Brevet FR2537931A1 — publié le 19840622

Dispositif de blocageengagé manuellement et dégagé automatiquement, pour un différentiel de véhicule La présente invention se rapporte à un dispo- sitif de blocage, pouvant être engagé manuellement et dégagé automatiquement, pour un différentiel de véhicule; dispositif en particulier, adapté pour utilisation sur des tracteurs et autres véhicules similaires. Comme on le sait, des dispositifs de blocage du différentiel sont employés de façon prédominante sur des véhicules destinés à être utilisés sur tous terrains, tels que des tracteurs, des machines agricoles, des véhicules militaires, etc Quand ils opèrent hors des routes il est en effet facile, pour différents couples résistants, du fait de l'inégalité du terrain, d'agir sur les demi-arbres du véhicule même si celui-ci se déplace en ligne droite; dans ce cas, si le différentiel n'est pas partiellement ou totalement exclu de la trans- mission, il va transmettre la majeure partie de la -puis- sance motrice au demi-arbre qui percevra la moindre résistance, d'o des inconvénients manifestes sur la stabilité de fonctionnement du véhicule Il y a essentiel- lement deux types de dispositif de blocage connus Un premier type de dispositif consiste en un accouplement qui connecte rigidement un pignon conique du différentiel avec le carter du différentiel L'accouplement est commandé manuellement par l'opérateur par des moyens de transmissions mécaniques, à la fois pour l'engagement et le dégagement Un second type de dispositif consiste en une série de moyens de frottement prévus entre le carter du différentiel et les pignons coniques, qui permettent qu'une partie du couple d'entraînement soit transmise directement du carter à ceux-ci sans passer par les pignons d'angle du différentiel ou les satellites du différentiel (différentiel à patinage limité). Les dispositifs décrits ne sont pas entière- ment exempts d'inconvénients Les dispositifs de blocage par frottement qui, lorsqu'ils sont accouplés au diffé- rentiel, produisent ce qu'on appelle les "différentiels à patinage limité", n'assurent pas un blocage complet du différentiel et sont, par conséquent, d'une moindre efficacité De plus, ceux-ci sont soumis à de fortes contraintes au cours du fonctionnement et s'usent donc rapidement Enfin, ils sont d'une construction complexe et coûteuse Par contre, les dispositifs de blocage engagés manuellement assurent un blocage total et effectif du différentiel mais ils présentent l'inconvé- nient de devoir être dégagés manuellement par l'opéra- teur, ce qui rend la conduite du véhicule difficile quand celui-ci roule hors des routes En fait, l'opérateur doit dégager le dispositif de blocage avant que le véhicule puisse amorcer un virage, puis le réengager après le virage Ainsi, dans le cas d'une manoeuvre rapide, l'opé- rateur n'a souvent pas le temps de dégager le blocage et ceci peut causer des accidents et/ou des dérangements sensibles dans l'opération; des dérangements de ce genre peuvent occasionner une fausse manoeuvre de l'opérateur qui dégage le système de blocage du différentiel avant le moment utile. La présente invention a pour objectif de fournir un dispositif de blocage pour différentiel de véhicule, du type à engagement commandé manuellement, qui sera automatiquement dégagé La présente invention a pour autre objectif de fournir un dispositif du type cité qui se dégagera suivant la mise en action d'un frein du véhicule. Lesdits objectifs sont atteints par la pré- sente invention du fait qu'elle se rapporte à un disposi- tif de blocage pour différentiel de véhicule, comprenant des moyens d'engagement pour accoupler rigidement de façon angulaire un pignon conique dudit différentiel avec un carter de différentiel de celui-ci, lesdits moyens d'engagement étant portés par ledit carter de différentiel, et des moyens de mise en action desdits moyens d'engagement, commandés manuellement par un opéra- teur, de manière à amener lesdits moyens d'engagement d'une position de repos, dans laquelle ils ne coopèrent pas avec ledit pignon conique, à une position de travail o ils coopèrent avec ledit pignon conique pour accou- pler rigidement celui-ci de façon angulaire audit carter de différentiel, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens élastiques pour rappeler lesdits moyens d'enga- gement vers ladite position de repos, et des moyens de verrouillage pour bloquer de façon provisoire ou libéra- ble lesdits moyens d'engagement dans ladite position de travail contre l'action desdits moyens élastiques, les- dits moyens de verrouillage étant agencés pour se dégager automatiquement lorsqu'au moins un frein dudit véhicule est actionné, et comprenant des moyens hydrauliques de dégagement connectés à au moins un tuyau de frein. Pour une meilleure compréhension de la pré- sente invention, une description va être donnée ci- après, à titre non limitatif, d'un mode de réalisation, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une partie fragmen- taire en coupe d'un différentiel d'un véhicule, muni d'un dispositif de verrouillage conforme suivant les les principes de la présente invention; la figure 2 représente un détail du disposi- tif de la figure 1, avec des indications schématiques des connexions hydrauliques à un véhicule, représentés sous une forme schématique et à plus grande échelle; et la figure 3 représente un autre détail du dispositif de la figure 1, non visible sur celle-ci. En référence à la figure 1, le chiffre de référence 1 indique dans son ensemble un différentiel d'un véhicule 2, par exemple un tracteur, lequel diffé- rentiel est indiqué de façon schématique, à une échelle réduite, par les traits fins dans la figure 2 Le diffé- rentiel 1 est supporté par un châssis 3 du véhicule 2 au moyen de paliers 4 et comprend un carter de différentiel 5 auquel est rigidement connectée une couronne de différen- tiel 6 qui reçoit le mouvement moteur par un pignon d'attaque non représenté, deux pignons coniques 7 situés en vis-à-vis étant montés librement sur le carter du différentiel 5 et étant connectés rigidement de façon angulaire chacun à un demi-arbre respectif 8 du véhi- cule 2, et une pluralité de pignons coniques constituant des engrenages planétaires ou à satellites (dont l'un seulement est représenté) montés fous sur des arbres 18 perpendiculaires au demi-arbre 8 et fixés rigidement de façon angulaire au carter du différentiel 5 dans des sièges Il de celui-ci au moyen de goupilles 12. Le différentiel 1 est pourvu d'un dispositif de blocage, indiqué d'une façon générale 13, et compre- nant un manchon frontal d'accouplement 14 monté coulis- sant sur une partie 15 du carter du différentiel 5 coaxiale aux pignons coniques 7, et des moyens mécani- ques d'actionnement montés sur le châssis 3 Le manchon 14 est muni d'au moins une broche 16, (de préférence, le manchon 14 porte une pluralité de broches) parallèle à l'axe des demi-arbres 8 et pouvant être mise en oeuvre pour s'engager dans des trous correspondants respec- tifs 18 et 19 du bottier du différentiel 15 et d'un des pignons coniques 7 pour interconnecter rigidement de façon angulaire ce dernier au carter de différentiel 5 et ainsi bloquer le différentiel 1 Le manchon 14 est par conséquent déplaçable sur le boîtier du différen- -tiel 5 entre une position de repos, représentée sur la figure 1, dans laquelle les broches 16 sont engagées seulement'dans les trous traversants 18 du carter de différentiel 5, laissant les pignons coniques 7 corres- pondants libres de tourner à une vitesse différente de celle du carter de différentiel 5, et une position de travail, non représentée, déplacée vers les pignons coniques 7 parallèles aux demi-arbres 8, dans laquelle les broches 16 sont engagées également dans les trous aveugles 19 de l'un des pignons coniques 7 Dans cette position du manchon 14, le différentiel 1 est bloqué et fonctionne, de façon connue, comme un accouplement rigide qui connecte les deux demi-arbres 8, les contrai- gnant à tourner à la même vitesse, quelles que soient les conditions de charge. Cependant, quand le manchon 14 est dans la position de repos de la figure 1, il ne coopère pas avec le pignon conique 7 et n'interfère pas avec le fonctionne- ment normal du différentiel 1, qui ne sera pas décrit ici puisqu'il est largement connu. Le mouvement du manchon 14 de la position de repos à la position de travail est commandé par la trans- lation le long de son axe d'un arbre 20 monté coulissant dans un trou 21 du châssis 3 et pourvu d'un bras de transmission 22 qui coopère par coulissement avec un siège annulaire 23 du manchon 14 De cette façon, le manchon 14 est libre de tourner avec le boîtier du diffé- rentiel 5, par rapport au châssis 3, tandis que le bras 22 ne tourne pas par rapport au châssis 3 et peut se dépla- cer en translation avec l'arbre 20 parallèlement à l'axe du demi-arbre 8, portant le manchon 14 avec lui jusqu'à la position de travail Un ressort hélicoïdal est monté sur le même axe que l'arbre 20, de préférence préchargé à une valeur déterminée d'avance, et situé entre deux épaulements opposés constitués par un manchon 25 rigide- ment connecté à l'arbre 20 et supportant le bras 22 et par une surface 26 du châssis 3 entourant le trou 21 De cette façon, le ressort 24 s'oppose au mouvement de translation de l'arbre 20, et, par conséquent, au mouvement du manchon 14 vers la position de travail. A une extrémité 27, l'arbre 20 est pourvu d'une rainure longitudinale 28 dans laquelle s'engage une broche 29 rigidement connectée à un-levier de transmission 30 qui tourne sur le même axe autour d'une broche 31 montée rigidement sur le châssis 3 La bro- che 29 est montée en correspondance avec un sommet du levier 30 ayant une forme sensiblement triangulaire, excentriquement par rapport à la broche 31, et peut être mise en oeuvre pour coopérer avec une surface d'épaulement 32 de la rainure 28 afin de déplacer l'arbre 20 contre l'action du ressort 24 quand le levier 30 est amené à tourner autour de la broche 31 dans une direc- tion prédéterminée, comme le montre la flèche, au moyen de l'action d'une tige de commande 3 M reliée pivotante au levier 30, excentriquement par rapport à la gou- pille 31 à un sommet opposé du levier 30 Ce levier 30 qui est donc raccordé mécaniquement par articulation à l'arbre 20, est pourvu d'un épaulement de fin de course 34 qui limite la rotation de celui-ci dans une direction contraire à celle de la flèche de la figure 1, permet- tant ainsi à la goupille 29 de servir de butée de fin de course pour l'arbre 20 et d'empêcher ce dernier de sortir du trou 21 sous l'action du ressort 24. La tige de commande 33 qui est réglable en longueur pour compenser un jeu éventuel, est commandée par une pédale 35 (figure 3) qui peut être actionnée par le conducteur du véhicule pour tourner autour d'un axe 36 contre l'action d'un ressort de rappel 37 Lors de l'action sur la pédale 35, la tige de commande 33 est tirée contre l'action du ressort 37 amenant le levier 30 à tourner dans la direction de la flèche, d'une position de non pivotement ou de repos, représentée sur la figure 1, à une position de pivotement non représentée, dans laquelle l'arbre 20 s'est déplacé en translation d'une distance telle qu'elle provoque l'insertion des broches 16 dans les trous 19 contre l'action du ressort 24 et que le différentiel se trouve par conséquent bloqué. Afin de maintenir ce blocage même quand cesse l'action sur la pédale 35, le dispositif 13 est pourvu de moyens de verrouillage 38, représentés en détail sur la figure 2, qui s'opposent à l'action de rappel des ressorts 24 et 37 Ces moyens 38 comprennent un doigt 39 mobile à l'intérieur d'un coussinet 40 entre une posi- tion rétractée,-représentée sur les figures 1 et 2, et une position d'extension, non représentée, dans laquelle il pousse une bille de verrouillage 41 partiellement hors du coussinet 40, et un ressort 42 qui peut agir pour pousser le doigt 39 vers la position d'extension et est logé dans un siège 43 d'un boîtier 44 fixé au châssis 3 Le doigt 39 coopère, par l'intermédiaire de la bille 41 interposée, avec une partie 45 du levier 30 qui est munie d'une surface 46 pouvant intervenir en coopérant avec la bille 41 pour maintenir le doigt 39 dans la position rétractée contre l'action du ressort 42 quand le levier 30 est dans la position de non pivote- ment; la partie 45 est également munie d'un siège 47 dans lequel peuvent s'engager brusquement la bille 41 et le doigt 39 associé, poussé par le ressort 42 dans la position d'extension, quand le levier 30 a tourné dans la direction de la flèche, de telle façon qu'il bloque le levier 30 dans la position de pivotement dans laquelle l'arbre 20 maintient le manchon 14 dans la position de travail contre l'action du ressort 24. Dans le siège 43, sont également montés coulissants deux pistons 48, coaxiaux l'un à l'autre, et connectés rigidement au doigt 39, qui y délimitent deux chambres de pression cylindriques étanches 49 et 50 reliées au moyen de raccords 51 à deux tuyaux respec- tifs 52 et 53 connectés hydrauliquement à l'installa- tion de freinage du véhicule 2 De préférence, le véhicule 2 est du type possédant des systèmes de freinage indépendants 54, sur chaque demi-arbre 8, de telle façon qu'ils soient en mesure de freiner les demi- arbres 8 indépendamment l'un de l'autre, et les tuyaux 52 et 53 sont connectés chacun à un système respectif 54. En fonctionnement, quand le véhicule commence à rouler hors de la route, le conducteur bloque le différentiel 1 en engageant le dispositif 13 Pour cela, il suffit d'exercer une action sur la pédale 35 et, par la chaîne de transmission mécanique formée par la tige de commande 33, le levier 30, l'arbre 20 et le bras 22, ceci provoque la translation du manchon 14 dans la posi- tion de travail et l'introduction des broches 16 dans les trous 19 et charge simultanément les ressorts 24 -et 37 Quand le siège 47 arrive en correspondance avec la bille 41, le doigt 39 se dégage brusquement, comprimé par le ressort 42, et bloque le mouvement de l'ensemble du mécanisme 13 du fait qu'il empêche toute rotation du levier 30 De cette façon, la pédale 35 et le manchon 14 restent bloqués dans la position de travail même quand l'opérateur cesse d'appuyer sur la pédale 35 Le blocage de la pédale 35 donne en outre à l'opérateur une indica- tion que le dispositif 13 est engagé. Quand le véhicule 2 doit commencer à tourner dans une courbe, durant laquelle il est nécessaire de libérer le différentiel 1, l'opérateur actionne l'un des freins ou les deux freins 54 (de préférence, le véhicule 2 est dirigé exclusivement, ou en partie, en freinant l'une des roues, de façon analogue aux véhicu- les à chenilles) Dès lors, l'une (ou les deux) chambre(s) 49 et 50, connectée(s) aux freins 54, est (ou sont) mise(s) sous pression, provoquant ainsi la translation des pis- tons 48 et du doigt 39 rigidement connecté à ceux-ci, vers la position rétractée, en surmontant la résistance du ressort 42 En conséquence, la bille 41 se dégage du siège 47, et le levier 30 est en mesure de tourner libre- ment sous l'effet de rappel du ressort 37 pour revenir dans la position de la figure 1 Le ressort 24 n'exerce aucune action sur le levier 30 puisque l'arbre 20 reste bloqué après le dégagement des moyens 38 dit fait des broches 16 qui, malgré l'action du ressort 24, ne peuvent parvenir à se dégager des trous 19 en raison du frotte- ment causé par la commande de transmission Quand le différentiel 1 est bloqué, en fait, la commande de transmission entre le carter du différentiel 5 et les pignons coniques 7 a lieu entièrement par l'intermé- diaire des broches 16, qui exercent par conséquent une pression élevée sur la paroi des orifices 18 et 19, laquelle se convertit en une composante élevée de frot- tement qui s'oppose au dégagement. Pour permettre la rotation du levier 30,- sous l'action du ressort 37 uniquement, la cavité 28 doit avoir par conséquent une dimension longitudinale assez importante de façon à permettre à la broche 29 qui est logée à l'intérieur, de revenir dans la position de la figure 1 quand l'arbre 20 est dans la position déplacée et bloque le différentiel 1. Quand le véhicule 2 commence à tourner, le différentiel 1 se débloque automatiquement dès que cela est nécessaire En fait, quand le couple résistant sur l'un des demi-arbres 8 devient différent de celui qui agit sur l'autre demi-arbre et, par conséquent, du couple d'entraînement agissant sur le carter du diffé- rentiel 5 (du fait que l'une des roues du véhicule perd ou augmente son adhérence, par exemple à cause des dis- tances différentes que la roue à l'intérieur de la courbe doit franchir, par rapport à la roue extérieure), ce dernier tend à se transformer d'un organe menant qu'il est, en un organe mené par rapport aux pignons coniques 7 Durant cette conversion, par conséquent, le couple transmis par l'intermédiaire des broches 16 devient momentanément nul, annulant de ce fait les forces de frottement qui retiennent les broches 16 dans les trous 19 et permettant ainsi au ressort 24 de rappeler l'arbre 20, qui n'est plus retenu par le levier 30 du fait que celui-ci s'est déjà déplacé au moment du dégagement des moyens 38, et, par conséquent, de faire revenir le manchon 40 dans la position de repos débloquant le différentiel 1. Les avantages du dispositif décrit apparais- sent clairement Il permet que le différentiel du véhicule soit complètement bloqué immédiatement au moment de la commande par le conducteur et se libère automatiquement seulement au moment approprié, compen- sant de ce fait des fausses manoeuvres éventuelles de l'opérateur En fait, si l'opérateur actionne également les freins 54 qui dégagent les moyens de verrouillage 38 et poursuit ensuite sa conduite en ligne droite, le différentiel 1 continue de rester bloqué en raison du frottement sur les broches 16 Ce n'est que pendant un virage o les conditions demandant l'intervention du différentiel sont établies, que celui-ci est alors libéré du fait que les charges sur les broches 16 sont momenta- nément annulées Enfin, lors des déplacements rapides et/ou d'urgence, o il est nécessaire d'utiliser les freins et de manoeuvrer brusquement, le différentiel 1 se libère rapidement et automatiquement sans demander une opération particulière de la part du conducteur. REVENDICATIONS 1 Dispositif de blocage ( 13) pour un diffé- rentiel ( 1) de véhicule ( 2) comprenant des moyens d'en- gagement ( 14,16) pour connecter rigidement de façon angulaire un pignon conique ( 7) dudit différentiel ( 1) avec un carter de différentiel ( 5) de celui-ci, lesdits moyens d'engagement ( 14,16) étant portés par ledit carter de différentiel ( 5), et des moyens de mise en action ( 20,30,33) desdits moyens d'engagement, commandés manuellement par un opérateur, pour déplacer lesdits moyens d'engagement ( 14,16) d'une position de repos, dans laquelle ils ne coopèrent pas avec ledit pignon conique ( 7), à une position de travail o ils coopèrent avec ledit pignon conique ( 7) pour interconnecter rigide- ment de façon angulaire celui-ci avec ledit carter ( 5) de différentiel, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens élastiques ( 24) pour rappeler lesdits moyens d'engagement ( 14,16) vers ladite position de repos et des moyens de verrouillage ( 38) pour bloquer de façon provisoire lesdits moyens d'engagement ( 14,16) dans ladite position de travail contre l'action desdits moyens élastiques ( 24), lesdits moyens de verrouillage ( 38) étant agencés pour se dégager automatiquement lorsqu'au moins un frein ( 54) dudit véhicule ( 2) est actionné, et comprenant des moyens hydrauliques de dégagement ( 48,49,50) connectés à au moins un tuyau ( 52,53) des freins ( 54). 2 Dispositif suivant la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'engagement comprennent un man- chon ( 14) monté coulissant sur ledit carter ( 5) de diffé- rentiel, sur le même axe que ledit pignon conique ( 7) et muni d'au moins une broche ( 16) prévue pour s'engager dans des trous ( 18,19) correspondants, prévus sur ledit carter ( 5) de différentiel et sur ledit pignon conique ( 7) pour transmettre un couple d'entraînement du premier au second et vice versa, de façon à amener ledit pignon conique ( 7) et ledit carter ( 5) à tourner à la même vitesse. 3 Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens de mise en action compren- nent un levier de transmission ( 30) tournant autour d'une broche ( 31), une tige de commande ( 33) reliée pivotante audit levier ( 30) excentriquement par rapport à ladite broche ( 31), de manière à commander la rotation dudit levier ( 30) dans une direction prédéterminée, et un arbre ( 20) mobile le long de son axe et relié mécani- quement de façon amovible, audit levier ( 30) excentri- quement à ladite broche ( 31), de telle façon qu'il puisse être entraîné en translation le long de son axe du fait de la rotation dudit levier ( 30), ledit arbre ( 20) étant relié mécaniquement auxdits moyens d'engagement ( 14) pour déplacer ceux-ci sur ledit carter ( 5) de différen- tiel de ladite position de repos à ladite position de travail. 4 Dispositif suivant la revendication 3, dans lequel lesdits moyens élastiques comprennent un ressort ( 24) monté coaxialement sur l'arbre ( 20) et prévu pour s'opposer au mouvement de translation de celui-ci. Dispositif suivant la revendication 2 et l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel ledit arbre ( 20) porte un bras de transmission ( 22) qui coopère avec un siège annulaire ( 23) dudit manchon ( 14) pour entraîner en translation ce dernier coaxialement audit pignon conique ( 7), parallèlement à et en même temps que ledit arbre ( 20). 6 Dispositif suivant l'une des revendica- tions précédentes, dans lequel lesdits moyens de ver- rouillage ( 38) comprennent un doigt ( 39) pouvant se déplacer entre une position d'extension, dans laquelle il bloque lesdits moyens d'engagement ( 14,16) dans la position de travail, et une position rétractée, et un second ressort ( 42) pour pousser ledit doigt ( 39) vers ladite position d'extension. 7 Dispositif suivant la revendication 6, dans lequel lesdits moyens hydrauliques de dégagement compren- nent au moins un piston ( 48) monté coulissant dans une chambre cylindrique ( 49,50) et relié mécaniquement audit doigt ( 39), prévu pour pousser ce dernier vers ladite position rétractée contre l'action dudit second ressort ( 42), ladite chambre ( 49,50) étant étanche et connectée hydrau- liquement audit tuyau ( 52,53) du frein ( 54) pour être mise sous pression en même temps que ce dernier. 8 Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de verrouillage ( 38) coopèrent directement avec lesdits moyens de mise en action. 9 Dispositif suivant la revendication 5 et l'une des revendications 6 à 8, dans lequel ledit levier de transmission ( 30) comprend une surface ( 46) agencée pour maintenir ledit doigt ( 39) dans une position rétrac- tée quand ladite tige de commande ( 33) ne commande pas la rotation dudit levier ( 30) et que lesdits moyens d'engagement ( 14) sont placés par conséquent dans ladite position de repos, et un siège ( 47) dans lequel peut venir s'engager provisoirement ledit doigt ( 39) qui par ledit second ressort ( 42) dans la position o il est extrait, quand ledit levier ( 30) a tourné sous l'action de la tige de commande ( 33) pour amener lesdits moyens d'engagement ( 14) dans ladite position de travail, de manière à bloquer ledit levier ( 30) dans une position de pivotement dans laquelle ledit arbre ( 20) maintient lesdits moyens d'engagement ( 14) dans ladite position de travail contre l'action desdits moyens élastiques ( 24). Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 9, dans lequel lesdits moyens de mise en action comprennent en outre des moyens de commande manuelle ( 35) pouvant être manoeuvrés par l'opérateur et pouvant se mouvoir contre l'action d'un troisième ressort ( 37) pour actionner la tige de commande ( 33). 11 Dispositif suivant l'une des revendica- tions 3 à 10, dans lequel ledit arbre ( 20) est connecté audit levier de transmission ( 30) au moyen d'un évide- ment ( 28) formé sur une extrémité ( 27) de l'arbre ( 20) et occupée par une broche ( 29) rigidement connectée audit levier ( 30), ledit évidement ( 28) possédant une surface d'épaulement ( 32) qui peut coopérer avec ladite broche ( 29) du levier pour entraîner en translation ledit arbre ( 20) quand ledit levier ( 30) pivote, et ayant des dimensions longitudinales telles qu'elle peut permettre le retour dudit levier ( 30) à une position de non pivotement tandis que ledit arbre ( 20) continue d'être dans une position de translation dans laquelle lesdits moyens d'engagement ( 14) sont placés dans ladite position de travail. 12 Véhicule, en particulier tracteur agricole, comprenant un différentiel, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de blocage ( 13) pour ledit diffé- rentiel ( 1) suivant l'une des revendications 1 à 11.