Brevet FR2615262A1 — publié le 19881118

L'invention concerne une liaison différentielle à double répartition de couple, constituée de deux liaisons différentielles assurant,chacune,une répartition inégale de couple inversée d'un arbre de sortie à l'autre par engrènements et encliquetages. Les differentiels à pignons droits ou coniques existantssont à simple liaison différentielle, généralement à répartition symVtrique.Les trains planétaires qui exercent la même fonction de répartition se trouvent,par construction,amenés a offrir une repartition généralement asymétrique dans des liaisons interponts ou dans des boites de vitesses automatiques où les rapports différents des sorties sont exploits pour leurs particularités.Pour l'automobile, l'usage de différentiel de pont à ropartition symétrique requiert,sur un véhicule à quatre roues motrices et deux roues directrices, des régimes de rotation différents en virage Srjls ont été identiques en ligne droite.Dans les courbes,le carter tournant de l'essieu directeur tourne plus vite. l'usage de différentiels à répartition 50x50 a nécessite la désolidarisation des essieux par crabotage,vLspo- coapleun ou adjonction d'un différentiel interpont avec, parfois,blocage automatique oii commandé de snn action.Le différentiel à répartition svémtrique de couple,quelle que soit sr utilisation dans une transmission automobile,limite le courle de sortie à cellli de l'arbre offrant le moins de rosistance.Cette constatatinn a donné naissance aux différentiels autobloquants qui ont généralement d'effet qu'aprés un glissement amorcé et maintenu d'une roue ou de l'ensemble d'un essieu (en interpont) et ure surcharge de la rouie inté- rieure en virage. L'invention se particularise par deux liaisons diffé- rentielles assurant,ctacune, une répartition inégale de couple inverse C;'un arbre de sortie à l'autre par engrenages et enclieuetages.La répartiti-n différentielle peut être faite par deux liaisons qui sont constituées,chacune,par des satellites s'engrenant sur des planétaires doubles.Ces deux liaisons peuvent également être constituées par deux trains planétaires a satellites doubles jumelés sur un axe et un porte satellites commums et empruntant deux mêmes arbres de sortie sur lesquels ils exercent une répartition de couple différente.De même,ces deux liaisons peuvent être réalisées par deux arbres de sortie R planetaires doiibles,de diamètres différents, engrenés directement entre eux.Ces planétaires peuvent aussi être de même diamètre et à denture béliocïdale formant es vis de même pas dont les rapports d'engrènement sont dJfinis par ledéplacement axial des spires mises en présence. Dans l'assemblage de deux trains planétaires,un desdeux planétaires de chaque arbre peut être une vis engrenée avec une autre vis satellite de même sens pour assurer,dans la liaison différentielle,le retournement du sens de rotation de l'engrènement et son blocage.Des liaisons différentielles superposees peuvent être constituées de satellites doubles formés de deux vis de diamètres identiques établissant,par le déplacement des spires engrenées, des rapport différentiels différents d'un planétaire à l'autre,ces satellites tant mis en opposition de rapport de répartition avec d'autres satellites identiques engrenés sur les êmes deux planétaires à denture en forme de vis. L'effet d'une double liaison différentielle peut être obtenue par l'engrénement de cônes à vis,selon une disposition connue, jumelés avec dtautres canes sur des axes et un porte satellites commums.Ces liaisonsayant une repartition inégale Se rapport inversé réalise par le sens et la composition de la denture spirale des cônes engrenés. L'encliquetage, néces- saire rour obtenir l'action séparée de chaque liaison,peut se trouver entre un planétaire et l'arbre de roue ou entre un satellite et un autre satellite.Cet encliquetage peut être double d'un système à friction,ayant un effet dans le sens de la roue libre,pour realiser un entraînement limité de l'engânement de la liaison qui n'est pas active. En fonctionnement, comparé avec un différentiel à partition syortrique de couple,le système habituel offrira, à la suite d'une perte d'abhérence d'une roue d'un essieu moteur,un couple à la roue en appui égale à deux fois le couple de rosistance au glissement de la roue qui patine.Le système proposé peut, par sa répartition asymétrique,multi rlier par un nombre supérieur à deux le couple de résistance de la roue qui patine pour le transmettre a la roue en appui. Si la repartition multiplie par quatre le mouvement d'une roue libre en liaison différentielle avec une roue immobilisée,il sera donné a' une roue en appui un couple égal à quatre fois le couple de résistance au glissement d'une rnue qui patine.Ainsi,il n'aura pas été nécessaire d'amorcer un glissement pour augmenter le couple sur la roue en appui. Pabituellement, une répartition asymétrique est néasée, dans un sens,par l'utilisation d'un train planetaire dans les liaisons interponts.Le train plantaire d'interpont à répartition asymétrique ne peut pas tenir compte des transferts de charges.Il est fait un choix qui prend en compte la charge des essieux et les transferts en accélération sur un sol "d'une certaine adhérence".Au delà ou en deçà c'est un système annexe de blocage qui prend le relais. Le système proposé peut assurer une double répartition asymétrique au delà des proportions accordées dans les rrpartitions interponts.Larépartition peut être ainsi supérieure à 75x25 et se faire dans les deux sens,ce qui permet la suppression du système annexe de blocage. Drautres caractéristiques et avantagns de la présente invention ressortiront de la description qui suit en faisant référence aux dessins annexés. La figure I représente une double liaison différentielle I et 2 opalisée par deux planétaires à doubles satellites assembles sur des arbres de sortie communs 3 et 4 offrant chacun une répartition de couple inégale et inver sde.Sur chacun des arbres 3 et 4 sont aboutés les planétaires 5 avec 6 et 7 avec 8. Maintenus par un carter tournant et libres de rotation,les satellites doubles I et 2 compren nent chacun deux roues dentées de tailles différentes 10 et Il - 12 et 9 qui s'engrènent sur les planétaires doebles 5 et 7- 6 et 8.Pour qu'un tel mécanisme ne soit pas bloqué, il est ajouté un encliquetage sur chaque liaison différentielle au niveau d'une de ces trois liaisons:entre l'arbre de sortie 4 et le planétaire 7 ou,entre le satellite 12 et 11 (14), ou encore, entre le planétaire 6 et La figure n 2 nous montre une liaiso avec une roue intermédiaire 16 de retournement tation.Les des pignons 9 et 10 définissent l'asymétrie. La fleure 3,purement schématique et hors proportio, présente ce qui peut être mis à l'échelle d'un véhicule en branage maximum.Le déplacement du point de répartition de 2 à 3 (rapport de liaison differentielle 75x25-75x25) et sa position par rapport au point 1 (rapport diffFrentiel 50x50) La courbe 4 tracte à partir du point 0 nous indique,en passant par le point t et 3,que les deux carters tournant de ces deux differentiels peuvent tourner ensemble à la même viteFse.n ligne droite la répartition entre les roues 6 et 7 étant égale,le point 3 passe en 2 et la ligne 5 qui passe par 2 et I indique par son alignement que les carters tournants des différentiels peuvent tourner ensemble à la même vitesse.Les variations entre ces deux positions extrèmes sont de l'ordre de 1% (rayon de 10m.à la ligne droite). La figure 4 represente les deux trains planétaires à doubles satellites montés sur des arbres de sortie communs.Les satellites 10 et 11 et les planetaires 8 et 6 s'engrènent grâce à une denture spirale treks ouverte par rapport à l'axe de rotation.Ces vis engrenées, avec un sens Se spire identique,assurent le retournement du sens de rotation et bloquent la liaison différentielle qui peut se liber 1uand, simultanément, le satellite et le planétaire tournent dans le même sens,indépendamment du barillet tournant(condition réalise dans une courbe; La figure 5 représente deux arbres de sortie para les et désaxés, selon une disposition connue, présentant des engrènements de doubles planétaires qui réalisent la double liaison differentielle à répartitions inégales et inversées. Pour cela les plantaires 7 et B ,de l'arbre 4,sont de diamètres différents et s'engrènent sur les planétàires 5 et 6 de l'arbre 3.Les planétaires 6 et 8 ou 5 et T sont enclique tés sur les arbres de sortie. La figure 6 représente des engrènements de plandtai- res dans une disposition semblable a la Fig.5.Les planétaires doubles 7 et P - 5 et 6 sont de même diamètre avec une denture de vis.Les rapports d'engrènement sont déterminés par le déplacement axial des filets;par tour,mis en opposition.Les engrXnements sont fait par des vis de même sens ou de sens inversé selon la rotation donnée à un arbre par rap. port à l'autre.II est utilise un encliquetage offrant un blocage dans un sens et un entraînement limité dans l'autre sens par l'adinnction,par exemple,de rondelles de friction. Cet encliquetage se trouve dans la même disposition que sur la fig.5. La figure 7 représente une simplification de la ciné- matique de la fig. 4 grâce à des engrènements de vis pour toutes les pièces concernées.La denture du satellite 12 est à double spirale alors que celle du satellite 11,de même diamètre, est à simple spirale.Engrenés respectivement sur les planétaires 6 et P à denture à spirale unique (bien que les planétaires peuvent ne pas être du même diamètre que les satellitesss les rapports sont de 1x2 entre les roues 6 et 12 et de 1x1 entre les roues Il et 8,ce qui assure la répartition inégale de couple souhaitée.Le sens de la denture du satellite Il engrenee avec celle de sens identique, du planétaire 9,assure le retournement du sens babituel d'engrenement et le blocage de la liaison.Lessatellitesdou blesî et 2 exercent une répartition identique et inversée sur les mêmes planetaires.Un encliquetage 14 ,entre les satellites 9-10 et 11-12, permet au mécanisme de tourner et l'engrenage de vis empêche à ces liaisonsk par encliquetages d'exercer leurs effets sur le barillet tournant.L'entraine- ment peut se faire dans les deux sens.La liaison par encliquetage entre les satellites sera doublée de rondelles de friction afin que soit maintenu un effet d'entrainement,à un certain degré, dans le sens de la roue libre pour permettre à l'engrénement de vis de tourner.Un encliquetage 19 de la couronne d'entrainement 17 sur le carter tournant {2 permet la mise en roue libre du différentiel. La figure 8 représente une double liaison différent tielle 1 et 2 par couplesconiques.La double répartition asvmétrique et inversée se fait par le déplacement des filets de vis des roues coniques.Les rapports sont différents grBce aux différences d'angles des filets des planétaires 5 et 7 et 6 et P mis en opposition.Un encliquetage des planétaires 5 et 7 ou 6 et P sur les arbres 3 et 4 est necessai- re.Les satellites 11-12-9 et 10 sont tous indépendants les uns des autres.L'encliquetage des quatre planétaires peut permettre au carter tournant de tourner en roue libre. Dans un mode de réalisation utilisant deux trains plantaires en commum dans un même carter tournant avec, aussi,deux arbres de sortie commums fig.1 nous avons,pour une liaison,un arbre de sortie 3 avec ses deux planétaires 5 et 6,le plantaire 6 (le plus grand) s'engrene avec le satellite 11 (de petit diamètre).Ce satellite est Jumelé avec un autre satellite plus grand 12 qui s'engrène à son tour sur le plus petit des planétaires 7 de l'arbre 4.Dans ce cas de figure il ntest pas tenu compte du moyen de retournement du sens de rotation nécessaire au fonctionnement du différentiel.Il peut être associé l'élément 16 de la fig. 2 ou utilise des vis 12-7 et 5O de la fig. 4.En fonetionne ment,si la roue (entratnde par l'arbre 3est en parfaite adhprence avec le sol et immobilisée et que celle entraînée par l'arbre 4 tourne sur un sol glissant,l'encliquetage du plantaire s sur arbre 3 se bloque dans le sens de rotation du carter tournant.Le satellite Il tourne autour du plantaire 6 en entratnant le satellite 12 qui fait tourner m son tour le plantaire 7 dans un nombre de rotations supé- rieur à 2.La seconde liaison,non active,assure par des rapports- d'engrènement inverses un nombre de rotation inférieur à 2.L'arbre de sortie 4 tourne plus vite que le planétaire P et l'encliquetage qui les met en liaison assure le. mouvement de roue libre nécessaire à l'action séparée de chaque liaison.Les rapports,suivant le sens de l'encliquetage et établis par les engrènements successifs,augmentent ou diminuent le couple transmis a la roue en appui.Ainsi, la roue en appui peut recevoir un couple supérieur au couple provoquant la perte d'éadbérence de l'autre roue.Dans cette situation le rapport de pont change,il devient plus long. En ligne droite l'équilibre est réalisé entre les deux liaisons,elles exercent une action superposée et alternée suivant que la vitesse des roues est synchronisée ou pas L'effet detroue libre s'exerce sur l'ensemble du carter tournant.n virage,les arbres 3 et 4 sont libres de tourner à des vitesses différentes tout en restant moteur.La répartition devient asymétrique. Dans ce cas de fonctionnement,les rapports de pont changent favorablement puisqu'ils diminuent le couple transmis aux roues,le couple initial etant rétabli automatiquement avec l'alignement des roues avant ou à la sortie du virage. L'association d'engrenages de vis à cette double liaison fig. 4 et 7 permet le blocage de la mise en roue libre du carter tournant tout en assurant les mêmes fonctions de transmission avec (en plus) le retournement du sens de la liaison.Cependant,il n'est pas donné à une roue de turner en perte d'adbérence. L'ensemble du mécanisme est bloque et se débloque en courbe par la rotation conjuguée des satellites et des plantaires.La marche arrière est possible. L'usage d'un différentiel à double répartition 75x25 75x?5 permet,s'il eet situe sur l'essieu directeur d'un véhicule à quatre roues motrices,une liaison directe(sans interpont,crabotage,viscocoupleur ou autres avec un différentiel habituel à répartition 50x50.En effet,un tel assemblage,avec un empattement et des voies habituellement utili sés surIes véhicules courautsa,s'il permet en ligne droite au carter tournant du train avant de tourner à la même vitesse que celui du train arrière,il permet au train directeur,en virage,d'accomplir le surplus de chemin qui lui revient sans variation dans la liaison interpont superieure à 1% ( ravon de hraquage minimum= 10 m.). Si l'on ajoute à cette variation celle qui pourrait provenir de la différence du profil de la route rencontré par les deux essieux,la diffrence de parcourt pourrait atteindre,occasionnellement, moins de 301. Ce chiffre est assez faible pour permettre la mise en roue libre de l'essieu avant avec un retard d'entraînement d'à peine 2. Le claquement,de mise en prise, redouté d'une telle liaison est écarté quelle quesoit la position des roues direc trices et permet de libérer les contraintes d'une liaison permanente. Le vébicule est propulseur, et, intégral à partir de 2 @ de différence avec l'essieu arrière ce qui peut correspondre,sans gZissement,à la deformation des pavés de gomme des pneumatiques de l'essieu arrière en accélération. Ce système de double liaison différentielle asymétrique peut avoir d'autres applications mécaniques en association avec d'autres mécanismes de distribution de puissan ce et constituer un élément de variation de couple et partition,par exemple: à l'intérieur d'une botte de vitesses.4insi dans des adaptations particulières il peut être associé une liaison asymétrique à une liaison symétrique et réalisé des invention de sens de répartition entre les liaisons de la double répartition pour des réalisations spécifiques à d'autres mécanismesou emplois. L'usage n'est donc pas limitatif à la description et aux dessins présentés et peut comprendre d'autres moyens de transmission que les roues dentées:courroies,galets, hydraulique et autres systèmes qui réaliseraient les équi- libres parallèles prescrits. REVENDICATIONS 1. Liaison differentielle à double répartition de couple caractérisée par deux liaisons differentielles assu rant,chacune,une repartition inégale de couple inversée d'un arbre de sortie à l'autre par engrènements et encliquetages (1 et 2) Fig.2. 2. Liaison diffdrentielle à double repartition de couple-selon la revendication 1,caractarisée par le fait que chacune de ces deux liaisons ect constituez par des sa-tellites s'engrenant sur des planétaires doubles (7-8, 5-6) Fig.4 3. Liaison différentielle à double répartition de couple selon la revendication 1, caractérisé par deux liaisons différentielles constituées par deux trains planétaires fig.1 à satellites doubles(1 et 2)jumelés sur un axe et un porte satellites communs et empruntant deux mêmes arbres de sortie(3 et 4)sur lesquels ils exercent une partition de couple différente. 4. Liaison différentielle à double répartition de couple selon la revendication 1 ,caractérisée par deux arbres de sortie(3 et 4)fig. 5 à planétaires doubles de diamètres différents(7 et P, 5 et 6) engrenés directement entre eux. 5. Liaison différentielle à double repartition de couple selon les revendications'1 et 4, caractérisée par des planetaires de mêmes diamètres,(5-6-7-8) Fig.6,à denture hé licoTdale formant des vis de mime pas dont les rapports d'engrènement sont définis par le déplacement axial des spires mises en précence. 6. Liaison différentielle à double répartition de couple selon les revendications 1 et 3, caractérisée par le fait qu'un des deux planétaires de chaque arbre fig. 4 peut être une vis (6) engrenée avec une vis satellite(11)de même sens pour assurer,dans la liaison diffe'rentielle,le retournement du sens de rotation de l'engrenement et son blocage. 7. Liaison diffrentielle à double répartition de couple selon la revendication 1, caractérisée par des satellites doubles fig.7 constitués de deux vis de diamètres identiques (11 et 12, 9 et 10)établissant,par le déplace ment des spires engrenses,des rapports differentiels différents d'un plantaire à l'autre,ces satellites étant mis en opposition de rapport de répartition avec d'autres satellites identiques(11 - 12 ,9 - 10)engrenés sur les mêmes deux planétaires 6 et P à denture en forme de vis. P. Liaison différentielle à double répartition de couple selon la revendication 1, caractérisée par une double liaison différentielle constituée de cônes à vis (5-7-10-11) fig.P,selon une disposition connue,jumelés avec d'autrescônes 6-8-9-12) sur des axes et un porte satellites communs,ces liaisons ayant une répartition inégale de rapport inversé, réalisé par le sens et la composition de la denture spirale des cônes engrenas. 9. Liaison differentielle à double répartition de couple selon la revendication 1, caractérisée par un encliquetage par liaison pouvant se trouver entre un plantaire et l'arbre de roue ou un satellite et un autre satellite. 10. Liaison differentielle à double répartition de couple selon la revendication 8, caractérisée par un encliquetage par liaison doublé d'un système à friction ayant un effet dans le sens de la roue libre pour réaliser un entraînement limité de l'engrènement de la liaison qui n'est pas active.