Brevet FR2623449A1 — publié le 19890526

Dispositif permettant d'établir et d'interrompre la transmission du couple de rotation à l'arbre de roues entraînées de véhicules automobiles, notamment à plu- sieurs essieux" L'invention concerne un dispositif permet- tant d'établir et d'interrompre à volonté, la trans- mission du couple de rotation à l'arbre de roues en- traînées d'un véhicule automobile, au moyen d'un as- semblage d'essieux à enfichage disposé dans le corps d'essieux, et qui est susceptible d'être commuté par l'intermédiaire d'un embrayage, dont les organes de commande se trouvent à l'extérieur du corps d'essieu. On connaît différents dispositifs pour éta- blir et interrompre la transmission du couple de rota- tion aux roues du véhicule. Ces dispositifs connus comportent habituellement des commutations dans le moyeu, par exemple par des embrayages à griffes. Ces solutions connues, comportent des dispositifs de com- mutation encapsulés, susceptibles d'être actionnés pneumatiquement, mécaniquement ou bien hydraulique- ment, et qui sont rapportés du côté externe des es- sieux, ou bien intégrés à l'intérieur du moyeu de la roue. Grâce à l'unité de commutation intégrée contre ou bien dans la roue du véhicule, avec des griffes d'accouplement, des ressorts de rappel, et un espace pneumatique disposé d'une manière quelconque, on peut obtenir une liaison pouvant être supprimée à volonté de l'arbre d'entraînement avec la roue correspondante du véhicule automobile. Ces dispositifs connus présen- tent différents inconvénients. C'est ainsi que, lors- que le dispositif de commutation est rapporté du côté extérieur de la roue, il en résulte un élargissement de l'essieu au-delà des cotes normales. Dans le cas de l'intégration du dispositif de commutation dans le moyeu de la roue, il en résulte une disposition encas- trée de façon incommode des éléments de commutation et d'accouplement. Egalement, un grand nombre de joints d'étanchéité sont nécessaires vis à vis des parties tournantes. Un autre inconvénient, réside dans la création de possibilités d'accès pour l'alimentation nécessaire en air comprimé sur les parties fixes de l'essieu, des perçages longs et minces, d'une réalisa- tion technique difficile, devant être prévus dans cer- tains cas. En outre, il est à peine possible de faire passer les conduites d'air comprimé à travers les plans des roues dentées planétaires, lorsque le dispo- sitif de commutation est placé du côté externe de l'essieu. De même, l'introduction d'une canalisation d'air comprimé dans l'arbre à enfichage en rotation, est à peine réalisable. On connaît un dispositif pour l'établisse- ment et l'interruption de la transmission du couple de rotation à l'arbre d'une roue d'un véhicule automobi- le, dispositif dans lequel, d'un côté de l'essieu, l'arbre à enfichage de l'essieu entraîné est divisé et susceptible d'être couplé, (EPA 0035324). De cette fa- çon, on peut empêcher, dans le cas d'un véhicule avec un mode d'entraînement à deux roues, ce que l'on ap- pelle l'entraînement arrière, qui doit forcément s'é- tablir lorsque dans le carter de transmission, se trouve un embrayage qui interrompt la transmission du couple de rotation et derrière un dispositif de bloca- ge pour arrêter l'arbre du différentiel et donc, le carter du différentiel. Ce dispositif connu comporte des inconvénients importants du fait que le carter du différentiel doit être entraîné en rotation, ce qui doit se traduire par des pertes de barbotage et par une réduction du rendement. En outre, avec les moyens de ce dispositif, un verrouillage du différentiel ne peut pas être obtenu. L'invention a pour but d'améliorer le rende- ment mécanique global d'une ligne d'entraînement d'un véhicule à plusieurs essieux, grâce à une interruption orientée selon les besoins de la liaison d'entraîne- ment vers les roues correspondantes, de l'essieu d'en- traînement devant être respectivement accouplé ou dés- accouplé, et ceci, en renonçant à agir dans la zone des moyeux des roues. Ce but est atteint, conformément à l'inven- tion, en ce que: - l'assemblage d'essieux à enfichage comprend deux es- sieux à enfichage, dont chacun est solidaire en ro- tation à une de ses extrémités des roues coniques du différentiel, tandis qu'à son autre extrémité, il est guidé radialement dans un carter de différen- tiel, - il est prévu des arbres à double joint de cardan aboutissant aux roues d'entraînement, et dont les extrémités tournées vers le différentiel sont mon- tées rotatives dans des alésages internes des extré- mités des essieux à enfichage, - les extrémités des essieux à enfichage et les par- ties terminales des arbres à double joint de cardan sont susceptibles d'être amenées en prise l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'embrayages disposés à leur voisinage dans le corps d'essieu. L'invention permet, avantageusement une ré- duction des temps d'établissement de la marche à vide de la ligne d'entraînement interrompue, ce qui a, à son tour, une répercussion favorable sur la durée de vie. En outre, on obtient une amélioration du rende- ment global par suppression des pertes correspondantes de frottement dans les paliers et d'engrènements dans les dentures, ainsi que les pertes par barbotage d'huile. Comme autres avantages, on obtient une réduc- tion de la consommation de carburant du fait de la suppression de la puissance nécessaire pour accélérer en rotation la ligne d'entraînement dans le cas d'une marche instationnaire. Le dispositif permet l'inter- ruption de l'ensemble de la ligne d'entraînement, à partir de la sortie de la boîte de vitesses, y compris les engrenages coniques du différentiel de l'essieu et les essieux à enfichage afférents, jusqu'à l'emplace- ment de séparation muni des éléments de commutation appropriés, grâce à quoi, par actionnement pneumati- que ou hydraulique de deux embrayages à griffes, les essieux à enfichage peuvent être à volonté séparés des arbres à enfichage ou bien être reliés avec eux. En disposant les embrayages et les interfaces dans la zone du différentiel, on évite un empiétement dans la zone, sensible par sa construction, d'articulations de l'essieu avant entraîné. Selon une caractéristique particulière de l'invention, à l'assemblage d'essieux à enfichage, est associé sur un côté, un embrayage à dix positions et sur l'autre côté, un embrayage à trois positions, l'essieu à enfichage et l'arbre à double joint de car- dan, étant susceptibles d'être amenés en prise ou hors de prise par l'intermédiaire du premier de ces em- brayages, tandis qu'au moyen du second de ces embraya- ges, réalisé sous la forme d'un embrayage à deux four- chettes, l'essieu à enfichage et l'arbre à double joint de cardan, ainsi qu'également l'essieu à enfi- chage et le carter du différentiel, sont susceptibles d'être amenés à volonté en prise ou hors de prise. De cette façon, la commutation d'un verrouillage du dif- férentiel est possible, ce qui constitue un avantage essentiel du dispositif conforme à l'invention. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les organes de commande des embrayages sont dis- posés à l'extérieur du corps d'essieu. Ceci permet un accès sans problème aux parties sensibles à l'usure des embrayages, sans qu'un démontage de grande ampleur de l'essieu d'entraînement, soit nécessaire. D'autres avantages de l'invention, sont ca- ractérisés en ce que: L'organe de commande du premier embrayage comprend une fourchette de commutation, une tige de commutation, un ressort de débrayage, une vis de ré- glage, un piston, un vérin de commutation, et un cou- vercle, l'extrémité libre de la fourchette de commuta- tion, venant en prise dans la gorge de déplacement du manchon de commutation disposée sur la partie termina- le du premier arbre à double joint de cardan. L'organe de commande du second embrayage à deux fourchettes, comprend des fourchettes de commuta- tion, des vérins de commutation, des couvercles, des pistons de commutation, une tige de guidage, une douille entretoise, un ressort de débrayage, une douille filetée, des anneaux d'étanchéité, et des ron- delles de réglage, les extrémités libres des fourchet- tes, venant en prise dans les gorges de déplacement du manchon de commutation disposées de façon à pouvoir coulisser longitudinalement sur la partie terminale du second arbre à double joint de cardan, et du manchon de commutation double susceptible de coulisser longi- tudinalement. Les manchons de commutation sont disposés sur les parties terminales des arbres à double joint de cardan, en étant fixés radialement mais en étant susceptibles de coulisser longitudinalement. Le manchon de commutation double est disposé sur l'extrémité extérieure d'un essieu à enfichage en étant fixé radialement, mais en étant susceptible de coulisser longitudinalement, et ce manchon de commuta- tion comporte, sur ses deux côtés, des griffes qui peuvent être amenées à volonté en prise avec des grif- fes du manchon de commutation ou bien avec les griffes de l'embrayage à griffes solidaires du carter du dif- férentiel et fixées axialement sur lui. Un embrayage à griffes est rapporté sur l'extrémité externe de l'essieu à enfichage, en étant solidaire en rotation de cet essieu, et fixé axiale- ment sur lui. Les organes de commande des embrayages sont susceptibles d'être actionnés avec de l'air comprimé ou de l'huile. L'invention est représentée selon un exemple de réalisation. La figure unique montre en coupe partielle, un essieu d'entraînement pour véhicule automobile avec un corps d'essieu 23 et un différentiel à roues plané- taires dans lequel sont disposés des essieux à enfi- chage 3 et 25 qui, à la sortie du carter 24 du diffé- rentiel, comportent une denture d'arbre cannelée des- tinée à recevoir l'embrayage à griffes 1 ou bien le manchon de commutation double 2 susceptible d'être dé- placé axialement. Pour empêcher un déplacement axial sur l'essieu interne à enfichage 3 du côté gauche, l'embrayage à griffes 1 est bloqué par un anneau 21. Le blocage du déplacement axial de l'essieu à enficha- ge interne vers le côté interne de l'essieu, est assu- ré vis-à-vis du carter 24 du différentiel, par les rondelles de pression 26. Vers le côté externe de l'essieu, le déplacement axial éventuel est limité vis à vis des roues coniques 30 du différentiel par les rondelles 27 et les anneaux d'arrêt 28. Le guidage ra- dial de l'essieu à enfichage interne s'effectue dans les roues coniques 30 du différentiel et dans le mon- tage glissant à l'intérieur du carter 24 du différen- tiel. Les extrémités, du côté interne de l'essieu, des arbres 4 et 29, à double joint de cardan, sont centrées et montées par des portées appropriées dans les alésages internes 31, comportant les paliers à billes 32, à l'extrémité des essieux à enfichage 3 et 25. Les cannelures d'arbres correspondantes sur les extrémités des arbres à double joint de cardan 4, 29, reçoivent les manchons de commutation 5 susceptibles de se déplacer axialement. Sur le côté droit du corps d'essieu 23, il est prévu pour la commutation de l'ac- couplement à griffes 1, un embrayage 11 à une seule fourchette, intégré dans le carter d'essieu, et sus- ceptible d'être alimenté en air comprimé, cet embraya- ge étant constitué d'un ressort de débrayage 35, d'une fourchette de commutation 36, d'une tige de commuta- tion 37, d'une vis de réglage 38, d'un piston de com- mutation 39, d'un vérin de commutation 40, et d'un couvercle 41. Sur le côté gauche du corps d'essieu 23, il est prévu pour la commutation de l'accouplement à griffes double 5, 1, un embrayage 10 à deux fourchet- tes, susceptible d'être alimenté en air comprimé, et placé sur le carter d'essieu, vis-à-vis de la bride d'entraînement. Cet embrayage 10 est constitué d'un vérin de commutation 6, d'un couvercle 20, d'un piston de commutation 7, d'une tige de guidage 9, de four- chettes de commutation 14 et 17, d'une douille entre- toise 15, d'un ressort de débrayage 17, d'anneaux d'é- tanchéité 8 et 19, de rondelles de réglage 12 et 13, et d'une douille filetée 18. Pour actionner le ver- rouillage du différentiel, le carter 24 du différen- tiel est équipé de l'accouplement à griffes 1, bloqué par l'anneau 21. Fonctionnement: Lorsque les essieux à enfichage sont désac- couplés, la transmission du couple de rotation vers la roue considérée, est interrompue. Du côté droit de l'essieu, l'unité de commutation est sans pression, le ressort de débrayage pousse la fourchette de commuta- tion contre la butée vers la droite, le manchon de commutation 5 de l'arbre à double joint de cardan 29 est séparé de l'accouplement à griffes 1 de l'essieu interne à enfichage 25. Du côté gauche de l'essieu, l'embrayage 10 est également sans pression, le ressort de débrayage 15 pousse les deux fourchettes de commu- tation 14 et 17, respectivement contre les couvercles du cylindre jusqu'en butée. Le manchon de commuta- tion double 2, se trouve dans ce cas, en prise avec l'accouplement à griffes 1 du carter 24 du différen- tiel d'une part, et il est, d'autre part, séparé du manchon de commutation 5 de l'arbre à double joint de cardan 4. Lorsque les essieux à enfichage sont accou- plés, la transmission du couple de rotation vers la roue considérée, est établie. Du côté droit de l'es- sieu, l'embrayage 11 est alimenté en pression. La fourchette de commutation 36 est poussée vers la gau- che, contre l'action du ressort de débrayage 35, de la course "A" jusqu'à ce que le piston de commutation vienne en butée contre la paroi du carter, Le manchon de commutation 5 de l'arbre à double joint de cardan 29 est en prise avec l'accouplement à griffes 1 de l'essieu interne à enfichage 25. Du côté gauche de l'essieu, l'embrayage 10 est sollicité du côté droit par la pression. Contre l'action du ressort de dé- brayage 15, la fourchette de commutation droite est poussée de la course "B" contre la butée 15 de la fourchette de commutation gauche 14. Le manchon de commutation double 2 se désaccouple, dans ce cas, de l'accouplement à griffes 1 du verrouillage du diffé- rentiel, et s'accouple avec le manchon de commutation de l'arbre à double joint de cardan 4. L'essieu in- terne à enfichage 3 est maintenant relié à l'arbre à double joint de cardan 4 en évitant le verrouillage du différentiel. Accouplement avec verrouillage du différen- tiel: dans ce cas, il ne se produit pas de modifica- tion du côté droit de l'essieu. Du côté gauche de l'essieu, l'embrayage 10 est sans pression du côté droit, le manchon de commu- tation double 2 est en prise avec l'accouplement à griffes 1 du carter 24 du différentiel. En alimentant en pression du côté gauche l'embrayage 10, la four- chette de commutation gauche 14 est poussée, contre l'action du ressort de débrayage 15, de la course "B" contre la butée de la fourchette de commutation droite 17. Le manchon de commutation 5 de l'arbre à double joint de cardan 4 s'accouple, dans ce cas, avec le manchon de commutation double 2 se trouvant déjà en prise avec l'accouplement à griffes 1 du carter 24 du différentiel. Ainsi, l'essieu interne à enfichage 3, le carter 24 du différentiel, et l'arbre externe à double joint de cardan 4, sont reliés ensemble et le verrouillage du différentiel peut devenir opérant. Le désaccouplement et l'accouplement ne peu- vent s'effectuer qu'à peu près à l'arrêt ou bien à la vitesse du pas. Les possibilités de réglage des cour- ses d'embrayage "A", "B", sont, sur l'unité de commu- tation du côté droit, fournies par la vis de réglage 38, et sur l'embrayage du côté gauche, par l'intermé- diaire des rondelles de calage 12, 13. L'embrayage 10 du côté gauche peut être complètement monté au préala- ble, y compris les fourchettes de commutation 14 et 17, et peut être mis en place et vissé sur une surface de bride appropriée du corps d'essieu 23. Egalement, l'embrayage 11 du côté droit, peut être complètement monté au-préalable dans le corps d'essieu 23. Pour des essieux sans possibilité d'inter- ruption de la transmission du couple, les surfaces de bride sont fermées par des couvercles plats. REVENDICATIONS 1.- Dispositif permettant d'établir et d'in- terrompre à volonté, la transmission du couple de ro- tation à l'arbre de roues entraînées d'un véhicule au- tomobile, au moyen d'un assemblage d'essieux à enfi- chage disposé dans le corps d'essieux, et qui est sus- ceptible d'être commuté par l'intermédiaire d'un em- brayage, dont les organes de commande se trouvent à l'extérieur du corps d'essieu, dispositif caractérisé en ce que: - l'assemblage d'essieux à enfichage comprend deux es- sieux à enfichage (3, 25), dont chacun est solidaire en rotation à une de ses extrémités des roues coni- ques (30) du différentiel, tandis qu'à son autre ex- trémité, il est guidé radialement dans un carter (24) de différentiel. - il est prévu des arbres à double joint de cardan (4, 29) aboutissant aux roues d'entraînement, et dont les extrémités tournées vers le différentiel sont montées rotatives dans des alésages internes (31) des extrémités des essieux à enfichage, - les extrémités des essieux à enfichage et les par- ties terminales des arbres à double joint de cardan (4, 29) sont susceptibles d'être amenés en prise l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'embrayages (10, 11) disposés à leur voisinage dans le corps d'essieu (23). 2.- Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'à l'assemblage d'essieux à enficha- ge, est associé sur un côté, un embrayage (11) à deux positions, et sur l'autre côté, un embrayage (10) à trois positions, l'essieu à enfichage (25) et l'arbre à double joint de cardan (29) étant susceptibles d'ê- tre amenés en prise ou hors de prise par l'intermé- diaire du premier (11) de ces embrayages, tandis qu'au moyen du second (10) de ces embrayages, réalisé sous la forme d'un embrayage à deux fourchettes (14, 17), l'essieu à enfichage (3) et l'arbre à double joint de cardan (4), ainsi qu'également l'essieu à enfichage (3) et le carter (24) du différentiel, sont suscepti- bles d'être amenés à volonté en prise ou hors de pri- se. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les orga- nes de commande des embrayages (10, 11) sont disposés à l'extérieur du corps d'essieu (23). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de commande du premier embrayage (11) comprend une fourchette de commutation (36), une tige de commuta- tion (37), un ressort de débrayage (35), une vis de réglage (38), un piston (39), un vérin de commutation (40) et un couvercle (41), l'extrémité libre de la fourchette de commutation (36) venant en prise dans la gorge de déplacement du manchon de commutation (5) disposée sur la partie terminale du premier arbre à double joint de cardan (29). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que l'organe de commande du second embrayage (10) à deux fourchet- tes, comprend des fourchettes de commutation (14, 17), des vérins de commutation (6), des couvercles (20), des pistons de commutation (7), une tige de guidage (9), une douille entretoise (15), un ressort de dé- brayage (16), une douille filetée (18), des anneaux d'étanchéité (19), et des rondelles de réglage (12, 13), les extrémités libres des fourchettes (14, 17) venant en prise dans les gorges de déplacement du man- chon de commutation (5) disposé de façon à pouvoir coulisser longitudinalement sur la partie terminale du second arbre à double joint de cardan (4), et du man- chon de commutation double (2) susceptible de coulis- ser longitudinalement. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce que les man- chons de commutation (5) sont disposés sur les parties terminales des arbres à double joint de cardan (4, 29) en étant fixées radialement mais en étant susceptibles de coulisser longitudinalement. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le manchon de commutation double (2) est disposé sur l'extrémité extérieure d'un essieu à enfichage (3) en étant fixé radialement, mais en étant susceptible de coulisser longitudinalement, et ce manchon de commutation com- porte, sur ses deux côtés, des griffes qui peuvent être amenés à volonté en prise avec des griffes du manchon de commutation (5) ou bien avec les griffes de l'embrayage à griffes (1) solidaires du carter (24) du différentiel et fixées axialement sur lui. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un embraya- ge à griffes (1) est rapporté sur l'extrémité externe de l'essieu à enfichage (25) en étant solidaire en ro- tation de cet essieu et fixé axialement sur lui. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 8, caractérisé en ce que les orga- nes de commande des embrayages (10, 11) sont suscepti- bles d'être actionnés avec de l'air comprimé ou de l'huile.