Brevet FR2622270A1 — publié le 19890428

La présente invention concerne un système de frein effet différentiel utilisant des pignons d'engrenage différentiels connus dans l'industrie automobile depuis le début du siècle sous une forme classique et pratiquement inchangé jusqu'à nos jours, pour des raisons de fiabilité suffisante prévus pour des véhicules plus ou moins lourds et utilisant uniquement le réseau routier. Depuis quelques années on trouve sur le marché une nouvelle gamme de véhicules à quatre ou trois roues sous l'appellation "A.T.V.", appartenant à la famille des motos par ce que utilisant un guidon. Et n'utilisant généralement pas de différentiel, ce dernier n'étant pas adapté à cette nouvelle génération de véhicules créés pour le sport, le loisir, en utilitaire et tout terrain, très puissant et consommant peut de carburant. Ces véhicules qui sont destinés à être utilisés pour des parcours variés sont généralement dépourvus de différentiel. Ceci est principalement dû aux inconvénients des différentiels classiques qui, lorsqu'une roue motrice patine engendrent un blocage de l'autre roue motrice. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un système différentiel remédiant à cet inconvénient. Le système différentiel, selon l'invention, est du type comprenant deux demi-arbres de roues supportant chacun une roue motrice, un premier planétaire calé sur l'un des demi-arbres et un second planétaire calé sur l'autre demiarbre , un train de satellites interposé entre les deux planétaires et monté dans une cage solidaire d'un organe de transmission relié au moteur et est caractérisé en ce que chaque planétaire comporte, du coté opposé à sa face taillée de dents une face dressée, des organes de friction étant appliqué contre lesdites faces dressées. Ainsi, grâce à l'invention en cas de perte d'adhérence d'une roue motrice on évite le blocage de l'autre roue motrice. Suivant une caractéristique constructive, l'un des planétaires est porté par un arbre, tandis que l'autre est porté par un manchon engagé sur l'arbre et susceptible de tourner sur ce dernier, chaque planétaire comportant une portée latérale, la portée de l'un des planétaires coopérant avec un boitier engagé sur le manchon, tandis que la portée de l'autre planétaire coopère avec un chapeau se vissant sur l'extrémité correspondante du boitier et supportant la cage dans laquelle sont montés les satellites, le chapeau comportant un épaulement contre lequel prend appui un disque de friction et portant contre la face dressée de l'un des planétaires correspondants, tandis que sur l'extrémité libre du boitier se visse un bouchon, un disque élastique et un disque de friction étant insérés entre le-dit bouchon et la face dressée de l'autre planétaire correspondant. On réalise ainsi un montage simple del'ensembre de transmission avec la possibilité de réduire au maximum le jeu entre les planétaires et les satellites et de rattraper celui-ci. Suivant encore une caractéristique constructive, les satellites sont montés sur des axes solidaires radialement d'une bague engagée sur l'arbre entre les planétaires, les axes comportant des prolongements s'insérant entre des doigts solidaires du chapeau et constituant la cage. Pour certains trajets dans des terrains accidentés, il peut être souhaitable que le différentiel soit occulté et, suivant encore un détail constructif il peut être prévu des moyens pour bloquer les satellites. Suivant encore une caractéristique constructive, les extrémités libres des axes supportant les satellites sont conformées pour former une rainure dans laquelle est guidé un anneau portant intérieurement des ergots destinés à engager entre les dents des satellites, des moyens étant prévus pour commander le déplacement angulaire de l'anneau.Les dits moyens se présentent sous la forme d'un levier situé à l'extérieur du boitier pouvant être commandé manuellement ou à distance, le dit levier est relié par un axe à un système d'assistance limitant avec précision le maintien en position, la dite assistance se présente sous la forme d'un ressort facilitant l'action en deux temps respectivement, blocage, verrouillage et en sens inverse déverrouillage, déblocage (du différentiel), plus de détails seront donnés dans la description qui ua suivre en se référant aux dessins annexés. Selon une autre variante de l'invention, consiste en un autre système de blocage comportant également un anneau différemment agencé et caractérisé en ce que les satellites inverseurs font corps à des axes dont la partie apposée au dit satellite comporte un détail dans lequel coulisse une partie de l'anneau constituant le blocage des satellites. Une légère rotation do dit anneau en sens inverse dégage le dit détail en plaçant ce dernier dans un pontage taillé dans l'anneau remettant le différentiel en action. Ce système bien que rationnel présente l'inconvénient d'avoir les satellites directement fixés à l'enveloppe extérieure donnant lieu à une conception plus rigide, supportant moins bien les petits chocs et vibrations d'autre part difficilement associable de par sa conception, au dit frein de contrôle, du fait que ce dernier comporte un mécanisme de commande compacte et mobile, composé d'un support satellite et de l'anneau synchro de blocage, ce dit mécanisme compacte indépendant du boitier peut coulisser axialement dans les deux sens le rendant auto réglable, s'agissant des dentures d'engrenage ou d'une usure eventuelle des "garnitures de friction" interchangeable ou encore le réglage du dit bouchon pour obtenir une dureté du frein de contrôle selon le choix de l'utilisateur. De préférence l'organe de transmission au moteur est constitué par une couronne ou un disque de freins dentés sur sa périphérie et monté sur une portée de chapeau. Le disque de freins dentés peut coopérer avec des plaquettes associés à un étrier ae compression fixé sur le bras oscillant. Un autre mode de freinage (existant dans le commerce) prévu en sortie de boite de vitesse (encore plus rationnel) le mouvement de freinage de cè type est transmit successivement à la chaine (ou autre transmissions souples) puis à la couronne dentée fixée au dit chapeau (au moyeux d'entraînement)lui même associé par des moyens aux satellites inverseurs.Ces derniers ont pour fonction de négocier le couple de freinage, en relation avec l'adhérence au sol, la rotation des inverseurs étant contrôlée par les planétaires eux mêmes reliés par les demi-arbres aux roues, qui associés à ce mode de freinage peuvent avoir des rotations différentes ou encore tourner en sens inverse (pour rechercher son adhérence) ce dernier mouvement d'exagération est avanta geusement contrôlé par le dit "frein de contrôle" qui en agissant sur les planétaires permet au véhicule un freinage efficace sans dévié de la trajectoire idéale à la manière de certains systèmes A.B.S. existant dans le commerce automobile notamment. On peut envisager également de prévoir le même système de frein sur l'essieu avant. Le simple fait de bloquer les satellites inverseurs met le véhicule en freins classiques et sans différentiel. Dès lors le véhicule évolue diffici lement à la basse vitesse et en glisse à plus grande vitesse. Cette situation plus adaptée pour les compétitions au conduite sportive. Le dit frein de contrôle à également un effet bénéfique sur la tenue de route en accélération et on peut envisager une meilleure chance d'homologation sur le réseau routier. Suivant encore une caractéristique constructive le différentiel est présenté sous la forme d'un bloc compacte et interchangeable fermé herméti quement contenant de l'huile de graissage. Une seule vis suffit pour la fixation du dit bloc différentiel. Sa dépose se fait également dans une moyenne de temps entre 5 et 10 minutes, l'accés aux organes intérieurs est également très facile en dévissant l'enveloppe conique (à l'aide d'une clef de filtre à huile pour voiture) et sans déposé le bloc différentiel de son arbre porteur. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple seulement et représenté aux dessins annexés, dans lesquels Figure 1 est une vue en élévation montrant un système différentiel, selon l'invention Figure 2 est une vue schématique éclatée du système différentiel, selon l'invention. Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 4. Figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Figure 5 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un détail. Figure 6 est une démonstration du système d'assistance de l'action blocage et déblocage selon l'invention. Figures 7 et 8 sont des vues schématiques selon une variante d'un autre mode de blocage. Le système différentiel représenté aux figures comprend un arbre 1 dont une extrémité comporte un moyeu 2 pour recevoir une roue motrice, le dit arbre comportant en un point intermédiaire de sa longueur une cannelure 3 et à son extrémité libre un filetage 4. L'arbre I est destiné à traverser un manchon 5 comportant au voisinage d'une extrémité un planétaire 6 et intérieurement une cannelure 8 destinée à coopérer avec la cannelure 3. Sur le manchon 5 est engagé un second manchon 9 comportant à une extrémité un planétaire 11, son extrémité opposée à celle comportant le planétaire 11 comportant un plateau 12 destiné à supporter la seconde roue de l'engin. Sur la partie filetée 4 est vissé un écrou 14 qui permet d'assem bler l'arbre 1 et le manchon 5 et de maintenir le second manchon 9, ce dernier pouvant tourner par rapport au manchon 5. Sur le manchon 5 est engagée une bague 15 portant quatre satellites 16. La bague 15 comporte quatre trous radiaux 17 décalés angulairement de 900 et dans lesquels sont engagés des pivots 18 taillés dans des axes 19 pré sentant des épaulements 20 et à leur extrémité libre une rainure 21. Sur les axes 19 sont montés des paliers 22 pour le guidage des satel lites 46. La bague 15 est insérée entre les planétaires 6 et 11 sur le manchon 5 afin que les satellites 16 coopérent avec les planétaires 6 et 11. Un anneau 25 est guidé sur les rainures 21 des axes 19 et comporte trois ergots 26 et un ergot 27, ces différents ergots étant décalés angulai virement de 900 et étant destinés à coopérer avec les satellites 16 afin de pouvoir bloquer le différentiel. L'ergot 27 est pourvu d'une ouverture allongée 28 avec lequel coopère un excentrique 29 porté par un plateau 30 et relié à une tige de commande 31. Le planétaire 11 comporte une portée cylindrique 32 avec laquelle coopère un boitier 34 comportant à une extrémité un filetage interne 35 sur lequel se visse un bouchon 36 avec interposition d'un disque de friction 37 portant contre une face arrière dressée 38 du planétaire Il et d'un disque élastique 39. Le boitier 34 est pourvu d'une partie évasée 40 prolongée par une jupe cylindrique 41 pourvue d'un filetage interne 42. Sur l'arbre 1 est engagé un chapeau 44 qui coopère avec une portée 48 du planétaire 6 et qui comporte un filetage 45 destiné à coopérer avec le filetage 42, le chapeau 44 comportant un épaulement 46 et un joint 49 étant inséré entre le bord libre de la jupe 41 et l'épaulement 46. Le chapeau 44 comporte quatre paires de doigts 47 régulièrement décalés angulairement et entre lesquels s'insèrent les axes 19, ceux-ci comportant des méplats 19a correspondants. Les doigts 47 forment une cage pour les satellites. Le chapeau 44 comporte un épaulement 50 contre lequel but un disque 51, un disque de friction 52 étant inséré entre le disque 51 et une face arrière dressée 53 du planétaire 6. Le chapeau 44 est pourvu d'une portée 54 sur laquelle est montée une couronne 55 portant une denture à sa périphérie et destinée à être entraînée par une chaine entraînée par un pignon calé sur l'arbre de sortie du moteur. Les faces latérales de la couronne 55 peuvent comporter une garniture 56 pour coopérer avec des patins et constituer ainsi un frein. La jupe 41 comporte un bouchon 60 de remplissage d'huilent le chapeau 44 ainsi que le bouchon 36 sont pourvus d'un joint 61 du type "spreed". En fonctionnement normal, c'est-à-dire en ligne droite et sur terrain plat, la résistance au couple moteur opposée par chaque roue étant identique de sorte que le pignon 55 entraîne le boîtier 32, la bague 15 et les satellites 16 qui sont en prise avec les planétaires 6 et ll entraînant ceux-ci de sorte que l'arbre 1 et le manchon 10, ainsi que le second manchon 9 tournant à la même vitesse. Dans une courbe du fait que la résistance des engrenages devient inégale, les satellites 16 tournent sur les paliers 22 et le second manchon 9 peut tourner par rapport au manchon 5 et vice versa. On sait- toutefois, qu'un tel système difêrentiel présente 1'. l'inconvé- nient qu'une roue qui patine n'offre aucune adhérence et aucun couple résistant et, par conséquent, aucun couple de traction de sorte que l'autre roue s'immobilise. Le système différentiel, selon l'invention, qui est destiné notamment à des véhicules légers tout terrain permet parfaitement de remédier à cet inconvénient, grâce au fait que chaque planétaire 6 et 11 est freiné par le disque correspondant 37, 52. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'on peut, à volonté, bloquer le système différentiel en agissant sur la tige 31 pour engager les ergots 26 et 27 entre les dents des-dits satellites 16 afin de caler les engrenages et ainsi empêcher les satellites 16 de tourner. Enfin, de plus, grâce au bouchon 36, on peut plus ou moins rapprocher les planétaires 6 et 11 et ainsi réaliser un différentiel dans lequel le jeu entre les satellites et les planétaires peut être réduit au minimum, compte tenu des sollicitations auxquelles pignons sont soumis sur le type de véhicule envisagé. En version utilitaire l'faction différentielle intéresse avantageusement le freinage. Caractérisé en ce que les satellites inverseurs (16)en ralentissant leur mouvement de satellisation, tout en restant rotatif sur leurs axes supports (19) dans les deux sens et agissant sous forme d'intermédiaire entre les deux planétaires 6 et 11 (par dentures interposées).Les dits planétaires 6 et 11 étant eux-mêmes soumis au dit "frein de contrôle" solidaire du boitier (34) On peut comprendre que grâce à ce système, en partant de l'exemple d'une adhérence inégale au sol, une roue (2 fig 2) ayant la meilleure adhérence à tendance à s'immobiliser et parallèlement l'arbre (1) le demi arbre (5) comportant le planétaire (6) ce dernier en ralentissant transmet l'effort aux satellites (16) (dont la satellisation est stoppée) mais libre de tourner, entraîne le planétaire (11) dans un mouvement inverse ainsi que le demi arbre (9) le moyeu (12) puis enfin la roue dont la rotation inverse (exagéré ) est soumis au "frein de contrôle" . La roue 12 en retrouvant son adhérence dès lors chaque roue (12 et 2) ont une part égale de l'absortion du couple de freinage. On va maintenant décrire le fonctionnement du réglage du "frein de contrôle". Caractérisé en ce qu'une action sur le dit bouchon de réglage (36) contre l'action du disque souple (39) dont le but est d'emmagasiner une pression transmise à un premier disque de friction (37) agissant à la manière d'un frein sur une portée circulaire (38) du planétaire (11) lui-même poussé contre les satellites (16) (par l'intermédiaire des dentures coniques) dont les axes(l9) coulissent axialement grâce aux portées d'entraînement (19a) contenues dans des glissières formées par des doigts 47, les dits satellites inverseurs (16) transmettent le mouvement de poussé au deuxième planétaire 6 adossé à un deuxième disque de friction 52 lui-même fixé à l'épaulement 51 qui délimite la poussée contre l'action du boîtier composé par le chapeau 44 et de l'enveloppe (34) vissée sur le dit chapeau 44 par des filetages (42 et 45) la dite enveloppe (34) comporte un rétrécissement (32) et un axe rétractable(62) coopérant avec des détails périphériques (63) pour le point fix du bouchon de réglage 36 Le système d'assistance du dit blocage comporte principalement un ressort (65) contenu en pression constante, entre le point de fixation (64) contre l'action du point d'encrage (72) de la camme (30) en espérant une rotation sur la dite camme (30) le point (62) va passé successivement au point de bascule (72) et se positionner de lui-même au point (66) position déblocage, en sens inverse, on revient au point (62) en réalisant deux opérations respectivement la présentation du blocage 900 plus 00 pour le verrouillage automatique (fig. 6) de l'anneau sunchro (25) comportant un détail (28) dans lequel se loge un téton (29) (fig. 4) lui-même relié à un levier de commande (57) par l'intermédiaire d'un axe (31) et d'une camme (30). Le système d'assistance (fig. 6) n'est pas représenté à la (fig. 3),on peut prévoir le dit système d'assistance à l'intérieur du boitier(34) ou a l'extérieur de celui-ci. Système différentiel, selon une variante de l'invention, l'axe (69) (fig. 7) est façonné dans le bloc du pignon satellite (70) l'autre partie. ze l'axe (69) contour rotatif dans un palier de l'enveloppe (72) débouchant à l'extérieur de l'enveloppe (72) laquelle comporte dans un détail circulaire un anneau (71) dans lequel est aménagé un pontage (68) permettant la rotation de la tête d'axe (69) dans laquelle est taillé un passage (67) correspondant au détail circulaire décrit précédemment, dès lors en exerçant une légère rotation sur l'anneau (71) une partie de celui-ci s'engage dans le passage(67) immobilisant lessatellites(70) (fig.8), une légère rotation en sens inverse dégage le dit passage (67) en plaçant le dit pontage (69)exactement au-dessus de la tête d'axe (69), le dégagement du dit passage (67) permet au satellite (70) de retrouver sa rotation normale (fig.7). Bien entendu, l'invention n'est pas limité au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté. On pourra y apporter de nombreuses modifications de détails sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 - Système différentiel pour véhicule et plus particuliè rement véhicule luxa. tout terrain du type comprenant un axe rigide (1) maintenu en son centre par un boitier à roulement (10) rattaché au cadre par un bras oscillant une extrémité du dit axe (1) reçoit une roue motrice, l'autre extrémité reçoit l'autre roue motrice par l'intermédiaire d'un demi arbre creux (9) recouvrant en partie l'axe (1) et susceptible de tourner libre sur ce dernier, l'autreextrémîté du dit demi arbre (9) reçoit un planétaire (11), l'autre planétaire (6) est solidaire de l'axe (1) des satellites sont interposés entre les planétaires (6, 11) dans un boitier comportant un organe de transmission (56 ) relié au moteur caractérisé en ce que la présente invention comporte un tube d'assemblage (5) solidaire d'un planétaire (6) un deuxième tube (9) puis un deuxième planétaire (11) calé sur une extrémité du dit tube (9) l'autre extrémité de ce dernier compor tant un plateau de roue (12) l'ensemble (12,9,11) constituant un demi arbre de renvoi venant se glisser de façon rotative sur le tube d'assemblage (5), les faces dentées des planétaires (6, 11) étant à distance reçoivent un train de satellites inverseurs (16)guidées par des axes (19) maintenus dans des glissières d'entraînement formées par des doigts (47) solidaire d'un chapeau (44) délimitant la cage,chaque planétaire (6,11) comportant une portée latérale circulaire (32,48) la dite portée (32) de l'un des planétaires (11) coopérant avec un boîtier (34) tandis que l'autre portée (48) de l'autre planétaire (6)coopère auec un chapeau (44) se vissant sur l'extrémité correspondante du boitier (34) par des filetages (42, 45) le dit chapeau d'entratnement (44) comportant un épaulement interne (51) contre lequel prend appui un disque de friction (52) et portant contre la face dressée (53) de l'un des planétaires (6) correspondant, tandis que sur l'autre extrémité libre du boitier (34) se visse un bouchon de réglage (36) un disque élastique (39) et un disque de friction (37) étant inséré entre le dit bouchon (36) et la face dressée (38) de l'autre planétaire correspondant (11). 20 - Système différentiel pour véhicule selon la revendica tion 1,, caractérisé en ce que le dit tube d'assemblage permet de glisseur le bloc différentiel (fig. 1) sur l'axe support (1) contre le moyeu central (10) l'ensemble bloc différentiel (fig. 1 l'axe et etle moyeu 10 ) est maintenu par un seul écrou extérieur (14) vissé sur l'un des filetages (4) d'embout d'axe (1 sans en modifier l'aspect d'origine de ce dernier.) 30 - Système différentiel pour véhicule selon la revendication jour. caractérisé en ce que le dit tube d'assemblage (5) permet (par sa longueur) une souplesse de serrage du planétaire (6) ce dernier comportant des dentures d'entrainement (8) glissées en force sur des analogues (3) de l'axe (1). 40 - Système différentiel pour véhicule, selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit tube d'assemblage (5) permet avantageusement de réaliser la fermeture étanche du boitier (34) tout en servant de palier support au demi arbre (9). 50 - Système différentiel pour véhicule, selon leo revendica tion I, ,caractérisé en ce que l'ensemble (12, 9, 11) suscep- tible de tourner libre et de se déplacer latéralement sur le tube d'assemblage(5) ainsi que la bague support (15) d'axes (19)des satellites (16) ces derniers comportant des méplats (19a) contenus dans des glissières formées par des doigts (47) permettant de très légers déplacements latérales de l'ensemble (fig 5) simultanément dans les dites glissières, et sur le tube d'assemblage (5) au gré du réglage ou d'une usure eventuelle des garnitures (52, 37) du frein de contrôle des planétaires (6, 11). 60 - Système différentiel pour véhicule, selon la revendication 1. caractérisé en ce que le réglage manuel (36) du dit frein de contrôle (52, 37) comportant au moins un disque élastique (39) ce dernier permet d'obtenir un réglage souple (et réduit les petits chocs latéraux). 70 - Système différentiel pour véhicule/selon la revendication 1, caractérisé en ce que les blocages des satellites (10 et 70) sont obtenus grâce à des anneaux (25, 71) se déplaçant angulairement dans des assises circulaires du boitier,etportant intérieurement des détails (26 et 68 fig. 4 et 7) s'insérant dans les dents des satellites (16) ou selon une autre variante (fig. 7) dans des rainures (67) des têtes d'axes (69) des satellites (70). 80 - Système différentiel pour véhicule, selon la revendication .5 ,caractérisé en ce que le châpeau d'entralnement (44) comportant des glissières formées par des doigts (47) permettant au bloc inverseur (fig. 5) de s'auto-régler sur les planétaires (6 et 11). 90 - Système différentiel pour véhiculeXselon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dit chapeau d'entratnement (44) comportant une portée épaulée (54) sur laquelle est calé un disque (55) de freins portant à sa périphérie extérieure des moyens d'entrainement (56) reliés au moteur. 100 - Système frein différentiel pour véhicule, selon la revendication 9 caractérisé en ce que le dit bloc inverseur (fig. 5) composé d'une bague (15) sur laquelle sont radialement fixé des axes (19) supportant des satellites (16) ces derniers ayant pour fonction de distribuer l'inertie du freinage (d'une roue par rapport à l'autre suivant leur adhérence propre). 110 - Système frein différentiel pour véhicule, selon la revendication lO {caractérisé en ce que des disques de frictions (37, 52) agissent indépc dament sur le planétaire (6) et sur l'autre planétaire (11) dans le but d'améliorer la trajectoire du véhicule, au freinage et à l'accélération.