Brevet FR2517403A1 — publié le 19830603

DISPOSITIF DE BLOCAGE DE DIFFERENTIEL La présente invention s'applique à un dispositif de blocage partiel du différentiel d'un véhicule automobile permettant d'augmenter le couple transmis par friction entre les roues gauche et droite de l'essieu du différen- tiel lorsque ces roues tournent à des vitesses angulaires différentes et de réduire ainsi les risques de patinage du véhicule par manque d'adhérence sur une seule des roues motrices. Les différentiels classiques constitués généralement par un train d'engrenages coniques et comportant un ensemble boîtier-couronne entraîné par un arbre de transmission et portant des axes de satellites et les satellites ainsi que les deux planétaires correspondant chacun à un arbre de roues permet- tent aux roues motrices droite et gauche de recevoir le même couple moteur, tout en tournant à des régimes différents, dans les virages par exemple Si les roues d'un côté du véhicule n'ont plus d'adhérence du fait de l'état de la route (plaque de verglas, flaque de boue), le véhicule perd toute motricité par suite de l'emballement de la roue qui manque d'adhérence et la transmission subit des chocs à la reprise d'adhérence. Dans les véhicules "tous terrains", l'emballement d'une roue qui manque d'adhérence est évité par un blocage positif du différentiel par crabo- tage Ce blocage commandé par le conducteur, rend les planétaires solidaires en rotation de la couronne d'entraînement par le pignon conique. Pour les véhicules routiers usuels, le risque de patinage est faible et la solution "véhicule tous terrains" grèverait inutilement leur prix On -; e contente donc d'un système de blocage de différentiel automatique à friction lu a coincement, qui permet en cas de perte d'adhérence d'un côté, la transmis- sion aux roues de l'autre côté d'une partie suffisante du couple moteur pour permettre au véhicule de sortie d'un mauvais passage o l'adhérence est défail- lante d'un côté du véhicule seulement. Les différents systèmes de blocage partiel et automatique du diffé- rentiel utilisés habituellement présentent divers inconvénients parmi lesquels on peut citer pour les systèmes à friction par écartement axial des planétaires, la variation de la distance conique des dentures du différentiel par suite de l'usure des moyens de friction axiale Il s'ensuit en général une usure préma- turée des dentures coniques du différentiel,préjudiciable à la fiabilité du différentiel lui-même Les autres systèmes de blocage partiel du différentiel présentent soit une grande complexité lorsqu'ils sont relativement fiables et par voie de conséquence sont d'un prix de revient élevé, soit un encombrement trop important pour permettre leur insertion dans un différentiel de type standard. L'un des buts de la présente invention est précisément d'éviter les inconvénients qui viennent d'être énumérés et de réaliser un système de blo- cage de différentiel à friction qui ne produise pas d'efforts axiaux sur les planétaires et dont la réalisation soit simple et fiable. A cet effet, le dispositif de blocage partiel à friction du différen- tiel d'un véhicule automobile est caractérisé en ce que le moyen de friction interposé entre chacun des planétaires du différentiel et la couronne d'entraî- nement des roues, est constitué par au moins un segment élastique logé dans un alésage solidaire du boîtier de différentiel et sur la paroi duquel il exerce une pression radiale Le segment est relié au planétaire par l'intermédiaire d'un ergot relié au moins en rotation au planétaire correspondant. Selon une première forme de réalisation, l'ergot est porté par une pièce annulaire reliée en rotation, notamment par des cannelures à l'arbre de roue correspondant. Selon un deuxième mode-de réalisation l'ergot est porté par une pièce annulaire reliée en rotation, notamment par des cannelures, au planétaire correspondant. L'ergot peut être rendu rigidement solidaire du planétaire corres- pondant par tout moyen compact et rapide tel que l'engagement à force dans un alésage du planétaire ou la soudure, notamment par bombardement électronique. La forme du segment est choisie pour que la pression radiale qu'il exerce sur la paroi de l'alésage du boîtier de différentiel soit répartie sur toute sa périphérie aussi bien à l'état neuf qu'à l'état usé Cette pression radiale est déterminée par la déformation du segment après son montage dans l'alésage et diminue au fur et à mesure de l'usure du segment qui est heureu- sement réduite par le fait que les surfaces de friction sont immergées dans l'huile du carter de différentiel La pression radiale exercée sous l'effet de l'élasticité du segment par la surface extérieure du segment sur la surface de alésage peut être renforcée par un effet d'autoserrage dû à la friction. D'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente invention i-pparaitront mieux à la lecture de la description qui va suivre de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o: la figure 1 représente en coupe avec figuration partielle du boîtier je différentiel un premier mode de réalisation du dispositif de blocage partiel R friction d'un différentiel; * la figure 2 représente en vue partielle de dessus l'ergot reliant le segment de friction au planétaire du différentiel; la figure 3 représente en coupe avec figuration partielle du boîtier fie différentiel, un deuxième mode de réalisation de l'invention; la figure 4 représente en coupe du même type un troisième mode de réalisation de l'invention. Le différentiel représenté sur la figure 1,:d'un type utilisé pour des véhicules routiers utilitaires, comporte,enfermé dans un carter de pont non représenté, un boîtier de différentiel 1 constitué respectivement d'une roue d'engrenage conique 2 dont les dents non représentées sont entraînées en rota- tion par un pignon conique relié au moteur du véhicule et d'un flasque de fer- meture 3 qui porte le ou les axes 4 des satellites,immobilisé par des vis de blocage 5 Les éléments principaux du différentiel sont constitués par le jeu des satellites coniques 6 dont un seul est représenté et qui engrènent de chaque côté de l'essieu avec un planétaire 7 à engrenage conique dont les cannelures intérieures 8 sont en prise avec l'arbre de roue non représenté pour l'entraînement de la roue du côté gauche de la figure 1. Selon l'invention, un segment élastique ouvert 9 est logé en compres- sion dans un alésage 10 ménagé dans le flasque 3 du bottier de différentiel 1 et un ergot 11,ménagé sur la surface extérieure périphérique du planétaire 7, vient s'engager entre les deux faces ouvertes 12 et 13 des extrémités du segment refermé sur l'ergot pour relier en rotation avec un jeu d'engagement j le segment 9 au planétaire 7 (voir la figure 2). Pendant la marche normale du véhicule automobile équipé du dispositif de blocage partiel du différentiel selon l'invention, le segment 9 reste prati- quement immobilisé dans son alésage 10 aussi longtemps que le véhicule se déplace en ligne droite ou en virage léger à vitesse modérée car les réactions de friction développées entre la surface extérieure du segment 9 et l'alésage s'opposent à la mise en rotation du planétaire 7 par rapport au boîtier de différentiel 1 Dans un virage serré ou rapide, les différences de couple resis- tant entre les roues droite et gauche du véhicule sont suffisantes pour vain- cre ces réactions de friction et le planétaire 7 qui auparavant se contentait de venir battre par son ergot 11 les faces 12 ou 13 du segment à chaque appa- rition d'une différence de couple entre les roues droite et gauche, est alors capable d'entraîner en rotation le segment 9 dans son alésage La mise en rotation du segment 9 provoque un dégagement de chaleur par friction qui est aisément évacué par l'huile du carter de pont dans laquelle baigne le différentiel Le segment 9 ne tourne à friction dans son alésage que pendant des durées limitées correspondant aux virages pris avec une décélération tangentielle élevée et la capacité du véhicule à aborder les virages à vitesse élevée n'est que peu réduite par rapport aux véhicules du même type non munis du blocage partiel du différentiel. Lorsque le véhicule aborde une zone o l'adhérence est sérieusement défaillante sous l'une des roues motrices seulement, ce qui constitue le cas le plus courant de manque d'adhérence en dehors de la marche sur le verglas ou la neige, la roue dépourvue momentanément d'adhérence tend à s'emballer sous l'effet de la mise en rotation du boîtier de différentiel 1 par le pignon coni- que d'entraînement du moteur Dans ce cas, le flasque 3 tourne autour du seg- ment 9 relié en rotation,par l'ergot 11, au planétaire 7 et provoque par fric- tion sur ce segment 9 un couple d'entraînement qui se transmet à la roue qui repose sur une surface de roulement dotée d'une adhérence plus élevée Le couple ainsi transmis par le segment 9 est en général suffisant pour faire sortir le véhicule de la mauvaise passe dans laquelle il s'est engagé On doit remarquer qu'à la différence des systèmes de blocage de différentiel par crabotage-, la mise en oeuvre du système de blocage de différentiel selon l'invention est automatique L'ergot 11 peut venir de forge ou de fonderie avec le planétaire 7 ou bien il peut être rapporté par engagement à force dans un alésage du planétaire ou par soudure, notamment par bombardement électronique afin de laisser intacte la structure physico chimique souvent cémentée et trempée de l'acier à haute résistance du planétaire. Suivant l'invention, un secment 9 placé indifféremment sur l'un des deux Dlané- taires 7 correspondant aux roues droite et aauche suffit oour pallier la défail- lance de l'adhérence de l'une ou l'autre de ces roues, mais on peut bien en- tendu prévoir deux segments un sur chacun des planétaires dont les effets s'ajouteront Le segment unique 9 constitue néanmoinsle moyen de réalisation le plus pratique et le plus compact de l'in- vention peut être remplacé par plusieurs segments parallèles et/ou concentri- ques reliés chacun à un ergot 11, les ergots Il de tous ces segments pouvant être répartis sur la surface extérieure du planétaire 7. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 3, l'ergot 14 assurant la liaison entre le planétaire 7 et le segment 9 est porté par une pièce annulaire 15 reliée en rotation par des cannelures 16 au planétaire 7. Selon la variante représentée sur la figure 4, l'ergot 17 de liaison entre le planétaire 7 et le segment 9 est porté par une pièce annulaire mince 18 reliée en rotation par des cannelures 19 à l'arbre de roue correspondant lui-même relié par des cannelures 8 au planétaire 7. Les modes de réalisation des figures 3 et 4 permettent d'éviter de rapporter l'ergot sur le planétaire 7 dont la structure physico chimique à haute résistance supporte mal les opérations d'usinage ou de soudure. De plus, la disposition des pièces annulaires 15 et 1 augmente les forces et les surfaces de friction entre le planétaire 7 et le boîtier de différentiel 2. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessi- bles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 251740 1. Dispositif de blocage partiel à friction du différentiel d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que le moyen de friction interposé entre un ou les deux planétaires du différentiel et la couronne d'entrainement des roues, est constitué par au moins un segment élastique 9 logé dans un alésage 10 solidaire du boitier de différentiel 1 et sur la paroi duquel il exerce une pression radiale. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment 9 est relié au planétaire 7 par l'intermédiaire d'un ergot ( 11,14, 17) relié au moins en rotation au planétaire 7 correspondant. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ergot 17 est porté par une pièce annulaire 18 reliée en rotation, notam- ment par des cannelures 19,à l'arbre de roue correspondant. 4. Dispositif selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que l'ergot 14 est porté par une pièce annulaire 15 reliée en rotation, notamment par des cannelures 16,au planétaire 7 correspondant. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2,'caractérisé en ce que l'ergot 11 est rendu rigidement solidaire du Dlanétaire 7 correspondant par tout moyen compact et rapide tel que l'engagement à force dans un alésage du planétaire 7 ou la soudure, notamment par bombardement électronique.