Brevet FR2588630A1 — publié le 19870417

L'invention concerne un différentiel comprenant au moins un joint homocinétique intégré dans le bottier de différentiel, en particulier, un joint fixe qui com- prend, comme parties intérieures, un élément intérieur de joint, ou une noix à billes et/ou un bout d'arbre et éventuellement une cage à billes, ainsi qu'un élément ex- térieur de joint, qui est en prise solidaire en rotation avec les parties intérieures du joint par l'intermédiai- re de corps sphériques, cet élément extérieur du joint étant de son côté en prise avec les satellites du diffé- rentiel par une denture, soit directement, soit par l'in- termédiaire d'une roue conique ou d'une couronne dentée solidaire de cet élément. Ces différentiels sont appropriés en particu- lier pour la propulsion par essieu arrière des véhicules automobiles; on peut également imaginer d'accoupler deux arbres entraînés au moyen d'un tel différentiel. Ha- bituellement, un différentiel est bloqué sur le véhicule et est muni de bouts d'arbres auxquels se raccordent, par exemple, des joints homocinétiques. Plus la distance entre le centre du différentiel et le centre des joints homocinétiques s'agrandit, plus la longueur possible des arbres diminue et plus les angles d'oscillation du joint qui sont nécessaires sont grands. Or, pour des raisons d'amélioration de leur longévité et de diminution du bruit, ces angles devraient être limités à une valeur aussi faible que possible. Pour atteindre ce but, on a déjà réalisé des joints homocinétiques intégrés dans le bottier dudit dif- férentiel. Dans le cas de ces différentiels, on a obser- vé un inconvénient consistant dans une construction com- pliquée qui se traduit par des coûts de fabrication con- sidérablement augmentés. En outre, en règle générale, ces appareils présentent des inconvénients de poids com- parativement aux différentiels de construction classique munis de joints homocinétiques raccordés. 2 2588630 La présente invention se donne pour but de per- fectionner un différentiel du genre cité au début de tel- le façon que la distance axiale entre le centre du diffé- rentiel et le centre des joints soit limitée à une fai- ble valeur et que, en même temps, la construction soit simplifiée et que les éléments essentiels soient d'une fabrication moins coûteuse. La solution réside dans le fait que les parties intérieures du joint présentent au moins une surface de glissement qui prend appui dans la direction axiale du joint, dans le différentiel, vers l'intérieur et/ou vers l'extérieur, sur une contre-sur- face réalisée indépendamment de l'élément extérieur du joint. Le mode d'action de ce principe de l'invention consiste en ce que l'une des parties intérieures du joint, c'est-à-dire, l'extrémité du bout d'arbre ou la noix à billes formée éventuellement d'une seule pièce avec ce bout d'arbre ou encore une cage à billes portée par cette noix, s'appuie directement, au moins dans un sens, sur une contre-surface formée à l'intérieur de la cage du différentiel et qui ne fait pas partie de l'élé- ment extérieur du joint, par une surface de glissement correspondante. L'appui peut s'établir dans la direction axiale du joint, vers l'intérieur et/ou vers l'exté- rieur, par rapport au centre du différentiel et on ob- tient comme résultat une construction considérablement simplifiée et raccourcie de l'élément extérieur du joint. En effet, cet élément peut être réalisé sous la forme d'un collet et, sans contre-dépouille ou même avec une ouverture purement cylindrique des deux côtés et il n'a à enfermer les éléments intérieurs du joint que sur une partie de leur longueur axiale. De cette façon, la construction de l'ensemble du joint peut être raccourcie et la distance entre le centre du joint et le centre du différentiel peut être réduite. Au moins l'un des appuis de l'élément intérieur du joint par rapport à l'élément 3 2588630 extérieur du joint prévu habituellement dans les joints fixes est ainsi supprimé et remplacé par un appui contre une autre partie, qui peut être, soit l'un des éléments normalement présents dans les différentiels, soit un élé- ment additionnel spécial, soit dans le cas des différen- tiels à deux joints homocinétiques intégrés, une partie correspondante du joint homocinétique opposé. L'élément extérieur du joint est réalisé, comme cela est habituel dans le cas des joints intégrés, sous la forme d'une roue conique de sortie qui prend appui vers l'extérieur contre la cage du différentiel tandis que, vers l'inté- rieur, elle prend appui directement et exclusivement sur les pignons sateilites, et on doit alors prévoir un jeu d'une amplitude modérée pour assurer une marche silen- cieuse et à faible usure. De cette façon, l'élément exté- rieur du joint est adapté à l'intégration dans le bol- tier du différentiel et, en dehors des surfaces de butée radiales, il n'est nécessaire de prévoir aucun moyen de blocage axial, de sorte que la fixation axiale est assu- rée exclusivement par l'assemblage des demi-boîtiers. Pour les joints intégrés, il est possible d'adopter différents modes de construction de joints, en particulier, un joint tel qu'un joint double décalé (joint DO), un joint fixe Rzeppa (joint RF) et un joint tel que le joint sans contre-dépouille (joint UF). On peut également imaginer d'utiliser un joint tripode. La construction raccourcie de l'élément exté- rieur du joint, qui est déterminée par l'appui axial di- rect de l'un des éléments intérieurs du joint contre un autre élément de construction, apporte en particulier un avantage de simplification de la fabrication. C'est ain- si que, par exemple, l'élément extérieur du joint peut être fabriqué sous la forme d'une pièce emboutie ou d'une pièce de tôle découpée, ou être constitué par une barre ou un tube alésé intérieurement. La simplicité de la construction résulte de la suppression de surfaces d'appui intérieures contre l'élément extérieur du joint pour la fixation axiale des éléments intérieurs du joint. Dans le cas o les parties intérieures du joint ne prennent appui indépendamment de l'élément extérieur du joint que vers l'extérieur, l'élément extérieur du joint présente généralement une forme de collet sans con- tre-dépouille, avec une surface extérieure cylindrique et une surface intérieure cylindrique, dans laquelle sont ménagées des rainures pour le guidage des billes. L'appui de l'élément intérieur du joint vers l'extérieur peut alors être obtenu en particulier indirectement, par l'intermédiaire d'une cage à billes appuyée contre la cage du différentiel. Avec un aDpDui qui est indépendant de l'élément extérieur du joint aussi bien vers l'intérieur que vers l'extérieur, l'élément extérieur du joint présente en ré- gle générale une forme intérieure et extérieure cylindri- que, et l'appui des parties intérieures du joint vers le centre du différentiel s'établit en régle générale sur une bague d'appui distincte. Dans ce cas, l'appui entre l'élément intérieur du joint et la bague d'appui peut se produire ici également indirectement, par l'intermédiai- re de la cage à billes. Pour améliorer le glissement et renforcer la résistance à l'usure, une telle bague d'ap- pui peut être revêtue de matière plastique ou être enti- èrement composée d'une matière plastique résistante à l'usure. Toutefois, en général, elle est réalisée sous la forme d'une simple bague en tôle. Lorsque deux joints homocinétiques sont inté- grés dans le boîtier du différentiel, les éléments inté- rieurs ou les cages à billes des deux joints homocinéti- ques peuvent s'appuyer des deux côtés, dans la cage du différentiel, sur une seule et même bague d'appui dispo- sée en position centrale. Toutefois, dans le cas de dif- férentiels comportant deux joints homocinétiques inté- grés, la bague d'appui centrale précitée peut également être supprimée et les éléments intérieurs correspondants des joints homocinétiques, c'est-à-dire les bouts d'ar- bres ou les noix à billes des deux joints,peuvent s'ap- puyer directement l'un contre l'autre. Dans cette cons- truction, les surfaces de glissement doivent être con- vexes, en particulier sphériques. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 représente une moitié d'un différen- tiel muni d'un joint homocinétique intégré dont la cage à billes prend appui contre l'élément extérieur du joint; la figure 2 représente un différentiel compor- tant deux joints homocinétiques intégrés dont les cages à billes s'appuient contre une bague d'appui centrale; la figure 3 représente un différentiel compor- tant deux joints homocinétiques intégrés dont les bouts d'arbres s'appuient directement l'un contre l'autre. Sur la figure 1, on a représenté une moitié d'un bottier ou d'une cage 1 du différentiel, dans le- quel un bout d'arbre 2 est fixé par une goupille ajustée 3. Sur le bout d'arbre 2, sont montés deux pignons de différentiel ou pignons satellites 4 qui présentent des surfaces de glissement sphériques 5 qui regardent la ca- ge 1 du différentiel. Les pignons satellites coniques sont en prise et engrènent avec une roue conique de sor- tie 6 qui est guidée dans un alésage cylindrique 7 de la cage du différentiel et prend appui axialement vers l'ex- térieur contre une surface radiale 8 de cette cage. Une bague de glissement 9 sert à réduire le frottement et l'usure. Un élément intérieur de joint 11 est relié à l'élément extérieur 6 du joint solidairement en rotation et avec possibilité d'articulation, par l'intermédiaire 6 2588630 de corps sphériques ou billes 10. Les billes 10 sont gui- dées dans une cage à billes 12 qui présente une surface de glissement sphérique 13 coopérant avec l'élément exté- rieur du joint et une surface de glissement sphérique 14 coopérant avec l'élément intérieur du joint, les centres de ces surfaces étant décalés axialement par rapport au centre du joint, l'un en sens inverse de l'autre. La ca- ge à billes présente en outre une autre surface de glis- sement extérieure sphérique 15a qui prend appui sur une contre-surface 15b formée dans la cage du différentiel. L'élément intérieur du joint est relié par une cannelure habituelle à un bout d'arbre 16 auquel l'arbre 17 se rac- corde. Entre la cage 1 du différentiel et le bout d'ar- bre 16, ou l'élément intérieur 11 du joint, sont interpo- sés des moyens d'étanchéité qu'il n'est pas nécessaire de décrire de façon plus détaillée. La cage 1 du diffé- rentiel est montée dans un carter de différentiel 19 par l'intermédiaire d'un roulement à rouleaux obliques 18 et elle est isolée de l'extérieur à joint étanche au moyen d'une garniture d'étanchéité 20. Sur la figure 2, la cage du différentiel est composée de deux demi-cages la, lb, o des vis d'assem- blage 21 fixent en même temps une couronne 22. Dans la cage du différentiel, sont fixés, au moyen de goupilles ajustées 3a, 3b, deux tourillons 2a, 2b sur lesquels tournent les pignons satellites coniques 4a, 4b. Les roues coniques de sortie 6a, 6b qui sont en prise avec ces pignons sont munies intérieurement d'un alésage cy- lindrique traversant dans lequel sont formées les rainu- res qui reçoivent les corps sphériques ou billes 10a, lO0b et à travers lequel les cages à billes 12a, 12b pénè- trent partiellement. Les cages à billes prennent appui par les surfaces de glissement 32a, vers l'intérieur, sur des contre-surfaces 32b formées sur une bague d'ap- pui 23, laquelle est guidée, dans la cage du différen- tiel, coaxialement aux éléments -extérieurs 6 des joints, 7 2588630 à l'intérieur des tourillons 2. Dans la forme de réalisa- tion représentée, les éléments intérieurs lia, llb des joints sont respectivement d'une seule pièce avec les bouts d'arbres 16a, 16b, lesquels tournent dans le car- ter 19 du différentiel dans lequel ils sont montés à joint étanche. Pour le reste, les détails correspondent à ceux de la figure 1 et sont désignés par les mêmes nu- méros de référence. Sur la figure 3, on a représenté un différen- tiel dans la cage 1 duquel deux joints homocinétiques sont logés dans des positions symétriques à l'intérieur de la cage 1. Deux bouts d'arbres 16a, 16b sont réalisés d'une seule pièce avec les noix à billes lia, llb qui sont en prise par l'intermédiaire des billes 10a, l0b avec les éléments extérieurs 25 des joints qui sont cy- lindriques à l'intérieur et à l'extérieur et exempts de contre-dépouille. Les billes' 10Oa, lO0b sont guidées dans les cages à billes 12a, 12b qui débordent au-delà de l'élément extérieur 6a, 6b du joint des deux côtés dans la direction axiale. Dans la direction axiale allant vers l'extérieur du différentiel, les noix à billes lia, llb s'appuient indirectement, par l'intermédiaire des ca- ges à billes 12a, 12b, et par des surfaces de glissement sphériques 15a, contre des contre-surfaces correspondan- tes 15b formées dans la cage du différentiel. Dans le sens allant vers le centre du différentiel, les touril- lons 16a, 16b ou les noix à billes lila, llb s'appuient directement l'une contre l'autre au centre du différen- - tiel, par l'intermédiaire de prolongements 33a, 33b des bouts d'arbres, lesquels se terminent par des parties de surfaces sphériques 34a, 34b. Pour le reste, les détails correspondent à ceux de la figure 2 et sont désignés par les mêmes numéros de référence. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir.du cadre de l'invention. 9 2588630 R E V E N D I C A T I O N S 1 - Différentiel comprenant au moins un joint homocinétique intégré dans le bottier du différentiel, en particulier un joint fixe, qui comprend, comme par- ties intérieures, un élément intérieur de joint ou une noix à billes et/ou un bout d'arbre et éventuellement une cage à billes, ainsi qu'un élément extérieur de joint, qui est en prise solidaire en rotation avec les parties intérieures de joint par l'intermédiaire de corps sphériques, cet élément extérieur étant de son cô- té en prise avec les satellites du différentiel par une denture, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une roue conique ou d'une couronne dentée, caractérisé en ce que les parties intérieures (11, 12, 16) du joint présentent au moins une surface de glissement (15a, 32a, 34a) qui s'appuie dans la direction axiale du joint, vers l'intérieur ou vers l'extérieur, sur une contre-sur- face (15b, 32b, 34b) réalisée indépendamment de l'élé- ment extérieur (6, 6a, 6b) du joint. 2 - Différentiel selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la contre-surface (15b) est formée sur la cage (1) du différentiel ou sur une partie fonc- tionnelle du différentiel qui est prévue normalement à l'intérieur de la cage du différentiel. 3 - Différentiel selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la contre-surface (32b) est formée sur un corps supplémentaire, annulaire ou en forme de disque (23) qui est tenu dans la cage (1) du différen- tiel. 4 - Différentiel selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la contre-surface (34b) est formée sur un élément intérieur de joint (33b) appartenant à un deuxième joint homocinétique intégré dans le boîtier (1) du différentiel, qui est symétrique du premier et corres- pond à celui-ci. - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans la direc- tion axiale allant vers l'extérieur du différentiel, l'élément intérieur (11) du joint s'appuie sur la cage (1) du différentiel, par l'intermédiaire de surfaces sphériques (15a, 15b). 6 - Différentiel selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que, dans la direction axiale allant vers l'extérieur du différentiel, l'élément intérieur (11) du joint s'appuie sur la cage (1) du différentiel, par l'intermédiaire d'une cage à billes (12). 7 - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans la direc- tion axiale allant vers le centre du différentiel, l'élé- ment intérieur (11) ou le bout d'arbre (16, 16a, 16b) s'appuie sur des surfaces de glissement (32) d'un corps annulaire ou en forme de disque (23) qui est indépendant de l'élément extérieur (6, 6a, 6b) du joint et qui est tenu dans la cage (1) du différentiel. 8 - Différentiel selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que l'élément intérieur (11, 1la, llb) du joint ou le tourillon (16, 16a, 16b) s'appuie indirec- tement contre l'élément (23) annulaire ou en forme de disque par l'intermédiaire d'une cage à billes (12, 12a, 12b). 9 - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que deux bouts d'arbres (16a, 16b) s'appuient directement l'un contre l'autre par des surfaces frontales convexes (34a, 34b). 10 - Différentiel selon la revendication 9, ca- ractérisé en ce que les bouts d'arbres (16a, 16b) sont prolongés axialement vers l'intérieur au-delà de l'élé- ment intérieur (lia, llb) du joint, par des prolonge- ments d'arbres (33a, 33b). 11 - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'élément ex- térieur (6) du joint est constitué par un collet, exempt de contredépouille à l'intérieur et/ou à l'extérieur, dont la face intérieure est munie de rainures pour rece- voir les corps sphériques (10) et qui entoure les par- ties intérieures (11, 12,_16) du joint sur une partie de leur longueur axiale. 12 - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'élément ex- térieur (6a, 6b) du joint est constitué par un manchon, cylindrique à l'intérieur et/ou à l'extérieur, dont la surface intérieure est interrompue par des rainures rece- vant les corps sphériques (10) et qui entoure les par- ties intérieures (11, 12, 16) du joint sur une partie de leur longueur axiale. 13 - Différentiel comprenant deux joints homoci- nétiques intégrés selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 12, caractérisé en ce qu'un corps annulaire (23) présentant des surfaces de glissement (32b) diri- gées vers l'extérieur est prévu en position centrale dans le différentiel pour donner appui axial aux parties intérieures de deux joints (11, 12, 16). 14 - Différentiel selon la revendication 13, ca- ractérisé en ce que les parties intérieures de joints (11a, llb) ou les bouts d'arbres (16a, 16b) s'appuient indirectement contre la bague d'appui centrale (23) par l'intermédiaire de cages à billes (12a, 12b). - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'élément ex- térieur (6, 6a, 6b) du joint est fabriqué sous la forme d'une pièce découpée ou d'une pièce de tôle déformée. 16 - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 15, caractérisé en ce que le corps annu- laire (23) est fabriqué sous la forme d'une pièce décou- pée ou d'une pièce de tôle déformée. 17 - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 16, caractérisé en ce que, pour l'amé- lioration du glissement et/ou de la résistance à l'usu- re, le corps annulaire (23) est soumis à un traitement superficiel ou muni d'un revêtement de matière plasti- que. 18 - Différentiel selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 17, caractérisé en ce que le corps annu- laire (23) est entièrement composé d'une matière plasti- que résistante à l'usure.