Brevet FR2677726A1 — publié le 19921218

i L'invention concerne un différentiel compre- nant une cage montée rotative dans un carter de diffé- ientiel, deux planétaires d'arbres d'essieu coaxiaux entre eux, maintenus rotatifs dans des alésages cylin- driques de la cage, et plusieurs pignons de compensation montés sans axe dans des alésages de la cage dans une disposition à axes parallèles, une partie des pignons de compensation étant en prise avec l'un des planétaires d'arbres d'essieu, une autre partie des pignons deir compensation étant en prise avec l'autre planétaire d'arbre d'essieu et les pignons de compensation étant en prise entre eux par au moins deux pignons appartenant respectivement à l'une et l'autre partie. De tels différentiels, sur lesquels les pignons de compensation sont montés rotatifs par leurs têtes de dents dans des alésages de cage r ont un effet d'autoblocage par suite des forces de frottement pro- duites sur ces pignons par la composante radiale des forces résultantes appliquées à leurs dents Lorsque les20 pignons de compensation sont uniformément répartis dans le sens de la périphérie, les planétaires des arbres d'essieu sont essentiellement maintenus centrés entre ces pignons, de sorte qu'un jeu périphérique s'établit tout autour de leurs têtes de dents, par rapport à leur25 alésage cylindrique, de sorte que les forces de frotte- ment désirées sont générées exclusivement sur les têtes des dents des pignons de compensation, si l'on ne tient pas compte des conditions de frottement sur les faces latérales.30 Partant de ces connaissances, on a déjà proposé de répartir les pignons de compensation de façon inégale sur la périphérie afin de générer une force radiale résultante d'une ampleur notable par suite des forces appliquées aux dents des planétaires des arbres35 d'essieu dans le but de produire une élévation considé- rable de l'effet de blocage du différentiel par le 2 I frottement entre les sommets des dents des planétaires d'arbres d'essieu et leurs alésages cylindriques dans la cage du différentiel Une telle répartition irrégulière a certains inconvénients, par exemple en ce qui concerne 5 l'équilibrage des masses et la réduction ainsi devenue nécessaire des pignons de compensation par rapport au nombre de pignons maximal possible et souhaitable pour la construc- tion. Le but de l'invention est de créer un diffé- rentiel du type mentionné, qui permette d'obtenir un effet de blocage nettement accru, sans que cela demande une dépense supplémentaire pour la construction, indé- pendamment de la répartition périphérique des pignons de compensation par rapport aux planétaires des arbres15 d'essieu, c'est-à-dire aussi, en particulier, dans le cas d'une disposition symétrique. A cet effet, selon l'invention, un différen- tiel comme indiqué au début est caractérisé en ce que au'au moins l'un des planétaires d'arbres d'essieu et/ou20 au moins l'un des pignons de compensation engrenant avec eux, présente, sur au moins une partie de sa largeur d'engrènement entre un planétaire d'arbre d'essieu et un pignon de compensation, un écart radial des centres M Tn des diamètres des cercles primitifs D, locaux de la25 denture par rapport à une droite A reliant les centres E 41 MK 2 des deux diamètres D des cercles de tête aux faces latérales de la denture et que la différence entre le diamètre DB de l'alésage cylindrique pour ledit planétaire d'arbre d'essieu et le diamètre DK de son30 cercle de tête est plus petite que la somme du double de l'écart radial maximal es du planétaire d'arbre d'essieu et de la valeur simple de l'écart radial maximal ep du pignon de compensation engrenant avec ce planétaire. Lorsque es désigne l'écart maximal sur un planétaire d'arbre d'essieu et ep désigne l'écart maximal sur un pignon de compensation, chaque fois entre Le centre M du cercle de tête et le centre MT du cercle primitif, on obtient ainsi (DB DK) nul, sans que cela affecte la validité de cette condi- tion. En fonction de la position d'engrènement, c'est-à-dire lors de mouvements de compensation entre 1 ( les deux planétaires d'arbre d'essieu, il se produit dans un tel engrenage, tout au moins périodiquement, un contact de frottement d'au moins un planétaire d'arbre d'essieu avec son alésage cylindrique dans la cage du différentiel.15 En respectant les indications ci-dessus pour le dimensionnement, en conformité avec l'invention, il est garanti que les planétaires d'arbre d'essieu ne sont pas centrés dans leurs alésages cylindriques et ne sont pas maintenus avec jeu par rapport à leurs alésages cylindriques par les pignons de compensation, mais que, lors de tout mouvement de compensation de vitesse de rotation, c'est-à-dire toute rotation relative des planétaires d'arbre d'essieu dans la cage du différen- tiel, il se produit un mouvement de glissement, généra- teur de frottement, des têtes de dents de ces plané- taires dans leurs alésages L'effet de blocage du différentiel selon l'invention peut ainsi être accru considérablement. Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, la ligne AT reliant les centres M Tn des diamètres primitifs locaux de la denture sur les plané- taires d'arbres d'essieu ou les pignons de compensation ayant ledit écart radial ep ou es, est une ligne courbe. Selon une deuxième exécution possible, la ligne AT reliant les centres M Tn des diamètres primi- tifs locaux de la denture sur les planétaires d'arbre d'essieu ou les pignons de compensation, s'étend paral- lèlement à ladite droite AB reliant les centres des deux diamètres de tête aux faces latérales de la denture. Les deux modes de réalisation sont à combiner chaque fois avec le choix adéquat du diamètre des alésages pour les planétaires d'arbre d'essieu La disposition selon le premier mode de réalisation men- tionné signifie essentiellement que les pignons et/ou les planétaires concernés sont à considérer comme " n'étant pas symétriques par rapport à l'axe, c'est-à- dire possèdent pratiquement une courbure Une telle forme est réalisable par exemple par des dispositions particulières pour le traitement thermique. La seconde solution indiquée signifie essen- tiellement que l'axe reliant les centres des cercles de tête et l'axe reliant les centres des cercles primitifs des pignons et/ou planétaires concernés sont mutuelle- ment décalés, de sorte que les pignons et/ou planétaires sont dissymétriques en section droite Ceci est réali- sable par exemple par un ablocage excentré pour la rectification, par rapport à l'ablocage pour le fraisage des dentures. Les deux modes de réalisation mentionnés peuvent également être combinés. Les planétaires d'arbre d'essieu et les pignons de compensation auront en règle générale la même grandeur entre eux, ce qui revient à dire que l'appli- cation concerne un différentiel avec une répartition uniforme du couple Les conditions selon l'invention peuvent alors être valables pour les deux planétaires d'arbre d'essieu Une application à un différentiel ayant une répartition inégale du couple, c'est-à-dire avec des planétaires d'arbre d'essieu de grandeurs inégales, est cependant possible aussi Les conditions35 mentionnées doivent dans ce cas être respectées pour l'un au moins des planétaires. J 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, ainsi que des dessins an- nexés, sur lesquels: la figure la est une coupe axiale d'un différentiel d'essieu, sans le carter de différentiel, avec une répartition uniforme du couple, auquel l'in- vention est applicable; la figure lb est une coupe transversale du différentiel selon la figure la, prise suivant la ligne E F; la figure 2 est une coupe axiale d'un différentiel central, entre un essieu avant et un essieu arrière d'un véhicule à quatre roues motrices par exemple, dont le carter est seulement indiqué en trait interrompu, permettant également l'application de l'invention; la figure 3 est une coupe transversale suivant G H du différentiel selon la figure 2; la figure 4 montre l'engrènement, par exemple suivant la diagonale I K de la figure 3, d'un différentiel de l'état de la technique; la figure 5 montre un engrènement analogue à celui de la figure 4 pour un premier mode de réalisation de l'invention et à une première position extrême; la figure 6 est une vue semblable montrant l'engrènement selon la figure 5 à une seconde position extrême; la figure 7 représente un engrènement analogue à celui de la figure 4 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, à une position extrême; la figure 8 montre un engrènement analogue à celui de la figure 4 selon un troisième mode de réali- sation de l'invention, à une position extrême; la figure 9 montre un planéraire d'arbre d'essieu ou un pignon de compensation selon l'invention dans une première exécution; et la figure 10 montre un planétaire d'arbre d'essieu ou un pignon de compensation selon l'invention dans une seconde exécution. Les figures la et lb seront ci-après décrites ensemble et seulement dans la mesure o il s'agit d'éléments essentiels à l'invention. Ces figures représentent une cage de diffé- rentiel 1 en plusieurs parties, possédant des portées 2, 3 pour le montage de roulements non représentés La cage 1 peut être monté rotative par ces roulements dans un carter de différentiel non représenté Un côté de la cage possède une bride 4 à laquelle peut être accouplé un pignon d'attaque La cage contient des alésages ou alvéoles 5, 6 coaxiaux dans lesquels sont montés rota- tifs, avec du jeu radial, deux planétaires d'arbre d'essieu 7, 8 coaxiaux entre eux Les planétaires en question sont solidaires d'arbres d'essieu 9, 10 qui sortent de la cage du différentiel La cage contient en outre deux groupes d'alésages il, 12 qui se coupent au moins par paire Dans ces alésages sont montés rotatifs, par glissement sur leurs têtes de dents, des pignons de compensation 13, 14 Les alésages ou alvéoles 11, 12 coupent chaque fois les alésages 5, 6 et l'agencement est tel que les pignons de compensation 13 sont en prise avec le planétaire 7 et les pignons de compensation 14 sont en prise avec le planétaire 8 Comme on peut le voir dans la coupe transversale, des engrènements sont prévus en plus entre chaque fois deux pignons de com- pensation 13, 14 dans une zone axiale médiane entre les planétaires En raison de la répartition à symétrie de révolution des pignons de compensation autour des35 planétaires, ces derniers sont centrés et maintenus sans contact dans les alésages 5, 6 de la cage, conformément à l-état de la technique. Sur les figures 2 et 3, des parties corres- pondant à celles des figures la et lb sont désignées par des références majorées chaque fois de 30 Il y a donc lieu de se référer à cet égard à ces premières figures. Dans l'exécution illustrée sur les figures 2 et 3, les planétaires d'arbre d'essieu 37 et 38 ont des grandeurs différentes, de sorte que les pignons de compensation 43, 44 sont situés sur des cercles primitifs différents et possèdent des longueurs différentes, leur engrènement mutuel se produisant à la hauteur du plus petit plané- taire 37 dans le sens axial A la place d'une bride pour l'entraînement, la cage de différentiel 31 de cet exemple est pourvue au centre d'une cannelure intérieure 34 dans laquelle peut s'emboîter un arbre moteur tubu- laire qui est coaxial au second arbre d'essieu 40 Les arbres d'essieu ou arbres secondaires 39, 40 sont seulement indiqués en trait interrompu Une seule portée 32 est représentée sur la cage, le deuxième montage en rotation s'effectuant indirectement par l'arbre moteur précité, non représenté La figure 3 montre la disposi- tion de pignons de compensation 43, 44 uniformément répartis dans le sens de la périphérie et leur montage rotatif dans les alvéoles 41, 42 Par ces pignons, le planétaire 37, représenté en coupe, et le planétaire 38, lequel est seulement représenté en trait interrompu, sont maintenus centrés et sans contact dans leurs alésages récepteurs 35, 36 d'après l'état de la tech-30 nique. La figure 4, se référant à la figure 3, montre une zone diagonale comportant deux pignons de compensa- tion 44, 44 ' et le planétaire d'arbre d'essieu 38 maintenu centré entre eux dans son alésage 36 Des35 lignes en trait interrompu indiquent les cercles primi- tifs T 44, T 3 des pignons et du planétaire mentionnés, lesquels roulent l'un sur l'autre, pendant que les pignons de compensation s'appuient par les têtes de leurs dents, essentiellement en direction de la diago- nale I-K, dans leurs alésages ou alvéoles 42, 42 '. La figure 5 montre essentiellement la même configuration que la figure 4 Les parties correspon- dantes sont désignées par des références majorées chaque fois de 10 Pour simplifier, les représentations des dentures ont été remplacées par les cercles de tête des dents avec leur centre MI, Sur le pignon de compensation 54, le centre MT du cercle primitif T 54 est déporté par rapport au centre du cercle de tête K 54 de la quantité ep Le planétaire d'arbre d'essieu 48 correspond entiè- rement au planétaire 38 De même, le pignon de compen- sation 54 ' correspond au pignon 44 ' DB désigne le diamètre de l'alésage 46 et DK désigne le diamètre du cercle de tête du planétaire d'arbre d'essieu 48 A la position extrême illustrée, o l'excentricité ep se trouve sur l'axe I K, le cercle de tête K 48 vient toucher l'alésage 46 lorsque la condition (DB DK) correspond alors à e p/2. Sur la figure 6, les mêmes parties que sur la figure 5 sont désignées par les mêmes références. L'écart ou excentricité du centre MT du cercle primitif T 54 par rapport au centre M du cercle de tête K 53 est de nouveau orienté suivant la diagonale I K, mais s'étend ici en direction du planétaire d'arbre d'essieu 48 par rapport au centre MK du cercle de tête Une application du cercle de tête K 48 du planétaire 48 contre l'alvéole 46, sur le côté opposé, se produit également, à nouveau à condition que (DB DK) L'excentricité du planétaire 48 lui-même est alors de nouveau de e /2. Les figures 5 et 6 font clairement ressortir que pendant une révolution du pignon de compensation 54 réalisé selon l'invention, le planétaire d'arbre d'es- sieu 48 vient s'appliquer deux fois, en glissant, contre son alésage 46. Sur la figure 7, les éléments correspondant à ceux des figures 5 et 6 sont désignés par des références majorées de 10 Les pignons de compensation 64, 64 ' sur la diagonale I K sont de forme conventionnelle, ce qui veut dire que leur cercle primitif T 64 est concentrique à leur cercle de tête K 64 Par contre, le planétaire d'arbre d'essieu 58 est conformé, selon l'invention, de manière que le centre MT de son cercle primitif T 58 soit excentré par rapport au centre MK de son cercle de tête K 58 L'excentricité est désignée par e et s'étend en 58 ' s direction de la diagonale I K Le diamètre du cercle de tête est désigné par DK, le diamètre du cercle primitif par DT et le diamètre de l'alésage 56 par DB. Un contact de frottement du cercle de tête K 58 avec l'alésage ou l'alvéole 56 pour le planétaire 58 a lieu lorsque la condition (DB DK) rotation du planétaire 58 dans l'alvéole. Dans la figure 8, des éléments correspondant à ceux de la figure 7 sont désignés chaque fois par des références majorées de 10 L'exécution du pignon de 2 _compensation 74 est analogue à celle du pignon 54 selon les figures 5 et 6 L'excentricité ep du centre MT du cercle primitif T 74 s'étend ici en direction de la diagonale I K et radialement vers l'extérieur par rapport au centre MK du cercle de tête K 74, ce qui30 correspond à la position selon la figure 5. Le planétaire d'arbre d'essieu 68 est réalisé selon la figure 7, c'està-dire qu'une excentricité es est prévue entre le centre du cercle de tête K 68 et le centre du cercle primitif T 68 Il est cependant supposé35 que cette excentricité sur la diagonale I K s'étende en sens contraire, c'est-à-dire en direction du pignon de compensation 74 ' A la position illustrée, le cercle de tête du planétaire 68 est en contact avec son alésage 66 La condition devant être satisfaite pour qu'une telle application ait lieu est (DB DK) pendant une révolution du planétaire. La figure 9 montre un pignon ou un planétaire selon l'invention Une droite de référence A B relie les centres des cercles de tête %, et MK 2 des faces laté- rales du pignon ou du planétaire Un axe courbe A T, reliant les centres %Tn des cercles primitifs locaux, a une allure qui se différencie de cette droite AB' Pour au moins une section droite du pignon ou du planétaire, un écart excentré ep, es doit être prévu entre le centre M N du cercle de tête local et le centre M Tn du cercle primitif local. La figure 10 utilise les mêmes notions que la figure 9 Ici, l'axe de référence AB passe de nouveau par les centres M et MK 2 des cercles de tête aux faces latérales, mais l'axe AT, sur lequel sont situés les centres M Tn des cercles primitifs locaux, s'étend parallèlement à lui, de sorte que l'écart ou excentri-25 cité ep ou es existe aux faces latérales du pignon ou du planétaire et dans n'importe quelle section droite de celui-ci et possède partout la même grandeur. il REVENDI CATIONS I Différentiel comprenant une cage ( 1, 31) montée rotative dans un carter de différentiel, deux planétaires d'arbres d'essieu ( 7, 8; 37, 38; 48; 58; 68) coaxiaux entre eux, maintenus rotatifs dans des alésages cylindriques ( 5, 6; 35, 36; 46; 56; 66) de la cage, et plusieurs pignons de compensation ( 13, 14; 43, 44; 54; 64; 74) montés sans axe dans des alésages ( 11, 12; 41, 42; 52; 62; 72) de la cage dans une disposition à axes parallèles, une partie des pignons de compensation étant en prise avec l'un des planétaires d'arbres d'essieu, une autre partie des pignons de compensation étant en prise avec l'autre planétaire d'arbre d'essieu et les pignons de compensation étant en prise entre eux par au15 moins deux pignons appartenant respectivement à l'une et l'autre partie, caractérisé en ce que au moins l'un des planétaires d'arbres d'essieu ( 7, 8; 37, 38; 48; 58; 68) et/ou au moins l'un des pignons de compensation ( 13, 14; 43, 44; 54; 64; 74) engrenant avec eux, présente, sur au moins une partie de sa largeur d'engrènement entre un planétaire d'arbre d'essieu et un pignon de compensation, un écart radial des centres M Tn des diamètres des cercles primitifs DT locaux de la denture par rapport à une droite AB reliant les centres des deux diamètres Dy des cercles de tête aux faces latérales de la denture et que la différence entre le diamètre DB de l'alésage cylin- drique ( 5, 6; 35, 36; 46; 56; 66) pour ledit planétaire d'arbre d'essieu et le diamètre DK de son cercle de tête est plus petite que la somme du double de l'écart radial maximal es du planétaire d'arbre d'essieu et de la valeur simple de l'écart radial maximal ep du pignon de compensation engrenant avec ce planétaire. 2 Différentiel selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la ligne AT reliant les centres M Tn des diamètres primitifs locaux de la denture sur les plané- taires d'arbres d'essieu ou les pignons de compensation ayant ledit écart radial ep ou es, est une ligne courbe. 3 Diff érentiel selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la ligne AT reliant les centres M Tn des diamètres primitifs locaux de la denture sur les plané- taires d'arbre d'essieu ou les pignons de coipensation ayant ledit écart radial ep ou es, s'étend parallèlement à ladite droite AB reliant les centres des deux diamètres de tête aux faces latérales la de la denture.