FR2609137A1 - Differential with controlled clutch - Google Patents
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Abstract
Description
DIFFERENTIEL A EMBRAYAGE PILOTE
La présente invention se rapporte à un différentiel a embrayage piloté qui s'applique notamment sur les véhicules automobiles de tourisme à 4 roues motrices.PILOT CLUTCH DIFFERENTIAL
The present invention relates to a controlled clutch differential which applies in particular to passenger motor vehicles with 4-wheel drive.
Il existe actuellement de nombreuses transmissions 4 x 4 utilisant des différentiels spéciaux, c'est-à-dire des différentiels associés à des systèmes de transfert de couple soit à frottement sec, soit frottement visqueux du type visco-coupleurs. Ces systèmes de transfert ont l'avantage d'être automatiques et de ne nécessiter aucune intervention du conducteur mais ils présentent également les inconvénients suivants - ils fonctionnent selon les mêmes lois prédéterminées en toutes circonstances.En particulier, ils réagissent à tout écart de vitesse que cet écart provienne effectivement d'un patinage ou qu'il soit simplement dû au fait que le véhicule est en virage, - ils créent une liaison entre les essieux ou entre les roues du même essieu qui peut perturber les répartitions de freinage, nuisant ainsi à la stabilité du véhicule et qui peut fausser les stratégies habituelles d'antiblocage de roues.There are currently many 4 x 4 transmissions using special differentials, that is to say differentials associated with torque transfer systems either dry friction or viscous friction of the visco-coupler type. These transfer systems have the advantage of being automatic and requiring no intervention from the driver, but they also have the following disadvantages - they operate according to the same predetermined laws in all circumstances. In particular, they react to any speed difference that this difference actually comes from a slip or that it is simply due to the fact that the vehicle is in a bend, - they create a connection between the axles or between the wheels of the same axle which can disturb the braking distributions, thus harming the stability of the vehicle and which can distort the usual anti-lock braking strategies.
Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de différentiel associé à un embrayage de manière à pouvoir gérer à tout instant le transfert de couple entre les deux sorties de mouvement dudit différentiel.The object of the present invention is to propose a differential device associated with a clutch so as to be able to manage at any time the transfer of torque between the two movement outputs of said differential.
Dans notre exemple de réalisation, ce système est accolé à un différentiel central. Il est constitué d'un embrayage humide à disques multiples, reliant les 2 sorties du différentiel. In our embodiment, this system is attached to a central differential. It consists of a wet clutch with multiple discs, connecting the 2 outputs of the differential.
Il est évident que cet exemple de réalisation n'est pas limitatif et que l'invention peut s'appliquer à n'importe quel type de différentiel.It is obvious that this exemplary embodiment is not limiting and that the invention can be applied to any type of differential.
Cet embrayage est commandé par un piston, la pression derrière ce piston pouvant être modulée à tout instant. On peut donc à tout instant contrôler le couple transféré par l'embrayage.This clutch is controlled by a piston, the pressure behind this piston being able to be modulated at any time. We can therefore at any time control the torque transferred by the clutch.
La stratégie de pilotage de l'embrayage pourra prendre en compte les informations suivantes : - vitesse des roues, --angle volant, - action sur les freins.The clutch control strategy may take the following information into account: - wheel speed, - steering wheel angle, - action on the brakes.
A cet effet, le dispositif de différentiel selon l'invention a son mouvement qui rentre par une couronne. Cette couronne coopère avec des satellites associés à un porte-satellites, lesdits satellites engrenant avec un planétaire. La sortie de mouvements par le porte-satellites et la sortie de mouvements par le planétaire sont reliées par un embrayage piloté par un système de commande. L'embrayage est du type à disques multiples actionné par un vérin hydraulique.To this end, the differential device according to the invention has its movement which enters by a crown. This ring cooperates with satellites associated with a planet carrier, said satellites meshing with a planet. The motion output by the planet carrier and the motion output by the planet gear are connected by a clutch controlled by a control system. The clutch is of the multiple disc type actuated by a hydraulic cylinder.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'embrayage est constitué de disques qui sont solidaires en rotation avec une cloche liée au porte-satellites ; ces disques coopérant avec d'autres disques solidaires en rotation avec un moyeu lié au planétaire ; l'ensemble de ces disques venant en butée sur un contre-plateau sous l'action d'un plateau poussé par le piston du vérin hydraulique dont le corps est solidaire avec le planétaire ; des ressorts de rappel s'appliquant sur le moyeu et agissant sur une couronne qui agit sur ledit piston. According to one embodiment of the invention, the clutch consists of discs which are integral in rotation with a bell linked to the planet carrier; these discs cooperating with other discs integral in rotation with a hub linked to the sun gear; all of these discs coming into abutment on a counter-plate under the action of a plate pushed by the piston of the hydraulic cylinder whose body is integral with the sun gear; return springs applying to the hub and acting on a crown which acts on said piston.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de commande de l'embrayage comporte une pompe qui débite dans un canal d'alimentation de la chambre du vérin hydraulique ; cette alimentation se faisant à travers une vanne de régulation de pression pilotée par une électrovanne modulatrice ; de manière à générer une pression pilote entre un gicleur disposé sur une dérivation du canal d'alimentation immédiatement en amont de la chambre et ladite électrovanne modulatrice, pour équilibrer l'effort du ressort de la vanne de régulation de pression afin d'obtenir la pression de ligne désirée.According to one embodiment of the invention, the clutch control system comprises a pump which delivers in a supply channel of the chamber of the hydraulic cylinder; this supply taking place through a pressure regulating valve controlled by a modulating solenoid valve; so as to generate a pilot pressure between a nozzle disposed on a bypass of the supply channel immediately upstream of the chamber and said modulating solenoid valve, to balance the spring force of the pressure control valve in order to obtain the pressure desired line.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'électrovanne modulatrice est gérée par un bottier de commande qui reçoit les informations vitesses de chacune des sorties dudit différentie5, c'est-à-dire du porte-satellites et du planétair. . l'information angle du volant de direction du véhicule et l'information du contacteur de freinage. Le bottier de commande est un bottier électronique.According to one embodiment of the invention, the modulating solenoid valve is managed by a control box which receives the speed information from each of the outputs of said differentiation, that is to say from the planet carrier and the planetair. . the steering wheel angle information of the vehicle and the brake switch information. The order boot is an electronic boot.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un circuit de graissage est alimenté en se branchant sur le canal de retour au réservoir de la chambre de la vanne de régulation de pression.According to one embodiment of the invention, a lubrication circuit is supplied by connecting to the return channel to the reservoir of the chamber of the pressure regulating valve.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la vanne de régulation de pression est montée sur un couvercle fixé sur le carter ; l'alimentation venant de la pompe se faisant par une chambre annulaire aménagée dans le couvercle ; ladite chambre débouchant sur le canal d'alimentation de la chambre du vérin hydraulique, ledit canal d'alimentation ayant une partie aménagée dans le corps du vérin et une partie aménagée dans le couvercle ; le canal de retour au réservoir étant aménagé dans le couvercle, dans le corps du vérin et dans le moyeu.According to one embodiment of the invention, the pressure regulating valve is mounted on a cover fixed on the casing; the supply coming from the pump takes place through an annular chamber arranged in the cover; said chamber opening onto the supply channel of the chamber of the hydraulic cylinder, said supply channel having a part fitted in the body of the jack and a part fitted in the cover; the return channel to the reservoir being arranged in the cover, in the body of the jack and in the hub.
Le dispositif de différentiel selon l'invention peut se monter entre les deux essieux d'un véhicule à quatre roues motrices ou entre les roues du même essieu.The differential device according to the invention can be mounted between the two axles of a four-wheel drive vehicle or between the wheels of the same axle.
Le dispositif de différentiel à embrayage piloté selon l'invention présente ainsi l'avantage de ne pas perturber les répartitions du freinage du véhicule et de maîtriser à tout instant le couple à transférer entre les deux sorties de mouvement.The controlled clutch differential device according to the invention thus has the advantage of not disturbing the breakdowns of the vehicle braking and of controlling at any time the torque to be transferred between the two movement outputs.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit de modes de réalisation donnés à titre d'exemple en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale de l'ensemble du dispositif selon l'invention - la figure 2 est une vue schématique du système de commande du différentiel selon l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of embodiments given by way of example with reference to the accompanying drawings in which - Figure 1 is a longitudinal section of the entire device according to the invention - Figure 2 is a schematic view of the differential control system according to the invention.
Le dispositif de différentiel selon l'invention comporte une couronne 1 par laquelle entre le mouvement un porte-satellites 4 et un planétaire 5 par lesquels sort le mouvement. La sortie de mouvement par le porte-satellites 4 et la sortie de mouvement par le planétaire 5 sont reliées l'une à l'autre par un embrayage référencé 6 dans son ensemble. L'embrayage 6 est du type à disques multiples et il est actionné par un vérin hydraulique référencé 7 dans son ensemble. L'ensemble du dispositif est monté dans un carter 29 sur lequel vient se fixer un couvercle 28. L'embrayage 6 est piloté par un système de commande.The differential device according to the invention comprises a crown 1 by which between the movement a planet carrier 4 and a sun gear 5 by which the movement exits. The motion output by the planet carrier 4 and the motion output by the sun gear 5 are connected to each other by a clutch referenced 6 as a whole. The clutch 6 is of the multiple disc type and is actuated by a hydraulic cylinder referenced 7 as a whole. The entire device is mounted in a casing 29 on which a cover 28 is fixed. The clutch 6 is controlled by a control system.
Le différentiel proprement dit est constitué par un train épicycloidal comprenant la couronne 1 qui engraine avec des satellites 2 ; ces satellites 2 engrenant à leur tour avec des satellites 3 qui engrainent avec le planétaire 5. Le cas représenté sur la figure 1 est celui de l'application du dispositif sur un différentiel central entre les deux essieux avant et arrière d'un véhicule à quatre roues motrices. Il est évident, pour l'homme du métier, que le dispositif peut s'appliquer également sur un différentiel disposé entre les deux roues d'un même essieu.The actual differential consists of a planetary gear train comprising the crown 1 which engages with satellites 2; these satellites 2 in turn meshing with satellites 3 which generate with the sun gear 5. The case shown in FIG. 1 is that of the application of the device on a central differential between the two front and rear axles of a four-wheeled vehicle drive wheels. It is obvious, for those skilled in the art, that the device can also be applied to a differential arranged between the two wheels of the same axle.
Le porte-satellites 4 est constitué par un flasque 33 et par une cloche 10 qui sont reliés par les axes 34 des satellites 2 et 3. Le flasque 33 est lié à un moyeu 35 qui entrasse l'arbre de sortie avant 36. Le planétaire 5 se prolonge par un arbre de sortie arrière 37 lié à une bride d'accouplement 38. L'arbre de sortie arrière 37 est supporté dans le couvercle 28 par un roulement 39 et, à l'autre extrémité, par l'arbre de sortie avant 36 ar moyeu d'aiguilles 40. L'embrayage 6 comprend des disques 8 et des disques 9 qui sont disposés alternativement et qui coopèrent les uns avec les autres. Les disques 8 sont solidaires en rotation avec la cloche 10 qui est liée au portesatellites 4. Les disques 9 sont solidaires en rotation avec un moyeu 11 qui est lié à l'arbre de sortie arrière 37, c'est-àdire qutil est lié au planétaire 5. Les disques 8 et les disques 9 viennent en butée sur un contre-plateau 12 sous l'action d'un plateau 13 qui est poussé par le piston 14 du vérin hydraulique 7. Le contre-plateau 12 vient s'appliquer sur le moyeu 11.The planet carrier 4 is constituted by a flange 33 and by a bell 10 which are connected by the axes 34 of the satellites 2 and 3. The flange 33 is linked to a hub 35 which hugs the front output shaft 36. The planetary 5 is extended by a rear output shaft 37 linked to a coupling flange 38. The rear output shaft 37 is supported in the cover 28 by a bearing 39 and, at the other end, by the output shaft front 36 ar hub of needles 40. The clutch 6 comprises discs 8 and discs 9 which are arranged alternately and which cooperate with each other. The discs 8 are integral in rotation with the bell 10 which is linked to the satellite carriers 4. The discs 9 are integral in rotation with a hub 11 which is linked to the rear output shaft 37, that is to say that it is linked to the planetary 5. The discs 8 and the discs 9 abut on a counter-plate 12 under the action of a plate 13 which is pushed by the piston 14 of the hydraulic cylinder 7. The counter-plate 12 is applied to the hub 11.
te vérin hydraulique 7 a un corps 15 qui est solidaire de l'arbre de sortie arrière 37, c'est-à-dire qu'il est solidaire du planétaire 5. Des ressorts de rappel 16 sont montés à l'intérieur du moyeu 11 et viennent s'appliquer, d'une part, sur le fond du moyeu 11, et, d'autre part, sur une couronne 17.the hydraulic cylinder 7 has a body 15 which is integral with the rear output shaft 37, that is to say that it is integral with the sun gear 5. Return springs 16 are mounted inside the hub 11 and are applied, on the one hand, to the bottom of the hub 11, and, on the other hand, to a crown 17.
Cette couronne 17 agit sur le piston 14.This crown 17 acts on the piston 14.
La figure 2 représente le schéma du système de commande de l'embrayage 6. Ce système comporte une pompe 18 qui débite dans un canal d'alimentation 19 de la chambre 20 du vérin hydraulique 7. L'alimentation de la chambre 20 se fait à travers une vanne de régulation de pression 21 qui est pilotée par une électrovanne modulatrice 22.FIG. 2 represents the diagram of the clutch control system 6. This system comprises a pump 18 which delivers in a supply channel 19 of the chamber 20 of the hydraulic cylinder 7. The supply of the chamber 20 is done at through a pressure regulation valve 21 which is controlled by a modulating solenoid valve 22.
La vanne de régulation de pression 21 comporte un tiroir 42 avec, à une extrémité, un ressort 25 et, à l'autre extrémité, une chambre 41 qui est reliée à l'électrovanne modulatrice 22 par un canal 43. L'électrovanne modulatrice 22 comporte une ouverture que l'on peut fermer plus ou moins suivant un courant de commande, cette ouverture est reliée au réservoir par un canal 44. Une dérivation 24 raccorde le canal d'alimentation 19 immédiatement en amont de la chambre 20 et le canal 43 de l'électrovanne modulatrice 22. Un gicleur 23 est disposé sur cette dérivation 24. Soit PL la pression de ligne qui règne dans le canal à alimentation 19, et soit P la p pression de pilotage qui s'établit dans la chambre 41, c'est-à-dire entre le gicleur 23 et l'électrovanne modulatrice 22.Soit s1 la section de passage du gicleur 23 et soit s2 la section de passage de l'ouverture de l'électrovanne modulatrice 22.The pressure regulating valve 21 comprises a slide 42 with, at one end, a spring 25 and, at the other end, a chamber 41 which is connected to the modulating solenoid valve 22 by a channel 43. The modulating solenoid valve 22 has an opening that can be closed more or less according to a control current, this opening is connected to the reservoir by a channel 44. A bypass 24 connects the supply channel 19 immediately upstream of the chamber 20 and the channel 43 of the modulating solenoid valve 22. A nozzle 23 is disposed on this bypass 24. Let PL be the line pressure prevailing in the supply channel 19, and let P be the p pilot pressure which is established in the chamber 41, c '' i.e. between the nozzle 23 and the modulating solenoid valve 22. Let s1 be the passage section of the nozzle 23 and let s2 be the passage section of the opening of the modulating solenoid valve 22.
Le débit qui passe à travers la section s2 est égal au débit qui passe à travers la section s1, c'est-à-dire que
The flow which passes through the section s2 is equal to the flow which passes through the section s1, that is to say that
Or le tiroir 42 est en équilibre sous l'action F du ressort 25 et sous l'action de la pression de pilotage P qui agit sur la
p section S du tiroir 41, ctest-à-dire que F = P . S.Now the slide 42 is in equilibrium under the action F of the spring 25 and under the action of the pilot pressure P which acts on the
p section S of drawer 41, that is to say that F = P. S.
p donc
puisque
p therefore
since
De ce fait : PL est minimum lorsque s2 8 O, c'est-à-dire lorsque ltélectrovanne modulatrice 22 est fermée et, dans ce cas
- PL est maximum lorsque s2 est maximum, ctest-à-dire lorsque l'électrovanne Z modulatrice 22 est ouverte au maximum et, dans ce cas
Therefore: PL is minimum when s2 8 O, i.e. when the modulating solenoid valve 22 is closed and, in this case
- PL is maximum when s2 is maximum, that is to say when the modulating solenoid valve Z 22 is opened to the maximum and, in this case
La pression de ligne PL est ainsi ajustée pour garantir le niveau de pression de pilotage P qui est fonction de
p l'ouverture de l'électrovanne modulatrice 22.The line pressure PL is thus adjusted to guarantee the pilot pressure level P which is a function of
p the opening of the modulating solenoid valve 22.
L'électrovanne modulatrice 22 est gérée par un boitier de commande, non représenté sur les figures, qui reçoit les informations vitesses de chacune des sorties de mouvement du différentiel, ctest-à-dire du porte-satellites 4 et du planétaire 5. Le boTtier de commande reçoit également l'information de l'angle du volant de direction du véhicule et l'information du contacteur de freinage. Le bottier de commande peut être un bottier électronique. The modulating solenoid valve 22 is managed by a control unit, not shown in the figures, which receives the speed information from each of the differential movement outputs, that is to say from the planet carrier 4 and the planet gear 5. The unit The control unit also receives information about the angle of the vehicle's steering wheel and information from the brake switch. The order boot may be an electronic boot.
Un circuit de graissage du dispositif est alimenté en se branchant sur un canal de retour 26 au réservoir qui est branché sur la chambre 27 de la vanne de régulation de pression 21. A lubrication circuit of the device is supplied by connecting to a return channel 26 to the reservoir which is connected to the chamber 27 of the pressure regulation valve 21.
La vanne de régulation de pression 21 est montée sur le couvercle 28 qui est fixé sur le carter 29. L'alimentation, qui vient de la pompe 18, se fait par une chambre annulaire 30 aménagée dans le couvercle 28. Cette chambre annulaire 30 débouche sur le canal d'alimentation 19 de la chambre 20 du vérin hydraulique 7. Le canal d'alimentation 19 a une partie 31 qui est aménagée dans le corps 15 du vérin hydraulique 7 et une partie 32 qui est aménagée dans le couvercle 28. Le canal de retour 26 au réservoir est aménagé, d'une part, dans le couvercle 28 et, d'autre part, dans le corps 15 du vérin hydraulique 7 et dans le moyeu 11. The pressure regulating valve 21 is mounted on the cover 28 which is fixed on the casing 29. The supply, which comes from the pump 18, takes place through an annular chamber 30 arranged in the cover 28. This annular chamber 30 opens out on the supply channel 19 of the chamber 20 of the hydraulic cylinder 7. The supply channel 19 has a part 31 which is arranged in the body 15 of the hydraulic cylinder 7 and a part 32 which is arranged in the cover 28. The return channel 26 to the reservoir is arranged, on the one hand, in the cover 28 and, on the other hand, in the body 15 of the hydraulic cylinder 7 and in the hub 11.
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