FR2545177A1

FR2545177A1 - Differentiel a embrayage pour vehicules automobiles

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Publication number: FR2545177A1
Application number: FR8307144A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-04
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1984-11-02
Also published as: CA1171694A; GB2136894A; AU1232383A; SE8301342L; DE3308398A1; GB8307867D0; AU542595B2; SE8301342D0; SE440208B; GB2136894B

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DIFFERENTIEL POUR VEHICULES AUTOMOBILES. LE DIFFERENTIEL COMPREND UN CARTER ROTATIF D'ENTRAINEMENT 10; UN ANNEAU CENTRAL 30, COMPORTANT DES DENTURES OPPOSEES EN FORME DE COINS, EST FIXE A L'INTERIEUR DU CARTER DE MANIERE A ENTRAINER DES DENTURES CORRESPONDANTES FORMEES SUR DEUX ANNEAUX DE PRESSION 32 ENTRE LESQUELS L'ANNEAU CENTRAL EST POSITIONNE; CHAQUE ANNEAU DE PRESSION EST RELIE A UN DES ARBRES PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN EMBRAYAGE 27; LES ANNEAUX DE PRESSION PEUVENT ETRE RAPPROCHES ET ELOIGNES DE L'ANNEAU CENTRAL; UN ANNEAU CANNELE DE BUTEE 35 EST EN PRISE AVEC DES CANNELURES INTERIEURES CORRESPONDANTES FORMEES SUR CHACUN DES ANNEAUX DE PRESSION 32. LES ANNEAUX DE PRESSION RESPECTIFS PEUVENT ETRE RAPPROCHES DE L'ANNEAU CENTRAL POUR PROVOQUER LE DESACCOUPLEMENT DE LEUR EMBRAYAGE ET PERMETTRE A L'ARBRE DE ROUE ASSOCIE DE TOURNER LIBREMENT TANDIS QUE L'ARBRE OPPOSE EST ENCORE ENTRAINE PAR LE CARTER.

Description

1 254517

Le différentiel de véhicule automobile le

plus couramment utilisé est du type à pignons coniques.

Ce différentiel est accouplé à l'arbre d'entraînement

relié au moteur de véhicule et il répartit la puis-

sance et le couple produits par le moteur de façon

égale aux deux arbres de roues motrices Ce différen-

tiel permet de modifier à la demande les vitesses des

arbres menés.

Le différentiel classique ne permet pas de transmettre au sol un couple d'une valeur supérieure au double de celle qui peut être transmise à la roue affectée par une réduction de traction En conséquence, lorsque la traction de l'une ou l'autre roue est nulle, par exemple lorsque la roue tourne sur de la glace, aucune énergie'ou couple n'est transmisau sol par l'une ou l'autre des roues ou arbres menés Comme cela

est bien connu, lorsqu'une roue patine, la roue oppo-

sée ne tourne pas du tout avec ce différentiel clas-

sique. En conséquence, on a mis au point différents types de différentiels à répartition de puissance ou a patinage limité en vue d'actionner une roue quand la roue opposée patine, c'est-à-dire est affectée par une perte de traction Seulement à titre d'exemple, une forme d'un tel différentiel à répartition de puissance a été décrite dans le brevet-US n' 2 720 796 délivré à

la Demanderesse le 18 janvier 1955.

Cependant, les différentiels disponibles à répartition de puissance et à patinage limité sont relativement coûteux et d'une construction compliquée et ils ont tendance à s'user plus rapidement que les

différentiels classiques En outre, ils ne fonction-

nent pas de façon satisfaisante pour un faible frotte-

ment au sol lorsque le véhicule négocie un virage o la roue extérieure doit tourner plus rapidement que la

roue intérieure et dans ces conditions, il se mani-

feste une tendance à une perte de contrôle à cause

d'un blocage des roues provoquant une usure des pneu-

matiques En outre des difficultés ont tendance à être créées lorsqu'une roue quitte momentanément le sol

tandis que l'autre reste en contact avec celui-ci.

Egalement lorsque la traction d'une roue diminue, elle a encore tendance à patiner à un certain degré En

conséquence, il existe un besoin de disposer d'un dif-

férentiel perfectionné capable de transmettre instan-

tanément un couple à une roue en traction tandis que l'autre roue diminue en traction et également de résoudre le problème causé par une roue qui tourne plus rapidement que l'autre, sans augmenter encore la

complication ou le cont du différentiel et de préfé-

rence en les réduisant.

L'invention se rapporte à ce qu'on peut appe-

ler un différentiel à embrayage positif Le carter de

différentiel a les dimensions et la forme d'un diffé-

rentiel classique Cependant, il est prévu à l'inté-

rieur du différentiel deux embrayages,à friction auto-

verrouillables et répondant à un couple, chaque embrayage étant relié à un des arbres menés Lorsque le véhicule est entraîné en ligne droite, les deux embrayages sont verrouillés et le couple est réparti essentiellement de façon égale aux deux arbres de sortie de sorte que les roues menées tournent de façon égale Cependant, lorsque le véhicule négocie un

virage ou une courbe, la roue située sur le côté exté-

rieur du virage est débrayée, c'est-à-dire que son embrayage est déverrouillé, de' sorte que cette roue tourne librement En conséquence, la totalité de la puissance et du couple sont transmis à la roue placée à l'intérieur dans le tournant et cette roue intérieure transmet maintenant tout le couple au sol De même dans le cas o l'une ou l'autre roue diminue en traction,

tout le couple moteur est-transmis à la roue-opposée.

Le fonctionnement de ce différentiel est le même dans

l'une ou l'autre des directions d'entraînement, c'est-

3 2545177

à-dire aussi bien lorsque le véhicule se déplace en

marche avant qu'en marche arrière.

Le différentiel comprend un élément d'accou-

plement en poussée en forme d'anneau central d'entrai-

nement qui est fixé à l'intérieur d'un carter de diffé-

rentiel classique pour tourner avec lui De tels car-

ters sont normalement entraînés en rotation à l'aide d'un pignon conique fixé sur le carter et qui est en prise avec un pignon monté sur l'arbre de prise de

force ou de sortie du moteur L'anneau central d'en-

traînement est positionné entre deux anneaux de pres-

sion qui peuvent chacun être rapprochés et écartés de

la face adjacente de l'anneau central.

Chacune des faces opposées de l'anneau cen-

tral d'entraînement est pourvue de dents analogues à des cames en forme de coins Ces dents s'accouplent avec des dents correspondantes formées sur les faces

adjacentes des anneaux de pression.

Chacun des anneaux de pression est relié à l'extrémité intérieure d'un des arbres d'entraînement

ou arbres de roues qui pénètrent dans le carter.

Cette liaison est établie par l'intermédiaire d'un embrayage à friction qui est amené en condition de

verrouillage ou d'embrayage quand l'anneau de pres-

sion respectif est déplacé vers l'extérieur, c'est-à-

dire est écarté de l'anneau central d'entraînement, et il passe en condition de déverrouillage ou de débrayage quand les anneaux de pression sont déplacés

vers l'intérieur en direction de l'anneau d'entraîne-

ment.

Lorsque les roues du véhicule tournent à la même vitesse, par exemple lorsque le véhicule se déplace en ligne droite, l'anneau central tourne avec le carter de différentiel sous l'effet de la puissance reçue en provenance du moteur Les dents de l'anneau central accrochent et coincent extérieurement les

dents correspondantes des deux anneaux de pression.

4 2545177

Sous l'effet de la force de coincement, exercée axia-

lement vers l'extérieur, sur les anneaux de pression, ceux-ci sont à leur tour poussés vers l'extérieur de manière à venir s'appliquer contre leurs embrayages -5 à friction respectifs Ces embrayages sont reliés aux

arbres de manière que de l'énergie soit transmise aux-

dits arbres.

Cependant, lorsqu'un des arbres tourne plus rapidement que l'autre, comme par exemple lorsque le véhicule négocie un tournant dans lequel la roue située à l'extérieur du tournant doit tourner plus rapidement, l'anneau de pression associé à cette roue entre en survitesse ou tourne plus rapidement que l'anneau central En conséquence, les dents en forme de coins de l'anneau de pression, se déplaçant plus

rapidement que les dents de l'anneau central, se sépa-

rent de celui-ci Cette séparation fait en sorte que

l'anneau de pression se déplace axialement -vers l'inté-

rieur, c'est-à-dire en direction de l'anneau central d'entraînement, et il en résulte un désaccouplement

de l'embrayage correspondant à anneaux de pression.

Lorsque cet embrayage est désaccouplé, son arbre ne reçoit plus d'énergie ou de couple et la totalité du couple est transmise à l'arbre opposé En conséquence, lorsqu'un des arbres se met à tourner en "roue libre", l'autre reçoit tout le couple et le transmet au sol

par l'intermédiaire de-sa roue associée.

Du fait que les dents de l'anneau de pres-

sion entrent en survitesse ou en accélération par rap-

port aux dents de l'anneau central avec lesquelles elles sont en prise, lesdites dents ont normalement tendance à établir un réaccouplement, c'est-à-dire que les dents décrochent d'une surface et ont tendance a réaccrocher sur les surfaces opposées Pour empêcher cela de se produire, c'est-à-dire pour maintenir un intervalle entre les dents pendant la condition de survitesse ou d'accélération, il est prévu un anneau d'arrêt L'anneau d'arrêt, qui est également appelé un anneau "baladeur", s'étend au travers du milieu de l'anneau central d'entraînement et relie ensemble les deux anneaux de pression Chaque liaison est établie par des parties cannelées d'accrochage qui sont for- mées sur la surface de l'anneau d'arrêt et dans des trous ménagés dans les anneaux de pression et dans lesquels l'anneau d'arrêt est inséré Ces parties cannelées, c'est-à-dire les dents formant lesdites parties, sont relativement libres pour établir un degré prédéterminé de jeu Ce jeu permet à l'anneau de pression de se déplacer suffisamment pour que ses dents se désaccouplent des dents correspondantes de l'anneau central d'entraînement mais alors les dents des parties cannelées entrent en prise pour empêcher

tout autre mouvement de rotation de l'anneau de pres-

sion correspondant par rapport à l'anneau central

d'entraînement Il en résulte la formation d'un inter-

valle ou espace entre les surfacesopposées des dents

d'accouplement en forme de coins de l'anneau de pres-

sion et de l'anneau central, c'est-à-dire que le jeu prévu dans les parties cannelées permet un mouvement limité et empêche ensuite chaque anneau de pression de se déplacer encore par rapport à l'anneau central

d'entraînement.

En précisant cela de façon plus détaillée,

on peut dire que le différentiel conforme à l'inven-

tion transmet normalement un couple essentiellement

de façon égale aux deux arbres de roues par l'intermé-

diaire d'un accouplement travaillant en poussée et qui est formé d'un anneau central d'entraînement et de deux anneaux de pression qui sont reliés ensemble

par leurs dents d'accouplement en forme de coins.

Les anneaux de pression sont chacun accouplés par frottement avec leurs arbres respectifs Cependant, pendant les périodes de survitesse ou d'accélération d'un arbre, par exemple lors du franchissement d'un tournant ou bien lorsqu une roue se met à patiner par suite d'une perte de traction son anneau de pression tourne plus rapidement que l'anneau central de sorte

que les faces arrière des dents de l'anneau de pres-

sion avancent par rapport aux faces avant des dents de l'anneau central d'entraînement avec lesquelles elles sont autrement en contact pendant la marche normale Il s'établit ainsi momentanément entre les dents respectives un intervalle qui désaccouple le

mécanisme de poussée.

La poursuite du mouvement d'avancement de

l'anneau de pression est arretée par l'anneau d'espace-

ment dont le jeu permet l'établissement d'un inter-

valle entre les faces arrière des dents de l'anneau de pression et les faces avant des dents de l'anneau central mais il empêche alors les faces opposées des dents de s'appliquer l'une contre l'autre pendant la condition de survitesse Maintenant que les dents en

forme de coins sont désaccouplées, l'arbre correspon-

dant et sa roue associée peuvent "librement" tourner et tout le couple est transmis à l'arbre opposé-et à sa roue Le débrayage-se produit du fait que l'anneau de pression, qui n'est plus coincé vers l'extérieur du fait de la suppression du contact entre les dents, se déplace axialement vers l'intérieur pour désaccoupler

son embrayage.

Lorsque l'arbre en survitesse ralentit jus-

qu'à la vitesse du carter'et de l'anneau central d'entra nement, les dents de l'anneau de pression entrent à nouveau en prise avec les dents de l'anneau central d'entraînement et il s'établit à nouveau une transmission normale d'énergie Cela se produit du fait que les dents à- nouveau en prise coincent à nouveau ou déplacent vers l'extérieur les dents de l'anneau de pression de telle sorte que l'embrayage

à anneau de pression est réaccouplé.

Le différentiel selon l'invention est formé

essentiellement de cinq éléments qui sont d'une cons-

truction relativement simple et peu coûteuse Ces élé-

ments sont: en premier lieu, une enveloppe classique, c'est-à-dire un carter ou logement de dimensions et forme classiques qui est entraîné en rotation de la manière conventionnelle par l'intermédiaire d'une transmission classique à partir de l'arbre de prise de force ou de sortie du moteur En second lieu, un anneau central d'entraînement en forme de bague ou de disque plat qui tourne avec et est fixé à l'intérieur du carter En troisième lieu, deux anneaux de pression

qui sont placés sur des côtés opposés de l'anneau cen-

tral En quatrième lieu, un anneau d'arrêt ou de butée qui s'étend au travers des anneaux de pression et de

l'anneau central d'entraînement qui sont alignés axia-

lement, en étant relié aux anneaux de pression par l'intermédiaire des parties cannelées correspondantes

d'accouplement avec du jeu En cinquième lieu, un res-

sort hélicoîdal est disposé autour de l'anneau de butée et entre les anneaux de pression, en s'étendant

dans une ouverture centrale ménagée dans l'anneau cen-

tral d'entraînement, de façon à exercer une légère pression, dirigée axialement vers l'extérieur, sur les anneaux de pression Le ressort assure un enclenchement

virtuellement instantané des embrayages lors de l'ap-

plication d'une énergie d'entraînement.

Ces cinq éléments, en particulier les anneaux, sont d'une construction extrêmement simple et ils sont simples et peu coûteux à fabriquer Par exemple leurs

dents en forme de coins peuvent être réaliséesen utili-

sant des processus de forgeage, avec le minimum d'usi-

nage nécessaire En outre l'accouplement et le désac-

couplement de l'embrayage nécessitent un mouvement

d'une faible amplitude, par exemple inférieure à quel-

ques dixièmes de millimètre et le mouvement est virtuel-

lement instantané de sorte qu'aucune usure n'est prati-

quement exercée sur les embrayages au cours de

8 2545177

l'accouplement ou du désaccouplement et que le diff à-

rentiel est moins sujet à l'usure et dure plus long-

temps que les différentiels couramment disponibles.

L'invention a en outre pour objet de créer un différentiel du type pour automobiles, avec trac- tion perfectionnée dans des conditions de patinage, et en éliminant l'entrée en survitesse de l'une ou

l'autre roue lorsqu'il se produit une perte de trac-

tion, et qui assure une plus grande efficacité et une

plus grande sécurité de marche Ce type de différen-

tiel est utilisable en particulier dans des véhicules automobiles à quatre roues et dans des véhicules tous terrains Néanmoins, en dépit de son fonctionnement

sensiblement amélioré, sa construction est si simpli-

fiée qu'il est moins coilteux à fabriquer que d'autres

différentiels du type à verrouillage.

L'invention a en outre pour but de créer un différentiel qui fonctionne uniformément dans toutes les conditions de marche ou bien lorsque l'énergie d'entraînement est commutée d'une des roues menées et l'autre à cause de conditions de patinage ou bien d'une négociation de tournants ou de virages En outre, cette structure de différentiel élimine les couples négatifs

qui sont engendrés dans le système ainsi que les condi-

tions dites de "blocage-patinage" qui sont courantes

dans les types de différentiels à patinage limité cou-

ramment disponibles.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de

la description, donnée à titre d'exemple non limitatif,

en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe montrant schématiquement le différentiel conforme à l'invention; la figure 2 est une vue schématique de l'anneau central d'entraînement du différentiel et des deux anneaux de pression dans des conditions normales de marche, c'est-à-dire lorsque les deux arbres de roues sont entraînés à la même vitesse; la figure 3 est une vue schématique de

l'anneau d'arrêt et des deux anneaux de pression mon-

trant le positionnement relatif de leurs dents respec-

tives en prise dans des conditions dé marche normale telles que celles de la figure 2;

la figure 4 est une vue schématique, sem-

blable à la figure 2, mais montrant l'anneau de pres-

sion du côté droit qui est désaccouplé de l'anneau

central d'entraînement et dont l'embrayage est débrayé.

en vue d'une rotation en roue libre de l'arbre de droite;

la figure 5 est une vue schématique, sembla-

ble à la figure 3, montrant le positionnement relatif des dents en prise de l'anneau de butée et des deux anneaux de pression pendant la condition indiquée sur la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe partielle et dans la condition démontée d'un certain nombre des pièces constituant le différentiel; * la figure 7 est une vue schématique en coupe partielle d'une variante-de différentiel-comportant un' embrayage du type à disque; et

la figure 8 est une vue en coupe fragmen-

taire de certaines des pièces constituant le différen-

tiel du type à embrayage à disque de la figure 7.

La figure 1 représente un mode de réalisation du différentiel conforme à l'invention qui utilise un embrayage du type conique Ce différentiel comprend un carter extérieur ou enveloppe 10 Le carter est formé d'une partie à bride 11 et d'une partie opposée'12 entre lesquelles est disposé un élément 13 en forme d'anneau plat Les deux parties du carter sont fixées ensemble par des boulons 14-qui passent au travers de trous alignés et ménagés dans chacune des parties du carter et également dans des orifices 15 ménagés dans l'anneau plat Les trous ménagés dans la partie opposée

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de carter 12 sont filetés de façon que les boulons puissent fixer mécaniquement les deux parties ensemble

sous la forme d'un carter creux.

Chacune des parties du carter est pourvue d'une extrémité 16 en forme de manchon autour de laquelle est monté un palier 17 Les paliers sont à

leur tour fixés à l'intérieur de la structure exté-

rieure ou enveloppe extérieure du différentiel, qui est stationnaire de manière que le carter 10 puisse tourner à l'intérieur de cette structure autour des paliers 17 L'enveloppe stationnaire ne sera pas décrite dans la suite puisqu'elle est classique A titre d'illustration, la structure représentée dans le brevet US no 2 720 796 mentionné ci-dessus comprend un

tel support.

Un pignon conique classique 18 est fixé sur la bride 19 qui est solidaire de la partie à bride 1 i du carter 10 Des boulons appropriés 20 sont utilisés pour fixer le pignon conique sur la bride Le pignon conique est en prise avec un pignon d'entraînement 21 fixé-sur l'extrémité de l'arbre d'entraînement 22 qui peut être l'arbre de prise de force ou l'arbre de

sortie du moteur, comme cela est classique.

Deux arbres d'entraînement ou arbres de roues 25 pénètrent dans le carter au travers des extrémités 16 formant paliers Les extrémités intérieures desdits arbres sont pourvues de parties cannelées 26 Des moyeux ou anneaux axiaux 27 comportant des parties cannelées 28 sont emboîtés sur et en prise avec les extrémités intérieures cannelées 26 des arbres de façon que les moyeux puissent coulisser axialement sur les

arbres -

L'anneau central d'entraînement ou élément de poussée 30 est solidaire de l'anneau plat 13 qui

sépare les deux parties du carter En conséquence,-

l'anneau central d'entraînement tourne avec le carter comme s'il faisait partie de celui-ci Les faces il 225 45177

opposées de l'anneau central d'entraînement sont pour-

vues de dents 31 en forme de coins qui ont en section droite une forme de V. L'anneau central d'entraînement est disposé entre deux anneaux de pression 32 qui comportent chacun des dents 33 en forme de coins destinées à entrer en prise ou à s'accoupler avec les dents 31 de l'anneau

central d'entraînement.

Chacun des anneaux de pression est également

pourvu de parties cannelées internes 34.

L'anneau d'arrêt ou de butée 35, qui est

également appelé "anneau baladeur", est logé à l'inté-

rieur du carter, coaxialement aux anneaux de pression

et à l'anneau central d'entraînement de manière à pas-

ser dans ces anneaux Des dents de parties cannelées 36 formées sur l'anneau de butée, en particulier sur ses bords opposés, sont librement en prise avec les dents

des parties cannelées 34 des anneaux de pression 32.

Les parties cannelées 36 de l'anneau de butée peuvent

être réalisées sous la forme de deux dentures analo-

gues à des engrenages et espacées l'une de l'autre ou bien en variante sous la forme d'une denture unitaire

couvrant toute la surface de l'anneau.

Les bords 37 des anneaux de pression 32 sont considérablement élargis et ils sont chacun pourvus d'une face conique interne d'embrayage 39 qui vient s'appliquer contre une face conique externe d'embrayage prévue sur le moyeu d'embrayage adjacent 27 Chaque

moyeu est également pourvu d'une partie conique exté-

rieure 41 qui vient s'ajuster dans un siège conique 42

ménagé dans les parties 11 et 12 du carter (cf figure 1).

Un ressort hélicoïdal 43 entoure l'anneau de butée et ses extrémités opposées s'appliquent contre les anneaux de pression opposés Le ressort hélicoïdal exerce une faible pression, dirigée axialement vers l'extérieur, sur les anneaux de pression de manière qu'ils aient normalement tendance à se déplacer virtuellement instantanément vers l'extérieur pour la

prise de l'embrayage.

Le fonctionnement du différentiel est repré-

senté schématiquement sur les figures 2 à 5 Ainsi, en référence à la figure 2, l'anneau central d'entraine-

ment 30 est entraîné en rotation par le carter tour-

nant, comme indiqué par la grande flèche Lorsque l'anneau central d'entraînement 30 tourne, ses dents

31 en forme de coins s'appliquent et se coincent con-

tre les dents en forme de coins 33 adjacentes de cha-

cun des anneaux de pression 32 adjacents La force de

coincement a été mise en évidence par les petites flè-

ches dessinées sur les dents en prise En conséquence,

le mouvement de rotation de l'anneau central d'entral-

nement provoque également une rotation des anneaux de

pression Les surfaces coniques d'embrayage 39 s'ap-

pliquent contre les surfaces coniques d'embrayage 40 correspondantes prévues sur lesmoyeut d'embrayage à double c One 27 En conséquence, les moyeux tournent avec les anneaux de pression et, du fait qu'ils sont reliés par des cannelures avec les arbres, ces derniers

tournent à la même vitesse qui correspond au déplace-

ment du véhicule en ligne droite.

La distance de déplacement axial vers l'exté-

rieur par les anneaux de pression, sous l'effet de l'action de coincement des dents d'accouplement, peut être de l'ordre de 0,5 à 0,75 mm Plus la distance de déplacement est faible, plus le temps d'accouplement est court Ordinairement le temps d'accouplement est très petit de manière qu'il s'établisse virtuellement

un accouplement instantané dans toutes les applica-

tions pratiques,ce qui augmente sensiblement le temps

pendant lequel les deux arbres menés partagent le cou-

ple qui est fourni au différentiel.

Pendant les conditions d'entraînement repré-

sentées sur la figure 2, l'anneau de butée ou anneau baladeur 35 a ses dents de partie cannelée 36 qui sont

13 2545177

centrées par rapport aux dents de partie cannelée 34 dés anneaux de pression Les dents de partie cannelée 34 et celles de l'anneau de butée sont librement en

prise de sorte qu'il existe un jeu suffisant pour per-

mettre aux dents de se centrer, comme indiqué schêmati-

quement à échelle agrandie sur la figure 3.

En considérant maintenant la figure 4, on

voit que l'anneau de pression 32 de droite est repré-

senté comme étant désaccouplé du moyeu d'arbre corres-

pondant Une condition semblable est obtenue lorsque le véhicule négocie un virage à gauche ou suit une courbe dirigée vers la gauche de sorte que la roue droite doit tourner à une vitesse plus grande que la roue gauche Pendant cette période d'augmentation de vitesse, l'arbre de la roue droite tourne à une vitesse plus grande que l'anneau central d'entraînement 30 et

le carter de différentiel 10.

Lorsque l'arbre tourne plus rapidement que

l'anneau d'entraînement, à cause de la liaison d'em-

brayage établie entre le moyeu d'arbre 27 et l'anneau

de pression adjacent, cet anneau de pression a ten-

dance à entrer en survitesse ou tourner plus rapidement que l'anneau central d'entraînement Il en résulte un désaccouplement des dents-en prise (figure 4) du fait que les dents de l'anneau de pression avancent plus rapidement que les dents en forme de coins de l'anneau central d'entraînement En conséquence, les surfaces arrière des dents de l'anneau de pression avancent en s'écartant des surfaces des dents avant de l'anneau central d'entraînement, Ce mouvement d'avancement

pourrait très bien faire en sorte que les dents conti-

nuent leurs mouvements jusqu'à ce qu'elles entrent à

nouveau en contact sur leurs surfaces opposées C'est-

à-dire que cette poursuite de leur mouvement pourrait faire en sorte que les surfaces avant des dents de,

l'anneau de pression entrent en contact avec les sur-

faces arrière des dents de l'anneau central.

Cependant, pour empêcher les dents en forme de coins qui sont maintenant momentanément désaccouplées d'entrer à nouveau en prise sur leurs faces opposées, l'anneau de butée 35 est placé de façon que ses dents entrent en contact avec les surfaces des dents des deux anneaux de pression Comme le montre la figure 5, les surfaces arrière des dents de l'anneau de pression de droite entrent en contact avec les surfaces avant des

* dents de partie cannelée de l'anneau de butée L'in-

verse se produit pour les dents de gauche Ainsi le renversement du mouvement est contrebalancé et les dents entrent en prise de façon à créer une butée et à maintenir ainsi les dents en forme de coins dans la

condition-indiquée sur la figure 4.

Du fait que les dents en forme de coins représentées sur la figure 4 ne sont pas en prise sur

le côté droit, l'anneau de pression de droite a ten-

dance à se déplacer axialement vers l'intérieur, c'est-

à-dire vers la gauche, et à se centrer de lui-même dans une position d'absence de charge En conséquence,

les surfaces de l'embrayage en prise se séparent.

Maintenant le moyeu d'arbre est désaccouplé de l'anneau

de pression de sorte qu'il tourne librement indépendam-

ment de l'anneau central d'entraînement Il en résulte que l'arbre de droite est maintenant en roue libre, c'est-à-dire qu'il ne reçoit pas d'énergie Cependant l'arbre de gauche reste actionné car les dents de l'anneau de pression de gauche sont encore en contact avec les dents en forme de coins de l'anneau central

d'entraînement et fonctionnent normalement.

On voit par conséquent que les dents en condition d'imbriquement mais librement en prise de l'anneau de butée et les cannelures de l'anneau de

pression coopèrent ensemble pour former une butée.

Dans une situation, cette butée permet aux dents en

forme de coins de l'anneau central d'entrer en con- tact avec les dents de l'anneau de pression Dans une

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autre situation, c'est-à-dire lorsqu'un arbre entre en survitesse par rapport au carter, cette butée permet

aux dents en forme de coins de passer dans une condi-

tion de désaccouplement et elle les maintient dans cette condition désaccouplée. Pendant le temps o les dents en forme de' coins sont en condition d'imbriquement, l'action de coincement pousse les anneaux de pression respectifs vers l'extérieur Cependant, lorsqu'elles ne sont pas en condition d'imbriquement, les anneaux de pression

ont intrinsèquement tendance à se déplacer vers l'in-

térieur Pour obtenir une réponse instantanée à l'en-

clenchement de l'embrayage, le ressort hélicoïdal 43 est conçu de manière à exercer une légère pression élastique qui assure normalement l'écartement des deux anneaux de pression l'un de l'autre et qui les pousse

axialement vers l'extérieur dans des positions d'en-

clenchement d'embrayage.

Les proportions relatives imposées aux élé-

ments du différentiel en vue d'assurer le verrouillage

automatique des embrayages de type conique du diffé-

rentiel peuvent être exprimées par la relation mathé-

matique suivante: tg B = tg Ar o: B = angle de poussée, angle de came r = rayon moyen de l'accouplement de poussée R = rayon moyen des faces d'embrayage U = coefficient de frottement A = angle de cône L'angle de poussée B définit l'angle de la surface d'une dent en forme de coin par rapport à la

hauteur ou droite qui coupe en deux parties le trian-

gle formé par les faces opposées des dents adjacentes, c'est-à-dire l'angle compris entre l'hypoténuse

(surface de dent) et la hauteur du triangle équila-

téral formé par des surfaces de dents en forme de

coins qui sont adjacentes.

Bien que les embrayages soient représentés comme étant du type conique, on peut aussi utiliser

des embrayages du type à disque, en fonction des con-

ditions imposées au différentiel Ainsi les figures 7 et 8 représentent une variante qui est semblable, en fonctionnement et en construction, à celle représentée sur les figures 1 à 6 mais qui utilise des embrayages

du type à disques à la place d'embrayages coniques.

La figure 7 représente le différentiel qui comprend un-

carter 10 constitué de deux parties opposées 11 et 12 semblables à celles du carter représenté sur la figure

1 Des arbres d'entraînement ou arbres de roues oppo-

sés 25 sont engagés à l'intérieur du carter de la même manière que décrit ci-dessus et chaque arbre comporte un moyeu axial 27 pourvu de cannelures intérieures qui sont en prise avec des cannelures formées sur les

extrémités intérieures des arbres 25.

Les extrémités intérieures des moyeux axiaux sont réduites en diamètre et elles sont entourées par la bague de butée 46 qui comporte des dents de cannelures externes 47 Le ressort hélicoïdal 48 entoure l'anneau de butée cannelé et est emboîté dans l'évidement central de l'anneau central d'entraînement , qui est semblable à l'anneau central d'entraînement

décrit en référence à la figure 1.

Les anneaux de pression 32 a comportent des dents en forme de coins 33 qui sont en prise avec les dents en forme de coins 31 de profil correspondant de

l'anneau central d'entraînement 30, comme décrit pré-

cédemment. L'anneau de pression 32 comprend des dents de partie cannelée interne 34 qui sont en prise avec les dents de partie cannelée 47 de l'anneau de butée, comme décrit ci-dessus en référence aux figures 3 et 5

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pour le mode de réalisation de la figure 1 Cependant, un second ensemble de dents de partie cannelée 49 est

formé sur la surface extérieure des anneaux de pression.

Ces dents 49 sont en prise avec les cannelures internes 50 formées sur les anneaux d'embrayage 51 qui entourent

les anneaux de pression.

Plusieurs plaques d'embrayage 52 entourent

-le moyeu 45 et sont interposées entre la face exté-

rieure 53 de l'anneau de pression qui est destiné à

entrer en contact avec la plaque et une saillie annu-

laire 54 formée à l'intérieur du carter (figure 7).

Les plaques d'embrayage 52 sont disposées

alternativement entre des plaques comportant des enco-

ches extérieures recevant les cannelures 50 de l'anneau

extérieur d'embrayage 51 ainsi que des plaques de dia-

mètre réduit qui comportent des encoches intérieures recevant des cannelures 55 du moyeu 45 En conséquence,

les plaques d'embrayage 52 sont disposées alternative-

ment entre des plaques de grand diamètre 56 et des pla-

ques de petit diamètre 57 qui sont appliquées l'une contre l'autre par la pression exercée par la face 53 de l'anneau de pression et dirigée vers la saillie annulaire 54 Cette pression est engendrée lorsque les dents 33 de l'anneau de pression sont en prise avec et

entraînées par les dents en forme de coins 31 dé l'an-

neau central d'entraînement, comme indiqué sur la

figure 2.

Lorsqu'il se produit une entrée en survi-

tesse de l'arbre correspondant, son anneau de pression est amené dans la position d'écartement représentée sur la figure 4, c'est-à-dire que les dents en forme de

coins sont désaccouplées et que la surface d'embrayage-

53 est déplacée axialement vers l'intérieur en direc-

tion de l'anneau central d'entraînement de manière à réduire la pression exercée sur les plaques d'embrayage

et à provoquer ainsi l'ouverture de l'embrayage.

Les cannelures internes 34 a-de l'anneau de

pression 32 a sont en prise avec et coulissent axiale-

ment par rapport aux cannelures 47 de l'anneau de butée 46 de façon à produire une action d'arrêt et

d'espacement qui est mise en évidence sur la figure 5.

Comme dans le cas de l'embrayage de type conique, un petit mouvement de l'anneau de pression dans la direction axiale, par exemple de l'ordre de quelques centièmes de millimètre, est suffisant pour provoquer la fermeture ou l'ouverture de l'embrayage

correspondant à cet arbre particulier En conséquence,.

on obtient une usure minimale des faces d'embrayage

et les opérations d'ouverture et de fermeture de l'em-

brayage sont virtuellement instantanées Dans l'em-

brayage du type à disques-aussi bien que dans l'em-

brayage du type conique, les faces d'embrayage

entrent en contact l'une avec l'autre lorsque les par-

ties tournent à la même vitesse, ce qui élimine prati-

quement l'usure lors de l'ouverture ou de la fermeture

de l'embrayage.

Les proportions relatives imposées aux élé-

ments du différentiel du type à disque des figures 7 et 8 pour établir le verrouillage automatique des embrayages du différentiel sont légèrement différentes des proportions exprimées par la relation mathématique donnée ci-desus pour l'embrayage du type conique La nouvelle relation est la suivante: tg B=,RNU B = angle de poussée, angle de-came r = rayon moyen de l'accouplement de poussée R = rayon moyen des faces d'embrayage N = nombre de surfaces de friction

U = coefficient de frottement.

La construction du différentiel décrit ci-

dessus, qu'il soit du type a embrayage conique ou du

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type à embrayage à disques, n'est pas compliquée et les pièces peuvent être fabriquées par des processus

relativement peu coateux En conséquence, la construc-

tion est économique à produire et elle est plus effi-

cace, plus résistante à l'usure et d'un fonctionnement

bien meilleur que les différentiels connus comparables.

Claims

REVENDICATIONS

1 Différentiel pour entraîner en rotation deux arbres tels que des arbres de roues alignés axialement, comportant un carter dans lequel sont engagées des parties extrêmes adjacentes des deux arbres, ledit carter pouvant tourner autour d'un axe aligné avec l'axe d'arbre, le différentiel comportant à l'intérieur du carter un dispositif perfectionné pour accoupler de façon séparable les extrémités d'arbre avec le carter en assurant ainsi la rotation des arbres, ledit dispositif comprenant: un anneau central d'entraînement ( 30) aligné axialement et relié au carter ( 10) pour tourner avec lui;

deux anneaux de pression ( 32) qui sont cha-

cun alignés axialement avec et placés dans des posi-

tions adjacentes à une extrémité respective de l'anneau central d'entraînement ( 30), les anneaux de pression pouvant être chacun déplacés axialement d'une courte distance afin d'être rapprochés et éloignés de l'anneau central d'entraînement; des ensembles de dents ( 31, 33) en forme de

coins, ayant dans l'ensemble un profil en V et en condi-

tion d'imbriquement, lesdites dents étant formées sur les parties adjacentes, tournées l'une vers l'autre, de l'anneau central d'entraînement ( 30) et de chacun des anneaux de pression ( 32),lesdites dents adjacentes en imbriquement étant librement:en prise de façon qu'une _ rotation de l'anneau central d'entraînement ( 30) oblige les dents de l'anneau de pression ( 32) à entrer

en contact avec et à coincer axialement vers l'exté-

rieur les dents de l'anneau central d'entraînement ( 30), mais avec rotation de l'un ou l'autre des anneaux de pression à une vitesse supérieure à celle de l'anneau central, en faisant en sorte que les dents de l'anneau de pression s'écartent des dents adjacentes de l'anneau central d'entraînement, de manière que l'action de

coincement soit supprimée afin que l'anneau de pres-

sion puisse se déplacer axialement en direction de l'anneau central d'entraînement; un anneau de butée ( 35) s'étendant-coaxia-

lement à l'intérieur de l'anneau central d'entra 1-ne-

ment ( 30) et au travers d'une ouverture, alignée

axialement et ménagée dans chacun des anneaux de pres-

sion ( 32), ledit anneau de butée ( 35) comportant des dents en forme d'engrenage ( 36) qui sont formées sur ses bords opposés et-qui sont en prise avec des dents en forme d'engrenage correspondantes formées sur le bord périphérique délimitant l'ouverture ménagée dans l'anneau de pression adjacent, les dents de l'anneau de butée et de l'anneau de pression étant imbriquées

librement pour permettre un mouvement limité de rota-

tion relative de l'anneau de butée et de chaque anneau de pression, avant entrée en contact de leurs dents respectives; l'espacement entre des dents adjacentes de l'anneau de pression ( 32) et de l'anneau de butée ( 35 > étant défini de manière que lesdites dents adjacentes

entrent en contact lorsque les dents de l'anneau cen-

tral et les dents adjacentes de l'anneau de pression sont écartées pour centrer ainsi grossièrement les dents écartées les unes par rapport aux autres et pour

empêcher les surfaces opposées des dents écartées d'en-

trer en contact l'une avec l'autre; un moyen d'embrayage séparable ( 39, 40, 41, 42)-pour assurer l'accouplement de chaque anneau de pression ( 32) avec son extrémité d'arbre adjacent ( 25) respective lorsque l'anneau de pression respectif est coincé dans une direction orientée vers l'extérieur de

l'anneau central de pression pendant l'entrée en con-

tact des dents respectives et pour désaccoupler l'an-

neau de pression par rapport a son extrémité d'arbre adjacente quand les dents respectives sont écartées l'une de l'autre; un ressort ( 43; 48) s'étendant entre et -écartant l'un de l'autre les deux anneaux de pression ( 32) en les poussant Plastiquement de manière à les appliquer en contact avec leurs moyens d'embrayage respectifs; de sorte qu'une rotation normale de l'anneau central d'entraînement ( 30) avec le carter ( 10) fait tourner les deux anneaux de pression ( 32) et les arbres ( 25)

au travers de leurs embrayages respectifs, alors que,.

pendant une entrée en survitesse de l'un ou l'autre des arbres par rapport a la vitesse de rotation du carter

nprise -

( 10), les dents/de son anneau de pression respectif

s'écartent des dents correspondantes de l'anneau cen-

tral d'entraînement de sorte que l'anneau de pression se déplace axialement en direction de l'anneau central d'entraînement pour désaccoupler ainsi l'embrayage par rapport à son arbre afin que cet arbre puisse tourner

librement indépendamment-du carter.

2 Différentiel selon la revendication 1, caractérise en-ce que ledit moyen d'embrayage comprend une surface d'embrayage conique ( 39) formée sur chacun des anneaux de pression de manière à s'appliquer avec

frottement en contact face contre face contre une sur-

face d'embrayage conique conjuguée ( 40) formée-sur une pièce annulaire ( 27) montée sur son extrémité d'arbre adjacent ( 25) en vue d'assurer ainsi à l'aide d'un embrayage l'accouplement et le désaccouplement de l'anneau de pression ( 32) et de son extrémité d'arbre

respectif ( 25).

3 Différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'embrayage comprend

pour chacun des anneaux de pression une série de pla-

ques d'embrayage ( 52) imbriquées l'une dans l'autre et alternativement fixées sur l'anneau de pression ( 32)

respectif et sur son moyeu d'embrayage ( 45) adjacent,-

les plaques d'embrayage imbriquées étant relativement mobiles axialement en vue d'entrer en contact face contre face et se désaccoupler lorsque leurs anneaux de pression ( 32) se déplacent axialement dans des directions les éloignant et les rapprochant de l'anneau central d'entraînement ( 30). 4 Différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ressort < 43, 48) est agencé sous la forme d'une spire entourant l'anneau

de butée ( 35), en ce qu'il s'étend au travers de l'an-

neau central d'entraînement ( 30) et en ce que ses extrémités opposées s'appliquent chacune entre une

plaque de pression en vue de pousser normalement élas-

tiquement les deux anneaux de pression ( 32) pour les

écarter l'un de l'autre, c'est-à-dire dans des direc-

tions les éloignant de l'anneau central d'entraînement ( 30) en vue d'assurer un accrochage entre les dentures

en forme de coins adjacentes et le moyen d'embrayage.

Différentiel pour entraîner en rotation deux arbres alignés axialement, tels que des arbres de roues motrices d'automobiles, caractérisé en ce qu'il comprend un carter tournant ( 10) destiné à recevoir des parties extrêmes desdits arbres coaxialement audit axe de rotation du carter:

un anneau central ( 30) disposé coaxiale-

ment à l'intérieur du carter et fixé sur celui-ci de manière à tourner avec luit ledit anneau comportant

des faces extrêmes opposées qui sont orientées norma-

lement à l'axe du carter et qui sont pourvues de den-

tures en forme de coins destinées à former des parties

d'accouplement sur les faces opposées de l'anneau cen-

tral;

un anneau de pression ( 32) disposé coaxia-

lement au carter dans une zone adjacente à chacune des

faces de l'anneau central ( 30) et entourant une extré-

mité d'arbre adjacente, chaque anneau de pression com-

portant une partie correspondante d'accouplement sur sa face qui est placée en regard de et alignée avec la face extrême adjacente de l'anneau central pour entrer

en prise avec la denture adjacente d'accouplement pré-

vue sur la face de l'anneau central, les dents en prise étant en imbriquement relativement libres, c'est-à-dire possédant un jeu suffisant pour créer un espacement entre les dents adjacentes dé manière que chacun des anneaux de pression puisse se déplacer axialement

d'une distance limitée dans des directions le rappro-

chant et I'éloianant de l'anneau central en vue de centrer grossièrement les dents de l'un ou l'autre des anneaux de pression par rapport aux dents de l'anneau central avec lesquelles elles sont en prise;

un anneau de butée ( 35) disposé coaxiale-

ment par rapport à l'axe de carter et s'étendant au travers de l'anneau central ( 30 > et entre les deux

anneaux de pression ( 32) et comportant à ses extrémi-

tés opposées des dents périphériques ( 36) qui sont

librement en prise avec des dents correspondantes for-

mées sur chacun des deux anneaux de pression, en étant dimensionnées de manière que des dents adjacentes en prise sur l'anneau de butée et-sur chacun des anneaux de pression entrent respectivement en contact l'une

avec l'autre quand les dents d'accouplement respective-

ment en prise sur l'anneau central et l'anneau de pres-

soepcslnde'uee réciproquement sion sont espacées l'une de lautre, et soient/écarltées l'une de l'autre quand les dents en prise sur l'anneau central ( 30) et l'anneau de pression ( 32) sont en contact; un moyen d'embrayage ( 39, 40, 41, 42) pour assurer l'accouplement et de désaccouplement de chacun

des anneaux de pression avec ses parties extrêmes d'ar-

bre adjacentes en réponse à un mouvement axial de cet anneau de pression dans des directions l'éloignant et la rapprochant respectivement dudit anneau central; et un organe élastique ( 43; 48) qui écarte normalement élastiquement les deux anneaux de pression l'un de l'autre, c'est-à-dire dans des directions les

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éloignant de l'anneau central en vue de l'accrochage des dentures en forme de coins adjacentes et du moyen d'accouplement;

de manière que, dans des conditions normales d'entràt-

nement le carter tournant fasse tourner l'anneau çen- tral qui entraîne en rotation les anneaux de pression,

qui entraînent à leur tour les arbres par l'intermé-

diaire de leurs embrayages accouplés respectifs alors que, lorsque l'un ou l'autre des arbres ( 25) tourne à une vitesse supérieure à celle du carter ( 10), son anneau de pression ( 32) respectif a tendance à tourner plus rapidement que l'anneau central ( 30) de sorte que leurs dentures d'accouplement en prise sont espacées l'une de l'autre et sont approximativement centrées du fait de l'entrée en contact mutuel entre les dents en prise de l'anneau de butée et de l'anneau de pression

de manière que l'anneau de pression se déplace axiale-

ment en direction de l'anneau céntral pour désaccou-

pler son embrayage, afin que son arbre puisse tourner

librement.

6 Différentiel selon la revendication* 5, caractérisé en ce que ledit moyen d'embrayage comprend une surface d'embrayage conique ( 39) formée sur chacun des anneaux de pression ( 32) pour entrer en contact frottant face contre face avec une surface d'embrayage

conique ( 40) correspondante formée sur un moyen d'em-

brayage ( 27) monté sur son extrémité d'arbre adjacent ( 25) en vue d'assurer ainsi l'accouplement et le désac couplement de l'anneau de pression ( 32) et de son

extrémité d'arbre respective ( 25).

7 Différentiel selon la revendication: 5, caractérisé en ce que le moyen d'embrayage de chacun

des anneaux de pression ( 32) comprend une série de dis-

ques d'embrayage imbriqués ( 52, 56, 57) qui sont alter-

nativement fixés sur l'anneau de pression respectif et 7 son extrémité d'arbre adjacente ( 25), les disques d'embrayage imbriqués étant relativement mobiles axialement pour établir respectivement un contact entre surfaces d'embrayage et un désaccouplement quand leurs

anneaux de pression ( 32) respectifs se déplacent axiale-

ment dans des directions les rapprochant et les éloi-

gnant respectivement de l'anneau central ( 30).