FR2944081A1

FR2944081A1 - Differentiel a engrenage cylindrique auto freine

Info

Publication number: FR2944081A1
Application number: FR0901650A
Authority: FR
Inventors: Roger Laumain
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-08

Abstract

La présente invention concerne un différentiel à engrenages cylindriques, auto freiné, utilisé dans les véhicules automobiles et capable de transmettre à une roue motrice un couple de forces supérieur au couple résistant de la roue opposée. Selon l'abrégé descriptif, le différentiel est constitué par un boîtier (1) comportant deux paliers (2 et 3) fermés par le flasque (4) et dont l'entraînement est assuré par une couronne dentée (6). Le mécanisme intérieur est constitué de deux planétaires et d'au moins une paire de satellites à denture cylindrique droite ou hélicoïdale. Il est autofreiné par un frottement provoqué par des surfaces frottantes internes entre lesquelles s'exerce une force croissant avec le couple transmis

Description

I L'invention concerne la fonction différentiel et la fonction autofreinage. La fonction différentiel est obtenue par le moyen d'au moins une paire de

satellites cylindriques engrenant ensemble, chacun d'eux engrenant avec un 5 planétaire. L'un des satellites a pour fonction d'inverser le sens de rotation relatif des deux planétaires. IO La fonction d'autofreinage est obtenue par le frottement intervenant entre une surface dépendant d'un arbre de sortie et une surface dépendant, soit du boîtier de différentiel, soit de l'autre arbre de sortie. Une force, croissant avec le couple transmis par le différentiel s'exerce entre les deux surfaces frottantes. La force est générée, soit par la denture d'engrènement entre satellites et planétaires, taillée à

15 cette fin selon une hélice, soit par une denture d'accouplement interposée, également à cette fin entre deux composants, se transmettant mutuellement un couple. La force en question est modulée par la géométrie des dentures en cause, à savoir l'angle de pression ou d'hélice des dents. Son effet peut être accru et modulé par la multiplicatibn des surfaces frottantes soumises à la même force par le moyen

20 d'éléments de friction multi-disques. Les figures 1 à 7 des planches 1/4 et 2/4 représentent des solutions mettant en oeuvre exclusivement l'engrènement satellites - planétaires. 25 Les figures 8 à 14 des planches 3/4 et 4/4 représentent des solutions faisant appel à une denture spéciale additionnelle. La figure 1 de la planche 1/4 représente l'intégralité de la fonction différentiel et de la fonction auto-freinage. Le différentiel est constitué du boîtier (1), lequel 30 comporte le palier (2) et éventuellement (3) fermé par le flasque (4), lequel comporte le palier optionnel (5). L'entraînement est assuré par la couronne dentée (6), portée par le boîtier (1). Le flasque (4) est centré sur le boîtier (1) par sa périphérie, indexé par au moins un pied tel que (7) et fixé par des vis telles que (8) (figure 3). Le planétaire (18) partie de l'arbre de sortie (19) tourne dans un alésage réalisé sur le flasque (4). Le planétaire (14) partie de l'arbre de sortie (20) tourne dans un alésage réalisé sur le boîtier (1). Le différentiel comporte plusieurs paires de satellites tels que (9) et (15). Un premier satellite principal (9) comporte deux portées (10), (11) tournant dans deux alésages réalisés l'un sur le boîtier (1), l'autre sur le flasque (4). Il comporte deux pignons (12) et (13) engrenant, l'un avec le planétaire (14), l'autre avec le satellite auxiliaire (15). Le satellite (15), guidé comme le premier sur ses portées (16) et (17) engrène avec le planétaire (18) et le pignon satellite (13). Le pignon satellite (12) comporte a dents, le planétaire (14) b dents, le pignon satellite (13) c dents, le planétaire (18) d dents. Le satellite (15) n'a pour fonction que d'inverser les sens de rotation des planétaires et en conséquence le nombre de ses dents est quelconque. Tel que représenté sur la figure a/b = c/d, ce qui correspond à un différentiel interposé entre deux roues motrices symétriques. Les interférences d'engrènement éventuelles se produisant entre planétaire et satellites n'engrenant pas ensemble peuvent être évitées par la réduction de la hauteur de saillie des dents, ou un déplacement de profil. Un accroissement de l'angle de pression peut être pratiqué s'agissant des dentures engrenant ce qui accroit par ailleurs l'effet d'autofreinage Ces rapports peuvent être tels qu'ils donnent des couples ou des vitesses relatifs différents s'il s'agir d'un différentiel interposé entre deux essieux supportant des charges différentes. En variante, les satellites peuvent tourner sur des axes portés par des alésages 30 sur (1) et (4). La figure 4 représente un tel satellite (26) muni d'une bague frottante (27) tournant sur l'axe (28).

Les réactions axiales des satellites sont assurées par leurs extrémités en butée sur le fond des alésages les guidant ou les flancs des parties taillées. L'autofreinage est obtenu (partie supérieure de la figure) au moyen des deux éléments de friction (25) et (35) disposés chacun sur l'un des deux arbres de sortie - planétaire (19) et (20), emboîtés par leur intérieur. Les disques extérieurs sont quant à eux emboîtés dans des portées cannelées réalisées respectivement dans le fond du boîtier (1) et sur le flasque (4). L'empilage constitué par les deux éléments de friction (25) et (35) et les deux planétaires (19) et (20) est monté avec un jeu axial minimum fonctionnel entre le fond du boîtier (1) et la flasque (4). Les hélices des dentures taillées sur les deux planétaires sont de même sens. De la sorte, le couple transmis par l'intermédiaire de la denture de l'un ou des deux planétaires génère un effort axial comprimant, selon le sens du couple, l'élément de friction (25) par exemple, et selon le sens opposé l'élément de friction (35). Si les dentures des deux planétaires sont hélicoïdales de même sens, les efforts générés s'ajoutent. Pour un autofreinage modéré, les éléments de friction (25) et (35) peuvent être 20 supprimés et les surfaces frottantes réduites aux flancs des planétaires (14) et (18) (partie inférieure de la figure). Pour un autofreinage différent selon le sens du couple - en effet, il est plus justifié un autofreinage du différentiel au freinage qu'à l'accélération du véhicule -

25 les éléments de friction (25) et (35) peuvent être différents et la denture d'un des planétaires et des satellites correspondant être droite. La figure 5 de la planche 1/4 représente un cas ou le couple d'autofreinage s'exerce entre les deux arbres de sortie - planétaires. Ceux-ci sont taillés avec la 30 même denture hélicoïdale. Le premier (18) comporte face au deuxième (14) une jupe cannelée intérieurement dans laquelle est emboîté l'extérieur de l'élément de friction (25). Le deuxième (14) comporte une queue cannelée (21) emboîtée à l'intérieur de l'élément de friction (25). L'empilage constitué par les deux planétaires et l'élément de friction est monté avec un jeu minimum fonctionnel. Etant donné le sens des hélices des dentures d'engrènement, les deux planétaires sont sollicités dans le même sens, à droite ou à gauche selon le sens du couple transmis. Dans chaque cas, l'élément de friction est comprimé du même effort, générant entre les deux arbres de sortie - planétaires, le couple recherché. Pour un autofreinage différent selon le sens du couple, un élément de friction supplémentaire peut être disposé entre l'un des planétaires et soit le boîtier, soit le flasque le fermant, ainsi que représenté sur la figure 1. l'un des planétaires peut également être doté d'une denture droite. Les figures 6 et 7 de la planche 2/4 représentent le cas dans lequel l'effort axial exploité pour comprimer le ou les éléments de friction est celui généré par un seul des planétaires. La denture du planétaire (14) seule est hélicoïdale ainsi que celle du ou des satellites engrenant avec lui. Selon le sens du couple transmis, le planétaire (14) est sollicité à droite ou à gauche. L'arbre de sortie associé (20) comporte un plateau (21) interposé entre les deux éléments de friction (25) et (35). II est soutenu par une portée réalisée sur le planétaire (18). Il comporte de part et d'autre du plateau (21) une portée cannelée emboîtée à l'intérieur de l'un ou l'autre des éléments de friction. L'extérieur de ceux-ci est emboîté dans une portée cannelée réalisée dans le boîtier (1).

Le planétaire (14) comporte une jupe emboîtée sur l'extrémité de la portée cannelée recevant l'élément (35) et est assujetti à (20) par l'écrou (22) contre un épaulement. L'appui droit de l'élément de friction (35) est constitué par le disque épais (31). Celui-ci est cannelé sur sa périphérie et emboîté dans la portée cannelée de (1) recevant l'extérieur de (35). Il est arrêté axialement par une bague (32) cannelée également sur sa périphérie et insérée par décalage rotatif d'une demi-dent dans une gorge réalisée dans la hauteur des cannelures de (1). Ladite bague (32) est indexée par rapport aux cannelures par une clavette (33) introduite dans l'un des espaces résultant du décalage d'une demi-dent dans la hauteur des cannelures. Ladite clavette est rendue captive par le jonc (34) inséré dans une gorge réalisée dans les cannelures du boîtier. Le planétaire (14) est monté avec un jeu axial suffisant entre ses flancs, alors que l'empilage constitué par les deux éléments de friction et le plateau (21) est monté avec un jeu minimum fonctionnel. De la sorte, selon le sens du couple transmis, le planétaire (14) prend sa réaction axiale soit sur l'élément (25), soit sur l'élément (35), assurant l'autofreinage.

Les figures 8, 9,10 et 11 de la planche 3/4 représentent un cas dans lequel les planétaires sont du type à denture intérieure. Le flasque (2) portant la couronne d'entraînement (3) ferme le boîtier (1). Il comporte une couronne dentée frontale (14) d'angle de pression cc transmettant le couple au porte-satellites (4) par la denture conjuguée (15). Le porte-satellites (4) consiste en un bloc cylindrique dans lequel de part et d'autre sont usinés des logements et paliers recevant les satellites et leurs axes. Il comporte une couronne médiane sur laquelle est taillée la couronne (15). Les satellites tels que (9) et (15) constituent une paire au nombre de deux minimum. Ils engrènent respectivement avec l'un et l'autre des planétaires (11) et (12) à denture intérieure droite. La plaque (41) centrée, indexée et fixée sur (4) par un pied (7) et des boulons (13) comporte des alésages constituant les paliers gauches des satellites. L'ensemble des composants intérieurs est monté dans le boîtier avec un jeu axial minimum de fonctionnement. Le flasque (2) transmettant à (4) le couple génère une poussée axiale vers la gauche pressant le flasque du planétaire (11) contre le fond du boîtier (1), produisant l'autofreinage (partie supérieure de la figure). L'angle de pression cc de la denture d'accouplement détermine pour sa part le degré d'autofreinage. En option (selon partie inférieure de la figure) l'arbre de sortie planétaire droit (12 bis) peut comporter une queue (42) cannelée à son extrémité, emboîtée à l'intérieur du disque (43) interposé entre (41) et (11). De la sorte, un couple supplémentaire d'autofreinage s'exerce entre les deux arbres de sortie. Le disque (43) peut être remplacé par un élément de friction à disques multiples (non représenté) accroissant encore l'autofreinage.

Les figures 12, 13 et 14 planche 4/4 représentent un autre cas avec planétaire à denture intérieure. Les satellites tels que (5) et (6) constituent des paires au nombre de deux minimum, engrenant ensemble sur la moitié de leur longueur, localisée dans l'épaisseur de la couronne médiane du porte satellites (4) et chacun respectivement avec l'un et l'autre des planétaires (11) et (12) à denture intérieure droite. Les satellites tournent fou sur leurs axes tels que (7), lesquels sont portés d'un coté par le porte satellites (4) et de l'autre par les plaques (9) et (10), fixées sur (4) par des boulons tels que (13) et localisés par les autres paires d'axes de satellites. Des bagues de friction telles que (17) assument le frottement. A l'arrière du planétaire (11), à l'opposé des couronnes (14) et (15) est interposé entre ledit planétaire (11) et l'intérieur du boîtier principal (1), l'élément de friction (16). L'intérieur de celui-ci est emboîté sur une portée cannelée réalisée sur (11), l'extérieur dans une portée cannelée réalisée sur (1). L'élément de friction (16) est soumis à la réaction axiale générée par la paire de couronnes dentées (14) et (15) et transmise par la plaque (7) et le flasque du planétaire (11).

Claims

REVENDICATIONS1. Différentiel à engrenages cylindriques auto freiné utilisé dans les véhicules automobiles et destiné à transmettre à une roue motrice un couple de force supérieure au couple résistant de la roue opposée au moyen de deux planétaires (14 et 18) à denture cylindrique droite ou hélicoïdale et d'une paire de satellites tels que (9) et (15), (9) comportant deux pignons (12) et (13), (12) engrenés avec le planétaire (18) , (13) avec le satellite (15) qui engrène avec le planétaire (18), avec un rapport de vitesse relative des deux arbres de sortie qui dépend du nombre de dents des planétaires et des satellites qui tournent dans des alésages réalisés sur le boîtier principal (1) et le flasque (4) ou sur un axe non tournant tel que (27) soutenu par (1) et (4).
2. Différentiel à engrenages cylindriques auto-freiné selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux planétaires (18) et (14) sont taillés selon une hélice de même sens et comportent chacun une portée cannelée emboîtée dans l'intérieur de chacun de deux éléments de frictions (25) et (35), interposés entre (14) et le boîtier (1) d'une part, et entre (18) et le flasque (14) le fermant d'autre part. Revendication 3: Différentiel à engrenages cylindriques auto-freiné selon la revendication 1, caractérisé en ce le moyen d'autofreinage est obtenu par deux planétaires (14) et (18) taillés selon deux hélices de même sens, le planétaire (18) comporte une jupe cannelée dans laquelle est emboîté l'élément de friction (25) et le planétaire (14) est prolongé par une queue cannelée (21) emboîtée à l'intérieur de l'élément de friction. Revendication 4: Différentiel à engrenages cylindriques auto-freiné selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autofreinage est obtenu au moyen d'un arbre de sortie (20) solidaire du planétaire à denture hélicoïdale (14) comportant un plateau (21) interposé entre deux éléments de friction (25) et (35) à l'intérieur desquels il est lié par des cannelures.Revendication 5: Différentiel à engrenages cylindriques auto-freiné selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que le planétaire (12) est prolongé par une queue (42) dont l'extrémité cannelée est liée au moyen de l'intérieur d'un disque (43). Revendication 6:Différentiel à engrenages cylindriques auto-freiné selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que deux planétaires à queue (11) et (12) à denture cylindrique intérieure droite sont associés à une paire de satellites (5) et (6) de même diamètre engrenant les planétaires (11) et (12) sur la deuxième moitié de leur longueur, un élément de friction (16) interposé entre (11) et (1) lié intérieurement.