Brevet FR2572152A1 — publié le 19860425

L'invention se rapporte à un différentiel mécanique autobloqué. Elle s'applique plus particulièrement mais non exclusivement à la répartition entre les roues motrices de la puissance fournie par un moteur de véhicule automobile. Afin que ce véhicule puisse aborder et négocier un virage dans des conditions d'adhérence normale alors même que les roues extér eures à la courbe parcourent un plus long chemin que les roues intérieures, ces roues extérieures doivent nécessairement tourner plus vite et c'est là le but essentiel du différentiel classique. Cette différence de vitesse doit toujours rester telle que, dans le virage, la demi-somme des de chacune des roues reste égale à la vitesse uniforme qu'elles auraient si elles parcouraient une ligne droite. De ce fait, lorsqu'en abordant un virage, la roue qui rencontre une plus faible résistance à son mouvement et tend à accélérer est la roue extérieure à la courbe qui, par le biais du différentiel, communique à la roue interne une décélération de même proportion et vice versa. Toutefois, lorsque le véhicule prend un virage à grande vitesse, la roue motrice intérieure se trouve délestée d'une partie de sa charge et, de ce fait, présente une moindre adhérence au sol et donc une moindre résistance à l'avancement du véhicule et c'est donc elle qui accélère alors qu'elle devrait ralentir. Par ailleurs, si cela convient parfaitement pour les virages pris à vitesse réduite, ce système ne convient pas lorsqu'une des roues motrices vient à rencontrer une moindre résistance telle celle opposée par un sol glissant car alors c'est celle-ci qui est moins freinée voire même accélèrée jusqu'à interdire tout mouvement de l'autre roue qui bénéficie d'un meilleur sol si cet incident survient lors d'un démarrage. Afin de remédier à ce dernier inconvénient, il est connu de recourir à des dispositions complémentaires qui consistent soit en des prises à griffes dits à crabots qui solidarisent les arbres des roues intérieure ou extérieure et qui de ce fait créeraient des problèmes dans les virages et ne peuvent donc être utilisés que sporadiquement et notamment au démarrage lors d'un manque d'adhérence sous une roue, soit en des dispositifs à freins asservis qui limitent les libertés de rotation entre les arbres des roues et qui sont sujets à usure. A déjà été imaginé (brevets US-A-2.859.641, FR-A-2.192.669 et 2.193.448) un différentiel qui n'accepte une différence de vitesse entre deux roues motrices d'un même train limité à la nécessité des virages. Dans ce type de différentiel, chaque demi-essieu de roue motrice porte, sur un même axe, une vis sans fin. Ce différentiel supporte deux roues dentées d'axe orthogonal à l'axe commun aux deux vis sans fin et qui sont en prise avec ces vis sans fin et reliées entre elles ; ce support est lui-même entraîné en rotation par une couronne extérieure classique, et tend à faire circuler autour des vis les axes des roues dentées qui, par leur vis sans fin, tendent à leur tour à tourner autour de leur axe. Pour leur liaison entre elles, ces roues dentées de dentures hélicoldales identiques, ne peuvent coopérer directement et font alors appel à deux autres pignons, chacun porté par un axe solidaire d'une des roues dentées et engrenant entre eux. Ces pignons étant reliés entre eux par engrénement direct, ils ne peuvent tourner qu'en sens inverses l'un par rapport à l'autre alors que les vis sans fin sont de même sens et tendent donc à faire tourner les roues dentées et donc les pignons dans un même sens. Aussi, on obtient un autoblocage propre à la transmission du couple qui laisse néanmoins une certaine rotation d'un demi-essieu par rapport à l'autre. Si cette disposition permet de résoudre les problèmes engendrés par le différentiel classique, malheureusement, pour-loger les pignons mais aussi et surtout pour résister à la résultante des réactions latérales engendrées par les vis sans fin, le bolier de ce nouveau type de différentiel doit être très robuste et de ce fait, il acquiert un poids et un encombrement incompatibles avec la charge et la place offertes dans ces véhicules classiques. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un dispositif du type précité dans lequel les efforts dus à l'autoblocage du différentiel ne se répercutent pas directement sur les demi-arbres et qui ne necessitent donc pas un boîtier de poids et d'encombrement supérieur à celui d'un différentiel classique. Un autre but de la présente invention est de proposer un différentiel autobloque qui soit plus simple et plus économique que les dispositifs existants. Il est donc compatible avec la charge et la place offertes dans les véhicules classiques. A cet effet, elle a pour objet un différentiel du type précité notamment caractérisé en ce que le mécanisme de transmission du couple moteur aux demi-arbres comprend au moins un ensemble de deux roues à vis sans fin de même pas montées avec les filets en prise l'un dans l'autre, sur deux axes parallèles orthogonaux à l'axe commun des demi-arbres, entraînées dans le mouvement de rotation du boltier autour de l'axe commun des demi-arbres et des moyens de transmission du mouvement combiné de rotation de chaque vis sans fin autour de l'axe des demi-arbres et de son mouvement propre de rotation autour de son axe à chaque demi-arbre, qui tendent à faire tourner les vis sans fin dans un sens de rotation inverse lorsque les roues tournent à la même vitesse et dans le même sens. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1: le mécanisme de l'invention vu de côté, en coupe, - figure 2: le mécanisme de la figure 1 en vue de dessus et en coupe AA. - figure 3: une variante de réalisation. Les figures représentent à titre d'illustration de l'invention, un différentiel autobloqué 1, qui transmet le mouvement de rotation d'un arbre moteur 2 à deux demi-arbres 3, 4 en direction des roues motrices notamment d'un véhicule. Les deux demi-arbres 3, 4 sont dans 11 alignement l'un de l'autre, présentent un axe commun 5. Le différentiel comprend un boîtier 7, à l'intérieur duquel pénètrent les deux demi-arbres 3, 4 et qui présente sur sa périphérie une couronne dentée 8 dont il constitue le moyeu et qui est centré sur l'axe commun 5 des demi-arbres 3, 4; La couronne dentée 8 et un pignon 9 situé à l'extrémité de l'arbre 2 qui présente une denture complémentaire de celle de la couronne 8 transforment le mouvement de rotation de l'arbre moteur 2 autour de son axe 6 en mouvement de rotation du bottier 7 autour de l'axe commun 5 des deux demi-arbres. Selon une caractéristique de l'invention, à l'intérieur du boîtier, sont situées deux pignons à vis sans fin 10, 11 de diamètre égal de même sens et de même pas. Les axes 12, 13 des vis sans fin 10, 11 sont parallèles, orthogonaux à l'axe commun 5 des deux demi-arbres 3, 4, et leur distance est déterminée de manière à ce que les filets des vis 10, 11 soient en prise l'un dans l'autre. Les vis sans fin 10; 11 ne présentent pas de degré de liberté en translation parallèlement aux axes 12 et 13. L'inclinaison de la denture hélicoidale des vis sans fin 10, 11 ainsi que son profil sont déterminés de manière à provoquer un blocage des deux dentures l'une dans l'autre lorsque les vis sont sollicitées en rotation l'une relativement à l'autre à des vitesses différentes ou des sens différents, et autoriser un glissement des deux dentures l'une dans l'autre lorsque les vis sont sollicitées en rotation dans le même sens et à une même vitesse. En d'autres termes, l'inclinaison et le profil des dentures hélicoidales sont déterminés de manière qu'il ne puisse y avoir une transmission du mouvement de rotation de l'une des vis sans fin 10 ou 11 sur son axe 12 ou 13 à l'autre vis. Les vis sans fin 10, 11 sont entraînées en rotation autour de l'axe 5 par le mouvement de rotation du boîtier 7 autour de cet axe. De préférence, l'entraînement est réalisé au moyen des axes 14, 15 qui portent les vis sans fin 10, 11, et qui sont eux-même portés au niveau de leurs extrémités par la paroi du bottier 7, dans le même plan que l'axe 5 des demi-arbres 3, 4. La liaison entre les extrémités des axes 14, 15 et la paroi du bottier 7 se fait par tout moyen approprié à la portée de l'homme de l'art et notamment au moyen de roulement non représenté, les vis sans fin 10, 11 étant respectivement solidaires de leur axe 14, 15. Le mécanisme de transmission du mouvement de l'arbre moteur 2 aux demi-arbres 3, 4 comprend, par ailleurs, des moyens de transmission du mouvement de rotation de chaque vis sans fin 10, 11 autour de l'axe 5 commun aux deux demi-arbres 3, 4 combiné au mouvement de rotation de chaque vis sans fin 10, 11 autour de son propre axe de rotation 12, 13. Ainsi, en se reportant à la figure, l'axe 14 qui porte la vis sans fin 10, transmet son mouvement de rotation combiné au demi-arbre 3 qui est situé de son côté au moyen de deux roues dentées à renvoi d'angle 16, 17, respectivement solidaires de la vis sans fin 10 ou de l'axe 14 qui la porte et du demi-arbre 3. De même, la transmission du mouvement combiné de rotation de l'axe 15 se transmet au demi-arbre 4 au moyen de deux engrenages à renvoi d'angle 18, I9. Dans le mode de réalisation représentée en figures 1 et 2, les roues dentées 16, 18 qui sont respectivement portées par les axes 14, 15 des vis sans fin 10, 11, présentent respectivement un diamètre supérieur au diamètre des vis sans fin 10, 11, et sont décalées l'une relativement à l'autre de manière à ne pas se gêner dans leur mouvement de rotation respectif. Les roues dentées 17, 19 présentent elles aussi de ce fait un diamètre différent mais, tel que cela est connu, le rapport entre le nombre de dents des roues 16, 17 d'une part et des roues 18, 19 d'autre part est égal. Ceci n'est pas limitatif et on pourrait imaginer une transmission plus complexee entre le mouvement de rotation des axes 14, 15 et des mouvements des demi-arbres 3, 4 notamment au moyen d'un ou plusieurs trains d'engrenage complémentaires ou une transmission avec des roues dentées 16 à 19 de diamètre relativement réduit notamment des roues 15 et 18 de diamètre inférieur à celui des vis sans fin et des vis sans fin 10 et 11 décalées latéralement par rapport aux roues 17. Une telle disposition est représentée à titre d'illustration en figure 3, où les roues dentées 17 et 19, 15 et 18 sont identiques et disposées de manière semblable. Il faut cependant remarquer qu'en supposant le boîtier 7 fixe, une rotation des demi-arbres 3, 4 dans le même sens tendant à faire avancer les roues motrices à la même vitesse se traduit par une rotation des vis sans fin dans un sens de rotation inverse quelle que soit la transmission adoptée. Dans le cas de la figure 1, ceci est obtenu en mettant les roues dentées 16, 18 du même côté par rapport aux vis sans fin 10, 11. Si l'on suppose maintenant que les demi-arbres 3, 4 sont immobiles, une rotation de l'arbre moteur 2 se transforme en une rotation du boltier 7 autour de l'axe commun 5 aux demi-arbres 3, 4. Ceci se traduit par une rotation en sens inverse des vis sans fin 10, 11, qui bloque les deux vis 10, 11 l'une par rapport à l'autre au niveau de leur denture respective. Ceci provoque ensuite la rotation des demi-arbres 3, 4 à une même vitesse et le différentiel se trouve à l'état autobloqué qui correspond à une circulation en ligne droite du véhicule. Dans un virage, la roue intérieure a tendance à tourner moins vite que la roue extérieure, et en mouvement relatif, le différentiel remplit effectivement sa fonction par une rotation relative des deux vis sans fin 10, 11 dans le même sens à une même vitesse, c'est à dire le glissement des dentures l'une sur l'autre, ce qui autorise effectivement les roues à tourner à des vitesses différentes. I1 est important de remarquer que la rptation des deux roues motrices à des vitesses différentes nécessite de manière impérative la rotation de l'arbre moteur et que cette rotation différentielle ne pourrait pas être obtenue comme dans le cas du différentiel classique uniquement à partir de la rotation d'une roue. Lorsque l'une des roues motrices se trouve sur une surface glissante ou bien dans le vide, la rotation de l'arbre moteur tend à se transmettre directement à cette roue, par exemple par l'intermédiaire du demi-arbre 49 étant donné qu'elle présente moins d'adhérence Ceci provoque la rotation de la vis sans fin 11 qui est associée Les filets des deux vis sans fin 10, 11 sont bloqués l'un contre l'autre, ce qui provoque l'autoblocage du mécanisme différentiel et donc l'entraînement des deux demi-arbres 3, 4 à une même vitesse de rotation Le diférentiel selon 1invention permet donc de transmettre le couple moteur aux deux roues motrices même si l'une d'entre elles présente une adhérence faible ou nulle. M outre, le différentiel est du type autobloqué mécaniquement c'est à dire que son blocage ne nécessite aucun mécanisme extérieur tel que des disques de friction, des crabots . b . Naturellement, la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif, et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier, on pourrait imaginer des dispositions particulières de manière à équilibrer le différentiel et son boîtier 7 dans le mouvement de rotation autour de l'axe 5 ainsi que la mise en oeuvre de deux ou plus ensembles de vis sans fin tels que les vis 10, 11, agissant conjointement pour le blocage ou le déblocage du différentiel, les deux vis de chaque ensemble étant reliées à chaque demi-arbre. REVENDICATIONS 1. Différentiel auto bloqué pour la transmission du mouvement de rotation d'un arbre moteur (2) à deux demi-arbres (3, 4) d'axe commun (5), composé d'un boîtier (7) réalisant le moyeu d'une couronne dentée (8),d'entraînement de ce boitier (7) autour de l'axe (5) commun aux deux demi-arbres (3, 4) pénétrant dans son boîtier pour y prélever au moyen d'un mécanisme de transmission le mouvement à transmettre aux roues motrices, CARACTERISE en ce que le mécanisme de transmission comprend au moins un ensemble de deux vis sans fin (10, 11) dont la denture hélicoidale présente la même orientation et le même pas, avec les filets en prise l'un dans l'autre sur deux axes parallèles (12, 13), orthogonaux à l'-axe (5) commun des deux demi-arbres (3, 4), entraînés dans le mouvement de rotation du boîtier autour de l'axe (5), et des moyens pour transmettre à chaque demi-arbre (3, 4) le mouvement de rotation de chaque vis sans fin (10, 11) autour de l'axe commun (5), combiné à son propre mouvement de rotation autour de son axe (12, 13), les dits moyens tendant à faire tourner les vis sans fin dans un sens de rotation inverse lorsque les roues motrices tournent dans le même sens de rotation à la même vitesse. 2. Différentiel selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits moyens de transmission comprennent pour chaque demi-arbre (3, 4) et chaque vis sans fin qui lui est associé un ensemble de deux roues dentées à renvoi d'angle (16-17, 18-19) de même rapport de denture, dont une roue dentée (16, 18) est solidaire de la vis sans fin (10, 11) dans son mouvement de rotation autour de son axe (12, 13) et l'autre roue dentée (17, 19) est solidaire du demi-arbre (3, 4) dans son mouvement de rotation.