Brevet FR2640341A1 — publié le 19900615

La présente invention concerne un différentiel autobloquant a pignons coniques. On sait qu'un différentiel a pour fonction d'entratner deux arbres de sortie à partir d'un même arbre d'entrée, par exemple pour entratner les deux roues motrices d'un véhicule. Le différentiel permet d'entratner ces deux arbres de sortie à des vitesses différentes, par exemple en virage dans le cas d'un véhicule. L'inconvénient des différentiels traditionnels réside dans le fait que le couple de sortie sur les deux arbres est limité par le plus faible des couples résistants. On a déjà proposé de résoudre ce problème à l'aide de différentiels à pignons coniques dits autobloquants ou à glissement limité. Ces différentiels comprennent un organe d'entrée constitué d'un porte-satellites, deux organes de sortie constitués par deux pignons planétaires, deux arbres de sortie associés chacun à l'un des pignons planétaires, et des moyens de solidarisation mobiles axialement pour solidariser par leur déplacement axial deux des trois organes d'entrée et de sortie. Ce déplacement axial peut d'ailleurs être limité au rattrapage des jeux, le paramètre de fonctionnement essentiel n'étant pas le déplacement en lui-même mais la force appliquée aux moyens de solidarisation. I1 résulte de cette solidarisation qui peut être totale ou partielle selon les moyens utilisés, que lorsque le couple résistant à une des sorties diminue, le couple d'entrée se trouve plus ou moins réparti entre les deux sorties. Ces différentiels autobloquants traditionnels présentent toutefois l'inconvénient qu'une friction existe en permanence entre leurs deux sorties des lors qu'un couple est appliqué à l'entrée. La présente invention vise à pallier cet inconvénient. A cet effet, l'invention a pour objet un différentiel autobloquant à pignons coniques, comprenant un organe d'entrée constitué d'un porte-satellites, deux organes de sortie constitués par deux pignons planétaires, deux arbres de sortie associés chacun à l'un des pignons planétaires, et des moyens de solidarisation mobiles axialement pour solidariser par leur déplacement axial deux des trois organes d'entrée et de sortie, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de blocage disposés entre au moins l'un des pignons planétaires et l'arbre de sortie qui lui est associé, pour s'opposer audit déplacement axial des moyens de solidarisation tant que le couple résistant sur cet arbre de sortie conserve une valeur suffisante. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, lesdits moyens de blocage peuvent comprendre au moins une première tige radiale engagée dans une première rainure radiale à section transversale en V, la première tige radiale étant entratnée en rotation par l'un des éléments constitués par le pignon planétaire et par l'arbre de sortie et la première tige radiale étant formée dans un organe entratné en rotation par l'autre de ces éléments, le couple résistant étant transmis de l'arbre de sortie, au pignon planétaire par la force d'appui de ladite première tige radiale sur l'un des flancs de ladite première rainure et le mouvement axial relatif de la première tige et de la première rainure radiales s'opposant au déplacement axial des moyens de solidarisation. On comprend que l'axe de la tige étant parallèle à l'arête du V, les deux flancs de celui-ci forment des rampes de sorte que, tant que le couple de sortie transmis du pignon planétaire à l'arbre de sortie conserve une valeur suffisante, la tige a tendance à monter sur ces rampes. Le mouvement axial relatif qui en résulte est utilisé pour s'opposer au mouvement axial des moyens de solidarisation, et par conséquent, pour bloquer ces derniers moyens. Si le couple résistant diminue, la tige reprend alors sa place au fond de la rainure permettant ainsi aux moyens de solidarisation de se déplacer axialement et par conséquent, de venir solidariser les deux organes souhaités parmi les trois organes d'entrée et de sortie. Bien entendu, la tige ne constitue pas obligatoirement un organe indépendant de l'élément dans lequel elle est montée. Elle peut par exemple être constituée d'une simple nervure de section semi-circulaire formée sur une surface de cet élément. De même, les flancs de la rainure en V peuvent ne pas hêtre symétriques et éventuellement ne pas être plans, par exemple en vue d'obtenir une progressivité de la solidarisation. La première tige radiale peut en outre être engagée dans deux premières rainures radiales dont les ouvertures se font face, l'une de ces rainures étant formée dans un organe solidaire en rotation du pignon planétaire et l'autre rainure étant formée dans un organe solidaire en rotation de l'arbre de sortie. La tige a alors pour effet de tendre à écarter axialement les deux organes porte-rainure, en s'appuyant sur les flancs opposés des deux rainures. Dans un premier mode de réalisation, les moyens de solidarisation comprennent un embrayage à deux ensembles de disques intercalés, les disques d'un ensemble étant solidaires en rotation de l'un des organes à solidariser et les disques de l'autre ensemble étant solidaires en rotation de l'autre organe à solidariser, ledit déplacement axial provoquant une friction d'un des ensembles de disques sur l'autre. Dans un autre mode de réalisation, les moyens de solidarisation peuvent comprendre un ensemble à crabots comprenant par exemple les extrémités en vis-à-vis des arbres des pignons planétaires, l'un des arbres étant canelé intérieurement et l'autre arbre étant canelé extérieurement. Le différentiel selon l'invention peut comprendre des moyens élastiques tendant à amener les moyens de solidarisation en position axiale de solidarisation, les moyens de blocage agissant à l'encontre de ces moyens élastiques. Il peut également comprendre une deuxième tige radiale engagée dans une deuxième rainure radiale, cette deuxième tige radiale étant solidaire en rotation de l'un des éléments constitués par l'organe d'entrée et par les moyens de solidarisation, et la deuxième rainure radiale étant formée dans l'autre de ces éléments, le déplacement axial étant provoqué par la force d'appui de la deuxième tige sur l'un des flancs de la deuxième rainure. Dans ce mode de réalisation, le meme phénomène que décrit ci-dessus en ce qui concerne le couple résistant se produit au niveau du couple d'entrée. Ce dernier a tendance à provoquer la montée de la deuxième tige sur l'une des rampes formée par la deuxième rainure en V et par conséquent à provoquer un déplacement axial relatif entre l'organe d'entrée et les moyens de solidarisation. Plus particulièrement, le couple d'entrée peut être transmis du bottier du différentiel à l'organe d'entrée par l'intermédiaire de la deuxième tige. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif deux modes de réalisation particuliers de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en daai-coupe axiale d'un premier mode de réalisation, - les figures 2a, 2b et2c sont des vues partielles en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 en illustrant le fonctionnement, - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un deuxième mode de réalisation, et - la figure 4 est une vue partielle en coupe selon IV-IV de la figure 3, Les éléments communs aux deux modes de réalisation ont reçu les mêmes chiffres de référence assortis de la lettre a pour le premier mode de réalisation, et de la lettre b pour le second. Ces deux différentiels comportent de façon connue un bottier la, lb solidaire d'un pignon conique d'entrée 2b (non représenté à la figure 1), un porte-satellites 3a, 3b solidaire en rotation du bottier la, lb et supportant les axes 4a, 4b des satellites Sa, 5b, deux arbres de sortie 6a, 6b et 7a, 7b respectivement, et deux pignons planétaires 8a, 8b et 9a, 9b respectivement, engrenant avec les satellites Sa, 5b. On se référera maintenant plus particulièrement au premier mode de réalisation de la figure 1. Les arbres de sortie 6a et 7a se terminent à l'intérieur du bottier la par des plateaux 10 et 11 respectivement, en appui sur les flasques du bottier, ces plateaux supportant chacun à leur périphérie un ensemble de prolongements axiaux 12 et 13. Ces prolongements portent des tiges radiales 14, 15. Chaque tige radiale est engagée dans une rainure radiale 16, 17 formée respectivement dans des saillies radiales 18, 19 d'arbres canelés 20, 21 coaxiaux aux arbres de sortie 6a et 7a. Les arbres 20 et 21 portent, dans leur zone axialement extérieure, des canelures extérieures sur lesquelles sont engagés des pignons 8a et 9a respectivement. A son extrémité radialement intérieure, l'arbre canelé 20 porte également des canelures extérieures 22 alors que l'arbre 21 porte à son extrémité radialement intérieure des canelures intérieures 23 susceptibles de recevoir les canelures 22 de l'arbre 20. Enfin, deux rondelles Belleville 24 et 25 sont disposées entre les faces intérieures des plateaux 10 et il et les extrémités axialement extérieures des arbres 20 et 21, pour presser ces deux arbres en direction l'un de l'autre de manière à tendre à engager les canelures 22 dans les canelures 23. Comme montré aux figures 2, les canelures 16 et 17 ont leurs couvertures qui se font face en direction du plan de symétrie du différentiel. Le couple d'entrée appliqué au bottier la est transmis aux arbres 20 et 21 par l'intermédiaire du porte-satellites 3a, des pignons satellites Sa, et des pignons planétaires 8a, 9a. I1 est- ensuite transmis, par l'intermédiaire des tiges 14 et 15 qui prennent appui sur les flancs des rainures 16 et 17, aux arbres de sortie 6a et 6b. La figure 2 représente le différentiel dans son fonctionnement normal. Dans cet état de fonctionnement, les couples résistants sur les arbres de sortie 6a et 7a produisent un glissement relatif en rotation des tiges 14 et 15 le long des rampes formées par les rainures 16 et 17 respectivement, ce glissement en rotation provoquant un écartement des arbres 20 et 21 contre l'action des rondelles 24 et 25. Dans cette position où les arbres 20 et 21 sont maintenus écartés, les canelures 22 et 23 ne sont pas engagées de sorte que ces arbres 20 et 21 sont indépendants en rotation. Le fonctionnement du différentiel est donc un fonctionnement normal. Si maintenant le couple résistant appliqué à l'arbre de sortie 6a diminue, les tiges 14 redescendent les rampes des rainures 16 pour se retrouver au fond de ces rainures comme représenté à la figure 2b. L'arbre 20 est ainsi repoussé vers la droite des figures 1 et 2 par les rondelles 24 de sorte que les canelures 22 viennent s'engager dans les canelures 23, solidarisant donc les arbres 20, 21. Le différentiel est ainsi bloqué. La figure 2a représente le cas symétrique dans lequel le couple résistant appliqué à l'arbre de sortie 7a diminue, ce qui permet un déplacement vers la gauche de l'arbre 21 et un blocage dans les mêmes conditions du différentiel. Aussi bien dans le présent mode de réalisation que dans celui décrit ci-après, la solidarisation est effectuée entre les deux sorties. On sait cependant que le blocage d'un différentiel peut être également obtenu en solidarisant l'entrée et une sortie. Ceci pourrait être obtenu dans le cas présent en remplaçant les canelures 22 et 23 des arbres 20 et 21 par des crabots formés aux extrémités axialement intérieures des prolongements 18 et 19, de part et d'autre des rainures 16 et 17, et agencés pour s'engager dans des évidements correspondants formés dans le porte-satellites 3. On reviendra maintenant au deuxième mode de réalisation des figures 3 et 4 dont la description a été entamée ci-dessus pour ses parties communies avec le premier mode de réalisation. Le porte-satellites 3b est entratné en rotation à partir du bottier lb par l'intermédiaire de tiges radiales 26, solidaires des extrémités des axes porte-satellites 4 b et intercalées avec des doigts d'entratnement 27 solidaires du bottier lb. Les tiges 26 sont par ailleurs engagées dans des rainures radiales 28 à section transversale en V formées dans deux organes de pression 29 et 30 disposés entre le bottier lb et le porte-satellites 3b. Les rainures 28 sont ouvertes face à face et enserrent par conséquent le doigt 26. Chaque axe 31, 32 des pignons planétaires, solidaire de ce pignon, est canelé extérieurement et entratne en rotation par ces canelures un plateau 33 formant des rainures radiales 34 ouvertes axialement vers l'extérieur en vis-à-vis de rainures radiales 35 formées dans un plateau 36 solidaire en rotation de l'un des arbres de sortie 6b et 7b. Des tiges radiales 37 sont engagées entre les plateaux 33 et 36 dans les rainures en vis-à-vis 34 et 35. Les canelures de chaque axe 31 et 32 reçoivent par ailleurs un premier ensemble de disques de friction 38 intercalé avec un deuxième ensemble de disques de friction 39 montés dans des encoches du porte-satellites 3b. Les disques 38 sont par conséquent solidaires en rotation des pignons planétaires 8b et 9b, alors que les disques 39 sont solidaires en rotation du porte-satellites 3b. Les disques 38 et 39 sont bloqués axialement, d'une part vers le plan de symétrie par un plateau 40 solidaire d'un des organes de pression 29, 30, et d'autre part du côté opposé par un circlip 41 solidaire axialement du porte-satellites 3b. Des rondelles Belleville 42 sont montées entre le porte-satellites 3b et les plateaux 40 de manière à tendre à écarter les organes de pression 29 et 30 axialement vers l'extérieur, de manière à exercer une précontrainte sur les disques 38 et 39. Enfin, des butées à aiguille 43 et 44 sont disposées entre les flasques latéraux du boîtier lb et les plateaux 36 et, respectivement, entre les plateaux 33 et les organes de pression 29 et 30. La figure 4 illustre le fonctionnement normal de ce différentiel. Si l'on considère à titre d'exemple le côté droit de la figure 3, le couple résistant appliqué dans cet état de fonctionnement au plateau 36 par l'intermédiaire de l'arbre de sortie 7b et s'oppose au couple d'entrée transmis au plateau 33 par l'intermédiaire de l'arbre 32 du pignon planétaire 9b. Il s'ensuit un glissement relatif en rotation des plateaux 33 et 36, les tiges 37 montant sur les rampes opposées formées par les flancs des rainures 34 et 35. Les organes de pression 30 sont donc repoussés vers le plan de symétrie du différentiel, les tiges 26 ne pouvant de ce fait monter les rampes formées par les flancs des rainures 28. Si le couple résistant appliqué à l'arbre de sortie 17b diminue, les tiges 37 vont avoir tendance à redescendre au fond des rainures 34 et 35, permettant alors un déplacement axial vers l'extérieur des organes de pression 30. Ce déplacement axial sera provoqué d'une part par la précontrainte appliquée par les rondelles Belleville 42, et d'autre part, par la force d'appui des tiges 26 sur le flanc arrière de la rainure 28 correspondante. Ce déplacement axial des organes de pression 30 entratne une compression des disques d'embrayage entre le plateau 40 et le circlip 41, d'où une solidarisation progressive des deux pignons planétaires 8b et 9b et par conséquent, des arbres de sortie 6b et 7b. On notera que le mode de réalisation représenté aux dessins présente l'avantage de permettre une dissymétrie entre les organes de pression 29 et 30, la tige 26 pouvant demeurer au fond de la rainure 28 correspondant à l'un de ces organes tout en montant le long d'un des flancs de la rainure de l'autre organe. Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu hêtre apportées à la description qui précède sans sortir pour autant ni du cadre ni de 11 esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Différentiel autobloquant à pignons coniques, comprenant un organe d'entrée constitué d'un porte-satellites (3a; 3b) deux organes de sortie constitués par deux pignons planétaires (8a, 9a; 8b, 9b), deux arbres de sortie associés chacun à l'un des pignons planétaires, et des moyens de solidarisation (22, 23 ; 29, 30, 38, 39) mobiles axialement pour solidariser par leur déplacement axial deux des trois organes d'entrée et de sortie, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de blocage (14, 16 ; 33, 35r 37), disposés entre au moins l'un des pignons planétaires et l'arbre de sortie qui lui est associé, pour s'opposer audit déplacement axial des moyens de solidarisation tant que le couple résistant sur cet arbre de sortie conserve une valeur suffisante. 2 - Différentiel selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de blocage comprennent au moins une première tige radiale (14) engagée dans une première rainure radiale (16 ; 34, 35) à section transversale en V, ladite première tige radiale étant entrainée en rotation par l'un des éléments constitués par le pignon planétaire et par l'arbre de sortie (6a; 7a), et la première rainure radiale étant formée dans un organe (18 ; 33) entratné en rotation par l'autre de ces éléments, le couple résistant étant transmis de l'arbre de sortie au pignon planétaire par la force d'appui de ladite première tige radiale sur l'un des flancs de ladite première rainure, et le mouvement axial relatif de la première tige et de la première rainure radiale s'opposant au déplacement axial des moyens de solidarisation. 3 - Différentiel selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite première tige radiale est engagée dans deux premières rainures radiales (34, 35) dont les ouvertures se font face, l'une de ces rainures étant formée dans un organe (33) solidaire en rotation du pignon 4 - Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens de solidarisation comprennent un embrayage à deux ensembles de disques (38, 39) intercalés, les disques d'un ensemble étant solidaires en rotation-de l'un des organes à solidariser, et les disques de l'autre ensemble étant solidaires en rotation de l'autre organe à solidariser, ledit déplacement axial provoquant une friction d'un des ensembles de disques sur l'autre. 5 - Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens de solidarisation comprennent un ensemble de crabots (22, 23). 6 - Différentiel selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit ensemble de crabots comprend les extrémités cn vis-à-vis des arbres (20, 21) des pignons planétaires, l'un des arbres étant canelé intérieurement et l'autre arbre étant canelé extérieurement. 7 - Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens élastiques (24, 25) tendent à amener les moyens de solidarisation en position axiale de solidarisation, lesdits moyens de blocage agissant à l'encontre desdits moyens élastiques. 8 - Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une deuxième tige radiale (26) engagée dans une deuxième rainure radiale (28), ladite deuxième tige radiale étant solidaire en rotation de l'un des éléments. constitués par l'organe d'entrée et par les moyens de solidarisation, et la deuxième rainure radiale étant formée dans l'autre de ces éléments, ledit déplacement axial étant provoqué par la force d'appui de la deuxième tige sur l'un des flancs de la deuxième rainure. 9 - Différentiel selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le couple d'entrée est transmis du bottier du différentiel à l'organe d'entrée par l'intermédiaire de ladite deuxième tige.