THEME TECHNIQUE TRANSMISSION INTEGRALE

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1 1) MISE EN SITUATION: 2) FINALITÉ : Améliorer la motricité du véhicule quelque soit les conditions d adhérence. 3) FONCTIONS: Répartir la puissance motrice sur les 4 roues du véhicule et diminuer la force motrice de chaque roue. 4) PRINCIPE: Le couple moteur est réparti sur les roues motrices par liaisons mécanique: * Boite de transfert, arbre de transmission, différentiels. Il existe plusieurs possibilités de fonctionnement de la transmission. Mode 2 H : Mode 4 H: Mode 4 HLc: Mode N: Mode 4LLc: Mode propulsion standard 4 roues motrices permanentes 4 roues motrices avec verrouillage du différentiel central. Transmission entièrement débrayée. 4 roues motrices avec verrouillage du différentiel central et vitesse lentes. Autres possibiltés: Blocage de ou des différentiels du pont avant et /ou arrière. Doc N 1/8

2 1) MISE EN SITUATION: 2) FINALITÉ : Améliorer la du véhicule quelque soit les conditions d adhérence. 3) FONCTIONS: Répartir la puissance motrice sur les roues du véhicule et diminuer de chaque roue. 4) PRINCIPE: Le couple moteur est réparti sur les roues motrices par liaisons mécanique: * Boite de transfert, arbre de transmission, différentiels. Il existe plusieurs possibilités de fonctionnement de la transmission. Mode 2 H : Mode 4 H: Mode 4 HLc: Mode N: Mode 4LLc: Mode propulsion standard 4 roues motrices permanentes 4 roues motrices avec verrouillage du différentiel central. Transmission entièrement débrayée. 4 roues motrices avec verrouillage du différentiel central et vitesse lentes. Autres possibilités: Blocage de ou des différentiels du pont avant et /ou arrière. Doc N 1/8

3 5) LE DIFFÉRENTIEL: Le principe du différentiel est incontournable en transmission intégrale. ( Direction du train avant, virage, ripage des pneumatiques, confort de conduite). La difficulté réside dans le fait si une roue n adhère pas, l ensemble de la transmission du couple se ferait sur cette roue et ferait perdre le bénéfice d une transmission intégrale. Il convient donc de bloquer l action de ou des différentiels dans certaines conditions de roulage à motricité réduite. Ce blocage de différentiel peut être: - manuel ( crabotage manuel) - automatique ( différentiel à glissement limité) 5.1 Rappel du principe de fonctionnement d un différentiel: Le différentiel est un train épicycloïdal dont les axes des engrenages sont concourants. - un boîtier de différentiel solidaire de la couronne du couple conique - Deux planétaires P1 et P2 liés aux arbres de transmission et tournant librement dans le boîtier de différentiel. - Deux satellites montés libres sur leurs axes et en contact avec les planétaires. - Un axe porte- satellites solidaire du boîtier du différentiel. Comme tout train épicycloïdal, Pour obtenir une transmission du mouvement, il est nécessaire d avoir: - Un élément moteur. (porte -satellite) - Un élément récepteur. ( planétaire 1 et /ou 2) - Un élément servant de point d ap- Dans le cas du différentiel, les deux planétaires servent de point d appui et sont également récepteur du mouvement. En fonction de la réaction des planétaires dues à l adhérence des roues sur le sol, l un ou l autre planétaire deviendra plus récepteur que l autre et inversement. En ligne droite, si les résistances des deux planétaires sont identiques, le train est bloqué et l ensemble boîtier différentiel tourne à la vitesse imposée par la couronne du différentiel. Doc N 2/8

4 5) LE DIFFÉRENTIEL: Le principe du différentiel est incontournable en transmission intégrale. ( Direction du train avant, virage, ripage des pneumatiques, confort de conduite). La difficulté réside dans le fait si une roue n adhère pas, l ensemble de la transmission du couple se ferait sur cette roue et ferait perdre le bénéfice d une transmission intégrale. Il convient donc de bloquer l action de ou des différentiels dans certaines conditions de roulage à motricité réduite. Ce blocage de différentiel peut être: - manuel ( crabotage manuel) - automatique ( différentiel à glissement limité) 5.1 Rappel du principe de fonctionnement d un différentiel: Le différentiel est un dont les axes des engrenages sont concourants. - un boîtier de différentiel solidaire de la couronne du couple conique - Deux planétaires P1 et P2 liés aux arbres de transmission et tournant librement dans le boîtier de différentiel. - Deux satellites montés libres sur leurs axes et en contact avec les planétaires. - Un axe porte- satellites solidaire du boîtier du différentiel. Comme tout train épicycloïdal, Pour obtenir une transmission du mouvement, il est nécessaire d avoir: - Un élément moteur. (porte -satellite) - Un élément récepteur. ( planétaire 1 et /ou 2) - Un élément servant de point d ap- Dans le cas du différentiel, les deux planétaires servent de point d appui et sont également récepteur du mouvement. En fonction de la réaction des planétaires dues à l adhérence des roues sur le sol, l un ou l autre planétaire deviendra plus récepteur que l autre et inversement. En ligne droite, si les résistances des deux planétaires sont identiques, le train est bloqué et l ensemble boîtier différentiel tourne à la vitesse imposée par la couronne du différentiel. Doc N 2/8

5 5 ) LE DIFFÉRENTIEL: Phases de fonctionnement: Phases de fonctionnement PS S P1 P2 Résultat Analogie avec le train épicycloïdal Adhérence des deux roues égales Résistances de P1 et P2 identiques Moteur Moteur Tournent à des vitesses identiques? P1 =?? P2=? =? ps Tournent à des vitesses identiques? P1 =?? P2=? =? ps Le différentiel tourne comme un seul élément et entraîne les roues Virage (adhérence égale ) Résistances de P1 et P2 identiques Moteur Moteur, mais tourne sur luimême par sa denture Tournent à des vitesses différentes? P1 =? ps -? s Tournent à des vitesses différentes? P2 =? ps +? s La motricité reste constante malgré les différences de vitesse Mauvaise adhérence sur sol meuble ou roue levée Résistance de P1 nulle Moteur Tourne sur luimême et roule sur P2 Tourne deux fois plus vite que Ps? P1 = 2? ps Ne tourne pas (élément de réaction)? P2= 0 Le véhicule n avance pas Une roue est levée et est entraînée manuellement Récepteur Roule sur P2, Ps est entraîné avec démultiplication Moteur Élément de réaction donc bloqué Ps est entraîné et entraîne le moteur si une vitesse est engagée Doc N 3/8

6 5) LE DIFFÉRENTIEL: Phases de fonctionnement: Phases de fonctionnement Adhérence des deux roues égales Résistances de P1 et P2 identiques PS S P1 P2 Résultat Analogie avec le train épicycloïdal Moteur Moteur Tournent à? P1 =?? P2=? =? ps Tournent à? P1 =?? P2=? =? ps Le différentiel tourne comme un Virage (adhérence égale ) Résistances de P1 et P2 identiques Moteur Moteur, mais tourne sur luimême par sa denture Tournent à des vitesses différentes? P1 =? ps -? s Tournent à des vitesses? P2 =? ps +? s La motricité reste m algré les différences de vitesse Mauvaise adhérence sur sol meuble ou roue levée Résistance de P1 nulle Moteur Tourne sur luimême et roule sur P2 Tourne fois plus vite que Ps? P1 = 2? ps (élément de réaction)? P2= 0 _ Une roue est levée et est entraînée manuellement Récepteur Roule sur P2, Ps est entraîné avec démultiplication Moteur Élément de réaction donc bloqué Ps est et entraîne le moteur si une vitesse est _ Doc N 3/8

7 5.2) Principe du blocage de différentiel: En solidarisant un planétaire avec le boîtier de différentiel, le système est bloqué, les deux satellites ne peuvent tourner, ainsi que le 2 ème planétaire. Les deux arbres de transmission sont astreints à tourner à la vitesse du boîtier. 5.3) LES DIFFÉRENTES SOLUTIONS TECHNOLOGI- Justification: L intérêt du blocage de différentiel réside dans le fait qu il est souhaitable de limiter le «glissement «de la puissance d une roue motrice sur l autre si la seconde perd toute son adhérence. Le blocage de différentiel peut s opérer de façon total ( blocage manuel) ou partiel.( Différentiel à glissement limité) Le transfert de couple: 200 mn 200 mn 100 mn Différentiel Classique (adhérence parfaite) 100 mn 145 mn Différentiel À glissement limité 55 mn Différentiel à glissement limité K= 45% Solutions technologiques: - Le différentiel de type «Torsen» - Les viscoupleurs. - Les différentiels auto-bloquants. Doc N 4/8

8 5.2) Principe du blocage de différentiel: En solidarisant un planétaire avec le boîtier de différentiel, le système est bloqué, les deux satellites ne peuvent tourner, ainsi que le 2 ème planétaire. Les deux arbres de transmission sont 5.3) LES DIFFÉRENTES SOLUTIONS TECHNOLOGI- Justification: L intérêt du blocage de différentiel réside dans le fait qu il est souhaitable de limiter le de la puissance d une roue motrice sur l autre si la seconde perd toute son adhérence. Le blocage de différentiel peut s opérer de façon total ( blocage manuel) ou partiel.( Différentiel à glissement limité) Le transfert de couple: 200 mn 200 mn 100 mn Différentiel Classique (adhérence parfaite) 100 mn 145 mn Différentiel À glissement limité 55 mn Différentiel à glissement limité K= 45% Solutions technologiques: - Le différentiel de type «Torsen» - Les viscoupleurs. - Les différentiels auto-bloquants. Doc N 4/8

9 5.4) LE DIFFÉRENTIEL TORSEN: Le principe de fonctionnement du différentiel Torsen est basé sur l impossibilité d un engrenage à entrainer une vis sans fin, mais la vis sans fin peut faire tourner l engrenage. Constitution: Le différentiel Torsen est constitué: - de deux planétaires reliées aux roues. - de 3 paires de satellites liés deux à deux par des pignons à taille droites. - d une couronne. - d un pignon d attaque. Doc N 5/8

10 5.4) LE DIFFÉRENTIEL TORSEN: Le principe de fonctionnement du différentiel Torsen est basé sur l impossibilité d un engrenage à entrainer une vis sans fin, mais la vis sans fin peut faire tourner l engrenage. Constitution: Le différentiel Torsen est constitué: - de deux planétaires reliées aux roues. - de 3 paires de satellites liés deux à deux par des pignons à taille droites. - d une couronne. - d un pignon d attaque. Doc N 5/8

11 5.41) FONCTIONNEMENT DU DIFFÉRENTIEL TOR- En ligne droite: Conditions: Couple venant du moteur; adhérence des roues identiques; route plane. Le pignon d attaque entraîne la couronne. Le boîtier de différentiel entraîne en rotation les satellites.( le planétaire peut entraîner en rotation le satellite, mais pais l inverse). La taille des dents sur le planétaire impose aux satellites à tourner dans le même sens. Par leurs liaisons supérieures des pignons à taille droite, il est impossible que les satellites tourne dans le même sens. De ce fait, le différentiel s autobloque et il se comporte comme une liaison rigide En virage: Conditions: Couple venant du moteur; adhérence des roues identiques; virage à droite. La roue droite ralentit et transmet au satellite son mouvement. L engrenage tourne. La roue gauche accélère et entraîne son satellite dans le sens contraire de celui de la roue droite. La rotation inverse des vis et des satellites permet l engrènement des engrenages et le différentiel Torsen se comporte comme un différentiel classique. Rq: Une roue ne peut accélérer que de la valeur du ralentissement de l autre ( engrenages) Mauvaise adhérence: Conditions: Couple venant du moteur; adhérence des roues différentes La roue droite adhère correctement. Le satellite et l engrenage de la roue droite est obligé de tourner du fait de l adhérence, et impose la rotation du satellite gauche et de ce fait impose la rotation du planétaire gauche. Mais le satellite, ne pouvant faire tourner la vis, bloque le système différentiel et impose la rotation du boîtier. Les deux roues sont motrices malgré la mauvaise adhérence de la roue gauche. Doc N 6/8

12 5.41) FONCTIONNEMENT DU DIFFÉRENTIEL TOR- En ligne droite: Conditions: Couple venant du moteur; adhérence des roues identiques; route plane. Le pignon d attaque entraîne la couronne. Le boîtier de différentiel entraîne en rotation les satellites.( le planétaire peut entraîner en rotation le satellite, mais pais l inverse). La taille des dents sur le planétaire impose aux satellites à tourner dans le même sens. Par leurs liaisons supérieures des pignons à taille droite, il est impossible que les satellites tourne dans le même sens. De ce fait, le différentiel s autobloque et il se comporte comme une liaison rigide En virage: Conditions: Couple venant du moteur; adhérence des roues identiques; virage à droite. La roue droite ralentit et transmet au satellite son mouvement. L engrenage tourne. La roue gauche accélère et entraîne son satellite dans le sens contraire de celui de la roue droite. La rotation inverse des vis et des satellites permet l engrènement des engrenages et le différentiel Torsen se comporte comme un différentiel classique. Rq: Une roue ne peut accélérer que de la valeur du ralentissement de l autre ( engrenages) Mauvaise adhérence: Conditions: Couple venant du moteur; adhérence des roues différentes La roue droite adhère correctement. Le satellite et l engrenage de la roue droite est obligé de tourner du fait de l adhérence, et impose la rotation du satellite gauche et de ce fait impose la rotation du planétaire gauche. Mais le satellite, ne pouvant faire tourner la vis, bloque le système différentiel et impose la rotation du boîtier. Les deux roues sont motrices malgré la mauvaise adhérence de la roue gauche. Doc N 6/8

13 5.5) LE VISCO- COUPLEUR: Un visco- coupleur est un embrayage multidisques fonctionnant dans un bain d huile spéciale au silicone. Il se compose: - d une cage extérieure (1) liée à l arbre de transmission longitudinal (2). - d un porte-disque interne (3) lié au pignon d attaque du pont. - de deux séries de disques: - une série de disques (4) est liée à la cage extérieure (cannelures externes). - une série de disques (5) est liée au porte-disque (cannelures internes). Les disques des deux séries sont alternés; fendus et percés pour créer des courants tourbillonnaires. Lorsque la différence de vitesses entre les trains avant et arrière croit, due à la perte d adhérence d une ou des roues, le visco- coupleur reporte automatiquement une partie du couple sur le train le plus adhérent. La différence de vitesses des disques provoquent l échauffement de l huile de silicone et sa dilatation. Ce phénomène a pour conséquence: - d augmenter la transmission des forces de cisaillement dans le fluide, et de fait, d équilibrer les vitesses de rotation et transférer une partie du couple sur le train le plus adhérent. - Un rapprochement des disques amplifiant le mouvement précédent. Dans le cas d une différence importante de vitesses entre les trains et de manière prolongée, l huile de silicone se dilate de façon importante, augmentant la pression interne du visco coupleur (120 bars maxi) et fait plaquer les disques entre eux. Le visco- coupleur est bloqué. Lorsque les disques sont accolés, les forces de cisaillement diminuent dans l huile et sa température diminue. (auto- protection du visco - coupleur). Le visco coupleur permet de passer un couple important ( 90 % )sur les roues adhérentes. Doc N 7/8

14 5.5) LE VISCO- COUPLEUR: Un visco- coupleur est un embrayage multidisques fonctionnant dans un bain d huile spéciale au silicone. Il se compose: - d une cage extérieure (1) liée à l arbre de transmission longitudinal (2). - d un porte-disque interne (3) lié au pignon d attaque du pont. - de deux séries de disques: - une série de disques (4) est liée à la cage extérieure (cannelures externes). - une série de disques (5) est liée au porte-disque (cannelures internes). Les disques des deux séries sont alternés; fendus et percés pour créer des courants tourbillonnaires. Lorsque la différence de vitesses entre les trains avant et arrière croit, due à la perte d adhérence d une ou des roues, le visco- coupleur reporte automatiquement une partie du couple sur le train le plus adhérent. La différence de vitesses des disques provoquent l échauffement de l huile de silicone et sa dilatation. Ce phénomène a pour conséquence: - d augmenter la transmission des forces de cisaillement dans le fluide, et de fait, d équilibrer les vitesses de rotation et transférer une partie du couple sur le train le plus adhérent. - Un rapprochement des disques amplifiant le mouvement précédent. Dans le cas d une différence importante de vitesses entre les trains et de manière prolongée, l huile de silicone se dilate de façon importante, augmentant la pression interne du visco coupleur (120 bars maxi) et fait plaquer les disques entre eux. Le visco- coupleur est bloqué. Lorsque les disques sont accolés, les forces de cisaillement diminuent dans l huile et sa température diminue. (auto- protection du visco - coupleur). Le visco coupleur permet de passer un couple important ( 90 % )sur les roues adhérentes. Doc N 7/8

15 5.6) LES DIFFÉRENTIELS AUTO- BLO- Par un dispositif de friction, provoquant l adhérence des planétaires avec la cage du différentiel, la cage du différentiel devient solidaire des planétaires et verrouille l effet différentiel. 1) Couronne de différentiel. 2) Cage de différentiel. 3) encoches prismatiques sur bagues de pression pour écartement axial. 4) Pignon satellite. 5) Pignon conique de l arbre conique. 6) Axe du croisillon porte-satellite. 7) Rondelle de butée. 8) Disque intérieur, solidaire en rotation du pignon conique de l arbre primaire. 9) Disque extérieur solidaire de la cage. 10) Rondelle Belleville. 11) Bagues de pression. 12) Couvercle Principe de fonctionnement: L axe des satellites n est plus monté directement sur la cage de différentiel. La cage entraîne avec elle Deux bagues de pression, coulissante axialement et enserrant le ou les axes des satellites par des encoches en Vé. Ces bagues (liées à la cage du différentiel) ont pour fonction de transmettre une friction plus ou moins importante entre cage et planétaire. Deux embrayages,un par planétaire sont constitués de disques intérieurs et extérieurs empilés alternativement. - Les disques intérieurs sont solidaires en rotation par cannelures des planétaires. - Les disques extérieurs sont solidaires en rotation de la cage du différentiel. - En ligne droite, à adhérence égale des roues, les satellites ne tournent pas et l entraînement est provoqué par les bagues de pression sur l axe des satellites: plus le couple à passer est important, plus les bagues de pression se déplaceront axialement et provoqueront l adhérence des embrayages. Le couple est alors directement transmis de la cage vers les planétaires. - En cas de perte d adhérence d une roue, la différence de vitesses des planétaires P1 ( V = x 1)et P2 (V = x +1) restitue une partie du couple vers la cage ( V = x ) et entraîne le transfert du couple vers la roue la plus lente. (transfert de couple). Le % de transfert de couple est fonction des tarages des embrayages et des pentes des encoches en Vé. Doc N 8/8

16 5.6) LES DIFFÉRENTIELS AUTO- BLO- Par un dispositif de friction, provoquant l adhérence des planétaires avec la cage du différentiel, la cage du différentiel devient solidaire des planétaires et verrouille l effet différentiel. 1) Couronne de différentiel. 2) Cage de différentiel. 3) encoches prismatiques sur bagues de pression pour écartement axial. 4) Pignon satellite. 5) Pignon conique de l arbre conique. 6) Axe du croisillon porte-satellite. 7) Rondelle de butée. 8) Disque intérieur, solidaire en rotation du pignon conique de l arbre primaire. 9) Disque extérieur solidaire de la cage. 10) Rondelle Belleville. 11) Bagues de pression. 12) Couvercle Principe de fonctionnement: L axe des satellites n est plus monté directement sur la cage de différentiel. La cage entraîne avec elle Deux bagues de pression, coulissante axialement et enserrant le ou les axes des satellites par des encoches en Vé. Ces bagues (liées à la cage du différentiel) ont pour fonction de transmettre une friction plus ou moins importante entre cage et planétaire. Deux embrayages,un par planétaire sont constitués de disques intérieurs et extérieurs empilés alternativement. - Les disques intérieurs sont solidaires en rotation par cannelures des planétaires. - Les disques extérieurs sont solidaires en rotation de la cage du différentiel. - En ligne droite, à adhérence égale des roues, les satellites ne tournent pas et l entraînement est provoqué par les bagues de pression sur l axe des satellites: plus le couple à passer est important, plus les bagues de pression se déplaceront axialement et provoqueront l adhérence des embrayages. Le couple est alors directement transmis de la cage vers les planétaires. - En cas de perte d adhérence d une roue, la différence de vitesses des planétaires P1 ( V = x 1) et P2 (V = x +1) restitue une partie du couple vers la cage ( V = x ) et entraîne le transfert du couple vers la roue la plus lente. (transfert de couple). Le % de transfert de couple est fonction des tarages des embrayages et des pentes des encoches en Vé. Doc N 8/8

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20 Phases de fonctionnement PS S P1 P2 Résultat Analogie avec le train épicycloïdal Adhérence des deux roues égales Résistances de P1 et P2 identiques Moteur Moteur Tournent à des vitesses identiques? P1 =?? P2=? =? ps Tournent à des vitesses identiques? P1 =?? P2=? =? ps Le différentiel tourne comme un seul élément et entraîne les roues Virage (adhérence égale ) Résistances de P1 et P2 identiques Moteur Moteur, mais tourne sur luimême par sa denture Tournent à des vitesses différentes? P1 =? ps -? s Tournent à des vitesses différentes? P2 =? ps +? s La motricité reste constante malgré les différences de vitesse Mauvaise adhérence sur sol meuble ou roue levée Résistance de P1 nulle Moteur Tourne sur luimême et roule sur P2 Tourne deux fois plus vite que Ps? P1 = 2? ps Ne tourne pas (élément de réaction)? P2= 0 Le véhicule n avance pas Une roue est levée et est entraînée manuellement Récepteur Roule sur P2, Ps est entraîné avec démultiplication Moteur Élément de réaction donc bloqué Ps est entraîné et entraîne le moteur si une vitesse est engagée