Brevet FR2569806A1 — publié le 19860307

La présente invention a pour objet un système d'autoblocage pour dif férentiels applicable tant en constructions mécaniques qu'en réalisations automobiles. Les différentiels autobloquants sont déià largement vulgarisés, la plupart d'entre eux met en oeuvre des effets de friction commandés par tous les moyens possibles, d'autres usent de verrouillages par baladeurs, crabotages, etc.. Le dénominateur commun de ces dispositifs est une complication certaine génératrice d'un coût relativement élevé. Par ailleurs, la régularité de la progressivité de ces dispositifs connus n'est pas systématique car, obtenue par friction, elle résulte d'une dissipation, et non d'un stockage, d'énergie motrice, dissipation qui ne peut être autocontrolée par une restitution, comme le serait un stockage-. De nombreuses transmissions mécaniques ne s'accommodent tas de la complexité précitée qui en grèverait le prix et disproportionnerait ces ensembles. Ainsi, des réalisations simples. mais justiciables d'un autoblocage de différentiel en sontjiépourvues en raison de l'importance de ceux-ci. Dans le but de remédier aux inconvénients énumérés ci-dessus, la présente invention a pour objet un système d'autoblocage de différentiel es sentiellement simple, robuste et fiable et dont la progressivité est obtenue par stockage et restitution de l'énergie motrice. Pour cela, le système objet de la présente invention comporte essen au moines tiellement/deux ressorts de torsion dont les sens d'enroulement sont opposés. Une extrémité de chacun de ces ressorts est solidarisée à l'un des planétaires ou au train de satellites du différentiel, l'autre extrémité de chacun de cesdits ressorts est solidarisable à l'autre planétaire. Lorsqu'une diminution fortuite et irrégulière de l'effort de rotation permet à l'un des axes de roue, associé à l'un des planétaires, de s'emballer, son blocage est effectué automatiquement, au terme d'une certaine différence de déplacement angulaire - de nombre de tours - prédéterminée, entre les deux arbres de roues solidaires des planétaires. La progressivité du fonctionnement est l'effet du stockage de l'énergie motrice dans les ressorts et de sa restitution par ceux-ci dès le redémarrage ou ltaccélération du planétaire stoppé ou seulement ralenti. Coaxiaux aux planétaires et au châssis porte-satellites, les ressorts peuvent bure, par exemple, disposés. bout à bout autour d'un meme arbre, associé à l'un des planétaires du différentiel, une extrémité de chacun de ces ressorts - à boudin - étant solidarisée à cet arbre, tandis que l'autre extrémité de chacun de cedits ressorts est fixée dans une bague solidaire d'un arbre creux, concentrique au premier arbre et associé, soit à l'autre planétaire, soit au train de satellites du différentiel. Selon une autre disposition également non limitative, aes ressorts à boudin sont concentriques, placés l'un à l'intérieur de l'autre et conçus pour avoir les mêmes caractéristiques mécaniques. Ils sont disposés entre les deux planétaires du différentiel qui sont munis, chacun, d'une bague percée due deux trous destinés à recevoir les extrémités des deux ressorts. L'une des bagues est solidaire d'un planétaire, l'autre est solidaiisée à l'autre planétaire par un moyen apte à la rendre aisément désolidarisable. Un autre mode de réalisation non limitatif de l'invention consiste à organiser deux ressorts en spirale de part et d'autre d'une cage portesatellites, chacun d'eux étant monté concentriquement à l'un des arbres de roues auxquels leurs extrémités intérieures sont respectivement solidarisées ; les extrémités extérieures de ces ressorts en spirale sont solidarisées à la cage porte-satellites. Comme précédemment, l'une des extremi- té de chacun des ressorts est prévue aisément désolidarisable. Dans chaque cas, des moyens connus en soi, peuvent éventuellement etre organisés pour obtenir le déblocage instantané du différentiel en désolidarisant l'une des extrémités des ressorts des éléments ausquels elles sont associées. Laprogressivité du blocage résulte de l'effort réclamé par la torsion du ressort et qui est une fonction linéaire de l'angle de torsion. L'énergie motrice ainsi stockée, et restituable, est directement proportionnelle à la déformation du ressort. Les résultats industriels, nouveaux inhérents à cette progressivité sont l'amélioration de la qualité du fonctionnement, régulier et sans à-coups, associée à une augmentation de la fiabilité et de la longévité du dispositif. Des exemples non limitatifs de réalisation sont décrits en regard des dessins annexés dans lesquels Les Fig. 1, 2, 3, 4, sont, chacune, une coupe schématique d'un mode de réalisation différent de l'invention. La Fig. 1, montre un arbre (1) qui entraîne par son pignon (2) la couronne (3) dont le voile (4) porte les satellites (5), (6) associés aux planétaires (7), (8) pourvus de douilles tubulaires (9), (10). Le planétaire (7) et sa douille (9) sont solidarisés par une bride (11) à l'un les arbres de roue '12) qui s'tend à l'intérieur de la douille (10) laquelle pénètre elle-même à l'intérieur de la douille (9). Le planétaire (8) et sa douille (10) sont solidarisés par une- bride (13) à l'autre arbre de roue (14). Dans sa partie intérieure à la douille (10), arbre de roue (12) porte deux ressorts à boudin, de sens d'enroulement opposés, destinés à travailler à la torsion, (15) et (16) et dont les extrémités sont maintenues dans des bagues (17), (18), ((9). Les bagues (17) et (19) sont solidarisées à l'arbre de roue (12) par des clavetages (20) et (21) ; leur diamètre extérieur étant inférieur au diamètre interieur de la douille (10), elles peuvent tourner librement à l'intérieur de celle-ci. La bague (17) reçoit une extrémité du ressort (ils) et la bague (19) une extrémité du ressort (16). La bague (18) reçoit une extrémité de chacun des ressorts (15) et (t6), son diamètre extérieur étant inférieur au diamètre intérieur de la douille (10) et son diamètre intérieur étant supérieur à celui de l'arbre (12), elle peut tourner librement autour de celui-ci ainsi qu'à llinté- rieur de la douille (10), toutefois, par des moyens connus en soi et matérialisés ici par une vis d'arrêt (22), elle est solidarisée à la douille (10). Il est éventuellement possible de prévoir sa désolidarisation de la douille (io) en agissant sur les moyens (22) précités. Les douilles (9) et (tO) et l'arbre (12) sont centrés les uns par rapport aux autres par des roulenents (23), (24), (25) > (26). Le- fonctionnement de ce système est le suivant la bague (18) est supposée bloquée dams la douille (tQ) par le moyen (22), lorsque l'un des arbres (12) ou (14) vient à tourner plus vite que l'autres l'un des ressorts (15) ou (t6) s'enroule dans son sens d'enrou- lement tandis que l'autre ressort se déroule étant sollicité dans le sens contraire à celui de son enroulement. Au terme d'un certain nombre de tours prédéterminé, celui des deux ressorts (15) ou (16) qui s'enroule, se trouve bloqué à spires jointives : les bagues (17) et (18) ou (19) et (18) sont alors solidarisées par un moyen qui n'est plus élastique : 1' arbre (12) est ainsi solidaire de la douille (1O)J eslle-meme solidaire de l'arbre (14) ; la jonetion rigide des planétaires (7)-(8) est réalisée le différentiel est bloquée Le débloquage peut s'opérer soit progressivement par l'effort antagoniste des ressorts,soit instantanément en agis sant sur le blocage (22) de la bague (18). L'opJration qui précède est effectuée progressivement car l'effort a exercer sur les ressorts pour obtenir leur torsion est directement proportionnel à l'angle de torsion, de meme, la progressivité du redémarrage ou de la reaccélération de l'un des arbres, résulte de la restitution de l'énergie motrice stockée dans le système. Selon la variante illustrée par la Fig. 2, l'arbre de transmission (27) entraine par son pignon cynique (28) la eouronne (29) solidaire de l'essieu tubulaire (30), muni à l'une de ses extrémités, d'une bague (31) porteuse des pignons satellites (32) et (33) associées aux planétaires (34), solidaire d'un arbre (35) intérieur et concentrique à l'essieu (30) et solidarisé par son autre extrémité à la roue (36), (37), solidaire de la roue (38). Sur l'arbre (35) deux bagues (39) et (40) sont clavetées qui reçoivent chacune une extrémité des ressorts (41) et (42) et peuvent tourner librement à l'intérieur de lressieu tubulaire (30). Une troisième bague (43) placée entre les deux précédentes reçoit les autres- extrémités des ressorts (41) et (42) ; elle peut tourner librement tant à l'intérieur du tube (30) qu'autour de l'arbre (35) et est solidarisée audit tube (30) par un moyen connu en soi (44), éventuellement éclipsable et matérialisé ici par un doigt d'entrainement. Lors du blocage de l'un des ressorts s'enroulant à spires jointives, ltessieu tubulaire (30) et l'arbre intérieur (35) sont solidarisés ; par voie de conséquence, le planétaire (34) et le train de satellites (3t), (32), (33) le sont également : le diStérentiel est bloqué. Le mode de réalisation selon la Figo 3, montre un système animé par l'arbre de transmission (45) dont le pignon conique (46) attaque la couronne (47) porteuse des satellites (48) et (49) associés aux planétaires (50) et (51) solidaires des arbresnde roues (52) et (53) et munis. de bossages (54) et (55) dans lesquels deux bagues (56) et (57) reçoivent chacune l'une des extrémités des ressorts concentriques (58) et (59), celui-ei étant disposé à l'intérieur du ressort (58). Un axe (60) est concentrique aux ressorts (58) et (59) et peut tourner librement dans les bagues (56) et (57). La bague (56) est clavetée dans le bossage (54), la bague (57) peut tourner librement dans le bossage (55) dans lequel elle est bloquée par un moyen connu en soi et éventuellement déblocable et matérialisé ici par une vis pointeau (61). Les débattements axiaux éventuels des bagues (56) et (57) sont limités par des bagues d'arrêt élastiques (62) et (63). Lorsque l'un des ressorts (58) ou (59) est enroulé à spires jointives, les planétaires (50) et (51) sont solidarisés : le différentiel est bloque. Dans le dispositif selon la Fig. 4, l'arbre de transmission (64) en trame par son pignon conique (65) la couronne (66) dont le voile (67) est solidaire de la cage porte-satellites (68) munie d'un axe (69) autour duquel les satellites (70) et (71) peuvent tourner ; ils sont associés aux planétaires (72) et (73) solidaires des arbres de roues (74) et (75) sur lesquels sont montées les bagues (76) et (77) auxquelles sont fixées l'une des extrémités de chacun des ressorts en spirale (78) et (79) par exemple, par des goupilles (80) et (81). Les autres extrémités de ces ressorts sont fixées à la cage porte-satellites (68) par exemple, par des goupilles (82) et (83). Les bagues (76) et (77) sont associées aux arbres (74) et (75) par des moyens (non représentés) connus en soi, aisément et instantanément annulables.De semblables moyens sont envisageables pour ltéventuelle déso- lidarisation des extrémités de ressorts associées à la cage porte-satellites (68). L'enroulement à spires jointives de l'un des ressorts (78) ou (79) solidarise l'un des planétaires. (72) ou (73) à la cage porte-satellites (68) : le différentiel est bloqué. Les dispositifs décrits ci-dessus ne sont pas limitatifs et l'on peut sans pour cela sortir du cadre de l'invention apporter des nodifications telles que, par exemple, d'autres moyens. d'entrainement des trains de satellites et de l'ensemble du système, d'autres moyens de blocage et de déblocage des ressorts, d'autres formes d'organisation de ceux-ci dans les différentiels. Il est precisé que les références à l'automobile, telles que, par exemple, "arbre de roue'6, ne limitent nullement l'application du dispositif à du matériel roulant : leur seul but est de faciliter la compréhension. Le dispositif objet de l'invention est applicable à tous les systèmes comportant ou pouvant comporte des différentiels, non seulement les véhicules ou matériels roulants de tous types mais aussi les transmissions utilisées en constructions mécaniques dans tous les domaines de l'industrie. R E V E N D I C A T I O N S 1) Système d'autoblocagc pour diff'rentiels caractérisé en ce que la systématicité de sa progre:isivité est l'effet du stockage et de la restitution de l'énergie motrice pat l'un, d'un ensemble dlau moins deux ressorts de torsion dont les sens d'enroulement respectifs sont opposés, ressorts notamment à boudin (15) et (16) qui, lorsque l'enroulement de l'un d'eux arrive à spires jointives, solidarise deux planétaires (7) et (8), en ce que cesdits ressorts (t5) et (16) sont coaxiaux aux planétaires (7) et (8) et au train porteur dessatellites (5) et (6) et ont leurs extrémités maintenues dans des bagues (17) et (19) clavetées sur l'arbre (t2) solidaire du planétaire (7), les autres extrémité des ressorts étant maintenues dans une bague (t8) apte à tourner librement autour de l'arbre (12) ainsi qutà l'intérieur d'une douille tubulaire (10) à laquelle elle est solidarisée par un moyen connu en soi,tel qu'une vis d'verrat (22), et annulable éventuellement, en ce que le blocage est obtenu lorsque, l'un des planétaires (7) ou (8) ayant effectué un certain nombre de tours, prédéterminé, de plus que l'autre (8) ou (7), l'un des ressorts (ils) ou (16) se trouve enroulé à spires joim- tives, solidarisant ainsi les bagues (17) et (18) ou (19) e-t (t8) associées aux planétaires (7) est (8), la bague (18) étant solidarisée par la douille (10) au planétaire (8). 2) Système d'autoblocage pour différentiels suivant revendication 1, caractérisé en ce que le blocage du différentiel s'effectue en solidarisant l'un des planétaires (34) au train porte satellites (31), (32), (33) solidaire d'un essieu tubulaire (30), entraîné en rotation par des moyens connus tels qu'une couronne (29) associée au pignon cynique (28) d'un arbre de transmission (27), a l'intérieur duquel l'arbre (35) solidaire du planétaire (34) peut tourner et porte le ressort (41) maintenu par la bague (39) cla ventée sur ledit arbre (35) et par la bague (43), libre autour de l'arbre (35) et à l'intérieur de l'essieu (30) mais solidarisée à celui-ei par un moyen annulable tel qu'un doigt d'entraînement éelipsable (44), l'autre ressort (42), enroulé en sens contraire à celui de l'enroulement du ressort (41), est naintenu par une bague (40) clavetée sur l'arbre (35) et par la bngue (43) précitée. Lors de l'enroulement à spires jointives de l'un des ressorts (41) ou (42), l'arbre (35) est solidarisé à l'essieu (30) et, par voie de coéquence, le planétaire (34) et le train de satellites (31), (32), (33) le sont également. 3) Système d'autoblocage pour diffrentils suivent rezendication t, caractérisé en ce que les ressorts sont disposés eonontriquen-ent l'un à l trieur de l'autre, (58) et (59), entez cieux planétaires (50) et (51) auxquels ils sont solidarisés par deux bagues : l'une (56) est clavetée dans le bossage (54) du planétaire (50), l'autre (57) peut tourner dans le bossage (55) du planétaire (51) et lui est solidarisée par un moyen annulable connu en soi tel qu'une vis pointeau (61).Un are (60) orga nisd concentriquement aux ressorts (58) et (59) peut tourner librement dins les bagues (56) et (57) dont les débattements axiaux éventuels sont limités par des bagues d'arrêt élastiques (62) et (63). Les planétaires (50) et (51) sont solidarisés l'un à l'autre lorsque l'un des ressorts (58) ou (59) se trouve enroulé à spires jointives. 4) Système d'autoblocage pour différentiels suivant revendication 1, caractérisé en ce que des ressorts en spirale (78) et (79) sont disposés de part et d'autre d'une cage (68) porteuse des satellites (70) et (71) et contenant des planétaires (72) et (73), et montés sur des bagues 076) et (77) associées aux arbres (74) et (75) solidaires desdits planétaires, en ce qu'une extrémité de chacun des ressorts est fixée auxdites bagues, l'autre extrémité desdits ressorts étant mixée sur chaque face de la cage (68) adjacente aux planétaires (72) et (73), en ce que les bagues (76) et (77) sont éventuellement aisément et instantaném.ent désolidarisables des arbres (74) et (75), en ce ciue la fixation des ressorts (78) et (79) sur la cage (68) est e même, éventuellement, aisément annulable, en ce que l'enroulement à spires jointives de l'un des ressorts (78) ou (79) solidarise l'un des planétaires (72) ou (73) à la cage porte-satellites (68).