Brevet FR2653387A1 — publié le 19910426

La présente invention concerne un dispositif formant différentiel utilisé notamment dans un véhicule automobile à boîte de vitesses mécanique. On connaît des différentiels de véhicules automobiles du type comprenant généralement un bottier externe entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un pignon solidaire du boîtier en engrènement avec un pignon de renvoi solidaire d'un arbre de transmission du véhicule et un boîtier interne porte-satellites logé dans le boîtier externe en étant mécaniquement accouplé en rotation à celui-ci et coaxial aux deux arbres de sortie du différentiel. Lors de la conduite du véhicule, notamment en suivant une file de véhicules à faible allure, il se produit souvent des oscillations longitudinales dues à une variation de la position de la commande du papillon des gaz, ou d'un levier de charge du moteur, imposée par le conducteur et entraînant une variation du couple moteur transmise au pignon du boîtier externe du différentiel par l'arbre de transmission du véhicule. De telles oscil- lations, dont la fréquence relativement basse dépend du rapport de botte de vitesses engagé, sont désagréables pour le conducteur et les éventuels passagers. La présente invention a pour but de pallier l'inconvénient précité en proposant un dispositif formant différentiel du type comprenant un boîtier externe monté rotatif dans un carter fixe; un boîtier interne porte-satellites logé dans le boîtier externe en étant mécaniquement couplé en rotation à ce dernier et coaxial aux deux arbres de sortie du différentiel et un moyen d'accouplement à friction disposé entre une face extrême du boîtier interne et une face interne du boîtier externe et constitué d'un empilage de disques annulaires coaxiaux aux arbres de sortie et alternativement solidaires en rotation du boîtier externe et d'un autre élément rotatif coaxial du différentiel et caractérisé en ce que le boîtier interne est accouplé au boîtier externe d'une part par des moyens autorisant un débattement angulaire relatif de part et d'autre d'une position moyenne lors d'oscillations forcées résultant d'une variation du couple moteur et associés à des moyens élastiques de rappel à la position moyenne et d'autre part par le moyen d'accouplement à friction avec l'élément rotatif formé par le boîtier interne, de sorte que le moyen d'accouplement à friction agisse comme amortisseur des oscillations forcées. Selon une caractéristique de l'invention, les disques du moyen à friction sont serrés axialement par des ressorts de compression logés dans le boîtier interne en étant de préférence situés sur une même circonférence et angulairement espacés de façon équidistante les uns des autres. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens autorisant le débattement angulaire comprennent au moins deux tenons solidaires du boîtier interne engagés chacun dans un évidement courbe réalisé dans le boîtier externe concentriquement à ce dernier et les moyens élastiques de rappel comprennent au moins deux paires de ressorts de compression, chacune disposée dans un évidement courbe de façon que les deux ressorts de la paire soient en appui de part et d'autre d'un tenon. Avantageusement, les tenons sont situés à l'opposé de la face extrême du boîtier interne et parallèles aux arbres de sortie du différentiel et les évidements courbes sont identiques et situés sur une même circonférence. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif formant différentiel conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. Le dispositif formant différentiel tel que représenté aux figures 1 et 2 comprend un boîtier externe de différentiel 1 monté rotatif relativement aux arbres de sortie coaxiaux 2 et 3 du différentiel par l'intermédiaire de moyens formant paliers constitués par exemple par deux roulements coniques 4 et 5 solidaires du carter fixe 6 du différentiel. Le bottier externe 1 est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une couronne extérieurement dentée 7 solidaire d'une bride du bottier 1 par des vis de fixation 8 et en engrènement avec un pignon de renvoi (non représenté) solidaire par exemple d'un arbre de trans- mission relié au moteur du véhicule par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses. Le boîtier externe 1 est constitué de deux parties entre lesquelles est fixé la couronne 7, une partie la formant le boîtier proprement dit et une partie lb formant couvercle de fermeture du boîtier la. Le roulement 4 est ainsi monté entre le carter 6 du différentiel et la partie formant couvercle lb tandis que le roulement 5 est monté entre le carter 6 et le boîtier la. Le différentiel comprend également un bottier interne 9 de forme générale cylindrique logé dans le bottier externe 1, coaxial aux deux arbres de sortie 2, 3 du différentiel et mécaniquement couplé en rotation au bottier externe 1 comme il sera décrit ultérieurement. Le boîtier interne 9 avec le boîtier externe 1 enferment les pignons du différentiel qui comprennent les deux pignons planétaires tronconiques 10 libres en rotation relativement au bottier externe 1 et solidaires respectivement des arbres de sortie 2 et 3 par exemple par l'intermédiaire de cannelures et les pignons satellites 11 montés sur l'arbre 12, celui-ci étant fixé à ses deux extrémités respective- ment dans deux trous correspondants coaxiaux 13 du boîtier interne 9 qui porte ainsi les pignons satellites 11 qui sont libres en rotation par rapport à l'arbre 12. Un moyen d'accouplement à friction 14 est disposé entre une face interne de la partie formant couvercle lb et une face extrême du boîtier interne 9 située en vis-à-vis de la face interne de la partie lb parallèlement à celle-ci. Le moyen d'accouplement 14 est constitué d'un empilage de disques annulaires coaxiaux aux arbres de sortie 2, 3 en étant disposés perpendiculairement à ces derniers et alternativement accouplés en rotation à la partie formant couvercle lb du boîtier externe 1 et au boîtier interne 9. Pour cela, certains 14a des disques comportent intérieurement des encoches périphériques régulièrement angulairement espacées pour définir des parties formant tenons s'engageant respectivement dans des rainures 15 réalisées dans la partie lb du boîtier externe 1 parallèlement aux arbres de sortie 2, 3, tandis que les autres disques 14b comportent extérieurement des encoches périphériques régulièrement angulairement espacées définissant des parties formant tenons s'engageant dans des rainures correspondantes 16 du boîtier interne 9 et également parallèles aux arbres de sortie 2, 3. Les disques 14a, 14b du moyen d'accouplement à friction 14 sont axialement serrés les uns contre les autres par une pluralité de ressorts de compression 17 logés respectivement dans des trous borgnes 18 percés dans le bottier interne 9 à partir de la face extrême de celui-ci. Les ressorts 17 sont disposés sur une même circonférence coaxialement aux arbres de sortie 2, 3 et sont de plus angulairement espacés de façon équidistante les uns des autres. Les ressorts 17 assurent ainsi une précharge axiale des disques 14a, 14b. Le bottier interne 9 est ainsi accouplé au bottier externe 1 par le moyen d'accouplement à friction 14 et est également accouplé au bottier externe 1 par des moyens autorisant un débattement angulaire relatif de part et d'autre d'une position moyenne lors d'oscillations forcées dues à la variation du couple moteur mentionnée précédemment, auxquels moyens sont associés des moyens élastiques de rappel à la position moyenne. Plus précisément, les moyens autorisant le débattement angulaire comprennent plusieurs tenons 19, dans le cas présent au nombre de deux, réalisés dans le bottier interne 9 à l'opposé de la face extrême en vis-à-vis du moyen d'accouplement 14 et s'étendant parallèlement aux arbres de sortie 2, 3 en s'engageant respectivement dans deux évidements courbes identiques 20 réalisés dans le bottier externe 1 concentriquement à ce dernier. Les deux évidements courbes 20 sont situés sur une même circonférence coaxialement aux arbres de sortie 2, 3. La figure 2 représente les deux tenons 19, qui sont diamétralement opposés, à leur position moyenne de part et d'autre de laquelle ils peuvent se débattre sur un secteur angulaire suivant l'évidement courbe correspondant 20 et déterminé par les moyens de rappel élastique. Ceux-ci comprennent deux paires de ressorts de compression 21 logés respectivement dans les deux évidements courbes 20. Les deux ressorts 21 de chaque paire sont en appui par l'une de leur spire extrême de part et d'autre d'un tenon 19 tandis que leur autre spire extrême opposée est en appui sur la paroi extrême 20a délimitant l'évidement courbe 20. Les ressorts 21 sont positionnés en appui de part et d'autre du tenon associé 19 par l'intermédiaire respectivement de deux plaques en L inversé 22, dont le pied de chacune recouvre en partie au moins une spire extrême du ressort correspondant 21 pour assurer à la lois le positionnement de celui-ci et son guidage dans l'évidement courbe 20 lors du débattement angulaire relatif mentionné précédemment. Bien entendu, il est possible de prévoir trois ou plusieurs tenons 19 angulairement espacés de façon équidistante sur une même circonférence et susceptibles de débattre angulairement respectivement dans trois ou plusieurs évidements courbes identiques 20. Une plaque de fermeture 23 emprisonne les paires de ressorts 21 dans leurs évidements courbes respectifs 20 et est fixée amoviblement au boîtier externe 1, par exemple par des vis de fixation (non représentées). Le fonctionnement du dispositif ci-dessus décrit va être maintenant expliqué. Une variation de position de la commande du papillon des gaz, ou d'un levier de charge du moteur, imposée par le conducteur du véhicule comportant le dispositif différentiel conforme à l'invention déclenche une série d'oscillations des éléments de transmission reliant l'arbre du moteur aux roues du véhicule. Ces oscillations correspondent à des couples de torsion amenant une déformation des ressorts de compression 21 et ainsi un débattement ou mouvement relatif alternatif, comme symbolisé par les doubles flèches en figure 2, entre le boîtier interne 9 et le boîtier externe I. Il y a donc également mouvement relatif alternatif entre le boîtier interne 9 et la partie formant couvercle lb et, par conséquent, entre les disques annulaires 14a et les disques annulaires 14b. Ces disques agissent ainsi comme amortisseur de torsion et leur rôle est donc de dissiper de l'énergie pendant les périodes d'oscillations forcées. L'énergie dissipée est fonction de la qualité du revêtement des disques 14a, 14b ainsi que de la précharge axiale des ressorts 17. Le retour en position moyenne du boîtier interne 9 est réalisé par les ressorts 21 agissant entre le bottier externe 1 et le boîtier interne 9. La raideur globale en rotation définie par les ressorts 21 doit être inférieure à la raideur totale des transmissions du véhicule. Le dispositif formant différentiel de l'invention permet donc de diminuer l'amplitude des oscillations ou accélérations longitudinales nuisibles au confort des occupants du véhicule. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif formant différentiel, du type comprenant un boîtier externe (1) monté rotatif dans un carter fixe (6); un boîtier interne portesatellites (9) logé dans le boîtier externe (1) en étant mécaniquement accouplé en rotation à ce dernier et coaxial aux deux arbres de sortie (2, 3) du différentiel; et un moyen d'accouplement à friction (14) disposé entre une face extrême du boîtier interne (9) et une face interne du boîtier externe (1) et constitué d'un empilage de disques annulaires (14a, 14b) coaxiaux aux arbres de sortie (2, 3) et alternativement solidaires en rotation du boîtier externe (1) et d'un autre élément rotatif coaxial du différentiel; caractérisé en ce que le boîtier interne (9) est accouplé au boîtier externe (1) d'une part par des moyens (19, 20) autorisant un débattement angulaire relatif de part et d'autre d'une position moyenne lors d'oscillations forcées résultant d'une variation du couple moteur et associés à des moyens élastiques de rappel (21) à la position moyenne et d'autre part par le moyen d'accouplement à friction (14) avec l'élément rotatif formé par le boîtier interne (9), de sorte que le moyen d'accouplement à friction (14) agisse comme amortisseur des oscillations forcées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques (14a, 14b) du moyen d'accouplement à friction (14) sont serrés axialement par des ressorts de compression (17) logés dans le boîtier interne (9) en étant de préférence situés sur une même circonférence et angulairement espacés de façon équidistante les uns des autres. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens précités autorisant le débattement angulaire comprennent au moins deux tenons (19) solidaires du bottier interne (9) et engagés chacun dans un évidement courbe (20) réalisé dans le bottier externe (1) concentriquement à ce dernier et en ce que les moyens élastiques de rappel précités comprennent au moins deux paires de ressorts (21), chacune disposée dans un évidement courbe (20) de façon que les deux ressorts (21) de la paire soient en appui de part et d'autre d'un tenon (19). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tenons (19) précités sont situés à l'opposé de la face extrême précitée du boîtier interne (9) et sont parallèles aux arbres de sortie (2, 3) du différentiel. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les évidements courbes précités sont identiques et situés sur une même circonférence. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de fermeture (23) emprisonnant les paires de ressorts (21) dans leurs évidements courbes respectifs (20) et fixée amoviblement au boîtier externe (1). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux ressorts (21) de chaque paire précitée sont positionnés en appui de part et d'autre du tenon associé (19) par l'intermédiaire respectivement de deux éléments (22) servant également de guidage des resscrts (21) lors du débattement angulaire relatif précité. 8. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif formant différentiel tel que défini aux revendications 1 à 7.