Brevet FR3045123A1 — publié le 20170616

"DIFFERENTIEL AUTOBLOQUANT POUR UN TRAIN DE ROUES D'UN VEHICULE" [0001] L'invention concerne un différentiel autobloquant pour un train de roues d'un véhicule, notamment automobile. [0002] L'invention s'applique en particulier, mais de manière non limitative, à un véhicule automobile comprenant au moins un train de roues motrices. [0003] Il est bien connu que les trains de roues des véhicules sont équipés de différentiels pour permettre aux roues d'un même train d'effectuer des trajets différents, notamment lors des virages ou lorsque la route présente des irrégularités importantes, sans qu'aucune d'elles ne patine. Un inconvénient majeur de ce type de différentiel est que, lorsque l'adhérence d'une des roues du train n'est plus suffisante, par exemple à cause d'une flaque d'huile ou d'un sol meuble, cette dernière se met à patiner et le différentiel est alors incapable de transmettre le couple moteur à l'autre roue du train. Le véhicule perd donc toute motricité. [0004] Pour pallier cet inconvénient, il est connu d'utiliser un différentiel à glissement limité dits autobloquant, par exemple tel que décrit dans le document de brevet GB 2182733. Le différentiel comprend, sur chaque demi-arbre portant une roue du train, un jeu d'engrenages comprenant un planétaire entrainé par une roue dentée solidaire du demi-arbre, et un satellite entraîné par le planétaire. La denture du satellite est hélicoïdale de telle sorte qu'elle permette l'entrainement dudit satellite par le planétaire. En revanche, les force de frottement présentes lors de l'entraînement du planétaire par le satellite sont telles qu'un tel entraînement devient impossible : une telle situation, dans laquelle le satellite tend à fournir un effort d'entrainement au planétaire, se rencontre justement lorsque une des roues du train patine. Le résultat est le blocage de la rotation des engrenages du jeu, induisant le ralentissement de la roue qui patine et le transfert du couple à l'autre roue. Le véhicule conserve ainsi toute sa motricité. [0005] Cependant, de tels différentiels autobloquants sont complexes à réaliser et nécessitent beaucoup de pièces et d'engrenages souvent différents entre eux, élevant d'autant le coût de ces dispositifs. 3045123 2 [0006] La présente invention a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus de l'art antérieur. [0007] Pour atteindre ce but, le différentiel autobloquant selon l'invention comprend deux jeux d'engrenages destinés à être entrainés respectivement par deux demi-arbres portant 5 chacun une roue du train, chaque jeu d'engrenages comprenant un planétaire solidaire d'un demi-arbre et un satellite comportant une première partie apte à engrener le planétaire pour être entraîné en rotation par ce dernier et une deuxième partie à denture hélicoïdale solidaire de la première partie, caractérisé en ce que la deuxième partie du satellite d'un des deux jeux d'engrenages est apte à engrener directement la deuxième 10 partie du satellite de l'autre jeu d'engrenages, les dentures hélicoïdales des satellites respectivement des deux jeux d'engrenages étant inversées et ayant un pas et une inclinaison choisis pour permettre d'une part la rotation des satellites chacun autour d'un axe en mode de fonctionnement différentiel, et d'autre part le blocage de la rotation des satellites en mode autobloquant. 15 [0008] Selon une autre particularité, les deux parties de chaque satellite sont concentriques. [0009] Selon une autre particularité, chaque satellite est réalisé en deux pièces distinctes assemblées entre elles, chaque pièce correspondant à une des deux parties du satellite. [0010] Selon une autre particularité, chaque satellite est réalisé en une seule pièce. 20 [0011] Selon une autre particularité, le planétaire et la première partie du satellite de chaque jeu d'engrenages est de type conique. [0012] Selon une autre particularité, le différentiel autobloquant comprend un boitier enfermant les jeux d'engrenages, une couronne solidaire du boitier et apte à être entraînée par un pignon solidaire d'un arbre de transmission du véhicule, les axes de 25 rotation des satellites respectivement des deux jeux d'engrenages étant solidaires d'une paroi du boitier. [0013] L'invention concerne également un train de roues d'un véhicule, notamment automobile, comprenant un différentiel tel que décrit précédemment. 3045123 3 [0014] L'invention concerne également un véhicule, notamment automobile, comprenant un moteur, un arbre de transmission du couple moteur et un train de roues motrices conforme au train de roues tel que décrit précédemment. [0015] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et 5 avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - La figure 1 représente une vue schématique de dessus d'un véhicule comprenant un train de roues comportant un différentiel selon l'invention ; 10 - La figure 2 représente une vue en perspective d'un différentiel autobloquant selon l'invention ; - La figure 3A représente une vue en perspective d'une partie du différentiel dans laquelle sont montrés deux jeux d'engrenages entraînés respectivement par deux demi-arbres du train de roues, les flèches illustrant le mode de fonctionnement 15 différentiel ; - La figure 3B représente la même vue en perspective que la figure 3A, les flèches illustrant le fonctionnement en mode autobloquant ; - La figure 4 représente une vue en perspective de deux satellites du différentiel de la figure 3A et engrenés via leurs dentures hélicoïdales respectives. 20 [0016] On décrit ci-après l'invention en se référant aux figures 1 à 4, appliquée à un véhicule 24, notamment automobile. [0017] Le véhicule automobile 24 représenté à la figure 1 comprend un moteur de propulsion 25, ainsi qu'une boîte de vitesses 26 reliée à une transmission, cette transmission comprenant un arbre destiné à entraîner le train de roues motrices du 25 véhicule 24. [0018] Le train de roues motrices comprend deux demi-arbres 2, 3, chacun portant une roue du véhicule 24. Ces deux demi-arbres 2, 3 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un différentiel autobloquant 1 selon l'invention. 3045123 4 [0019] Le différentiel autobloquant 1 comprend deux jeux d'engrenages 4, 5 destinés à être entrainés respectivement par les deux demi-arbres 2, 3 du train de roues. Les jeux d'engrenages 4, 5 sont intégrés dans un boitier 22 du différentiel 1. Le différentiel autobloquant 1 comprend également une couronne 23 solidaire du boitier 22 formant l'une 5 des parois latérales du boitier 22 et apte à être entrainée par un pignon, non représenté, solidaire de l'arbre de transmission du véhicule 24. En outre, les deux demi-arbres 2, 3 traversent les parois latérales du boitier de sorte que la rotation du boitier 22 autour des demi-arbres 2, 3 soit possible. [0020] Chaque jeu d'engrenages 4, 5 comprend un planétaire 6, 7 et un satellite 10, 11. 10 Le planétaire 6, 7 de chaque jeu d'engrenages 4, 5 est de type conique, possède une denture droite 8, 9 et est solidaire de l'extrémité du demi-arbre 2, 3 correspondant, de sorte que le demi-arbre fasse office d'axe de rotation du planétaire 6, 7 correspondant. [0021] Le satellite 10, 11 de chaque jeu d'engrenages 4, 5 est destiné à être entrainé en rotation par le planétaire 6, 7 du même jeu d'engrenages 4, 5, selon un axe 20, 21 15 solidaire de l'une des parois du boitier 22 et perpendiculaire à l'axe de rotation du planétaire 6, 7 de chaque jeu d'engrenages 4, 5, c'est à dire aux demi-arbres 2, 3 du train de roues motrices. Les axes de rotation 20, 21 respectivement des deux satellites 10, 11 sont donc parallèles entre eux. Chaque satellite 10, 11 comprend deux parties concentriques 12, 13, 16, 17, solidarisées sur l'axe de rotation 20, 21 du satellite 10, 11. 20 Le satellite 10, 11 de chaque jeu d'engrenages 4, 5 peut être réalisé en deux pièces distinctes, chaque pièce correspondant à une des deux parties du satellite 10, 11, ou en une seule pièce. [0022] La première partie 12, 13 de chaque satellite 10, 11 est de type conique, possède une denture droite 14, 15 et est destinée à engrener le planétaire 6, 7 correspondant. La 25 deuxième partie 16, 17 de chaque satellite 4, 5 comprend quant à elle une denture de forme hélicoïdale 18, 19, de pas et d'inclinaison déterminés. L'angle d'inclinaison de la denture hélicoïdale 18, 19 est choisi parmi une plage de valeurs comprises entre 60° et 85°, préférentiellement autour de 60°. Le pas de ladenture hélicoïdale 18, 19 est quant à lui préférentiellement d'environ 100 mm. Bien entendu, pour assurer le bon engrènement des satellites 10, 11 entre eux, la valeur absolue du pas et de l'angle d'inclinaison des dentures hélicoïdales 18, 19 des deux satellites 10, 11 respectivement des deux jeux d'engrenages 4, 5 sont identiques. 3045123 5 [0023] La deuxième partie 16, 17 du satellite 10, 11 d'un des deux jeux d'engrenages 4, 5 est en engrènement avec la deuxième partie 16, 17 du satellite 10, 11 de l'autre jeu d'engrenages 4, 5. De fait, les dentures hélicoïdales 18, 19 des satellites 10, 11 respectivement des deux jeux d'engrenages 4, 5 sont inversées. Cette configuration des 5 dentures hélicoïdales 18, 19 permet ainsi la rotation des deux satellites 10, 11 l'un par rapport à l'autre en sens inverse uniquement. En effet, la rotation des deux satellites 10, 11 l'un par rapport à l'autre dans le même sens, engrenés entre eux au niveau de leurs deuxièmes parties 16, 17, provoque un décalage des dents dans la direction des axes de rotation 20, 21 respectivement des deux satellites 10, 11. Ce décalage provoque le 10 blocage de la rotation dans le même sens des deux satellites 10, 11 engrenés. [0024] Ces caractéristiques techniques liées à l'inclinaison et au pas déterminés de la denture hélicoïdale 18, 19 de la deuxième partie 16, 17 de chaque satellite 10, 11 permettent le fonctionnement du différentiel autobloquant 1 selon un mode dit différentiel ou selon un mode dit autobloquant, en fonction des situations auxquelles sont confrontés 15 les conducteurs du véhicule 24 comprenant un train de roues motrices équipé du différentiel autobloquant 1 selon l'invention. Ces deux modes de fonctionnement vont maintenant être décrits. [0025] En référence à la figure 3A, le mode de fonctionnement différentiel va être décrit. [0026] Ce mode de fonctionnement permet le maintien de l'adhérence au sol des roues 20 d'un même train lorsque la distance parcourue par une des roues du train est différente de la distance parcourue par l'autre roue du train. C'est le cas notamment lors des virages, la roue extérieure parcourant une distance supérieure à la roue intérieure. [0027] Dans ce mode de fonctionnement, les vitesses de rotation respectivement des deux demi-arbres 2, 3 du train sont non nulles et différentes. Les planétaires 6, 7 25 respectivement des deux jeux d'engrenages 4, 5 présentent donc des vitesses de rotation différentes, ce qui provoque la rotation des deux satellites 10, 11 engrenés en sens inverse l'un par rapport à l'autre. Ainsi, le mode de fonctionnement différentiel est assuré. Ce mode de fonctionnement est possible car c'est le planétaire 6, 7 de chaque jeu d'engrenages 4, 5 qui transmet le couple du moteur 25 au satellite 10, 11 correspondant. 30 Pour cela, les vitesses de rotation des deux demi-arbres 2, 3, bien que différentes, doivent rester proches. 3045123 6 [0028] En référence à la figure 3B, le mode de fonctionnement autobloquant va être décrit. [0029] Ce mode de fonctionnement est caractérisé par le blocage de la rotation des satellites 10, 11 engrenés respectivement des deux jeux d'engrenages 4, 5. Ce mode 5 autobloquant se rencontre en particulier dans deux situations de conduites décrites ci- dessous. [0030] Dans une première situation de conduite, les deux roues motrices d'un même train parcourent la même distance. C'est le cas notamment lors de la conduite du véhicule 24 en ligne droite sur sol régulier. Les deux demi-arbres 2, 3 ont alors la même vitesse de 10 rotation, et les planétaires 6, 7 de chaque jeu d'engrenages 4, 5 tendent à provoquer la rotation dans le même sens des satellites 10, 11 correspondants. Or, la structure hélicoïdale des dentures 18, 19 de la deuxième partie 16, 17 respectivement des deux satellites 10, 11 engrenés empêchent la rotation desdits satellites 10, 11, comme cela a été expliqué plus haut. 15 [0031] Dans une deuxième situation de conduite, une des roues motrice d'un train est en perte d'adhérence, tandis que l'autre roue du même train conserve son adhérence. C'est le cas notamment lorsque la roue en perte d'adhérence patine à cause d'une flaque de liquide, par exemple une flaque d'huile. Dans ces conditions, la vitesse de rotation du demi-arbre 2, 3 portant la roue qui patine a tendance à être nettement supérieure à la 20 vitesse de rotation de l'autre demi-arbre 2, 3 du train, qui tend à être nulle. [0032] Contrairement au mode de fonctionnement différentiel, lorsque les vitesses de rotation des demi-arbres 2, 3 du même train tendent à être très différentes, le satellite 10, 11 couplé au demi-arbre 2, 3 portant la roue qui patine tend à entraîner le satellite 10, 11 couplé au demi-arbre 2, 3 portant l'autre roue du même train. Or, le pas et l'inclinaison des 25 dentures hélicoïdales 18, 19 des satellites 10, 11 sont choisis pour que les forces de frottement engendrées par l'entrainement du satellite 10, 11 d'un des deux jeux d'engrenages 4, 5 par le satellite 10, 11 de l'autre jeu d'engrenages 4, 5 soient si élevées que toute rotation des satellites 10, 11 l'un par rapport à l'autre devient impossible. On dit que le pas de la denture hélicoïdale 18, 19 est irréversible, car il permet la rotation des 30 satellites 10, 11 l'un par rapport à l'autre en sens inverse uniquement s'il n'y a pas de transmission de couple d'un satellite 10, 11 à l'autre. 3045123 7 [0033] Le résultat est donc le blocage de la rotation des satellites 10, 11 engrenés respectivement des deux jeux d'engrenages 4, 5. Ainsi le couple du moteur 25 peut être réparti vers les deux demi-arbres 2, 3 du train qui conservent tous les deux la même vitesse de rotation. 5 [0034] Ainsi, le différentiel autobloquant 1 selon l'invention permet de remplir les mêmes fonctions que tout différentiel autobloquant connu, tout en proposant une construction plus simple, présentant un nombre de pièces réduit. Il en résulte un coût de fabrication et un encombrement réduits du différentiel selon l'invention. [0035] 10 REVENDICATIONS1. Différentiel autobloquant (1) pour un train de roues d'un véhicule, notamment automobile, comprenant deux jeux d'engrenages (4, 5) destinés à être entrainés respectivement par deux demi-arbres (2, 3) portant chacun une roue du train, chaque jeu d'engrenages (4, 5) comprenant un planétaire (6, 7) solidaire d'un demi-arbre (2, 3) et un satellite (10, 11) comportant une première partie (12, 13) apte à engrener le planétaire (6, 7) pour être entraîné en rotation par ce dernier (6, 7) et une deuxième partie (16, 17) à denture hélicoïdale (18, 19) solidaire de la première partie (12, 13), caractérisé en ce que la deuxième partie (16, 17) du satellite (10, 11) d'un des deux jeux d'engrenages (4, 5) est apte à engrener directement la deuxième partie (16, 17) du satellite (10, 11) de l'autre jeu d'engrenages (4, 5), les dentures hélicoïdales (18, 19) des satellites (10, 11) respectivement des deux jeux d'engrenages (4, 5) étant inversées et ayant un pas et une inclinaison choisis pour permettre d'une part la rotation des satellites (10, 11) en mode de fonctionnement différentiel, et d'autre part le blocage de la rotation des satellites (10, 11) chacun autour d'un axe (20, 21) en mode autobloquant. 2. Différentiel autobloquant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parties (12, 13, 16, 17) de chaque satellite (10, 11) sont concentriques. 3. Différentiel autobloquant (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque satellite (10, 11) est réalisé en deux pièces distinctes assemblées entre elles, chaque pièce correspondant à une des deux parties (12, 13, 16, 17) du satellite (10, 11). 4. Différentiel autobloquant (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque satellite (10, 11) est réalisé en une seule pièce. 5. Différentiel autobloquant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le planétaire (6, 7) et la première partie (12, 13) du satellite (10, 11) de chaque jeu d'engrenages (4, 5) est de type conique. 6. Différentiel autobloquant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un boitier (22) enfermant les jeux d'engrenages (4, 5), une couronne (23) solidaire du boitier (22) et apte à être entraînée par un pignon solidaire d'un arbre de transmission du véhicule, les axes de rotation (20, 21) des satellites (10, 11) respectivement des deux jeux d'engrenages (4, 5) étant solidaires d'une paroi du boitier (22). 3045123 9 7. Train de roues d'un véhicule, notamment automobile, comprenant un différentiel autobloquant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Véhicule, notamment automobile, comprenant un moteur, un arbre de transmission du couple moteur et un train de roues motrices conforme au train de roues selon la 5 revendication 7.