Brevet FR2808575A1 — publié le 20011109

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. Le différentiel a pour fonction de permettre à deux roues opposées motrices 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 comprend un boîtier rotatif dont l'axe de rotation correspond à l'axe commun 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 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 demi-arbre. En ligne droite, le mouvement de l'arbre moteur est transmis, par un 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. En revanche, lorsqu'il y a une différence de vitesses 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, une transmission de mouvement mettant en oeuvre différentiel classique, tel que décrit plus haut, permet de développer sur l'un deux demi- arbres un couple qui ne peut excéder 50 % du couple disponible, reçu de l'arbre moteur. Ceci n'est pas satisfaisant, dans la mesure où il serait souhaitable que le couple développé par la roue chargée, en l'occurrence la roue exterieure, soit le plus grand possible, afin d'augmenter la motricité de cette roue et ainsi de mieux contrôler la stabilité du véhicule dans la courbe. Un problème d'entraînement du véhicule se pose également dans le où les deux roues auraient des conditions d'adhérence différentes par exemple lorsqu'une roue est en contact avec un sol ferme, et l'autre avec 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 -, le couple délivré à l'autre roue l'est également. Certains dispositifs ont déjà été proposés, qui permettent de résoudre partiellement ces problèmes. On connaît notamment des différentiels dits "à glissement limité", dans lesquels il est possible de solidariser graduellement les deux demi-arbres de roue du train moteur. Ils sont adaptés pour gérer le glissement d'un arbre par rapport à l'autre. Ceci se traduit par un transfert de couple se faisant obligatoirement la roue la plus rapide vers la roue la plus lente. On connaît par ailleurs des différentiels dits "asymétriques pilotés", qui permettent en plus de transférer du couple de la roue lente à la roue rapide. L'objectif principal de l'invention est de proposer différentiel dans lequel il est possible de répartir le couple moteur à chacun deux demi- arbres de roue avec un ratio quelconque, ce ratio - totalement libre - pouvant être choisi de manière volontaire, et/ou déterminé de manière automatique, en fonction conditions de roulage auxquelles le véhicule est réellement confronté. Un autre objectif de l'invention est de proposer un différentiel de conception simple et d'architecture compacte. Les objectifs susmentionnés sont atteints, conformément à la presente invention, grâce au fait que le différentiel comporte une paire d'embrayages distincts, intercalés chacun entre l'arbre moteur et desdits demi- arbres, et susceptibles d'être pilotés indépendamment l'un de l'autre. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses, non limitatives, de l'invention - ledit arbre moteur est l'arbre de sortie de la boite vitesses ; - chaque embrayage est commandé par un actionneur susceptible d'être piloté de manière volontaire, par le conducteur du véhicule ; - chaque embrayage est commandé par un actionneur susceptible d'être piloté de manière automatique à partir d'un calculateur équipant le véhicule ; - ledit calculateur reçoit de différents capteurs équipant le véhicule au moins l'une des informations suivantes : la position angulaire du volant de direction ; vitesse de rotation de chacune desdites roues ; la vitesse véhicule en direction longitudinale ; la vitesse de lacet du véhicule ; l'angle d'attitude du véhicule ; l'accélération du véhicule suivant la direction latérale ; - le différentiel comprend, d'une part, un arbre, dit menant, guidé en rotation et entraîné en rotation par ledit arbre moteur, via de pignons d'engrenage et dont chacune des extrémités est solidaire l'entrée d'un embrayage, d'autre part, une paire de demi-arbres, dits menés, guidés en rotation, coaxiaux entre eux et audit arbre menant, dont l'une des extrémités est solidaire de la sortie embrayage, et chacun de ces demi-arbres menés entraîne en rotation, via un jeu de pignons d'engrenage, l'un des demi-arbres portant une roue motrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent un mode de réalisation possible. Sur ces dessins - la figure 1 est un schéma illustrant un mode classique d'implantation d'un différentiel sur la chaîne de transmission de mouvement d'un véhicule automobile ; - la figure 2 est un schéma analogue à celui de la figure 1, mais avec un différentiel conforme à l'invention ; - la figure 3 est une vue d'ensemble schématique de différentiel. La figure 1 représente la chaîne de transmission mouvement classique d'un véhicule automobile, comprenant un moteur M, un embrayage E, une boîte de vitesses B, un différentiel D, et une paire de roues motrices droite Ra, et gauche Rb. La figure 2 représente la chaîne de transmission de mouvement d'un véhicule automobile dans laquelle est incorporé un différentiel conforme à l'invention ; elle comprend un moteur M, une boîte de vitesses B, ledit différentiel I, et les roues motrices droite et gauche, référencées respectivement Ra et Rb. Sur la figure 3, on a désigné par la référence 10 l'arbre sortie de la boîte de vitesses B, laquelle est de type connu, manuelle ou automatique. I1 est guidé en rotation, et immobilisé en translation, par des moyens connus tels qu'un palier de roulement 11. Cet arbre moteur 10 porte un pignon d'engrenage 1, qui en prise avec un pignon 2, porté par un arbre 20, parallèle à l'arbre 10, qui sera désigné ci- après "arbre menant". Ce dernier est également convenablement guidé rotation, et immobilisé en translation, par des moyens connus, tels qu'un palier roulement 21. Le différentiel a une configuration générale symétrique, ou approximativement symétrique, par rapport au plan vertical et longitudinal médian du véhicule, plan dans lequel s'inscrivent les pignons 1 et 2 précités. On a affecté au même élément de chaque demi-ensemble la même référence assortie de l'indice "a" ou de l'indice "b", selon qu'il se rapporte à l'entraînement de la roue de droite Ra ou de la roue de gauche Rb. A chaque extrémité de l'arbre menant 20 est disposé un embrayage 3a, 3b. Il s'agit par exemple d'un embrayage multidisques, dont le plateau d'entrée 22 est solidaire d'un bout de l'arbre 20. Son plateau de sortie 42 est solidaire de l'extrémité d'un demi- arbre, "mené" 40. Ce dernier est convenablement guidé en rotation, et immobilisé en translation, par des moyens connus, tels qu'un palier roulement 41. Les deux demi-arbres menés 40a, 40b, sont coaxiaux à l'arbre menant Chaque embrayage 3 est commandé par un actionneur Il s'agit d'un actionneur de type connu, à commande électrique ou hydraulique, permettant, soit de solidariser complètement en rotation le demi- arbre mené 40a, 40b auquel l'embrayage est affecté avec l'arbre menant 20, soit de l'en désolidariser complètement, soit encore d'en assurer une solidarisation partielle, ajustable de manière graduelle, en fonction du glissement relatif des différents disques constitutifs de l'embrayage. Ainsi, dans le cas où on met en oeuvre un actionneur hydraulique, degré de glissement peut être inversement proportionnel par exemple à la pression du liquide hydraulique qui assure la commande. Chaque demi-arbre mené 40 porte un pignon d'engrenage 4. 5 Chaque demi-arbre 50 qui porte une roue motrice R convenablement guidé en rotation, et immobilisé en translation, par des moyens connus, tels qu'un palier de roulement 51. II s'étend parallèlement aux arbres 20, 40, et porte un pignon 5 qui engrène avec le pignon 4 du demi-arbre mené associé. On a désigné par la référence 7 un calculateur, tel qu'un micro- 10 ordinateur, équipant le véhicule. Il est agencé pour piloter en temps réel chacun des deux actionneurs d'embrayage 6a, 6b, en fonction des conditions de roulage rencontrées par le véhicule. récupère des informations sous forme de signaux qui lui sont fournies par un ensemble de capteurs 8a, 8b, 8c, 8d, 8 e. 15 Ces informations peuvent être notamment : la position angulaire du volant de direction, la vitesse de rotation de chacune des roues, la vitesse du véhicule direction longitudinale, la vitesse de lacet du véhicule, l'angle d'attitude du véhicule, l'accélération du véhicule suivant la direction latérale. Cet énoncé, bien évidemment, n'est pas limitatif. 20 Tout paramètre susceptible de justifier un contrôle du couple transmis à chacune des roues Ra et Rb peut être pris en compte. Le pilotage des actionneurs 6a, 6b, et, corrélativement, celui des embrayages associés 3a, respectivement 3b, se fait automatiquement par mise en oeuvre d'un logiciel ad hoc incorporé dans le calculateur 7. 25 Ce dernier est également relié à un dispositif de commande manuel 9, pouvant être matérialisé par une manette et/ou des boutons poussoirs prévus sur le tableau de bord par exemple, qui permettent au conducteur d'effectuer un pilotage volontaire desdits embrayages en cas de besoin, par exemple en cas d'enlisement d'une roue motrice dans du sable ou de la boue. 30 Le calculateur 7 gère en permanence le ratio de transmission de couple transmis depuis l'arbre moteur 10 à chacune des roues motrices via les embrayages 3a et 3b. Ainsi, par exemple, dans le cas d'une manoeuvre de parking correspondant à un demi-tour à gauche en marche avant, le calculateur 7 détecte une 35 vitesse longitudinale faible (inférieure à une valeur seuil préfixée) et un angle de volant important (supérieur à une valeur seuil préfixée). II commande alors le débrayage complet de la roue gauche - qui ne reçoit donc plus de couple moteur au contraire, l'embrayage complet de la roue droite - qui reçoit l'intégralité du couple moteur -. Le couple de lacet ainsi généré réduit sensiblement le rayon de braquage du véhicule et facilite la manoeuvre. Le différentiel selon l'invention permet de contrôler le patinage des roues motrices, notamment sur une chaussée peu adhérente, sans utilisation des freins. En effet, dès qu'une roue patine, il suffit de diminuer, voire de supprimer, le couple appliqué à cette roue, ce qui peut se faire automatiquement au moyen du calculateur. Le temps de réponse du système pouvant être très court, largement inférieur au temps de réponse du moteur, le contrôle du patinage des roues trouve fortement amélioré. En agissant sur le couple généré par le moteur en même temps que système est mis en oeuvre, on obtient une efficacité maximale de tenue route et un agrément de conduite remarquable. On notera en outre que, grâce à l'invention, on peut s'affranchir de la présence d'un embrayage entre le moteur et la boîte de vitesses (Figure Le découplage entre le moteur et les roues peut être réalisé en débrayant simultanément les deux embrayages 3a et 3b. Le différentiel qui fait l'objet de la présente invention se prête particulièrement à une implantation sur un véhicule à motorisation transversale, car il est plus compact qu'un différentiel asymétrique classique. REVENDICATIONS 1. Différentiel pour véhicule automobile, transmettant le mouvement rotation d'un arbre moteur (10) à deux demi-arbres (50) d'entraînement de roues motrices (R), caractérisé par le fait qu'il comporte une paire d'embrayages distincts (3a, 3b), intercalés chacun entre ledit arbre moteur (10) et l'un desdits demi-arbres (50a, 50b), et susceptibles d'être pilotés indépendamment l'un de l'autre. Différentiel selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit arbre moteur (10) est l'arbre de sortie de la boîte de vitesses (B). 3. Différentiel selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque embrayage (3) est commandé par un actionneur (6) susceptible d'être piloté de manière volontaire, par le conducteur du véhicule. 4. Différentiel selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque embrayage (3) est commandé par un actionneur (6) susceptible d'être piloté de manière automatique à partir d'un calculateur (7) équipant le véhicule. 5. Différentiel selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit calculateur (7) reçoit de différents capteurs (8) équipant le 'hicule au moins l'une des informations suivantes - la position angulaire du volant de direction ; - la vitesse de rotation de chacune desdites roues ; - 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. 6. Différentiel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend - un arbre (20), dit menant, guidé en rotation et entraîné en rotation par ledit arbre moteur (10), via un jeu de pignons d'engrenage (1 et dont chacune des extrémités est solidaire de l'entrée (22a, 22b) d'un embrayage (3a, 3b) ; - une paire de demi-arbres (40a, 40b), dits menés, guidés en rotation, coaxiaux entre eux et audit arbre menant (20), dont l'une des extrémités est solidaire de la sortie (42a, 42b) d'un embrayage (3a, 3b) ; et que chacun de ces demi-arbres menés (42a, 42b) entraîne en rotation, via un jeu de pignons d'engrenage (4,5), l'un des demi-arbres (50a, 50b) entraînant une roue motrice (Ra, Rb).