Brevet FR2362021A1 — publié le 19780317

La présente invention se rapporte à un essieu moteur à trois étages de réduction pour véhicule automobile, notamment pour engins de grande puissance à voie réglable, dans lequel la commande comprend un différentiel et deux trains épicycloidaux montés dans le carter de pont, et dans lequel le rôle des deux derniers étages de réduction, ou étages multiplicateurs de couple, est rempli par les trains épicy- cloidaux couplds en parallèle et disposés au centre du carter de pont, direCtement contre les deux faces du mécanisme principal constitué par le différentiel. Ce qu t on exige en général des essieux moteurs est que, pour une valeur donnée de la puissance à transmettre, ils soient capables tout en présentant un poids aussi réduit que possible de développer le couple demandé avec une grande sécurité et avec la durabilité voulue. Ces qualités revêtent un caractère de nécessité particulièrement accentué dans le cas des engins lourds dans lesquels l'utilisation de la puissance du moteur pour un effort de traction avec un bon rendement, constitue une tâche particulièrement importante et difficile. Dans les essieux de ces véhicules, le nombre des étages de réduction est habituellement de deux mais, au-delà d'une certaine limite de puissance, il est encore plus avantageux, aussi bien du point de vue de la technologie que de celui de la fabrication, d'utiliser des essieux moteurs à trois étages de réduction. le coût de fabrication des essieux moteurs à trois étages de réduction est très élevé mais peut être réduit en utilisant pour les construire des éléments prévus pour des essieux moteurs qui ont une puissance nominale inférieure, mais sont fabriqués en grande série. Dans le domaine des essieux moteurs à trois étages de réduction, on connatt et utilise très largement une commande dans laquelle le rôle des deux derniers étages de réduction placés en aval de l'étage composé du pignon d'attaque conique et de la couronne du différentiel est assuré par deux trains épicycloidaux ordinaires couplés en série. Naturellement, cet agencement oblige à utiliser pour la construction de l'essieu moteur des éléments dont la résistance mécanique et, par conséquent, les dimensions et le module croissent par échelons, du différentiel aux arbres de sortie, avec l'accroissement du couple à transmettre. Dans le cas des véhicules mentionnés plus haut, cette nécessité ne pose pas de problème insoluble parce qu'on peut choisir pour l'agencement des trains épicycloidaux entre les trois possibilités suivantes: a) les deux trains épicycloTdaux peuvent être montés dans le moyeu de la roue, qui comporte un grand espace libre; b) les trains épicycloPdaux peuvent autre montés dans le carter de pont, à côté du différentiel et finalement, c) l'un des trains épicycloTdaux peut être monté contre le différentiel et l'autre qui correspond au dernier étage, dans le moyeu de la roue. La solution choisie parmi ces trois possibilités dépend dans chaque cas des performances que l'on exige de l'essieu moteur considéré. I1 existe des engins spéciaux, connus sous le nom de tracteurs, qui sont à voie réglable. Dans le domaine des tracteurs à voie réglable, les conditions d'utilisation sont très diverses et, en pratique, il n'est possible d'envisager que la solution dans laquelle les trains épicycloidaux sont logés à l'intérieur du carter du pont, directement contre le différentiel. Malheureusement, il est très difficile d'apporter une solution rationnelle à ce problème parce que la place disponible pour monter un train épicycloldal dans le carter de pont est étroitement limitée. En effet, d'une part, l'espace libre disponible dans la direction axiale du carter du pont est limité par le rapprochement des portées de suspension, ceci en raison de la faible largeur de la voie la plus étroite et, d'autre part, il n'est pas possible d'agrandir à volonté le diamètre des trains épicyclodaux parce que l'essieu doit également permettre de laisser au carter du pont une garde au sol importante. Si l'on doit monter dans l'essieu moteur une channe cinématique à trois étages de réduction qui comprend conformément à -l'agencement communément connu plusieurs trains épicycloidaux classiques, montés en série, on doit accepter l'inconvénient d'un accrorssement préjudiciable des dimensions de la partie centrale du carter de pont, en raison de la grande dimension circonférentielle du train épicycloIdal ex- térieur, dimension qui est déterminante pour l'encombrement de l'essieu. La combinaison de toutes ces conditions rend difficile ou même impossible le montage de l'essieu moteur sur le châssis du véhicule et entraîne pour conséquence un accroissement considérable et inutile du poids de ce véhicule. C'est à ces raisons que l'on peut imputer le fait qu'en dépit des circonstances qui militent en faveur des essieux moteurs à trois étages de réduction, on utilise largement dans les engins lourds à voie réglable des essieux moteurs qui ne comprtent que deux étages de réduction et dont le couple admissible est limité du fait qu'il n'est pas possible d'y incorporer des trains épicycloTdaux possédant le diamètre qui serait nécessaire pour développer le couple voulu (voir par exemple les essieux moteurs des tracteurs agricoles Massey-- Perguson ou John'Deere). Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients cités cidessus, c'est-à-dire d'apporter aux problèmes posés une solution qui permette d'utiliser une commande à trois étages de réduction dans les essieux moteurs des engins à voie réglable, et ceci de manière telle que cette commande n'affecte pas défavorablement les dimensions du carter de pont, assure la présence d'un espace suffisant pour permet- tre de choisir librement la configuration des portées de suspension de l'essieu, et en outre, offre la possibilité de donner à un essieu une configuration très avantageuse aussi bien du point de vue de la conception que du point de vue technologique, un poids réduit et une grande capacité de développement de couple. Dans ce but, l'invention vise à résoudre le problème de l'ainsi tallation dans le carter de pont de trains dpicycloidaus à deux rangs, de séparation de la puissance dans lesquels la roue planétaire du train épicycloldal extérieur est calée sur le demi-arbre de sortie du différentiel, la couronne de ce train extérieur est directement accouplée au demi-arbre de l'essieu tandis que son porte-satellites est solidaire de la roue planétaire du train épicycloidal intérieur, laquelle entrain , par l'intermédiaire de pignons satellites tourillonnant sur des axes fixes, la couronne du train intérieur qui est accouplée au demi-arbre de l'essieu par l'intermédiaire de la couronne du train extérieur. Suivant l'invention, ce problème est résolu par la réalisation d'un essieu moteur pour véhicules, notamment pour engins à voie réglable, comportant une commande à trois étages de réduction qui comprend un différentiel et des trains épicycloldaux logés à l'intérieur du carter de pont.Dans cet essieu les paliers du différentiel sont montés dans le porte satellite de train épicycloldal intérieur qui sont fixés directement à côté des deux faces du mécanisme principal ou d'entrée, les dimensions des trains épicycloidaux extérieurs sont infdrieures à celles du train épicycloidal intérieur, les porte-satellites intérieurs sont fixés à la partie centrale du carter de pont par des vis qui fixent également les trompettes de l'essieu, et portent les axes des satellites et les satellites eux-m8mes, ainsi que des bagues de serrage filetées destinées à donner appui aux paliers montés dans l'alésage central de leur prolongement cylindrique saillant, les roues planétaires des trains épicycloidaux intérieurs sont portées par des manchons creux et cannelés solidaires des porte-satellites des trains épicycloidaus extérieurs et des paliers de guidage sont prévus entre les porte-satellites des trains épicycloidaux intérieurs et extérieurs respectivement. Suivant une caractéristique avantageuse, l'essieu comprend des demi-arbres évasés, qui sont directement accouplés aux couronnes extérieures et des brides de raccordement sont formées d'une seule pib- ce avec ces demi-arbres. Par ailleurs, suivant une autre caractéristique avantageuse, 1'essieu comprend des couronnes extérieures montées sans fixation rigide et automatiquement réqlables dans une mesure limitée et des couronnes intérieures également montées sans fixation rigide automatiquement réglables qui font directement suite aux couronnes extérieures. Non seulement ces solutions techniques permettent de réduire les dimensions extérieures de l'essieu mais elles apportent en outre la possibilité de monter de tels essieux sur des engins à voie réglable etsse développer la puissance idéale. En outre, grâce à l'utilisation d'un plus petit nombre d'organes qui assurent chacun plusieurs fonctions, et sont en méme temps de fabrication plus facile et plus économique, cette solution apporte également l'avantage d'une réduction considérable du poids et du coût. La nouvelle construction suivant l'invention permet de remplir des conditions contradictoires. Par ailleurs, la réduction du volume intérieur, qui conduit à une réduction considérable de la quantité d'huile utilisée, constitue également, en raison de la diminution du coût d'exploitation, un autre avantage de l'essieu suivant l'invention. Un autre avantage résulte du fait que les dimensions des trains épicycloSdaus extérieurs sont inférieures à celles des trains épicy cloSdaux intérieurs, ce qui donne une grande liberté de choix pour la configuration des portées de suspension de sorte que, suivant les besoins, ces plaques peuvent être montées au-dessus des trains épicy cloidaux extérieurs, dans le plan même de ces trains. les porte-satellites intérieurs, qui sont fixés à la partie centrale du carter de pont par des vis servent également à absorber les efforts qui chargent les roulements à rouleaux coniques servant de portées pour le différentiel L'utilisation de ces porte-satellites ainsi que des bagues de serrage filetées logées dans l'alésage central du manchon et des roulements à rouleaux coniques mentionnés plus haut a également pour avantage d'assurer, d'une façon connue, la possibilité de réglage de la capacité de charge des dentures du pignon d'attaque conique et de la couronne du différentiel. Par ailleurs, le demi-arbre de l'essieu, lequel est muni d'une bride d'accouplement, grâce à laquelle il peut être couplé directement à la couronne dentée extérieure, comporte, pour la garantie de portées appropriées et de la rigidité nécessaire, de meme que pour la réunion des fonctions de plusieurs organes, présente une configuration avantageuse. les efforts préjudiciables exercés sur les trains épicycloidaus, sont avantageusement éliminés par un montage flottant, auto-réglable dans une mesure limitée des couronnes extérieures et intérieures les unes sur les autres et également sur les demi-arbres de sortie de l'essieu et ce mode de montage est également avantageux au point de vue de la fiabilité de la transmission du couple. Une autre caract4- ristique de simplicité et de sécurité résulte de la séparation des porte-satellites extérieurs et de la limitation du déplacement axial des demi-arbres de l'essieu au moyen de rondelles tampons de dimensions appropriées, fixées à la face frontale de ces demi-arbres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparat- tront au cours de la description qui va suivre. Sur les dessins an nexés, donnés uniquement à titre d'exemples, - la Fig. 1 est une vue en coupe d'un essieu-moteur suivant 1'invention; - la Fig. 2 est une vue extérieure montrant le contour extérieur et les proportions de l'essieu moteur à voie variable suivant l'in vention. Pour la description et la désignation des organes, il suffit de se rapporter à un côté de l'essieu puisque, évidemment, 1'autre côté de cet essieu est identique au premier aussi bien en fonctionnement qu'en construction. L'essieu comprend un demi-arbre 2 qui part d'un différentiel 1 et sur lequel une roue planétaire 3 d'un train planétaire extérieur est fixée par des cannelures. Cette roue planétaire 3 entrains une couronne dentée extérieure 7 par l'intermédiaire de satellites 6 qui tournent sur des axes 5 montés dans un porte-satellite extérieur 4. La couronne 7 est raccordée directement à un demi-arbre 8 de l'essieu à l'aide d'une denture formée sur une bride de ce demi-arbre 8, mais est ensuite automatiquement réglable. Sur un manchon de prolongement du porte-satellites 4 est fixée une roue planétaire 9 d'un train épicycloidal intérieur, roue planétaire qui entraîne une couronne intérieure 15 par l'intermédiaire de satellites 14 qui tournent sur des axes 13. les axes 13 sont montés dans un porte-satellites intérieur 12 qui est lui-même fixé par des vis 11 à la partie centrale 10 d'un carter de pont. La couronne intérieure 15 est à sa denture en prise avec une denture portée par une bride solidaire de la couronne dentée extérieure 7. Un roulement 16 monté dans un alésage central du porte-satellites intérieur 12 guide le porte-satellites extérieur 4. le demi-arbre 2 est enfilé avec jeu dans l'alésage central du porte-satellites ex térieur 4 et, pour limiter le déplacement axial relatif de ces deux organes, un disque tampon 17 d'une épaisseur donnée est fixé contre la surface terminale radiale du demi-arbre 8. Dans l'alésage central du saillant du porte-satellites intérieur 12 sont montées des bagues de serrage 18, filetées, ainsi qu'un roulement 19, ces organes formant à la fois une portée dA différentiel 1 et des moyens de réglage de l'engrènement entre la denture du pignon d'attaque du différentiel et celle de la couronne de ce différentiel, d'une façon connue. les vis ll qui fixent le porte-satellites intérieur 12 servent en même temps à fixer des trompettes 20 sur la partie centrale 10 du carter de pont. Les trompettes 20 comportent des portées de suspension venues de fonderie. Grtce aux dimensions avantageusement réduites du train planétaire extérieur, les portées de suspension peuvent être formées le long d'un segment de longueur relativement grande pouvant en cas de besoin recouvrir le train planétaire extérieur dans le plan de celuici représenté par le segment nA" de la trompette 20 sur la Fig. 1. Les trains planétaires accouplés en parallèle, qui sont montés dans le carter de pont travaillent de la façon suivante La puissance du demi-arbre 2 est transmise à la roue planétaire 3 du train planétaire extérieur d'où elle est ensuite transmise dans deux circuits, dans le premier circuit une certaine partie de la puissance est transmise à la couronne extérieure 7 par l'intermédiaire des satellites 6 et dans le deuxième circuit l'autre partie de la puissance est transmise par l'intermédiaire du porte-satellites 4, de la roue -planétaire 9 et des satellites 14, à la couronne intérieure 15 et de là, également à la couronne extérieure 7 par l'intermédiaire de la denture de cette couronne. les circuits de puissance se réunissent à nouveau sur la couronne extérieure 7 d'où la force est directement transmise au demi-arbre 8. Ainsi qu'il ressort de l'examen de la Pig. 1, l'utilisation de deux trains épicycloTdaux de dérivation de puissance de ce type permet de réaliser une construction avantageuse pour les essieux à trois étages de réduction et à voie réglable. Etant donné que la présence des trains épicycloTdaux n' exerce pas d'influence défavorable sur les dimensions de la partie centrale du carter de pont, on dispose d'une grande liberté pour la construction des portées de suspension. Egalement au point de vue de la construction, le dispositif est aussi compact et complet que possible puisque, pour la plupart, les organes assurent deux ou plus de deux fonctions et que, gracie à cette caractéristique, on peut se contenter d'un plus petit nombre de dentures, d'assemblages à vis et de surfaces de contact, usinées avec précision. Ces caractéristiques réduisent considérablement le poids ainsi que le prix de revient de fabrication et de fonctionnement des essieux. - REVENDICATIONS 1 - Essieu moteur pour véhicule automobile comprenant une commande à trois étages de réduction, notamment pour tracteur à voie réglable, dans lequel la commande comporte un différentiel et des trains épicyclordaux logés dans le carter de pont, caractérisé en ce que les paliers (19) du différentiel (1) sont montés dans les porte-satellites (12) des trains épicycloidaux intérieurs qui sont situés directement à côté des deux faces du mécanisme principal ou d'entrée les dimensions des trains épicycloidaux extérieurs sont inférieures à celles des trains épicycloidaux intérieurs, les porte-satellites intérieurs sont fixés à la partie centrale du carter de pont par des vis qui fixent également les trompettes de l'essieu, portent les axex (13) des satellites (14) et ces satellites eux-mêmes ainsi que des bagues des serrages filetées (18) destinées à donner appui aux paliers (19) montés dans l'alésage central de leur prolongement cylindrique saillant, les roues planétaires (9) des trains épicycloTdaux intérieurs sont portés par des manchons creux et cannelés des portesatellites des trains épicycloldaux extérieurs et des paliers de guidage (16) sont prévus entre les porte-satellites (4) des trains épicycloïdaux extérieurs et ceux (12) des trains épicycloTdaux intérieurs. 2 - Essieu moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les demi-arbres (8) de l'essieu sont de forme évasée et directement raccordées aux couronnes (7) des trains extérieurs et en ce que des brides de raccordement de ces arbres sont d'une seule pièce avec ces demi-arbres. 3 - Essieu moteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les couronnes (7)' des trains extérieurs sont montées flottantes et auto-réglables dans une mesure limitée et en ce que les couronnes (15) des trains intérieurs sont directement accouplées aux couronnes des trains extérieurs et également montées flottantes et auto-réglables dans une mesure limitée.