FR2977289A1 - Differentiel autobloquant a angles de rampe optimises - Google Patents

Abstract

Un dispositif différentiel autobloquant (1) pour la distribution d'un couple moteur entre un premier arbre (11) et un second arbre (12), comprend une rampe hélicoïdale d'entrée (17) du couple moteur, une première rampe hélicoïdale de sortie (18) et une seconde rampe hélicoïdales de sortie (19) aptes à transférer un premier et un second couple de sortie respectivement vers le premier (11) et vers le second (12) arbre, un embrayage (14) coopérant avec un élément de pression (4) situé en aval de la rampe d'entrée (17) du couple moteur. Le premier arbre (11) est en appui frottant sur l'élément de pression (4), le second arbre (12) est en appui frottant sur un élément (2) situé en amont de la rampe d'entrée (17) du couple moteur. La première rampe (18) de sortie présente un premier pas de vis, et la seconde rampe de sortie (19) présente un second pas de vis inférieur au premier pas de vis.

Description

B11-0935FR 1 Différentiel autobloquant à angles de rampe optimisés

L'invention a pour objet les différentiels autobloquants, et plus particulièrement les différentiels autobloquants comportant un embrayage actionné par une force qui résulte d'un équilibre entre une force proportionnelle au couple moteur d'entrée, et une force proportionnelle à l'un ou l'autre des couples de sortie du différentiel. De tels différentiels sont par exemple décrits dans le brevet US 5 102 378 ou dans la demande de brevet EP 0 733 832.

Dans de tels différentiels autobloquants, les couples de sortie sont par exemple transmis à deux arbres de sortie au travers de rampes hélicoïdales. Pour maintenir axialement les deux arbres de sortie, des épaulements des arbres sont en appui axial direct ou indirect contre un boîtier du différentiel.

Cet appui peut se faire au moyen de butées à aiguille comme dans le brevet US 5 102 378, ou par l'appui sur des rondelles d'usure comme dans la demande EP 0 730 832. On cherche en effet à minimiser le coefficient de frottement entre les arbres de sortie et le boîtier du différentiel car, suivant celui des arbres de sortie qui tourne plus rapidement, ces appuis génèrent un couple de frottement entre le boîtier et les organes internes au boîtier, dont le signe s'inverse selon que c'est l'un ou l'autre des arbres qui tourne plus rapidement que le boîtier. Ce terme de frottement se répercute dans les forces agissant sur l'embrayage utilisé pour bloquer le différentiel, induisant ainsi une dissymétrie de fonctionnement du différentiel. L'emploi de butées à aiguille est onéreux, et pour peu qu'une des deux butées soit endommagée avec le temps, une dissymétrie apparaît rapidement dans le fonctionnement du différentiel.

L'emploi de pièces d'usure pour limiter le frottement implique un remplacement régulier de ces pièces d'usure. L'invention a pour but de proposer un différentiel autobloquant dans lequel la différence de couples de sortie ou de vitesse de sortie entre les deux arbres apte à provoquer un verrouillage du différentiel, est la même quand c'est un premier des deux arbres qui tourne plus rapidement que le boîtier, et quand c'est le second arbre qui tourne plus rapidement que le boîtier.

A cet effet, un dispositif différentiel autobloquant pour la distribution d'un couple moteur entre un premier arbre et un second comprend une rampe d'entrée du couple moteur, une première rampe de sortie et une seconde rampe de sortie aptes à transférer un premier et un second couple de sortie respectivement vers le premier et vers le second arbre, un embrayage coopérant avec un élément de pression situé en aval de la rampe d'entrée du couple moteur, le premier arbre étant en appui frottant sur l'élément de pression, le second arbre étant en appui frottant sur un élément situé en amont de la rampe d'entrée du couple moteur. Par élément amont à la rampe d'entrée, on entend un élément recevant le couple moteur sans que ce couple ait transité par la rampe d'entrée. Par élément aval à la rampe d'entrée, on entend un élément recevant le couple moteur après que ce couple ait transité par la rampe d'entrée. Les rampes d'entrée et de sortie sont de préférence des rampes de type hélicoïdal, c'est-à-dire comprennent une portion de surface hélicoïdale s'enroulant autour d'un axe de rotation de la rampe, ou bien comprennent un autre type de surface d'appui, par exemple une portion de plan, apte à coulisser sur une surface complémentaire suivant une trajectoire sensiblement hélicoïdale autour de l'axe de rotation de la rampe.

La première rampe de sortie présente un premier pas de vis, et la seconde rampe de sortie présente un second pas de vis inférieur au premier pas de vis. C'est-à-dire que le coefficient de proportionnalité Asd reliant la force de sortie Fs et le couple de sortie Cd de la seconde rampe, soit Asd = Cs , est plus élevé que le coefficient de d proportionnalité reliant asg reliant la force de sortie Fs et le couple de sortie Cg de la première rampe, soit asg = Cg Fs On peut ainsi obtenir un effort axial de sortie exercé par la première rampe au moyen du premier pas de vis sur le premier arbre, qui est inférieur à l'effort axial de sortie exercé pour la même valeur absolue de couple de sortie par la seconde rampe au moyen du second pas de vis sur le second arbre. Le premier et le second arbre sont aptes à tourner à des vitesses différentes, autour d'un premier axe de rotation commun. Les appuis frottants entre le premier arbre et l'élément de pression, et entre le second arbre et l'élément situé en amont de la rampe d'entrée du couple moteur, sont de préférence des appuis axiaux, dirigé suivant le premier axe de rotation commun. L'élément de pression exerce une force de compression, de préférence également de direction sensiblement axiale, sur l'embrayage, qui est par défaut en configuration ouverte en absence de force de pression. Le premier pas de vis et le second pas de vis correspondent de préférence à des pas de vis de surfaces d'appui actives pour un même sens d'application du couple moteur à la rampe hélicoïdale (17) d'entrée. Selon un mode de réalisation préféré, le premier arbre et le second arbre sont aptes à tourner à des vitesses différentes autour d'un premier axe de rotation. Le système comprend une armature extérieure apte à tourner autour du premier axe de rotation, ladite armature recevant le couple moteur. Le système comprend en outre un groupe de satellites, aptes chacun à tourner autour d'un axe de satellite assemblé radialement par rapport au premier axe de rotation de manière à être entraîné en rotation par l'armature autour du premier axe de rotation, un premier planétaire engrenant avec les satellites et apte à transmettre par la première rampe de sortie un premier couple de sortie au premier arbre, un second planétaire engrenant avec les satellites et apte à transmettre par la seconde rampe de sortie un second couple de sortie au second arbre. L'embrayage est disposé de manière à être apte à solidariser en rotation l'armature et les planétaires sous l'effet d'une force axiale d'embrayage appliquée sur l'embrayage par l'élément de pression. L'élément de pression est disposé de manière à engrener par la rampe hélicoïdale d'entrée avec l'armature. Les axes des satellites peuvent être entraînés en rotation par un élément solidaire en rotation de l'élément de pression. Avantageusement, le premier arbre comporte un épaulement par lequel il est en appui axial sur l'élément de pression, et le second arbre comporte un épaulement par lequel il est en appui axial sur l'armature sans appui intermédiaire sur l'élément de pression, les deux appuis étant disposés de manière à limiter un déplacement d'écartement axial entre les deux arbres. Avantageusement, le dispositif comprend, au niveau de chaque sortie, une surface de contact parallèle au premier axe de rotation, apte à limiter la course de la rampe de sortie et apte également à transmettre du couple. De cette manière, la force axiale d'embrayage résulte d'une force d'entrée proportionnelle au couple appliqué par l'armature sur l'élément de pression et d'une force de sortie proportionnelle au couple de sortie le plus faible (qui est en général le couple de l'arbre tournant le plus rapidement). Par surface parallèle au premier axe de rotation, on entend une surface incluant une direction parallèle au premier axe de rotation. Selon un mode de réalisation préféré, l'appui axial du premier arbre sur l'élément de pression, et l'appui axial du second arbre sur l'élément amont à la rampe d'entrée, comportent chacun un contact plan sur plan. Ces deux appuis axiaux peuvent être des contacts acier sur acier.

Selon un autre mode de réalisation, un des deux appuis axiaux comporte une rondelle de frottement ou des butées à aiguilles interposée entre un des arbres et l'élément de pression, ou entre un des arbres et l'élément amont à la rampe d'entrée. La configuration selon l'invention est en particulier avantageuse si le coefficient de frottement moyen des appuis axiaux rapporté à la surface des appuis axiaux, est supérieur à 0,05, et de préférence supérieur à 0,08. Selon un mode de réalisation préféré le premier pas de vis est plus élevé de 5 à 15% par rapport au second pas de vis, et de préférence est supérieur de 8 à 12% au second pas de vis. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant quand les deux appuis axiaux sont des contacts plan sur plan en acier brut d'usinage. Selon un autre aspect, l'invention propose de dimensionner un dispositif différentiel autobloquant comprenant une rampe hélicoïdale d'entrée d'un couple moteur, une première rampe hélicoïdale de sortie et une seconde rampe hélicoïdale de sortie transmettant des couples de sortie et des forces axiales de sortie respectivement vers un premier arbre en appui axial frottant sur un élément situé en aval de la rampe d'entrée du couple moteur, et vers un second arbre en appui axial frottant sur un élément amont à la rampe d'entrée du couple moteur. Le dispositif comprend un embrayage dont la force d'actionnement inclut une composante de frottement dont le signe s'inverse suivant que la vitesse de l'un ou l'autre arbre est plus rapide que la vitesse de l'autre arbre. Dans la configuration choisie, la force d'actionnement de l'embrayage comprend également un terme dépendant des couples de sortie. On dimensionne à des valeurs différant d'au moins 5% l'une par rapport à l'autre, deux pas de vis des rampes de sorties qui sont actifs pour un même sens donné de rotation de l'entrée du dispositif différentiel. La différence de pas de vis permet d'obtenir pour ce sens de rotation, un effort axial de sortie exercé sur le premier arbre par la première rampe de sortie, qui est inférieur à l'effort axial de sortie exercé pour la même valeur absolue de couple de sortie sur le second arbre au moyen de la seconde rampe de sortie.

De manière préférentielle, les pas de vis des rampes sont choisis par rapport à la composante de frottement de manière à compenser la dissymétrie de comportement liée à la composante de frottement, c'est-à-dire de manière à obtenir, pour un des sens de rotation de l'entrée du différentiel, pour une différence donnée de couple de sortie et pour une différence donnée de vitesses de rotation du premier arbre par rapport au second arbre, la même force d'actionnement de l'embrayage que pour la même différence de couple de sortie et la même différence de vitesses de rotation du second arbre par rapport au premier arbre.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue simplifiée en coupe partielle d'un différentiel selon l'invention, - les figures 2a et 2b sont des représentations schématiques du différentiel de la figure 1, illustrant certains couples d'interaction entre certaines pièces du différentiel, - la figure 3 est une représentation schématique de zones particulières de transmission d'effort entre certaines pièces du différentiel de la figure 1, - la figure 4 illustre la manière dont est défini l'angle de rampe au sens où il est décrit pour l'invention, ainsi que le rayon d'application d'une rampe 18 permettant de calculer le pas de vis, au sens généralisé, utilisé dans l'invention. I1 est à noter que tout le présent texte, le pas de vis v, dont les 20 éléments de calcul sont représentés de manière schématique sur la figure 4, désigne le coefficient v = 27[R où a, ou angle de rampe, est l'angle que forme la tangente à la trajectoire hélicoïdale 31 selon laquelle une surface de contact 30, par exemple une surface hélicoïdale, de la rampe est apte à glisser sur une 25 surface complémentaire, autour de l'axe xx' de rotation de la rampe. On peut, dans le cadre de l'invention, utiliser une rampe hélicoïdale, une rampe à contact oblique plan sur plan, ou d'autres types de rampes. La valeur R désigne le rayon d'action de la rampe, et correspond au rayon moyen de contact de la surface de contact 30 par 30 rapport à l'axe xx' de la rampe. Dans le cas où la rampe est une rampe hélicoïdale, le pas de vis ainsi défini correspond au pas de vis habituellement défini. Dans les autres cas, le pas de vis défini ci- 15 tan a dessus correspond à une définition "généralisée " de pas de vis, applicable à l'invention. Une même rampe 18 peut comporter deux familles de surfaces d'appui 30 et 32 de pas de vis différents, chacune des deux familles étant activée pour une direction de transmission de couple différente. On désigne par "pas de vis actif", pour un mode de fonctionnement donné du système, le pas de vis de la famille de surfaces, 30 ou 32, qui sont en appui contre leurs surfaces complémentaires dans ce mode de fonctionnement. Ainsi la famille de surfaces 30 peut être en appui pour un premier sens de rotation de la rampe, au cours de l'accélération de la rotation de la rampe, ainsi que pour un second sens de rotation de la rampe, au cours de la décélération de la rotation de la rampe. La famille de surfaces 32 peut être en appui pour le second sens de rotation de la rampe, au cours de l'accélération de la rotation de la rampe, ainsi que pour le premier sens de rotation de la rampe, au cours de la décélération de la rotation de la rampe. Tel qu'illustré sur la figure 1, un dispositif différentiel autobloquant comprend un boîtier 2 entraîné en rotation autour d'un premier axe x-x' par une couronne 6, et fermé par un couvercle 3 au moyen de vis 5. Le différentiel comprend également un plateau de pression 4, une cage 7, un groupe de satellites 9, deux planétaires 10, un premier arbre de sortie 11, un second arbre de sortie 12 et un embrayage ou système d'embrayage 14, apte à solidariser en rotation des deux planétaires 10 et la cage 7. A l'intérieur du boîtier 2, coulisse axialement la cage 7 dans laquelle sont agencés des axes 8 de satellites, perpendiculairement au premier axe de rotation x-x'. Les satellites 9 sont disposés entre une partie extérieure de la cage 7 et un croisillon central 13 du dispositif différentiel, de manière à pouvoir tourner autour des axes de satellites 8. Sur le mode de réalisation de la figure 1, quatre satellites sont disposés à l'intérieur de la cage, mais on peut imaginer des variantes de réalisation avec seulement deux satellites ou avec plus que quatre satellites.

Les satellites engrènent chacun avec deux planétaires 10, s'appuyant sur le croisillon 13 de manière à pouvoir tourner autour du premier axe de rotation x-x'. Un premier planétaire 10 engrène par l'intermédiaire d'une première rampe de sortie 18 avec le premier arbre 11, et un second planétaire 10 engrène par un seconde rampe de sortie 19 avec le second arbre 12. La cage 7 est solidaire en rotation du plateau de pression 4 et est apte à coulisser axialement à l'intérieur du boîtier 2. Le plateau de pression 4 engrène avec le couvercle 3 du boîtier 2 par une rampe hélicoïdale d'entrée 17. Sous l'effet d'un couple moteur appliqué au boîtier 2, le plateau de pression 4 subit une force axiale d'entrée Fez qui tend à le déplacer de manière à raccourcir la distance entre le plateau de pression 4 et une paroi de fond 27 du boîtier opposée axialement au couvercle 3.

Ce faisant, le plateau de pression 4 vient appuyer sur le système d'embrayage 14 apte à solidariser en rotation la cage 7 et les deux planétaires 10. De manière classique, le système d'embrayage 14 est un embrayage multidisques comportant un premier groupe 15 de disques solidaires en rotation de la cage et aptes à coulisser axialement à l'intérieur de celle-ci, et un second groupe de disques 16 solidaires en rotation du premier ou du second planétaire, et aptes à coulisser axialement par rapport au planétaire. Au niveau des rampes de sortie 18 et 19, les planétaires 10 transmettent au premier arbre 11 et au second arbre 12 respectivement un premier et un second couple de sortie ainsi qu'une première force axiale de sortie et une seconde force axiale de sortie dépendant des pas de vis respectifs de la première et de la seconde rampe de sortie 18 et 19. Selon un premier mode de réalisation, chaque rampe comporte un seul pas de vis, orienté de manière à ce que les forces de sortie tendent à éloigner axialement le premier et le second arbre l'un de l'autre. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, chaque rampe comporte deux pas de vis : un premier pas de vis ou "pas de vis avant", qui est actif quand la couronne d'entrée 6 tourne suivant un premier sens de rotation "de marche avant", avec un couple orienté suivant ce même sens de rotation, et un second pas de vis ou "pas de vis arrière", qui devient actif quand la couronne d'entrée 6 tourne suivant un second sens de rotation "de marche arrière", avec un couple orienté suivant ce second sens de rotation. Ces quatre pas de vis sont tous orientés de manière à ce pour les deux sens de rotation de la couronne d'entrée, les forces de sortie tendent à éloigner axialement le premier et le second arbre l'un de l'autre. Le second arbre comporte un épaulement 22 par lequel il est en appui axial, au niveau d'une surface d'appui axial 20, avec le boîtier 2. Le premier arbre comporte un épaulement 21 par lequel il est en appui axial au niveau d'une surface d'appui axial 23 sur le plateau de pression 4. Si l'on écrit l'équilibre des forces axiales s'exerçant sur le plateau de pression 4, l'effort axial transmis par le plateau de pression 4 au système d'embrayage 14 est donc une force axiale d'embrayage dont l'amplitude est égale à la différence entre la force axiale d'entrée Fe et une force axiale de sortie Fs exercée par l'épaulement 21 du premier arbre sur la surface d'appui axial 23 du plateau de pression 4. Dans le dispositif différentiel selon l'invention, les rampes de sortie 18 et 19 comportent des systèmes limiteurs de course, si bien que la force de sortie varie proportionnellement au plus faible des deux couples de sortie.

Le principe général d'un tel limiteur de course est illustré de manière simplifiée à la figure 3. On retrouve sur la figure 3 des éléments communs à la figure 1, les mêmes éléments étant alors désignés par les mêmes références. Les planétaires 10 comportent des surfaces d'appui de rampes 30 et 32 ainsi qu'un obstacle en relief 25 apte à se déplacer dans une rainure circonférentielle 28 des arbres de sortie 11 et 12, sur une certaine distance de rotation jusqu'à venir en butée pour une rotation a,naX sur une limite 26 de la rainure circonférentielle 28. L'obstacle 25 et la limite de rainure 26 sont ainsi partie intégrante d'un dispositif limiteur de course 29.

Soient alors xg le déplacement axial du premier arbre 11 (arbre de gauche sur la figure), xd le déplacement du second arbre 12 (arbre de droite sur la figure), Cg le couple de sortie du premier arbre, Cd le couple de sortie du second arbre. La figure 3 représente le cas où Cd est supérieur à Cg et où la valeur de déplacement xd du second arbre a atteint la valeur xmax c'est-à-dire xd=xmaX, xmaX étant le déplacement maximal autorisé par le limiteur de couple de la rampe 19. La force de sortie FS varie alors de manière proportionnelle au plus faible des deux couples de sortie.

Au niveau des surfaces d'appui axial 20 et 23 du premier et du second arbre, les frottements des arbres, respectivement avec le plateau de pression 4 et avec le boîtier 2, induisent des couples de frottement qui viennent s'additionner ou se soustraire au couple total auquel est soumise la rampe d'entrée 17.

Ces couples de frottement se répercutent donc sur la force axiale d'embrayage subie par l'embrayage 14. Suivant les sens relatifs de rotation des arbres par rapport au boîtier, le total des couples de frottement se répercute avec une inversion de signe, induisant une dissymétrie de fonctionnement du différentiel. Les figures 2a et 2b illustrent la manière dont se répercutent les couples de frottement selon que le premier ou le second arbre tourne plus rapidement que l'autre. On retrouve sur les figures 2a et 2b des éléments communs à la figure 1, les mêmes éléments étant alors désignés par les mêmes références. On retrouve en particulier, de manière schématique, le boîtier 2, l'ensemble {plateau de pression 4 + cage 71, le premier arbre 11 et le second arbre 12, les planétaires 10, la rampe d'entrée 17 et les deux rampes de sortie 18 et 19. Un couple moteur ou couple de couronne Cc est appliqué au niveau du boîtier 2 à partir d'un moteur ou d'une boîte de vitesses. On choisit par exemple de comptabiliser de manière positive les couples autour de l'axe xx' qui sont de même signe que le couple moteur. La figure 2a illustre le cas où le second arbre 12 tourne plus rapidement que le premier arbre 11, ce qui correspond par exemple au différentiel d'un véhicule en virage, où la roue plus rapide est celle qui se trouve à l'extérieur du virage. Le second arbre 12 tourne à une vitesse angulaire S2 supérieure à la vitesse angulaire w du premier arbre 11. Dans ce cas de figure, le couple de sortie du second arbre 12 est en général inférieur au couple de sortie du premier arbre 11 et c'est donc ce couple de sortie qui impose la valeur de la force de sortie FS qui est alors égale à FS = Asd Cd , Ou Asd est un coefficient de proportionnalité dépendant du pas de vis de la rampe 19, et Cd est le couple de sortie du second arbre. Dans un différentiel, les couples de sortie sont de valeurs inégales lorsque les deux arbres de sortie tournent à des vitesses différentes. L'arbre qui tourne le moins rapidement transmet alors la moitié du couple moteur d'entrée augmentée de la moitié du total des couples internes de frottement du différentiel, et l'arbre qui tourne le plus rapidement transmet la moitié du couple moteur d'entrée diminuée de la moitié du total des couples internes de frottement du différentiel. Si le second arbre 12 tourne plus rapidement que le premier arbre, et donc plus rapidement que le boîtier 2, comme c'est le cas sur la figure 2a, un couple de frottement cfd lié au frottement du second arbre 12 sur la surface d'appui axial 20 vient s'ajouter au couple Cc, s'appliquant au boîtier 2, donc à l'amont de la rampe d'entrée 17. Dans ce cas de figure, le premier arbre 11 tourne moins rapidement que le boîtier 2. Le couple de frottement cfg engendré par le frottement du premier arbre 11 sur le plateau de pression 4 au niveau de la surface d'appui axial 23, est de signe opposé au couple moteur Cc et est appliqué par le premier arbre 11 sur le plateau de pression 4 qui le répercute sur la rampe d'entrée 17 par le côté aval de celle-ci. La figure 2b illustre le cas de figure où le premier arbre 11 tourne plus rapidement que le boîtier 2 et où le second arbre 12 tourne moins rapidement que le boîtier 2.

Dans ce cas de figure, c'est le couple du premier arbre qui impose la force de sortie Fs qui est alors égale à Fs =asg Cg, où : Cg est le couple de sortie du premier arbre 1l, asg est un coefficient de proportionnalité dépendant du pas de vis de la rampe 18. Dans ce cas de figure, le second arbre 12 imprime un couple de frottement cfd de signe opposé au couple moteur Cg au boîtier 2. Le premier arbre imprime en revanche un couple cfg de frottement du même signe que le couple moteur sur le plateau de pression 4.

Selon les cas illustrés par les figures 2a et 2b, et selon que l'arbre de sortie 12 tourne plus vite (fig.2a) ou moins vite (fig. 2b) que le boîtier, le frottement au contact du boîtier agit comme un ajout de couple (fig.2a) ou comme un prélèvement de couple (fig.2b). Le boîtier est alors soumis à deux couples qui s'ajoutent : le couple moteur Cg et le couple de frottement Cfd, ou qui se retranchent : Cc et le même couple de frottement Cfd. C'est donc un couple différent qui s'applique sur la rampe d'entrée selon que c'est l'une ou l'autre des roues qui est plus rapide. L'invention propose d'adapter les valeurs Asd, asg liées au pas de vis des deux rampes de sortie 18 et 19 de manière à ce que la différence entre les coefficients Asd et asg compense le déséquilibre de fonctionnement induit par le couple de frottement cfd. I1 faut pour cela que Asd> asg. Le choix de l'amplitude de la différence Asd-asg dépend notamment des coefficients de frottement des surfaces d'appui 20 et 23, de leur rayon moyen, ainsi que des pas de vis de la rampe d'entrée 17 et des rampes de sortie 18 et 19. Pour des différentiels de dimensions adaptés pour de véhicules automobiles grand public, dans lesquels des surfaces de frottement des appuis 20 et 23 sont des surfaces de frottement acier sur acier sans traitement de surface particulier, on a avantage à utiliser un premier pas de vis supérieur de 5 à 15% par rapport au second pas de vis, et de préférence supérieur de 8 à 12% au second pas de vis.

L'invention est particulièrement intéressante dés que le coefficient de frottement moyen au niveau des appuis 20 et 23 avoisine ou dépasse celui de l'acier lubrifié, c'est-à-dire une valeur proche de 0,1. Elle reste intéressante quand ce coefficient de frottement moyen reste supérieur à 0,05, c'est-à-dire la moitie du coefficient de frottement acier -acier. Le différentiel selon l'invention permet ainsi d'obtenir un comportement symétrique malgré l'existence de couples de frottement non négligeables entre le second arbre et le boîtier et entre le premier arbre et le plateau de pression. Concernant les couples de frottement cfd et cfg, un écart entre ces couples peut induire une dissymétrie supplémentaire de comportement du différentiel. Le différentiel suivant l'invention est donc de préférence dimensionné de manière à ce que les deux couples de frottement soient sensiblement égaux, par exemple différent de moins de 20% ou de préférence de moins de 10% en valeur relative. Ceci peut être obtenu en définissant des couples de surfaces d'appui de dimensions et d'états de surface similaires au niveau de la zone d'appui 20 et au niveau de la zone d'appui 23.

En revanche, la valeur totale de ces deux couples de frottement ne nécessite pas d'être réduite outre mesure par des dispositifs coûteux tels que des paliers à aiguilles, comme dans le brevet US 510 2378 ou des pièces d'usure comme dans la demande de brevet EP 0 733 832. Cependant, même dans le cas où des butées à aiguilles sont utilisées, il peut être intéressant d'adapter les angles des rampes de sortie suivant le principe décrit plus haut, afin de symétriger encore davantage le comportement du différentiel, malgré le couple de frottement limité par la présence des butées à aiguilles. L'utilisation de rampes asymétriques selon l'invention permet d'utiliser des différentiels où ces couples de frottement peuvent résulter de simples contacts plan sur plan d'un épaulement d'une pièce d'acier sur un plan antagoniste également en acier.

I1 est à noter que dans ce qui précède, le pas de vis désigne le coefficient v= 27[1? tan a

où a, ou angle de rampe, est l'angle que forme la tangente à la trajectoire hélicoïdale 31 selon laquelle une surface de contact 30 de la rampe est apte à glisser sur une surface complémentaire, autour de l'axe xx' de rotation de la rampe.

La valeur R désigne le rayon d'action de la rampe, et correspond au rayon moyen de contact de la surface de rampe 30 par rapport à l'axe xx' de la rampe. Le raisonnement pourrait tout aussi bien s'appliquer sur un pas de vis défini de manière différente, par exemple à tout multiple 13v du pas de vis précédent v par un coefficient fixe R.

De manière plus générale, l'adaptation de la géométrie des rampes de sortie est faite de manière à adapter les coefficients de proportionnalité kp qui relient la force axiale FaXe exercée par la rampe en fonction du couple C exercé sur la rampe, c'est-à-dire au coefficient kp = "e C

La dissymétrie de comportement engendrée par les couples de frottement au niveau de la force Fe -FS d'actionnement de l'embrayage est liée au fait que le premier arbre de sortie est en appui sur le plateau de pression 4, qui est un élément aval à la rampe d'entrée 17, c'est-à-dire un élément qui reçoit le couple moteur de la couronne après que ce couple ait été transmis au travers de la rampe, alors que le second arbre est en contact frottant contre un élément amont à la rampe d'entrée, c'est-à-dire le boîtier qui reçoit directement le couple moteur sans qu'il ait transité par la rampe d'entrée 17.

L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit et peut se décliner en de nombreuses variantes, par exemple en utilisant d'autres systèmes limiteurs de course, en utilisant un seul empilement de disques pour l'embrayage, situé d'un seul côté par rapport aux axes des satellites, ou en ajoutant à l'embrayage un système de progressivité afin de modifier la courbe reliant la force axiale Fe-FS exercée sur l'embrayage, et le couple de freinage que l'embrayage induit entre la cage 7 et les planétaires 10. Les épaulements des arbres peuvent ne pas être en contact frottant direct sur le plateau 4 et sur le boîtier 2. Les pièces de frottement intermédiaires, par exemple une rondelles, peuvent être interposées au niveau de l'une ou de l'autre de ces surfaces de frottement, par exemple pour permettre d'assurer une meilleure constance du coefficient de frottement dans le temps. Pour autant, une telle rondelle ne nécessite pas d'être une rondelle à très bas coefficient de frottement, qui serait également une rondelle d'usure donc nécessiterait un remplacement régulier. I1 faut également noter que le raisonnement sur les pas de vis des rampes de sortie 18 et 19 s'applique à deux pas de vis qui sont actifs pour un premier sens de rotation de l'entrée du différentiel. Si les rampes de sortie présentent deux pas de vis associés à deux sens possibles de rotation de l'entrée du différentiel (le pas actif pouvant alors changer soit lors d'un changement de sens de rotation du différentiel, soit lors du passage d'un couple moteur à un couple de freinage), le rapport entre les pas de vis qui sont actifs pour le second sens de rotation du différentiel, peuvent être, suivant une première variante de l'invention, optimisés suivant le même principe, ou peuvent, selon une seconde variante de l'invention, ne pas être, optimisés suivant le même principe. Le système de différentiel autobloquant selon l'invention est peu coûteux à fabriquer, et nécessite moins d'entretien que les différentiels de l'art antérieur, tout en assurant un comportement « symétrique » du différentiel.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif différentiel autobloquant (1) pour la distribution d'un couple moteur (Cc) entre un premier arbre (11) et un second arbre (12), comprenant une rampe d'entrée (17) du couple moteur, une première rampe de sortie (18) et une seconde rampe de sortie (19) aptes à transférer un premier (Cg) et un second (Cd) couple de sortie respectivement vers le premier (11) et vers le second (12) arbre, un embrayage (14) coopérant avec un élément de pression (4) situé en aval de la rampe d'entrée (17) du couple moteur, le premier arbre (11) étant en appui frottant sur l'élément de pression (4), le second arbre (12) étant en appui frottant sur un élément (2) situé en amont de la rampe d'entrée (17) du couple moteur, caractérisé en ce que la première rampe (18) de sortie présente un premier pas de vis, et la seconde rampe de sortie (19) présente un second pas de vis inférieur au premier pas de vis.
2. 2. Système de différentiel selon la revendication 1, dans lequel le premier pas de vis et le second pas de vis correspondent à des pas de vis de surfaces d'appui actives pour un même sens d'application du couple moteur à la rampe hélicoïdale (17) d'entrée.
3. 3. Dispositif différentiel selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier arbre (11) et le second arbre (12) sont aptes à tourner à des vitesses différentes autour d'un premier axe de rotation (xx'), le système comprenant une armature extérieure (2) apte à tourner autour du premier axe de rotation (xx'), ladite armature recevant le couple moteur (Cc), un groupe de satellites (9), aptes chacun à tourner autour d'un axe de satellite (8) assemblé radialement par rapport au premier axe de rotation (xx') de manière à être entraîné en rotation par l'armature (2) autour du premier axe de rotation (xx'), un premier planétaire (10) engrenant avec les satellites et apte à transmettre par la première rampe de sortie (18) un premier couple de sortie (Cg) au premier arbre (11), un second planétaire (10) engrenant avec les satellites (9) et apte à transmettre par la seconde rampe de sortie (19) un second couple de sortie (Cd) au second arbre (12),l'embrayage (14) étant apte à solidariser en rotation l'armature (2) et les planétaires (10) sous l'effet d'une force axiale d'embrayage (Fe-Fs) appliquée sur l'embrayage par l'élément de pression (4), disposé de manière à engrener par la rampe hélicoïdale d'entrée (17) avec l'armature (2).
4. 4. Dispositif différentiel selon la revendication 3, dans lequel le premier arbre (11) comporte un épaulement (21) par lequel il est en appui axial sur l'élément de pression (4), et le second arbre (12) comporte un épaulement (22) par lequel il est en appui axial sur l'armature (2) sans appui intermédiaire sur l'élément de pression (4), les deux appuis (20, 23) étant disposés de manière à limiter un déplacement d'écartement axial entre les deux arbres (11, 12).
5. 5. Dispositif différentiel selon l'une des revendications précédentes, comprenant, au niveau de chaque sortie (18, 19), une surface de contact (25, 26) parallèle au premier axe de rotation, apte à limiter la course de la rampe et apte également à transmettre du couple.
6. 6. Dispositif différentiel selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'appui axial (20) du premier arbre (11) sur l'élément de pression (4), et l'appui axial (23) du second arbre (12) sur l'élément amont (2) à la rampe d'entrée (17) comportent chacun un contact plan sur plan.
7. 7. Dispositif différentiel selon la revendication 6, dans lequel les deux appuis axiaux (20,23) sont des contacts acier sur acier.
8. 8. Dispositif différentiel selon la revendication 6, dans lequel au moins l'un des deux appuis axiaux (20,23) comporte une rondelle de frottement interposée entre un des arbres (11) et l'élément de pression (4), ou entre un des arbres (12) et l'élément amont (2) à la rampe d'entrée (17).
9. 9. Dispositif différentiel selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel un coefficient de frottement moyen des appuis axiaux (20,23) rapporté à la surface des appuis axiaux, est supérieur à 0,05, et de préférence supérieur à 0,08.
10. 10. Dispositif différentiel selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier pas de vis est plus élevé de 5 à 15% par rapport au second pas de vis, et de préférence est supérieur de 8 à 12% au second pas de vis.