Brevet FR2680401A1 — publié le 19930219

i L'invention concerne un différentiel compre- nant une cage de différentiel montée rotative et pouvant être entraînée en rotation dans un carter de différen- tiel, deux planétaires d'arbres d'essieu coaxiaux entre eux, maintenus rotatifs dans des alésages cylindriques de la cage, et plusieurs pignons de compensation ou satellites montés dans une disposition à axes parallèles dans des alésages de la cage et tournant avec celle-ci, une partie des satellites étant en prise avec l'un des planétaires d'arbres d'essieu, une autre partie des satellites étant en prise avec l'autre planétaire d'arbre d'essieu et les satellites étant en prise entre eux, chacun par au moins un satellite de l'autre partie des satellites, en vue de l'obtention d'une répartition inégale du couple entre les planétaires d'arbres d'es- sieu. Les différentiels de ce type sont utilisés sur les véhicules automobiles à plusieurs essieux moteurs comme différentiel dit central, par lequel le couple moteur est réparti de façon inégale sur les essieux moteurs, généralement de manière que la plus grande partie du couple moteur soit transmise à l'essieu sur lequel repose le poids du moteur Un différentiel du type mentionné est connu par le brevet européen O 347 165 Ai Un tel différentiel comporte des plané- taires d'arbres d'essieu de différentes tailles, qui sont placés axialement à distance l'un de l'autre afin que les satellites, en prise soit avec l'un soit avec l'autre planétaire, disposent d'une zone d'engrènement mutuel non perturbé. Le but de la présente invention est de per- fectionner un différentiel de ce type de manière que l'on obtienne des avantages dans la technique de fabri- cation et/ou dans le fonctionnement, que, surtout, on puisse obtenir une répartition très inégale du couple par des moyens simples, que la fabrication de la cage de différentiel puisse être simplifiée ou que la longueur hors tout de la cage de différentiel puisse être rac- courcie. A cet effet, selon l'invention, un différen- tiel comme indiqué au début est caractérisé en ce que les planétaires d'arbres d'essieu ont essentiellement le même diamètre de cercle primitif de fonctionnement entre eux et le même diamètre extérieur et qu'une partie au moins des satellites possède deux zones axiales diffé- rentes ayant des diamètres de cercle primitif de f onc- tionnement différents, dont l'une est chaque fois en prise avec l'un des planétaires d'arbres d'essieu et dont l'autre est en prise avec au moins un satellite de l'autre partie des satellites. Les avantages ainsi obtenus dans la technique de fabrication résident dans le fait que les plané- taires, généralement plus grands et par suite plus coû- teux, peuvent être des pièces identiques et que, par conséquent, les alésages pour les planétaires sont réalisables également de la même façon, notamment sous la forme d'un alésage traversant, ce qui demande éven- tuellement la mise en place d'une douille d'espacement entre les planétaires d'arbres d'essieu dans la cage de différentiel La répartition inégale du couple moteur s'obtient par les bras de levier effectifs différents sur les zones dentées d'une partie au moins des satel- lites, produisant des conditions de transmission de couple qui diffèrent en conséquence sur le planétaire d'arbre d'essieu en prise avec elle d'une part et sur d'autres satellites d'autre part. Différents autres avantages peuvent découler des modes de réalisation et des perfectionnements indiqués ci-après. Un premier mode de réalisation prévoit que l'autre partie des satellites possède également deux zones axiales différentes avec des diamètres de cercle primitif de fonctionnement différents, la première partie des satellites étant en prise par sa plus grande zone dentée avec le planétaire d'arbre d'essieu coor- donné et l'autre partie des satellites étant en prise par sa plus petite zone dentée avec le planétaire d'arbre d'essieu coordonné Selon ce mode de réalisa- tion, le rapport entre les différents couples déterminé par le rapport des diamètres de cercle primitif de fonctionnement de la première partie des satellites, est Io multiplié en plus par le rapport des diamètres de cercle primitif de fonctionnement de la deuxième partie des satellites, de sorte qu'on peut obtenir une répartition très inégale du couple moteur Une autre possibilité de ce mode de réalisation consiste à prévoir des zones dentées dont les nombres de dents diffèrent seulement de peu l'un de l'autre et de réaliser les deux groupes de satellites néanmoins identiques entre eux, de sorte qu'on obtient une nouvelle augmentation du nombre des pièces identiques Des alésages étagés en conséquence pour les deux groupes de satellites peuvent alors être usines de façon avantageuse à partir du même côté dans la cage de différentiel Lorsque les alésages pour les planétaires sont réalisés en même temps sous la forme d'un alésage traversant, on obtient un mode de fabrica- tion très avantageux pour la cage de différentiel. Un mode différent de réalisation possible prévoit que l'autre partie des satellites comporte une zone dentée uniforme, possède essentiellement la même longueur dentée que le planétaire d'arbre d'essieu30 coordonné et présente une disposition axiale concordant avec celle de ce planétaire Il devient ainsi possible de raccourcir considérablement la longueur d'encombre- ment axiale puisque les planétaires peuvent être placés très près l'un de l'autre selon ce mode de réalisation et même, dans le cas extrême, être appliqués directement l'un contre l'autre par leurs faces latérales situées à l'intérieur. Selon une première alternative de mise en oeuvre de 1 l'enseignement apporté par l'invention, les deux zones de diamètres de cercle primitif de fonction- nement différents des satellites présentent les mêmes modules de denture, mais des nombres de dents diffé- rents Ceci a l'avantage que les deux zones dentées sont réalisables par le même outil par enlèvement de copeaux. Selon une deuxième alternative de mise en oeuvre de l'enseignement apporté par l'invention, les deux zones de diamètres de cercle primitif de fonction- nement différents des satellites présentent les mêmes nombres de dents, mais des modules de denture diffé- rents, le rapport des nombres de dents des planétaires d'arbres d'essieu étant approximativement identique au rapport inverse des modules de denture de ces plané- taires On obtient ainsi une forme plus simple pour l'ébauche, laquelle devient réalisable de manière plus simple par un formage (sans enlèvement de copeaux) Une autre caractéristique de l'invention prévoit que les planétaires d'arbres d'essieu s'appuient l'un sur l'autre, au moins indirectement, par leurs faces laté- rales situées à l'intérieur dans la cage de différen- tiel. L'application de la solution selon l'invention est possible surtout dans les différentiels o les satellites s'appuient et se déplacent directement par leurs têtes de dents dans des alvéoles de la cage de différentiel, sans que soit exclue une solution avec des satellites montés rotatifs par des tourillons et, éventuellement, des planétaires montés rotatifs par des tourillons La denture peut être une denture droite dans chaque cas Il est cependant possible aussi, afin d'augmenter les forces de frottement, d'utiliser une denture oblique qui, en raison de la poussée axiale dans les dentures, produit des forces de frottement accrues du différentiel sur les faces latérales des planétaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre d'exemples de réalisation préférés mais nullement limitatifs de l'invention, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure la est une coupe axiale d'un différentiel selon l'invention comportant exclusivement des satellites étagés, selon une première exécution; la figure lb est une coupe axiale d'un différentiel selon l'invention comportant exclusivement des satellites étagés, selon une seconde exécution; la figure 2 est une coupe axiale d'un différentiel selon l'invention comportant un jeu de satellites étagés et un jeu de satellites droits; et la figure 3 est une coupe axiale d'un différentiel selon un mode de construction axialement raccourci, comportant un jeu de satellites étagés et un jeu de satellites droits. Chacune des figures montre une cage de diffé- rentiel à monter rotative dans un carter de différen- tiel, d'une manière non représentée, et à la bride de laquelle, visible dans les différentes figures, doit être fixée une couronne de différentiel pour l'entraî- nement. Selon les figures la et lb, deux planétaires d'arbres d'essieu 3, 4, de même grandeur, sont maintenus dans des alésages cylindriques de la cage de différen- tiel 1 Cette dernière comporte une portion centrale 11 à laquelle est reliée d'un seul tenant une bride 12 pour la fixation d'une couronne de différentiel non repré- sentée servant à l'entraînement Deux couvercles 13, 14 sont attachés de façon non représentée à la portion centrale 12 et fixent axialement les planétaires 3, 4 et les satellites 5, 6 dans la cage de différentiel Les couvercles sont pourvus de tubulures 15, 16 par les- quelles la cage de différentiel peut être montée rota- tive dans le carter de différentiel non représenté Un pignon 5 est directement en prise avec le planétaire 3, tandis qu'un autre satellite 6 est directement en prise avec le planétaire 4 Le satellite 5 présente deux zones dentées 7, 8 qui sont axialement séparées l'une de l'autre et dont celle désignée par 7, ayant le plus grand diamètre de cercle primitif de fonctionnement et plus particulièrement le plus grand nombre de dents dans cet exemple, est en prise avec le planétaire 3 De la même façon, le satellite 6 comporte deux zones dentées 9, 10 ayant des diamètres de cercle primitif de fonc- tionnement différents, c'est-à-dire ayant des nombres de dents différents dans cet exemple Cependant, dans ce cas r la zone dentée 10 avec le plus petit nombre de dents est en prise avec l'autre planétaire 4 La (petite) zone dentée 8 du satellite 5 et la (grande) zone dentée 9 du satellite 6, lesquelles se recouvrent axialement, sont en prise mutuelle, de sorte que le rapport de transmission entre les planétaires d'arbres d'essieu 3, 4 correspond au produit du rapport de dents des zones dentées 7/8 et du rapport de dents des zones 9/10 A la différence de l'exécution illustrée ici et dans laquelle les satellites diffèrent légèrement entre eux, il est possible aussi de prévoir des satellites parfaitement identiques. Selon la figure la, les planétaires 3, 4 s'appuient axialement vers l'intérieur sur un segment intermédiaire 17 de la portion centrale 11 de la cage de différentiel Ce segment pourrait également être rem- placé par une douille séparée placée dans la portion centrale. Selon la figure lb, les planétaires 3, 4 sont reçus dans un alésage traversant 18 ménagé dans la portion centrale Il de la cage de différentiel et s 'appuient axialement vers l intérieur contre les faces latérales de la zone dentée 9 des satellites 6. Il va de soi que dans cette exécution, au moins deux satellites 5 et deux satellites 6 sont prévus à différentes positions périphériques dans la cage de différentiel. La figure 2 montre une cage de différentiel 21 comportant une portion centrale 31 à laquelle est reliée d'un seul tenant une bride 32 pour la fixation d'une couronne de différentiel non représentée servant à l'entraînement Deux couvercles 33, 34 sont attachés de manière non représentée à la portion centrale 31 et fixent les planétaires d'arbres d'essieu 23, 24 et des satellites 25, 26 dans le sens axial à l'intérieur de la cage de différentiel Les couvercles sont pourvus de tubulures 35, 36 par lesquelles la cage de différentiel peut être montée rotative dans le carter de différentiel non représenté Deux planétaires 25, 26 de même grandeur sont disposés dans ce cas dans la cage; comme décrit en référence à la figure 1, ces planétaires peuvent être disposés chacun dans une ouverture cylindrique qui lui est coordonnée individuellement ou alors dans une ouverture cylindrique traversante, auquel cas la zone intermédiaire de la cage 21 représenterait une douille insérée à cet endroit Un premier satellite 25 est directement en prise avec le planétaire 23 et un deu- xième satellite 26 est directement en prise avec le planétaire 24 Le satellite 25 possède deux zones dentées 27, 28 ayant des diamètres de cercle primitif de fonctionnement différents et plus particulièrement des nombres de dents différents dans cet exemple, dont la plus grande zone dentée 27 est directement en prise avec le planétaire 23 et la plus petite zone dentée 28 est directement en prise avec le satellite 26, ayant le même diamètre sur toute son étendue Le rapport de transmis- sion entre les planétaires 23, 24 est déterminé exclusivement, dans ce cas, par le rapport des nombres de dents des zones 27, 28 du satellite 25. La figure 3 montre une cage de différentiel 41 comportant une portion centrale 51 reliée d'un seul tenant à une bride 52 pour la fixation d'une couronne de différentiel non représentée servant à l'entraînement. Deux couvercles 53, 54 sont fixés de façon non repré- sentée à la portion centrale 51 et fixent les plané- taires 43, 44 et les satellites 45, 46 axialement dans 1 la cage Les couvercles sont pourvus de tubulures 55, 56 par lesquelles la cage peut être montée rotative dans le carter de différentiel non représenté Les deux plané- taires d'arbres d'essieu 43, 44 sont directement appli- qués axialement l'un contre l'autre et possèdent la même grandeur, de sorte qu'ils peuvent être logés dans un alésage axial traversant 58 de la cage Un premier satellite 45 est directement en prise avec le planétaire 43 et un deuxième satellite 46 est directement en prise avec le planétaire 44 Le satellite 46 présente un longueur et une position axiale qui correspondent à celles du planétaire 44 et il engrène d'autre part avec une zone dentée 48 du satellite 45, zone qui présente un plus petit diamètre de cercle primitif de fonctionnement et plus spécialement, dans cet exemple, un plus faible nombre de dents Le satellite 45 comporte en outre une zone dentée 47 de plus grand diamètre de cercle primitif de fonctionnement, c'est-à-dire avec un plus grand nombre de dents dans cet exemple, qui est directement en prise avec le planétaire 43 Le contour indiqué de la cage de différentiel 21 sur la figure 2 fait ressortir le raccourcissement de la longueur axiale hors tout de l'exécution du différentiel illustrée sur la figure 3. Bien que les quatres figures montrent chacune seulement un satellite de chaque type, en prise avec l'un des planétaires, il va de soi que plusieurs satel- lites de type correspondant peuvent être répartis circonférentiellement dans la cage de différentiel A la place des nombres de dents différents, il est possible aussi de prévoir des modules différents, avec des nombres de dents identiques, pour obtenir les différents5 diamètres de cercle primitif de fonctionnement. REVENDICATIONS 1 Différentiel comprenant une cage de différen- tiel ( 1, 21, 41) montée rotative et pouvant être en- traînée en rotation dans un carter de différentiel, deux planétaires d'arbres d'essieu ( 3, 23, 43; 4, 24, 44) coaxiaux entre eux, maintenus rotatifs dans des alésages cylindriques de la cage, et plusieurs pignons de com- pensation ou satellites ( 5, 25, 45; 6, 26, 46) montés dans une disposition à axes parallèles dans des alésages de la cage et tournant avec celle-ci, une partie des satellites étant en prise avec l'un ( 3, 23, 43) des planétaires d'arbres d'essieu, une autre partie des satellites étant en prise avec l'autre planétaire d'arbre d'essieu ( 4, 24, 44 > et les satellites étant en prise entre eux, chacun par au moins un satellite de l'autre partie des satellites, en vue de l'obtention d'une répartition inégale du couple entre les plané- taires d'arbres d'essieu, caractérise en ce que les planétaires d'arbres d'essieu ( 3, 23, 43; 4, 24, 44) ont essentiellement le même diamètre de cercle primitif de fonctionnement entre eux et le même diamètre extérieur et qu'une partie au moins des satellites ( 5, 25, 45; 6, 26, 46) possède deux zones axiales différentes ( 7, 27, 47; 8, 28, 48) ayant des diamètres de cercle primitif de fonctionnement différents, dont l'une est chaque fois en prise avec l'un ( 3, 23, 43) des planétaires d'arbres d'essieu et dont l'autre est en prise avec au moins un satellite de l'autre partie des satellites ( 6, 26, 46). 2 Différentiel selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'autre partie des satellites ( 6) possède également deux zones axiales différentes ( 9, 10) avec des diamètres de cercle primitif de fonctionnement différents, la première partie des satellites ( 5) étant en prise par sa plus grande zone dentée ( 7) avec le35 planétaire d'arbre d'essieu ( 3) coordonné et l'autre partie des satellites ( 6) étant en prise par sa plus il petite zone dentée ( 10) avec le planétaire d'arbre d'essieu ( 4) coordonné. 3 Différentiel selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'autre partie des satellites ( 46) comporte une zone dentée uniforme et que cette autre partie des satellites ( 46) possède essentiellement la même longueur dentée que le planétaire d'arbre d'essieu ( 44) coordonné et présente une disposition axiale concordant avec celle de ce planétaire. 4 Différentiel selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les planétaires d'arbres d'essieu ( 43, 44) s'appuient l'un sur l'autre, au moins indirectement, par leurs faces latérales situées à l'intérieur dans la cage de différentiel ( 41). 5 Différentiel selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les planétaires d'arbres d'essieu ( 3, 4 > s'appuient directement, par leurs faces latérales situées à l'intérieur dans la cage de différentiel ( 1) sur la plus grande zone dentée ( 9), située au milieu, d'une partie des satellites ( 6). 6 Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux zones de diamètres de cercle primitif de fonctionnement différents ( 7, 27, 47; 8, 28, 48; 9, 10) des satellites ( 5, 25, 45; 6) présentent les mêmes modules de denture, mais des nombres de dents différents. 7 Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux zones de diamètres de cercle primitif de fonctionnement différents ( 7, 27, 47; 8, 28, 48; 9, 10) des satellites ( 5, 25, 45; 6) présentent les mêmes nombres de dents, mais des modules de denture différents, le rapport des nombres de dents des planétaires d'arbres d'essieu ( 3, 23, 43; 4, 24, 44) étant approximativement identique au rapport inverse des modules de denture de ces plané- taires.