Brevet FR2588345A1 — publié le 19870410

ENGRENAGE A PIGNONS CONIQUES AVEC VERROUILLAGE POSITIF La présente invention concerne un engrenage à pignons coniques avec verrouillage positif, notamment dans un différentiel autobloquant, comportant un pignon conique d'essieu engrené avec au moins un pignon conique satellite, des éléments de verrouillage à déplacement axial répartis sur le pourtour d'une douille de guidage qui est coaxiale au pignon d'essieu et agencée pour être verrouillée en rotation avec lui, et un manchon coulissant coopérant avec la douille de guidage pour engager les éléments de verrouillage dans des évidements du pignon d'essieu. Un organe de transmission de ce type est décrit dans le brevet allemand DE-C-1'915'348. La douille de guidage utilisée dans ce cas comporte, en guise d'éléments de verrouillage, des doigts guidés axialement dans des trous qui débouchent sur des évidements ménagés dans la face arrière d'un pignon conique. Dès qu'il s'agit de transmettre des couples importants, ou lorsque la place est restreinte, par exemple par des articulations intégrées dans les paliers coniques, ce dispositif pourvu d'éléments de verrouillage encombrants ne s'avère plus adapté. La présente invention a donc pour but de perfectionner un tel engrenage à pignons coniques d'une manière avantageuse au point de vue du coût et des facilités d'entretien, en vue de pouvoir l'adapter aussi bien à des couples élevés qu'à des grands diamètres de moyeux, tout en conservant des diamètres modérés pour les pignons coniques. Dans ce but, l'engrenage à pignons coniques selon l'invention est caractérisé en ce que lesdits évidements du pignon d'essieu sont ménagés dans une surface extérieure cylindrique constituant la zone de diamètre extérieur maximal du pignon d'essieu, en ce qu'une surface intérieure de guidage est prévue en regard de ces évidements pour retenir radialement les éléments de verrouillage, et en ce que les éléments de verrouillage sont commandés par les déplacements axiaux du manchon coulissant de manière à subir une poussée centripète pour s'engager dans lesdits évidements avant d'avoir atteint leur position finale d'engagement dans le pignon d'essieu, et de manière à pouvoir ressortir des évidements grâce au retrait de ce manchon. _,2 _ 2588345 Comme les éléments de verrouillage sont disposés le long de la zone de plus grand diamètre disponible, on peut augmenter leur nombre sans réduire leurs dimensions. En outre, ceci laisse place pour un moyeu de pignon de même diamètre, dont l'intérieur offre suffisamment de place pour l'installation éventuelle d'une articulation d'arbre qui peut être implantée le plus près possible du pignon conique d'essieu, c'est-à-dire dans la zone située en dessous des éléments de verrouillage. De préférence, le pignon d'essieu est solidaire d'un moyeu, l'ensemble pouvant être inséré à sa place en une pièce et retenu par un couvercle frontal de carter. Ceci permet une fixation axiale aisée du pignon avec son moyeu dans la douille de guidage, au moyen d'une fixation accessible de l'extérieur. S'il le faut, on peut alors ouvrir le couvercle pour sortir du carter sans effectuer un démontage complet du différentiel. De préférence, la douille de guidage entoure un moyeu du pignon d'essieu et présente un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur du pignon d'essieu, tandis que le diamètre extérieur du moyeu est sensiblement égal à celui du pignon d'essieu et de ladite surface extérieure cylindrique, la douille de guidage comportant des orifices de guidage qui limitent les déplacements axiaux des éléments de verrouillage. On obtient de ce fait une fixation axiale d'une manière peu encombrante. Dans une forme de réalisation avantageuse, le moyeu du pignon d'essieu s'étend, à l'opposé de ce pignon et avec le même diamètre extérieur que celui-ci, jusqu'en regard d'une paroi du carter munie d'un palier prévu pour porter le pignon d'essieu par l'intermédiaire de son moyeu, et le moyeu est fixé axialement par rapport à la douille de guidage au moyen d'une bague d'arrêt en prise avec la face intérieure de la douille, ledit palier étant séparé de l'extérieur par une pièce de fermeture. La fixation axiale joue ainsi un double rôle, en recouvrant le joint d'étanchéité du pignon d'essieu, ce qui est avantageux du point de vue du montage, de la facilité d'entretien et de la protection contre des dégâts. Selon une forme de réalisation particulière, extrêmement simple à fabriquer, lesdits évidements ménagés sur le pourtour du pignon d'essieu pour recevoir les éléments de verrouillage sont constitués par les vides séparant les dents du pignon d'essieu. -3 2588345 Une variante de réalisation qui facilite le dégagement des éléments de verrouillage prévoit que la douille de guidage entoure l'ensemble des pignons coniques dans la zone du pignon d'essieu, que ledit manchon est monté en coulissement axial sur un moyeu et comporte des orifices de guidage qui, dans la position d'engagement du manchon, sont recouverts par une surface de guidage convergente ménagée intérieurement dans les extrémités de la douille de guidage faisant face au manchon, et que ledit moyeu est également agencé en douille de guidage comportant des orifices longitudinaux de guidage qui s'étendent au-dessus des évidements du pignon d'essieu et en direction du manchon, ces orifices comportant en regard du manchon une surface de guidage qui est ménagée dans l'extérieur du moyeu et qui diverge en direction du manchon. Pour faciliter l'engagement et le dégagement des éléments de verrouillage, un perfectionnement de cette variante prévoit que les éléments de verrouillage sont constitués par des doigts présentant, à une extrémité, un ergot bombé maintenu axialement, radialement et en rotation axiale dans une rainure intérieure circulaire du manchon coulissant, et à leur autre extrémité un renflement en forme de disque qui est guidé radialement et en rotation axiale par lesdites surfaces de guidage pendant son déplacement axial, tandis que les extrémités de chaque élément de verrouillage sont raccordés rigidement par un corps ayant une longueur approximativement égale à la course du manchon coulissant et présentant des contours profilés qui commandent le mouvement radial dudit renflement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux des trois exemples de réalisation décrits ci-dessous en référence aux dessins annexés, dans lesquels La fig. 1 est une vue partielle en coupe axiale d'une forme de réalisation de l'invention, dans un différentiel verrouillable, la fig. 2 représente une autre forme de réalisation d'une partie du mécanisme illustré par la fig. 1, et la fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2, représentant encore une autre forme de réalisation. - 4 -2588345 En référence à la fig. 1, un mécanisme d'engrenage I à pignons coniques est pourvu d'un dispositif de verrouiilage ou d'accouplement 2 du type positif, c'est-à-dire par combinaison de formes s'imbriquant les unes dans les autres, à J'aide de moyens de commande qui ne sont pas représentés et qui sont connus en soi. Un manchon coulissant 3 est agencé pour coulisser axialement sur une douille de guidage 5 solidaire en rotation d'un pignon conique d'essieu 4, ce manchon entourant des éléments de verrouillage 6 qui coulissent avec lui sur un moyeu 7 du pignon d'essieu 4, lequel s'engrène sur au moins un pignon conique 8 qui est ici un pignon satellite de différentiel. Le pourtour du pignon d'essieu 4 a sensiblement le même diamètre que son moyeu 7 et il comporte, dans la zone de sa denture 9, des évidements 10 qui sont usinés en forme de rainures axiales et qui créent une sorte de denture sur la surface cylindrique 11 du bord extérieur du pignon 4. Dans une forme préférée, çe sont les vides de la denture 9 du pignon qui constituent ces évidements 10. Au voisinage des évidements 10, la douille de guidage 5 entourant le moyeu 7 est pourvue d'orifices de guidage 12 dans lesquels coulissent axialement les éléments de verrouillage 6. Ceuxci sont constitués par des billes dans le cas présent, mais ils peuvent évidemment avoir toute autre forme appropriée. Les billes 6 sont retenues en direction de l'extérieur par le manchon coulissant 3 qui les recouvre. Une surface conique 13 ménagée sur la face intérieure du manchon 3 et divergente du côté du pignon d'essieu 4, permet d'introduire de manière progressive les billes 6 dans les évidements 10 et de les maintenir là par une force centripète dosée. Au moment du retrait axial du manchon 3, cette surface conique 13 permet une libération rapide du verrouillage positif. En même temps, la douille de guidage 5 peut servir de support intermé- diaire pour porter-le pignon d'essieu 4 par un palier 14 par rapport au cater de l'engrenage 1, en particulier dans le cas d'un différentiel qui est représenté ici. Dans l'espace disponible à l'intérieur du moyeu 7, on peut facilement incorporer à ce mécanisme d'engrenage, et dans une position proche du centre, un joint d'articulation 15 de l'arbre 16 entraîné par le pignon d'essieu 4, suivant un principe connu par le DE-A-3'446'271.6. _ 5 _ 2588345 Au moyen d'une bague d'arrêt 17 insérée dans la douille 5 au bout du moyeu, ainsi que d'une pièce de fermeture 18 du palier 14, on peut bloquer axialement et protéger de la saleté et des dégâts aussi bien le joint 15 que le palier 14. La combinaison constructive particulière du pignon d'essieu 4 avec son moyeu 7 particulièrement grand et le grand palier 14 entourant celui-ci permet en outre d'introduire et de retirer le pignon d'essieu 4 avec son moyeu 7, à travers un couvercle frontal 19 du carter de l'engrenage 1, sans qu'il soit nécessaire, le cas échéant, de démonter en même temps d'autres éléments du mécanisme tels que le pignon satellite 8 ou la douille de guidage 5. Si le moyeu 7 servant d'élément extérieur du joint 15 doit être fabriqué séparément par rapport au pignon conique 4, il peut être raccordé à celuici par une soudure bout à bout 20, par exemple une soudure par friction. Il est évident que, lorsque les éléments de verrouillage 6 sont amenés par le manchon 3 dans la position de verrouillage illustrée en traits mixtes sur la fig. 1, ils rendent solidaires en rotation le pignon d'essieu 4 et la douille de guidage 5 par appui contre les faces latérales respectives des évidements 10 et des orifices de guidage 12. Au contraire, une fois que le manchon 3 a ramené les organes de verrouillage 6 dans la position illustrée en traits continus, le pigon 4 peut tourner par rapport à la douille 5. Dans la forme de réalisation illustrée sur la fig. 2, il est prévu une douille de guidage 5.4 qui entoure le moyeu 7 du pignon d'essieu 4 et qui comporte des orifices longitudinaux de guidage 12.1 au-dessus des évidements 10 ménagés dans la surface extérieure du pignon 4. Une autre douille de guidage 5.1 entoure l'engrenage à pignons coniques et présente, du côté du manchon et en regard du pignon d'essieu, une surface de guidage 13.5 qui est convergente en direction du pignon d'essieu et qui sert à presser radialement les éléments de verrouillage 6 en direction de l'axe de rotation quand ceux-ci sont poussés par le manchon coulissant 3. Le manchon 3 comporte ici des orifices circulaires de guidage 12.3 ayant un diamètre légèrement plus petit que le diamètre des billes 6, de sorte que celles-ci sont guidées latéralement et radialement comme dans une cage, aussi bien lorsqu'elles sont engagées dans les évidements 10 du pignon 4 à travers les - 6 - orifices longitudinaux 12.1 de la douille intérieure de guidage 5.4 ayant la forme d'un moyeu, que lorsqu'elles sont retirées des évidements par un déplacement du manchon 3 vers la droite (commne représenté sur la figure) grâce à une autre surface de guidage 13.1 qui est divergente vers l'extérieur de la douille intérieure 5.4. Dans le cas de la fig. 3, les éléments de verrouillage 6 sont prévus sous une forme particulière de doigts de verrouillage au lieu de billes. Leur extrémité située du côté du manchon coulissant 3 présente vers le haut un ergot bombé qui est logé dans une rainure intérieure circulaire de ce manchon, tandis que leur extrémité située du côté du pignon conique 4 comporte un renflement en forme de disque dont les déplacements, comme dans le cas des billes de la fig. 2, sont limités radialement, axialement et en rotation autour de l'axe par des surfaces de guidages 13.1 et 13.5. Leur déplacement pour le verrouillage est guidé en premier lieu par glissement sur les surfaces 13.1 et 13.5 des douilles de guidage. Pendant leur déplacement pour le déverrouillage, le glissement du contour profilé de la partie médiane de ces doigts contre le bord de la surface intérieure de guidage 13.5 situé du côté du manchon contribue au guidage des doigts. Les surfaces de guidage ainsi disposées des deux côtés du parcours des éléments de verrrouillage de manière à entrer en fonction en douceur permettent un fonctionnement sûr et doux du dispositif de verrouillage dans les deux sens, malgré un faible encombrement. La présente invention est utilisable avantageusement dans un différentiel à blocage automatique ou commandé, en particulier dans un véhicule. _ 7 _ 2588345 Revendications I. Engrenage à pignons coniques avec verrouillage positif, notamment dans un différentiel autobloquant, comportant un pignon conique d'essieu (4) engrené avec au moins un pignon conique satellite (8), des éléments de verrouillage (6) à déplacement axial, répartis sur le pourtour d'une douille de guidage (5) qui est coaxiale avec le pignon d'essieu et agencée pour pouvoir être verrouillée en rotation avec lui, et un manchon coulissant (3) coopérant avec la douille de guidage pour engager les éléments de verrouillage dans des évidements (10) du pignon d'essieu, caractérisé en ce que lesdits évidements (10) sont ménagés dans une surface extérieure cylindrique (1 1) constituant la zone de diamètre extérieur maximal du pignon d'essieu (4), en ce qu'une surface intérieure de guidage (13) est prévue en regard de ces évidements pour retenir radialement les éléments de verrouillage (6), et en ce que les éléments de verrouillage sont commandés par les déplacements axiaux du manchon coulissant (3) de manière à subir une poussée centripète pour s'engager dans lesdits évidements (10), avant d'avoir atteint leur position finale d'engagement dans le pignon d'essieu, et de manière à pouvoir ressortir des évidements grâce au retrait de ce manchon (3) 2. Engrenage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pignon d'essieu (4) est solidaire d'un moyeu (7), l'ensemble pouvant être inséré à sa place en une pièce et retenu par un couvercle frontal de carter (19). 3. Engrenage selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que la douille de guidage (5) entoure un moyeu (7) du pignon d'essieu (4) et présente un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur du pignon d'essieu, et en ce que le diamètre extérieur dudit moyeu (7) est sensiblement égal à celui du pignon d'essieu (4) et de ladite surface extérieure cylindrique (11), la douille de guidage (5) comportant des orifices de guidage (12) qui limitent les déplacement axiaux des éléments de verrouillage (6). 4. Engrenage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyeu (7) du pignon d'essieu (4) s'étend, à l'opposé de ce pignon et avec le même diamètre extérieur que celui-ci, jusqu'en regard d'une paroi du carter munie d'un palier (14) prévu pour porter le pignon d'essieu (4) par l'intermédiaire - 8 - de son moyeu, en ce que le moyeu (7) est fixé axialement par rapport à la douille de guidage (5) au moyen d'une bague d'arrêt (17) en prise avec la face intérieure de la douille, et en ce que ledit palier (14) est séparé de l'extérieur par une pièce de fermeture (18). 5. Engrenage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits évidements (10) sont constitués par les vides séparant les dents du pignon d'essieu (4). 6. Engrenage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé: - en ce que la douille de guidage (5.1) entoure l'ensemble des pignons coniques (4, 8) dans la zone du pignon d'essieu, - en ce que ledit manchon (3) est monté en coulissément axial sur un moyeu (5.4) et comporte des orifices de guidage (12.3) qui, dans la position d'engagement du manchon sont recouverts par une surface de guidage convergente (13.5) ménagée intérieurement dans l'extrémité de la douille de guidage (5.1) faisant face au manchon, - et en ce que ledit moyeu est également agencé en douille de guidage (5.4) comportant des orifices longitudinaux de guidage (12.1) qui s'étendent au-dessus des évidements (10) du pignon d'essieu et en direction du manchon, ces orifices comportant en regard du manchon une surface de guidage (13.1) qui est ménagée dans l'extérieur du moyeu (5.4) et qui diverge en direction du manchon (3). 7. Engrenage selon la revendication 6, caractérisé - en ce que les éléments de verrouillage (6) sont constitués par des doigts présentant à une extrémité un ergot bombé maintenu axialement, radialement et en rotation axiale, dans une rainure intérieure circulaire du manchon coulissant (3), et à leur autre extrémité un renflement en forme de disque qui est guidé radialement et en rotation axiale par lesdites surfaces de guidage pendant son déplacement axial, - et en ce que les extrémités de chaque élément de verrouillage (6) sont raccordées rigidement par un corps ayant une longueur approximati- vement égale à la course du manchon coulissant (3) et présentant des contours profilés qui commandent le mouvement radial dudit renflement.