48 agencé à l'extérieur du carter 13 et qui est disposé coaxialement au joint articulé 11 solidaire du 10 différentiel. Le différentiel 16 est constitué par un diffé- rentiel à engrenages coniques et il comprend un bottier de différentiel 18 qui est monté rotatif dans le carter 13 par l'intermédiaire de paliers 17. 15 Au boîtier de différentiel 18 est associée une couronne dentée 15 qui peut être entraînée par l'intermé- diaire d'un pignon d'entrée 14. Le pignon d'entrée 14 est entraîné par l'arbre longitudinal 7. Dans le bottier de différentiel 18, sont montés rotatifs deux pignons co- 20 niques de compensation 21 qui sont disposés perpendicu- lairement à l'axe de rotation de ce boîtier, sur un sup- port de pignons de compensation 22 qui est constitué par une broche. Ces pignons coniques engrènent avec les deux roues coniques de sortie 19 qui sont montées coaxiale- 25 ment au boîtier 18 du différentiel et tournent dans ce dernier. Les deux roues coniques de sortie 19 présentent chacune un perçage 20 dans lequel est emmanché, par l'in- termédiaire d'une cannelure, l'un des bouts d'arbres 23 qui appartiennent aux joints articulés 11 solidaires du 30 différentiel. le coupleur 48 est associé à l'un des deux joints articulés 11. A cet effet, l'élément extérieur 26, 26a du joint articulé, qui est relié au bout d'arbre 23 du joint par l'intermédiaire d'une collerette 24 et de vis de fixation 25, constitue en même temps l'élément 35 intérieur du coupleur à frottement visqueux 48. Sur l'élément extérieur 26 du joint articulé, tourillonne 2646814 7 l'élément extérieur du coupleur, qui est constitué par le carter 31. Le carter 31 est fermé par des couvercles 32, 33 qui établissent un joint étanche avec l'élément extérieur 26 du joint articulé à l'aide de garnitures 5 d'étanchéité 34. Dans l'espace annulaire formé entre la surface extérieure de l'élément extérieur 26, 26a du joint articulé et le carter 31, et entre les couvercles latéraux 32 et 33, sont agencés des disques 35, 36. L'élément ex- 10 térieur 26 du joint articulé est muni sur une partie de sa surface extérieure et, plus particulièrement, sur la partie qui délimite l'espace annulaire, d'une denture 37 dans laquelle les disques intérieurs annulaires 35 sont montés solidairement en rotation. Le carter 31 est égale- 15 ment muni, dans sa surface intérieure, d'une denture 38 dans laquelle les disques extérieurs 36 sont montés par l'intermédiaire de cannelures correspondantes prévues sur leur périphérie extérieure. Les disques intérieurs 35 et les disques extérieurs 36 sont montés dans le volu- 20 me intérieur du carter dans un certain ordre de succes- sion. En supplément, les disques extérieurs 36 peuvent encore être maintenus à un certain écartement mutuel, par exemple, tandis que les disques intérieurs 35 sont libres de se déplacer en translation axiale par rapport 25 aux disques extérieurs 36, parallèlement à la cannelure 37, par rapport aux disques extérieurs 36. Le volume intérieur du carter 31 qui n'est pas occupé par les dis- ques 35, 36 est au moins partiellement rempli d'un mi- lieu visqueux, notamment d'huile de silicone. Lorsqu'il 30 se produit une différence de vitesse de rotation entre le carter 31 et l'élément extérieur 26 du joint articu- lé, le milieu visqueux subit un cisaillement entre les disques 35, 36 et un couple de blocage agissant sur le différentiel 16 est engendré par l'intermédiaire des élé- . 35 ments du mécanisme qui seront décrits dans la suite. L'un des deux couvercles, à savoir le couvercle 32 du 2646814 8 coupleur 48 qui est dirigé vers le différentiel 16 est muni d'une denture d'accouplement 40 qui peut être mise en prise avec une contre-denture correspondante 42, qui est associée à une bague de commande 41. Sur la moitié 5 supérieure de la figure 2, dans la zone correspondant au coupleur 48, la bague de commande 41 est représentée dans la position éloignée de la denture 40 du carter 31. La bague de commande 41 et le carter 31 ne sont pas en prise entre eux. La-bague de commande 41 est reliée solidairement en rotation, par l'intermédiaire de ressorts 45, à un manchon de liaison 44 qui est -à son tour fixé solidairement en rotation au bottier 18 du différentiel par l'intermédiaire de dentures frontales 46 qui se com- plètent mutuellement. A cet effet, le bottier 18 du dif- 15 férentiel est lui aussi muni d'une denture frontale dans sa surface frontale dans la région du palier 17. La ba- gue de commande 41 est maintenue normalement dans une po- sition de prise de sa denture 42 avec la denture 40 du carter 31 par les ressorts 45. Cette position du cou- 20 pleur 48 est représentée dans la moitié inférieure de la figure 2. Pour le déplacement axial de la bague de com- mande 41 à l'encontre de la force des ressorts 45, il est prévu un électro-aimant qui peut être excité à l'ai- de d'une source de courant non représentée et d'un cir- 25 cuit de commande. L'électro-aimant est désigné par 43. Le joint articulé 11, qui est constitué par un joint homocinétique, est composé de l'élément extérieur 26 du joint, qui fait en même temps partie constitutive du coupleur 48, de l'élément intérieur 27 du joint, et 30 de billes 29 qui sont disposées entre les deux éléments, engagées dans des chemins de roulement de ces deux élé- ments, et qui servent à la transmission du couple. Les billes 29 sont tenues dans une cage de guidage 28. L'élé- ment intérieur 27 du joint est solidaire de l'arbre in- 35 termédiaire 12. A cet effet, l'arbre intermédiaire 12 est emmanché dans une cannelure prévue dans un perçage 264-681 4 9 cannelé de l'élément intérieur 17 du joint. Dans le cas normal, l'entraînement de la roue arrière 6 s'effectue par l'intermédiaire du boîtier 18 du différentiel et du joint articulé 11 solidaire du différentiel, lorsqu'il y 5 a équilibre, c'est-à-dire lorsque les conditions d'adhé- rence sur la chaussée sont identiques pour les deux roues arrière 6. Dans le cas o l'une des deux roues ar- rière 6 se trouve sur un sol présentant une adhérence plus faible que celui situé sous l'autre roue arrière 6, 10 il n'y a plus équilibre, de sorte que l'une des roues co- niques de sortie 19, avec en conséquence une des roues arrière 6, tourne plus vite que l'autre. Dans le cas ex- trême, l'une des deux roues arrière 6 est immobilisée. Dans ce cas, il se manifeste une différence de vitesse 15 de rotation entre la roue conique de sortie 19 correspon- dante et le boîtier 18 du différentiel. Cette rotation différentielle est freinée par le coupleur 48 puisque, dans l'état accouplé du coupleur 48 (moitié-inférieure de la figure 2), il se présente également une différence 20 de vitesse de rotation entre les disques intérieurs 35 et les disques extérieurs 36 qui, par suite du cisaillement de l'huile de silicone contenue dans le volume inté- rieur du carter, conduit au développement d'un couple de blocage. Il s'établit alors un équilibre des vitesses de 25 rotation. Sous cet effet, il se produit également une transmission du mouvement de rotation à l'autre roue conique de sortie 19, puisque le mouvement de compensation des pignons coniques 21, qui sont freinés avec la roue conique de sortie 19 qui est freinée, est également ré- 30 duit. Ceci a pour effet de produire également un entraî- nement de l'autre roue motrice 6. Le coupleur 48 agit dans les deux sens, c'est-à-dire qu'il intervient par blocage lorsque l'une des deux roues à entratner tourne plus vite que le bottier 18 du différentiel. 35 L'ensemble du dispositif d'entraînement composé du coupleur 48, du joint articulé 11 et du dispositif de 2646814 10 commande 39, est recouvert par un capot protecteur 47. Il est facile de comprendre que, du fait que le coupleur 48 fait partie du joint articulé 11 solidaire du différentiel, l'arbre articulé 9 peut être livré sépa- 5 rément sous la forme d'un sous-ensemble qu'il forme avec le coupleur 48, le bout d'arbre 23 appartenant au joint articulé 11 et muni de la collerette de liaison 24, et le dispositif de commande 39, et que ce sous-ensemble peut être associé au différentiel 16 selon le cas d'ap- 10 plication. Ceci donne naissance à un système modulaire qui peut permettre un agencement sélectif sans qu'il soit nécessaire de procéder à des modifications notables sur les différentiels 16 déjà existants, cependant qu'on évite en même temps toute intervention sur la longueur 15 de l'arbre articulé 9. La distance entre le centre du joint articulé 10 solidaire de la roue et celui du joint articulé 11 solidaire du différentiel a en effet une in- fluence sur l'angle de brisure des deux joints 10, 11. Plus cette distance est courte, plus l'angle de brisure 20 des joints 10, 11 est grand. Plus l'angle de brisure est grand, plus grandes sont les pertes dans les joints arti- culés. La figure 3 montre une variante de réalisation modifiée par rapport à la figure 2, dans laquelle 1'élé- 25 ment intérieur du coupleur et l'élément extérieur 26 du joint articulé sont des éléments séparés l'un de l'au- tre. Dans ce cas, l'élément extérieur du joint articulé est désigné par 26a. Il présente sur sa surface extérieu- re une cannelure 50 sur laquelle l'élément intérieur 26b 30 du coupleur 48 est emmanché par une denture correspondan- te. Le capot 49 sert en même temps à la fixation du souf- flet protecteur 30. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui 35 vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T IONS 1. Dispositif d'entraînement pour un véhicule automobile, comprenant un différentiel qui comporte une entrée et deux sorties, dans lequel au moins une sortie est reliée à un joint articulé appartenant à un arbre ar- 5 ticulé, et un accouplement par l'intermédiaire duquel la sortie peut être reliée directement à l'entrée, caracté- risé en ce que le joint articulé (11) est directement ad- jacent au différentiel (16) et l'accouplement (48) dispo- sé à l'extérieur du- différentiel, coaxialement autour de 10 l'élément extérieur (26) du joint, et en ce que l'élé- ment intérieur de l'accouplement est associé à l'élément extérieur du joint (26) et l'élément extérieur (31) de l'accouplement à l'entrée (18) du différentiel (16). 2. Dispositif d'entraî-nement selon la revendica- 15. tion 1, caractérisé en ce que l'élément extérieur (31) de l'accouplement est relié solidairement en rotation à l'entrée (18) du différentiel (16) et l'élément inté- rieur (26) de l'accouplement est relié, solidairement en rotation à l'élément extérieur (26) du joint. 20 3. Dispositif d'entraînement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément extérieur (31) de l'accouplement peut être relié sélectivement à l'en- trée du différentiel à l'aide d'un dispositif de comman- de (39) et en ce que l'élément intérieur (26) de l'accouplement est relié solidairement en rotation à l'élément extérieur (26) du joint. 4. Dispositif d'entraînement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément extérieur (31) de l'accouplement peut être relié solidairement à l'en- 30 trée (16) du différentiel (16) et l'élément intérieur de l'accouplement peut être relié à l'élément extérieur du joint articulé à l'aide d'un dispositif de commande. 5. Dispositif d'entraînement selon une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le 2646814 12 différentiel (16) est constitué par un différentiel à en- grenages coniques, la sortie étant formée par une roue conique de sortie (19) et l'entrée par le bottier (18) du différentiel. 6. Dispositif d'entraînement selon une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ac- couplement est un coupleur à frottement visqueux compre- nant un carter (31) qui constitue l'élément extérieur de l'accouplement et l'élément intérieur (26) de l'accouple- 10 ment qui tourne dans ce carter et par rapport à lui, ain- si que des disques intérieurs (35) et des disques exté- rieurs (36), qui sont solidaires en rotation, en alter- nance- dans un certain ordre de succession, les uns de l'élément intérieur (26) de l'accouplement et les autres 15 de l'élément extérieur, et qui se recouvrent partielle- ment dans la direction radiale, et un milieu visqueux, notamment une huile de silicone, qui remplit au moins partiellement le volume intérieur restant. 7. Dispositif d'entraînement selon une quelcon- 20 que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ac- couplement (48) est constitué par un embrayage ou cou- pleur à friction à disques, comprenant un carter constituant l'élément extérieur de l'accouplement et un élé- ment intérieur d'accouplement qui peut tourner par rap- 25 port à ce carter, ainsi que des disques de friction inté- rieurs et extérieurs, charges par une pression et reliés solidairement en alternance et dans un certain ordre de succession, les uns à l'élément extérieur et les autres à l'élément intérieur. 30 8. Dispositif d'entraînement selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que l'élément intérieur (26) de l'accouplement est constitué par l'élément extérieur (26) du joint articulé, lequel porte sur sa surface exté- rieure des moyens, notamment une denture (37), destinés 35 à porter les disques intérieurs (35) solidairement en ro- tation. 2646814 13 9. Dispositif d'entraînement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le joint articulé (11) est constitué-par un joint homocinétique. 10. Dispositif d'entraînement selon une quelcon- 5 que des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande (39) peut être actionné par voie électromagnétique.