Brevet FR3115849A1 — publié le 20220506

Titre : DIFFERENTIEL DE BOÎTE DE VITESSE A JONCS D’ARRET D’AXE PORTE-SATELLITE Ce différentiel de transmission pour véhicule automobile comprenant un comprenant un boîtier (l), une barre cylindrique (5) s’étendant selon un axe transversal portant deux pignons satellites (20, 21) qui engrènent avec deux pignons planétaires (22,23) centrés sur l'axe longitudinal du différentiel, la barre cylindrique (5) comportant deux gorges périphériques (4) situées entre les deux pignons satellites (20,21) dans chacune desquelles est logé un jonc d'arrêt (6) monté élastiquement entre une position escamotée dans une des deux gorges périphériques (4) et une position saillante hors de ladite gorge périphérique (4). Figure pour l’abrégé : [Fig 1] DIFFERENTIEL DE BOÎTE DE VITESSE A JONCS D’ARRET D’AXE PORTE-SATELLITE La présente invention concerne les différentiels de transmission pour véhicules automobiles. Un différentiel de transmission de véhicule automobile permet de répartir inégalement le mouvement sortant de la boîte de vitesses vers les roues motrices, dans les virages notamment, où la roue intérieure parcourt une trajectoire plus courte et possède donc une vitesse réduite. Le différentiel a également pour fonction d'appliquer un rapport de réduction à la barre de sortie de la boîte de vitesses. La présente invention vise à constituer un différentiel de transmission pour véhicule automobile qui minimise les éléments utilisés pour le maintien en position de la barre porte-satellite. Techniques antérieures Un différentiel de sortie est constitué d'un boîtier solidaire d'une couronne de pont entrainée en rotation par une descente de pignon, laquelle est animée par le mouvement de l'arbre de sortie de la boîte de vitesses. Le boîtier contient un axe porte-satellites transversal autour duquel tournent deux pignons satellites qui engrènent avec deux pignons planétaires de sortie centrés sur l'axe longitudinal du différentiel. Pour bloquer l'axe porte-satellites dans le boîtier, une disposition connue est proposée dans le document FR 3 018 328. Ce document présente un boîtier de différentiel comprenant un axe transversal maintenu en position par une bague d'arrêt. La bague d'arrêt s'étend entre une rainure intérieure du boîtier de différentiel et une rainure périphérique sur une circonférence de l’axe porte-satellite. Néanmoins, le maintien en position de la bague nécessite l'usinage d'une gorge dans le boitier, ce qui le fragilise, en plus d’être particulièrement coûteux pour la réalisation de l’usinage de la rainure à l’intérieur du boîtier, dans une zone difficile d’accès et soumise à des contraintes de flexion élevées. Pour garantir la tenue à la fatigue du boitier, un calcul par éléments finis est nécessaire et oblige le concepteur à maximiser les rayons de fond de gorge. Dans d’autres systèmes connus, le jonc est en matériau élastique et un soin particulier doit être apporté à l’étude vibratoire du système et impose un tarage élevé et la mise en place de crochet d’arrimage du jonc dans les fenêtres du boitier. D’autres solutions proposent un arrêt de l’axe porte-satellites par un élément traversant l’axe dans la longueur (épingle métallique, clips plastique, goupillage, agrafage…), ce qui oblige à percer l’axe porte-satellites et fragilise donc sa tenue. Une augmentation de son diamètre doit être envisagée pour compenser la perte de section. Par ailleurs, les solutions ne nécessitant pas d’usinage spécifique (cerclage extérieur sur boîtier de différentiel, rondelles élastiques…), impliquent de prévoir des opérations d’assemblage supplémentaires. Enfin, la solution de moletage de l’axe satellite engendre une déformation de l’alésage du boîtier de différentiel et immobilise l’axe par rapport au boîtier. L’invention a pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités et de proposer un différentiel de transmission pour véhicule automobile capable de cumuler des avantages de rapidité, simplicité et fiabilité pour sa mise en œuvre, et ce, en réutilisant des pièces connues d’un système existant ainsi que des joncs d’arrêts standard très économiques. Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un différentiel de transmission pour véhicule automobile comprenant un boîtier, une barre cylindrique formant l’axe porte-satellites et s’étendant selon un axe transversal portant deux pignons satellites qui engrènent avec deux pignons planétaires centrés sur l'axe longitudinal du différentiel, la barre cylindrique comportant deux gorges périphériques situées entre les deux pignons satellites dans chacune desquelles est logé un jonc d'arrêt monté élastiquement entre une position escamotée dans une des deux gorges périphériques et une position saillante hors de ladite gorge périphérique. De préférence, chaque jonc d'arrêt est en forme d’anneau ouvert, comprenant deux extrémités en regard l'une de l'autre. Par exemple, chaque jonc d'arrêt est réalisé en acier. Avantageusement, la section radiale d’au moins un jonc d'arrêt est circulaire. Selon une forme de réalisation, les deux gorges périphériques sont réparties symétriquement par rapport à l’axe longitudinal. Dans un mode de réalisation, le boîtier comporte une ouverture à chanfrein en regard d’une ouverture centrale traversant les pignons satellites, le chanfrein de l’ouverture à chanfrein étant adapté pour permettre la mise en position escamotée des joncs d'arrêt dans les gorges périphériques lors de l’insertion de la barre cylindrique à travers ladite l’ouverture à chanfrein. Avantageusement, la barre cylindrique est intégralement escamotée dans le boîtier. De préférence, chacun des joncs est en butée contre l’un des pignons satellites. Le différentiel de transmission pour véhicule automobile peut comprendre en outre une coquille de friction entre le boîtier et les pignons satellites et planétaires, ladite coquille de friction étant traversée par la barre cylindrique. L'invention concerne également un procédé de fabrication et d'assemblage d'un différentiel de transmission pour véhicule automobile ayant une première étape lors de laquelle on usine l’ouverture à chanfrein dans le boîtier, puis une deuxième étape lors de laquelle on monte au moins les deux pignons satellites dans le boîtier et on mesure leur écartement, puis une troisième étape lors de laquelle on usine la barre formant l’axe satellite et les deux gorges périphériques à une distance l’une de l’autre inférieure à l’écartement entre les deux pignons satellites mesuré lors de la deuxième étape puis ’on dispose les joncs d'arrêt dans les gorges périphériques, et une quatrième étape lors de laquelle on assemble le boîtier et la barre cylindrique en déformant les joncs d'arrêt dans une position escamotée grâce au chanfrein de l’ouverture à chanfrein jusqu'à ce que lesdits joncs d'arrêt soient positionnés entre les deux pignons satellites. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée du mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : représente une vue d’un différentiel de transmission pour véhicule automobile avant l’insertion de la barre à joncs d’arrêt. représente un jonc d’arrêt. représente la barre cylindrique avant insertion des joncs d’arrêt. à représentent les étapes d’insertion de la barre cylindrique dans le boîtier. représente un procédé de fabrication et d'assemblage du différentiel de transmission. Description détaillée La illustre un différentiel de transmission pour véhicule automobile. Le différentiel est comporte un boîtier 1 solidaire d'une couronne de pont 2 entrainée en rotation par une descente de pignon non représentée et animée par le mouvement de l'arbre de sortie de la boîte de vitesses. Un alésage est pratiqué dans le boîtier l, dans lequel loge un axe porte-satellites 5 comprenant une barre cylindrique 5 qui s’étend selon un axe transversal Z. La barre 5 peut être réalisée en acier traité. Autour de la barre 5 tournent deux pignons satellites 20 et 21 qui engrènent avec deux pignons planétaires de sortie 22 et 23 centrés sur l'axe longitudinal Y du différentiel. Ces pignons planétaires 22 25 et 23 entraînent respectivement deux demi-arbres de sortie 24 et 25 chacun liés à une roue motrice. Les demi-arbres de sortie 24 et 25 sont par ailleurs montés rotatifs dans des alésages respectifs 26 et 27 prévus dans le boîtier l. Les pignons satellites 20 et 21 transmettent ainsi le couple de la couronne de pont 2 aux pignons planétaires 22 et 23 tout en répartissant le mouvement entre les deux roues motrices, par rapport à une vitesse moyenne du véhicule. De cette manière, un accroissement de la vitesse d'une roue est compensé par une baisse correspondante de la vitesse de l'autre roue. Le différentiel peut comprendre en outre une coquille de friction 3 entre le boîtier 1 et les pignons satellites 20, 21 et planétaires 22,23, ladite coquille de friction 3 étant traversée par la barre cylindrique 5. La coquille 3, réalisée par exemple en matériau comportant du plastique, permet d’ajuster la mise en position des pignons satellites et planétaires 20,21,22,23. La barre 5 comporte sur son pourtour deux gorges périphériques 4 situées entre les deux pignons satellites 20,21. Un jonc d'arrêt 6 servant de moyen de butée en translation en remplacement des bagues d’arrêt existantes est logé dans chacune des gorges périphériques 4. Chaque joncs 6 est monté élastiquement dans l’une des deux gorges 4 entre une position escamotée dans ladite gorge 4 et une position saillante hors de ladite gorge périphérique 4. Les joncs d'arrêt 6 ont pour fonction de maintenir en position la barre 2 dans l'alésage du boîtier l. Comme illustré par la qui illustre un jonc d'arrêt 6 isolé de la barre 5, chaque jonc d'arrêt 6 est en forme d’anneau ouvert, comprenant deux extrémités 6a, 6b en regard l'une de l'autre, ce qui permet de parvenir à monter élastiquement les joncs d’arrêts 6 dans les gorges 4 malgré leur importante résistance mécanique. On voit que la section radiale d’au moins un jonc d'arrêt est circulaire 6, ce qui facilite le montage du jonc d’arrêt dans une gorge 4 pour l’opérateur, mais on pourrait envisager d'autres formes de section, par exemple une section carrée ou une section rectangulaire, sans sortir du cadre de l'invention. La forme générale circulaire de chaque jonc 6 permet d'épouser la forme des gorges 4, qui est ici réalisée de section circulaire de diamètres L3 et L4. Plus précisément, la forme générale des joncs 6 est celle d'un cercle ouvert, en d'autres termes d'un arc de cercle d'angle approximativement égal à neuf dixièmes de tour. Chaque jonc 6 présente donc deux surfaces circulaires d'extrémité 6a et 6b en regard l'une de l'autre. L'intérêt d'avoir des joncs de forme générale ouverte est que cela facilite l'action de les disposer autour de la barre 5 dans les gorges 4, en rendant plus aisé l'écartement des extrémités 6a et 6b, et donc en permettant d'augmenter temporairement le diamètre du jonc d'arrêt 6 avec un effort moins important. L'effort nécessaire pour dégager la barre 5 du boîtier 1 doit être suffisamment élevé pour comprimer chaque jonc 6 et vaincre l'effort d'adhérence dû à la pression des joncs 6 contre l'alésage du boîtier l. Chaque jonc d'arrêt 6 doit de préférence présenter une forte élasticité afin de diminuer l'effort nécessaire pour mettre en place la barre 5 munie du jonc 6 dans le boîtier l. Cette élasticité diminue également l'effort nécessaire pour le déloger. Les joncs d'arrêt 6 sont réalisés en acier, l'élasticité nécessaire étant obtenue par la forme ouverte du jonc 6. Contrairement à certains des différentiels connus, aucun usinage spécifique n’est réalisé dans le boîtier 1 pour loger les joncs 4, ceux-ci étant intégrés au différentiel en étant disposés autour de la barre 5. Comme illustré par la , les deux gorges périphériques 4 peuvent être réparties symétriquement par rapport à l’axe longitudinal Y. Ainsi, on améliore l’équilibrage de l’ensemble du différentiel et on obtient une barre 5 pouvant être montée dans n’importe quel sens dans le boîtier 1. Le boîtier 1 comporte une chambre intérieure cylindrique 10 délimitée par les pignons satellites et planétaires 20,21,22,23 et s’étendant sur une longueur L1. Comme illustré par la , la longueur L1 de la chambre 10 correspond à l’écartement entre les deux pignons satellites 20,21 dans le boîtier 1. Les deux gorges 4 sont donc espacées d’une longueur L2 de sorte que la longueur L5 correspondant à la somme de ladite longueur L2 et des longueurs L3, L4 des gorges 4 soit inférieure et sensiblement proche de la longueur L1 de la chambre 10. Ainsi, si les joncs 6 sont montés sensiblement proche des pignons satellites 20, 21 ou en butée contre ceux-ci, on limite le débattement axial du barreau 5 selon l’axe transversal Z, puisque les joncs 6 viennent en butée contre les épaulements 10,10b formés par les pignons satellites 20, 21 par rapport au barreau 5. La barre 5 est ainsi bloquée en translation par rapport au boîtier 1. Les Figures 4 à 7 illustrent les étapes d’insertion de la barre 5 dans le boîtier 1. Le boîtier 1 comporte une ouverture 7 qui peut être munie d’un chanfrein périphérique, ladite ouverture 7 étant en regard d’une ouverture centrale traversant les pignons satellites 20,21, le chanfrein de l’ouverture à chanfrein 7 étant adapté pour permettre la mise en position escamotée des joncs d'arrêt 6 dans les gorges périphériques 4 lors de l’insertion de la barre cylindrique 5 à travers ladite l’ouverture à chanfrein 7. Lors de l’insertion du barreau 5 dans l'alésage du boîtier 1, de manière à disposer le barreau 5 correctement, un premier jonc d'arrêt 6 est progressivement mis sous contrainte par compression par le chanfrein de l’ouverture à chanfrein 7 jusqu’à parvenir en position escamotée dans sa gorge 4. Le jonc 6 escamoté reste en position escamotée sous l’effet des compressions radiales vers l’axe transversal Z exercées d’abord par le boîtier 1 puis par la coque de friction 3 puis par un pignon satellite 20,21, jusqu'à ce que ledit jonc 6 atteigne la chambre 10 et se libère par l’effet de son élasticité au niveau d’un épaulement 10a, 10b. L'absence de chanfrein au niveau des épaulements 10a, 10b des satellites 20,21 empêche les joncs 6 de se refermer de nouveau en position escamotée dans leur gorge 4 sans action extérieure. La position des gorges est définie pour réduire au maximum le débattement résiduel de l'axe tout en garantissant la fonction de blocage axial. De la même manière, l’autre jonc 6 subit une contrainte de compression par l’ouverture à chanfrein 7, lorsqu’il l’atteint et jusqu'à ce que la barre 5 soit correctement disposée, c'est-à-dire que les joncs 6 soient tous les deux dans la chambre 10. A ce moment, les joncs 6 s'étendent en position saillante c'est-à-dire au moins partiellement hors des gorges 4. De la sorte, les joncs 6 sont positionnés pour exercer un effort en réaction de tout effort extérieur tendant à sortir le barreau 5 de sa position de fonctionnement. En se référant à la , on voit que la barre cylindrique 5 peut être intégralement escamotée dans le boîtier 1 lorsque la barre cylindrique 5 est disposée correctement, c'est-à-dire disposée de telle sorte que le différentiel de transmission soit en état de fonctionner. La décrit le procédé de fabrication et d'assemblage du différentiel. Ce procédé commence par une première étape E1 lors de laquelle on usine l’ouverture à chanfrein 7 du boîtier l, notamment. Il se poursuit par une deuxième étape E2 lors de laquelle on monte au moins les deux pignons satellites 20,21 dans le boîtier 1 et on mesure leur écartement L1. On mesure ainsi la longueur L1 de la chambre 10. Cette longueur dimensionne le diamètre L3, L4 et l’écartement des L2 des gorges 4. Le procédé se poursuit par une troisième étape E3 lors de laquelle on usine la barre 5 et on usine les deux gorges périphériques 4 de sorte que leurs diamètres L3, L4 ajouté à leur distance L2 l’une par rapport à l’autre soit égal ou légèrement inférieur à l’écartement L1 entre les deux pignons satellites 20,21 mesuré lors de la deuxième étape E2 ; puis l’on dispose les joncs d'arrêt 6 dans les gorges périphériques 4. La troisième étape E3 se poursuit par une quatrième étape E4 lors de laquelle on assemble le boîtier l et la barre 5 en déformant les joncs d'arrêt 6 dans la position escamotée grâce au chanfrein de l’ouverture à chanfrein 7 jusqu'à ce que lesdits joncs d'arrêt 6 soient positionnés entre les deux pignons satellites 20,21. Le procédé se poursuit par une quatrième étape E4 lors de laquelle on assemble le boîtier l et la barre cylindrique 5. On réalise pour cela l’insertion de la barre 5 telle que décrite par les Figures 4 à 7, c'est-à-dire en déformant les joncs 6 dans la position escamotée grâce au chanfrein de l’ouverture à chanfrein 7 jusqu'à ce que lesdits joncs 6 soient positionnés entre les deux pignons satellites 20,21, dans la chambre 10. L'étape E4 est aisément réalisable à la main par 10 un opérateur, sans outillage. A l'issue de cette étape E4, on dispose d'un différentiel automobile comprenant un axe transversal muni d'un jonc d'arrêt destiné à le maintenir en position. Ainsi, au moyen d'un dispositif et d'un procédé tels que ceux décrits ci-dessus, il est possible de fabriquer, réutiliser et assembler les ensembles de composants connus et standards constituant un différentiel de transmission, et ce sans nécessiter d'outillage et en moins d'étapes que ne le permet de faire l'état de la technique. Il en résulte une réduction des coûts de fabrication. De plus, le faible coût des joncs 6 permet un remplacement peu onéreux. Pour cela, l’axe porte-satellite 5 peut être retiré par le passage d’un outil par une fenêtre du boîtier 1 pour replacer les joncs 6 en position escamotée afin de permettre le coulissement de la barre 5. En outre, l'utilisation de joncs d'arrêt 6 en forme d’anneau et de section circulaire de diamètre égale sensiblement le diamètre L3, L4 des gorges 4, permet de réaliser des économies de matière par rapport à un système classique comprenant une bague d'arrêt, plus volumineuse. Un tel dispositif évite également de pratiquer une gorge au sein du boîtier 1 ou des ouvertures pour des crochets d'arrimage 25 comme dans l'état de la technique connu. Il en résulte une pièce plus résistante aux contraintes élevées et à la fatigue. Contrairement à un différentiel muni d'une bague d'arrêt, un différentiel de ce type ne présente pas le risque d'une défaillance du système de maintien en position de l'axe transversal due à l'élasticité du matériau constituant les joncs 6. Différentiel de transmission pour véhicule automobile, comprenant un boîtier (l), une barre cylindrique (5) s’étendant selon un axe transversal (Z) portant deux pignons satellites (20, 21) qui engrènent avec deux pignons planétaires (22,23) centrés sur l'axe longitudinal (Y) du différentiel, caractérisé en ce que la barre cylindrique (5) comporte deux gorges périphériques (4) situées entre les deux pignons satellites (20,21) dans chacune desquelles est logé un jonc d'arrêt (6) monté élastiquement entre une position escamotée dans une des deux gorges périphériques (4) et une position saillante hors de ladite gorge périphérique (4). Différentiel de transmission pour véhicule automobile (1) selon la revendication 1, dans lequel chaque jonc d'arrêt (6) est en forme d’anneau ouvert, comprenant deux extrémités (6a, 6b) en regard l'une de l'autre. Différentiel de transmission pour véhicule automobile (1) selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel chaque jonc d'arrêt (6) est réalisé en acier. Différentiel de transmission pour véhicule automobile (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section radiale d’au moins un jonc d'arrêt est circulaire (6). Différentiel de transmission pour véhicule automobile (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les deux gorges périphériques (4) sont réparties symétriquement par rapport à l’axe longitudinal (Y). Différentiel de transmission pour véhicule automobile (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (1) comporte une ouverture à chanfrein (7) en regard d’une ouverture centrale traversant les pignons satellites (20,21), le chanfrein de l’ouverture à chanfrein (7) étant adapté pour permettre la mise en position escamotée des joncs d'arrêt (6) dans les gorges périphériques (4) lors de l’insertion de la barre cylindrique (5) à travers ladite l’ouverture à chanfrein (7). Différentiel de transmission pour véhicule automobile (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la barre cylindrique (5) est intégralement escamotée dans le boîtier (1). Différentiel de transmission pour véhicule automobile (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacun des joncs (6) est en butée contre l’un des pignons satellites (20, 21). Différentiel de transmission pour véhicule automobile (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une coquille de friction (3) entre le boîtier (1) et les pignons satellites (20, 21) et planétaires (22,23), ladite coquille de friction (3) étant traversée par la barre cylindrique (5). Procédé de fabrication d'un différentiel de transmission pour véhicule automobile comprenant un boîtier (l) ayant une ouverture à chanfrein (7) en regard d’une ouverture centrale traversant deux pignons satellites (20,21) qui engrènent avec deux pignons planétaires (22,23), une barre cylindrique (5) dans lequel sont pratiquées deux gorges périphériques (4) et dans chacune desquelles est logé un jonc d'arrêt (6) monté élastiquement entre une position escamotée dans une des deux gorge périphérique (4) et une position saillante hors de ladite gorge périphérique (4), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une première étape (E1) lors de laquelle on usine l’ouverture à chanfrein (7) dans le boîtier (l), puis une deuxième étape (E2) lors de laquelle on monte au moins les deux pignons satellites (20,21) dans le boîtier (1) et on mesure leur écartement (L1), puis une troisième étape (E3) lors de laquelle on usine la barre (5) et on usine les deux gorges périphériques (4) de sorte que les diamètres (L3, L4) desdites gorges périphériques (4) ajouté à leur distance (L2) l’une par rapport à l’autre soit égal ou légèrement inférieur à l’écartement (L1) entre les deux pignons satellites (20,21) mesuré lors de la deuxième étape (E2) puis l’on dispose les joncs d'arrêt (6) dans les gorges périphériques (4), et une quatrième étape (E4) lors de laquelle on assemble le boîtier (l) et la barre cylindrique (5) en déformant les joncs d'arrêt (6) dans leurs positions escamotées grâce au chanfrein de l’ouverture à chanfrein (7) jusqu'à ce que lesdits joncs d'arrêt (6) soient positionnés entre les deux pignons satellites (20,21).