FR2864189A1 - Differentiel avec element de friction decouvrant partiellement la pignonerie - Google Patents

Differentiel avec element de friction decouvrant partiellement la pignonerie Download PDF

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Abstract

Le différentiel comprend un corps de boîtier (51) contenant un fluide lubrifiant et une pignonerie (3) qui comprend deux satellites (33) reliés par un axe (37) et deux planétaires (31) reliés par un arbre de transmission (35), et un élément de friction (1) monobloc réunissant l'ensemble des zones de friction des satellites et planétaires (33 ; 31) ; l'élément de friction (1) est monté fixe dans le corps de boîtier (51) et interposé entre la face interne du corps (51) et la pignonerie (3) ; il comporte deux premières ouvertures (13) à travers lesquelles passe l'arbre (35), deux secondes ouvertures (15) à travers lesquelles passe l'axe (37) et des moyens d'amenée (13 ; 15 ; 41) du lubrifiant contenu dans le corps de boîtier (51) à l'intérieur de l'élément de friction (1). L'élément de friction (1) comporte au moins une portion (21 ; 25) découvrant partiellement la pignonerie (3).

Description

DIFFERENTIEL AVEC ELEMENT DE FRICTION DECOUVRANT
PARTIELLEMENT LA PIGNONERIE
La présente invention concerne un différentiel pour véhicule 5 automobile.
Un différentiel de véhicule automobile comporte, de manière connue, un corps de boîtier contenant une pignonerie (satellites et planétaires) et un élément de friction placé entre la pignonerie et le corps de boîtier. Dans le cas d'un différentiel à portées sphériques, cet élément de friction est en général monobloc et réalisé en matière plastique. Cet élément de friction, encore appelé coquille de friction, rassemble toutes les portées des planétaires et des satellites du différentiel.
Il arrive fréquemment que, notamment du fait d'une lubrification insuffisante, la coquille de friction se colle contre la pignonerie, sous l'effet des mouvements de cette dernière. Ce phénomène est appelé effet ventouse . La coquille est alors, soit fortement détériorée par les frottements, soit dans le pire des cas, entraînée en mouvement par la pignonerie, ce qui provoque sa déchirure.
Il est possible, pour pallier ces phénomènes, d'utiliser des coupelles séparées (une pour chaque pignon), en acier nitruré ou revêtues de lubrifiant solide. Cette solution est contraignante du fait du montage des coupelles lors de l'assemblage. De plus, le risque d'oubli d'une coupelle est important. Par ailleurs, le maintien en position des nombreuses pièces au cours de l'assemblage n'est pas aisé. Cette solution est de plus onéreuse du fait de l'assemblage et des matériaux utilisés.
Une autre solution pour réduire l'usure de la coquille de friction consiste à abaisser les performances d'anti-patinage du véhicule (limitation du couple moteur). Cette solution peut néanmoins pénaliser le véhicule dans des situations difficiles telles que la montée de fortes pentes partiellement gelées ou verglacées.
Il est également possible d'utiliser un lubrifiant solide (type PTFE) sur la face interne de l'élément de friction. Cette solution a un coût très élevé.
Le document EP 1 233 211 décrit un différentiel qui comprend une 35 coquille de friction dont la surface externe comporte un système de gorges.
2864189 2 Ce système de gorges coopère avec un autre système de gorges équipant l'intérieur du corps de boîtier du différentiel. Lorsque la coquille est montée dans le corps de boîtier, les deux systèmes de gorges forment un canal dans lequel circule le lubrifiant liquide provenant de l'extérieur du corps de boîtier. Le canal débouchant au niveau de l'axe des satellites et de l'arbre de transmission, il assure leur lubrification. Cette lubrification permet d'éviter tout risque de rupture de la coquille du fait d'un entraînement par l'arbre de transmission ou l'axe des satellites. Par ailleurs, les ouvertures pour le passage de l'arbre de transmission et l'axe des satellites ne comportant pas de moyens de centrage, le lubrifiant peut s'écouler le long de l'arbre de transmission ou de l'axe des satellites jusqu'à l'intérieur de la coquille et assurer ainsi la lubrification de cette dernière.
Cette solution présente néanmoins plusieurs inconvénients. La réalisation de ces gorges dans le boîtier du différentiel perturbe l'usinage, lorsque les gorges sont issues du brut, car l'usinage génère des chocs. Le coût de fabrication de la pièce est aussi augmenté du fait de la présence de gorges. Par ailleurs, les gorges ménagées dans le boîtier fragilisent la tenue mécanique de ce dernier. De plus, les ouvertures pour le passage de l'arbre de transmission ne comportant pas de moyens de centrage, la manipulation du corps de boîtier, contenant la coquille et la pignonerie, est délicate pendant l'assemblage et nécessite l'utilisation de moyens de blocage annexes.
Le but de la présente invention est de proposer un différentiel pour véhicule automobile qui permet de réduire l'usure de l'élément de friction monobloc, en diminuant, notamment, les risques de déchirures de ce dernier du fait de l'effet ventouse précité.
Ce but est atteint au moyen d'un différentiel pour véhicule automobile du type comprenant, de manière connue, un corps de boîtier qui comporte une face interne et qui contient un fluide lubrifiant et une pignonerie qui comprend deux satellites reliés par un axe et deux planétaires reliés par un arbre de transmission, et un élément de friction monobloc réunissant l'ensemble des zones de friction des satellites et planétaires; cet élément de friction est monté fixe dans le corps de boîtier, interposé entre la face interne du corps de boîtier et la pignonerie, et comporte deux premières ouvertures à travers lesquelles passe l'arbre de transmission, deux secondes ouvertures à travers lesquelles passe l'axe des satellites et des moyens d'amenée du fluide lubrifiant contenu dans le corps de boîtier à l'intérieur de l'élément de friction. De manière caractéristique, selon l'invention, l'élément de friction comporte au moins une portion découvrant partiellement la pignonerie.
Il est ainsi possible de créer une circulation de fluide lubrifiant entre l'élément de friction et la pignonerie (planétaires et satellites). Cette circulation de fluide lubrifiant assure à la fois la présence constante d'un film de lubrifiant, permet d'éviter l'effet ventouse tel que décrit précédemment et facilite le refroidissement de l'élément de friction soumis aux contraintes. En effet, lors, par exemple, d'une situation de patinage sous couple (avec un système électronique antipatinage asservissant le freinage par exemple), la coquille de friction subit des contraintes importantes qui génèrent une forte puissance à dissiper sous forme de chaleur. La circulation de fluide lubrifiant précitée permet de dissiper cette chaleur.
L'élément de friction étant monobloc, il est simple à fabriquer et donc d'un faible coût.
Selon un mode de réalisation particulier, la portion découvrant partiellement la pignonerie comprend au moins un ajour ménagé dans l'élément de friction et/ou au moins une découpe pratiquée au niveau d'une zone du pourtour de ce dernier.
Cet ajour et/ou de cette découpe sont disposés, notamment, dans des zones où la force centrifuge exercée par la pignonerie est maximale.
Par exemple, l'ajour et/ou ladite découpe peuvent être disposés à proximité d'une des premières et/ou secondes ouvertures.
Les moyens d'amenée du fluide lubrifiant ne sont pas limités selon l'invention. Le lubrifiant peut, par exemple, s'écouler entre l'arbre de transmission et/ou l'axe des satellites et le pourtour de l'élément de friction, au niveau des premières et/ou secondes ouvertures.
Les moyens d'amenée peuvent également comprendre au moins une partie échancrée ménagée au niveau du pourtour d'au moins une des premières et/ou secondes ouvertures. Dans ce cas, l'entrée du fluide lubrifiant est grandement facilitée.
Pour faciliter le montage du différentiel, l'élément de friction du 35 différentiel selon l'invention peut également comporter, au niveau d'au 2864189 4 moins une desdites premières et/ou secondes ouvertures, des moyens de centrage de l'arbre de transmission et/ou de l'axe des satellites qui permettent au fluide lubrifiant de pénétrer à l'intérieur de l'élément de friction. La présente invention porte également sur un différentiel comprenant un élément de friction comportant de tels moyens de centrage.
Les moyens de centrage permettant l'entrée du fluide lubrifiant à l'intérieur de l'élément de friction, ils assurent ainsi une bonne lubrification de ce dernier, même en dépit d'un faible niveau de fluide lubrifiant dans la boîte de vitesses ou d'une inclinaison atypique de cette dernière.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de centrage comportent au moins un rebord, sensiblement cylindrique, équipant le pourtour d'au moins une des premières et/ou secondes ouvertures.
Ce rebord est conformé en sorte de laisser entrer le fluide lubrifiant, A cet effet, il peut comporter au moins une fente parallèle à l'axe de l'arbre de transmission et/ou à l'axe des satellites.
L'introduction du fluide dans l'élément de friction peut être grandement facilitée lorsque l'arbre de transmission et/ou l'axe des satellites comporte une gorge, notamment, hélicoïdale, disposée au moins sur une portion dudit arbre et/ou dudit axe, située à l'extérieur dudit élément de friction et s'étendant jusqu'au voisinage d'au moins une desdites premières et/ou secondes ouvertures. Cette gorge permet, du fait du mouvement en rotation de l'arbre de transmission et/ou de l'axe des satellites, de conduire le fluide lubrifiant jusqu'aux premières et/ou secondes ouvertures, à travers lesquelles il pénètre à l'intérieur de l'élément de friction.
La présente invention, ses caractéristiques et les divers avantages qu'elle procure apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de d'un exemple particulier de réalisation de la présente invention et qui fait référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation particulier d'un différentiel selon l'invention; et - la figure 2 représente une vue en perspective d'un élément de friction équipant le différentiel de l'invention représenté sur la figure 1.
En référence à la figure 1, le différentiel de l'invention comporte un corps de boîtier 51 qui flotte ou baigne dans un fluide lubrifiant à l'intérieur 2864189 5 de la boite de vitesses. Ce corps de boîtier 51 renferme un élément de friction qui est, dans le cas présent, une coquille 1, dans laquelle vient se loger la pignonerie 3 du différentiel. La pignonerie 3 comporte deux planétaires 31 et deux satellites 33. Les planétaires 31 sont montés sur l'arbre de transmission 35, d'axe X, tandis que les satellites sont reliés par l'axe 37. L'arbre de transmission 35 comporte une gorge hélicoïdale 43 qui s'étend sur toute sa longueur.
La coquille 1 comporte deux ouvertures 13 (voir aussi figure 2) pour le passage de l'arbre de transmission 35 des planétaires 31 et deux 10 ouvertures 15 pour le passage de l'axe 37 des satellites.
En référence à la figure 2, les zones 17 et 18 viennent en contact respectivement avec les planétaires 31 et les satellites 33 et correspondent donc à la portée respectivement des planétaires et des satellites. Par commodité, ces zones 17 et 18 seront désignées par les termes de, respectivement, portées des planétaires et portée des satellites .
Sur la figure 2, une des portées des planétaires 17, entourant une des premières ouvertures 3, comporte une découpe 21 qui, lorsque la pignonerie 3 est montée dans la coquille 1, laisse apparaître une portion d'un planétaire 31. La zone de friction (contact) entre le planétaire 31 et la portée 17 correspond en fait à la zone formée par la portée 17 complétée par la découpe 21, c'est-à-dire que cette zone de friction comprend la portée 17 et s'étend jusqu'à la ligne en pointillés P. Dans le cas présent, la découpe 21 crée un vide entre la coquille 1 et le planétaire 31, permettant ainsi, comme il le sera plus amplement expliqué ultérieurement, au lubrifiant contenu dans la coquille 1, de sortir, notamment sous l'effet de la force centrifuge créée par le mouvement de la pignonerie 3.
Comme représenté sur la figure 2, cette découpe 21 peut être remplacée ou complétée par la présence d'un ou plusieurs ajours 25 disposés, soit à proximité d'une ou des deux premières ouvertures 13, soit à proximité d'une ou des deux secondes ouvertures 15, dans une zone correspondant à la portée d'au moins un planétaire ou satellite. Ainsi, une découpe 27 (indiquée en pointillés) peut également être pratiquée dans le pourtour de la portée 18 du satellite, située près d'une seconde ouverture 15 pour le passage de l'axe des satellites 37.
2864189 6 Deux parties échancrées 41, visibles sur la figure 2, sont ménagées au niveau du pourtour de chacune des premières ouvertures 13. Ces parties échancrées 41 sont ici diamétralement opposées et créent un espace entre l'arbre de transmission 35 et le pourtour des premières ouvertures 13.
Dans l'exemple représenté, la coquille 1 comporte des moyens de centrage disposés au niveau des premières ouvertures 13 et qui permettent l'entrée du fluide lubrifiant dans la coquille 1. Ces moyens de centrage sont formés d'un rebord 11, sensiblement cylindrique qui, dans l'exemple représenté, s'étend à la fois, vers l'extérieur de la coquille 1 et vers l'intérieur de celle-ci. Le rebord 1I comprend deux fentes 19 (voir figure 2), parallèles à l'axe X de l'arbre de transmission 35, lorsque celui-ci est monté dans la coquille 1. Ces fentes 19 forment une discontinuité dans le rebord 11, sur toute la largeur de ce dernier, c'est-à-dire, à l'intérieur et à l'extérieur de la coquille 1. Comme représenté sur les figures 1 et 2, ces fentes 19 sont disposées au niveau des parties échancrées 41 et forment donc avec ces dernières deux passages pour le fluide lubrifiant qui peut ainsi être amené entre le pourtour des premières ouvertures 13 et la surface de l'arbre de transmission 35.
Selon un mode de réalisation non représenté, le rebord est continu mais suit le pourtour des parties échancrées, laissant ainsi un espace entre la coquille et l'arbre de transmission pour le passage du fluide lubrifiant.
Il est également possible, selon la présente invention, de munir au moins une des secondes ouvertures 15 de moyens de centrage similaires.
Le fonctionnement du dispositif de la présente invention va maintenant être décrit en référence à la figure 1.
La coquille 1 est traversée par l'arbre de transmission 35 et par l'axe des satellites 37. La coquille 1 est montée dans le corps de boîtier 51 du différentiel. Le fluide lubrifiant contenu dans la boîte de vitesses pénètre dans le corps de boîtier 51, soit au niveau des extrémités de l'arbre de transmission 35, soit au niveau d'ouvertures pratiquées sur le côté du corps de boîtier 51. Les moyens de centrage classiques ne permettent pas le passage du fluide au niveau des premières ouvertures 13 du fait d'un trop faible jeu. Au contraire, dans le cas de la présente invention, la gorge 43 de l'arbre de transmission 35 amène le fluide lubrifiant jusqu'aux premières ouvertures 13. A ce niveau, le fluide passe à travers les fentes 19 et les 2864189 7 parties échancrées 41 pour entrer à l'intérieur de la coquille 1, où il forme un film lubrifiant entre la surface interne de la coquille et la pignonerie 3, sous l'effet des mouvements cette dernière.
Au niveau de la découpe 21, les planétaires 31 ne sont plus en contact avec la coquille 1 et le film de fluide lubrifiant est rompu. Le fluide est alors évacué vers la surface interne du corps de boîtier 51, sous l'effet de la force centrifuge créée par le mouvement de la pignonerie 3. Il y a donc non seulement création d'un film de fluide lubrifiant entre la coquille 1 et les pignons mais également création d'une véritable circulation de fluide lubrifiant (représentée par les flèches F sur les figures 1 et 2) qui permet d'éviter toute dégradation de la coquille 1 par effet ventouse et de limiter son usure.
Il est également possible, dans le cadre de la présente invention de prévoir une gorge, par exemple, parallèle à l'axe de l'arbre de transmission.
Dans tous les cas, cette gorge, peut également ne s'étendre que sur une portion de l'arbre de transmission ou de l'axe des satellites qui s'étend au moins jusqu'aux premières ouvertures 13 en sorte d'amener le fluide lubrifiant à l'intérieur de la coquille. Cette gorge peut évidemment s'étendre au-delà des premières ouvertures 13 et se prolonger à l'intérieur de la coquille 1. Une gorge telle que précitée peut également équiper l'axe des satellites.

Claims (2)

  1. 8 REVENDICATIONS
    1. Différentiel pour véhicule automobile du type comprenant un corps de boîtier (51) qui comporte une face interne et qui contient un fluide lubrifiant et une pignonerie (3) qui comprend deux satellites (33) reliés par un axe (37) et deux planétaires (31) reliés par un arbre de transmission (35), et un élément de friction (1) monobloc réunissant l'ensemble des zones de friction desdits satellites et planétaires (33; 31), ledit élément de friction (1) étant monté fixe dans ledit corps de boîtier (51) et interposé entre ladite face interne dudit corps de boîtier (51) et ladite pignonerie (3), ledit élément de friction (1) comporte deux premières ouvertures (13) à travers lesquelles passe ledit arbre de transmission (35), deux secondes ouvertures (15) à travers lesquelles passe ledit axe des satellites (37) et des moyens d'amenée (13; 15; 41) dudit fluide lubrifiant contenu dans ledit corps de boîtier (51) à l'intérieur dudit élément de friction (1), caractérisé en ce que ledit élément de friction (1) comporte au moins une portion (21; 25) découvrant partiellement ladite pignonerie (3).
    2. Différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion découvrant partiellement ladite pignonerie (3) comprend au moins un ajour (25) ménagé dans ledit élément de friction (1) et/ou au moins une découpe (21) pratiquée au niveau d'une zone du pourtour dudit élément de friction (1).
    3. Différentiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ajour 25 (25) et/ou ladite découpe (21) est disposé(e) à proximité d'une desdites premières et/ou secondes ouvertures (13; 15).
    4. Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'amenée comprennent au moins une partie échancrée (41) ménagée au niveau du pourtour d'au moins une desdites premières et/ou secondes ouvertures (13; 15).
    5. Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une desdites premières et/ou secondes ouvertures (13; 15) comporte des moyens de centrage dudit arbre de transmission (35) et/ou dudit axe des satellites (37) qui permettent l'entrée dudit fluide lubrifiant à l'intérieur dudit élément de friction (1).
  2. 2864189 9 6. Différentiel selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de centrage comportent au moins un rebord (11) sensiblement cylindrique équipant le pourtour d'au moins une desdites premières et/ou secondes ouvertures (13; 15).
    7. Différentiel selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit rebord (11) comporte au moins une fente (19) parallèle à l'axe (X) dudit arbre de transmission (35) et/ou dudit axe des satellites (37).
    8. Différentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit arbre de transmission (35) et/ou ledit axe des satellites (37) comporte une gorge (43), notamment, hélicoïdale, disposée au moins sur une portion dudit arbre et/ou dudit axe (35; 37) située à l'extérieur dudit élément de friction (1) et s'étendant jusqu'au voisinage d'au moins une desdites premières et/ou secondes ouvertures (13; 15).
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