FR3019250A1

FR3019250A1 - ELEMENT AND FRICTION ASSEMBLY FOR SPHERICAL DIFFERENTIAL

Info

Publication number: FR3019250A1
Application number: FR1452699A
Authority: FR
Inventors: Xavier Richaud; Patrice Mercay; David Petit
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-10-02
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: FR3019250B1

Abstract

Elément de friction (9, 11, 12) pour différentiel sphérique (1), entre le mécanisme intérieur (3) et le boîtier (2) de celui-ci, caractérisé en ce que des alvéoles (13) sont dégagées sur la surface sphérique intérieures des éléments de friction en contact avec le mécanisme (3) de manière à établir un film d'huile créant une portance hydrodynamique entre cet élément et le mécanisme (3).Friction element (9, 11, 12) for spherical differential (1), between the internal mechanism (3) and the housing (2) thereof, characterized in that cavities (13) are disengaged on the spherical surface internal friction elements in contact with the mechanism (3) so as to establish an oil film creating a hydrodynamic lift between this element and the mechanism (3).

Description

- 1 - ELEMENT ET ENSEMBLE DE FRICTION POUR DIFFERENTIEL SPHERIQUE La présente invention concerne la lubrification des différentiels de transmission automobile.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the lubrication of automotive transmission differentials.

Plus précisément, elle a pour objet un élément de friction pour différentiel sphérique entre le mécanisme intérieur et le boîtier de celui-ci, et un ensemble de friction composé d'un seul ou de plusieurs éléments de friction indépendants.More specifically, it relates to a friction element for spherical differential between the inner mechanism and the housing thereof, and a friction assembly composed of one or more independent friction elements.

Certains différentiels sphériques de boîte de vitesses comportent un ou plusieurs éléments de friction, placés entre le mécanisme et le boitier de différentiel. Leur fonction est de maîtriser les frottements entre le mécanisme, généralement en acier et le boitier, généralement en fonte. La coquille de friction doit résister à la fois à de fortes températures et à des vitesses différentielles élevées entre le boitier qui est immobile, et les pignons qui tournent. Les éléments de friction pour différentiels sphériques, se présentent sous la forme de coquilles de friction en une seule pièce, ou de coupelles de friction séparées, réalisées le plus souvent en matière plastique. Pour que les éléments de friction n'interdisent pas complètement la circulation de l'huile à l'intérieur du boîtier de différentiel, on laisse parfois des ouvertures dans l'élément de friction afin de faire passer de l'huile de l'extérieur de l'élément de friction vers l'interface mécanisme/élément de friction. Dans la publication FR 2 864 189, la coquille présente des fentes et des parties échancrées, au travers desquelles l'huile pénètre à l'intérieur de la coquille. D'une bonne circulation de l'huile, on attend l'absence de dégradation de la coquille par effet de séparation des surfaces, et la limitation de son usure.Some spherical gearboxes have one or more friction elements, placed between the mechanism and the differential case. Their function is to control the friction between the mechanism, usually steel and the case, usually cast iron. The friction shell must withstand both high temperatures and high differential speeds between the housing that is stationary, and the sprockets that rotate. The friction elements for spherical differentials are in the form of friction shells in one piece, or separate friction cups, most often made of plastic. In order for the friction elements not to completely prevent the circulation of the oil inside the differential housing, openings are sometimes left in the friction element in order to pass oil from the outside of the differential housing. the friction element towards the mechanism / friction element interface. In the publication FR 2 864 189, the shell has slots and indented parts, through which the oil penetrates inside the shell. From a good circulation of the oil, it is expected the absence of degradation of the shell by the effect of separation of the surfaces, and the limitation of its wear.

On connaît d'autres éléments de friction, pourvus de gorges ou de rainures de lubrification, pour faire circuler l'huile au niveau de leur interface avec le mécanisme interne du différentiel. C'est le cas dans la - 2 - publication US 3 930 424, qui décrit diverses configurations de rainures dans la matière de coupelles de différentiel. Toutefois, aucune des dispositions connues dans le 5 domaine, ne permet d'établir un véritable film lubrifiant entre la surface interne des éléments de friction, et les pignons du différentiel. La présente invention a pour but de de réduire les frottements entre l'élément de friction et le mécanisme 10 interne du différentiel, en améliorant la définition technique de cet élément. Dans ce but, elle propose de dégager des alvéoles sur la surface sphérique intérieures des éléments de friction en contact avec le mécanisme intérieur du 15 différentiel, de manière à établir un film d'huile créant une portance hydrodynamique entre cet élément et le mécanisme. Si l'ensemble de friction du différentiel est une coquille de différentiel, celle-ci est au moins en partie 20 alvéolée. Si l'ensemble de friction du différentiel est composé d'un ensemble de coupelles indépendantes, au moins l'une d'elle est alvéolée.Other friction elements, provided with grooves or lubrication grooves, are known for circulating the oil at their interface with the internal mechanism of the differential. This is the case in US Pat. No. 3,930,424, which describes various groove configurations in the differential cup material. However, none of the provisions known in the art field makes it possible to establish a true lubricant film between the internal surface of the friction elements, and the differential gears. The present invention aims to reduce the friction between the friction element and the internal mechanism of the differential, improving the technical definition of this element. For this purpose, it proposes to release cavities on the inner spherical surface of the friction elements in contact with the internal mechanism of the differential, so as to establish an oil film creating a hydrodynamic lift between this element and the mechanism. If the differential friction assembly is a differential shell, the differential shell is at least partly honeycombed. If the differential friction assembly is composed of a set of independent cups, at least one of them is honeycombed.

25 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est un différentiel de boîte de 30 vitesses, la figure 2 est une coquille de différentiel, en une seule pièce, la figure 3 est un ensemble de quatre coupelles de différentiel, 35 la figure 4 est une vue en coupe d'un différentiel sphérique, et - la figure 5 est une coquille de différentiel alvéolée, - 3 - Sur la vue éclatée de différentiel sphérique 1 de la figure 1, on reconnaît à l'intérieur du boîtier 2, une partie de son mécanisme 3, dont l'axe porte-satellites 4, avec son jonc d'arrêt 5, deux satellites 6 et deux planétaires de sortie 7. La couronne d'entrée de mouvement 8 est fixée sur le boitier de différentiel 2. Entre le boitier 2 et le mécanisme 3, on distingue une coquille de friction 9. La coquille de friction 9, qu'on retrouve sur la figure 2, peut être réalisée en plastique ou en métal. Elle présente deux ouvertures verticales 9a, pour l'axe porte-satellite 4, et deux ouvertures horizontales 9b, pour les planétaires 7. Les coupelles 11 et 12 de la figure 3 peuvent se monter dans le différentiel de la figure 1, en lieu et place de la coquille 9, pour exercer la même fonction de friction, entre le mécanisme et le boitier. Les coupelles sous planétaires 11 sont de préférence réalisées en plastique, alors que les coupelles sous satellites 12 peuvent être réalisées en plastique ou en métal, du fait de leur forme plus simple. Sur la figure 4, on retrouve un différentiel sphérique du même type que sur la figure 1, avec ses satellites 6, ses planétaires 7 et son ensemble de friction, coquille 9 ou coupelles 11, 12. Comme indiqué plus haut, le but de l'invention est de créer un film d'huile à l'interface mécanisme/élément de friction, afin de réduire les frottements. Ce film vise à réduire l'usure et la sensibilité aux pics de températures subis par les éléments de friction 9, 11, 12. L'objectif est d'obtenir un frottement dit hydrodynamique mixte, entre le mécanisme et les éléments de friction, avec un coefficient de frottement faible à nul, dans un cas idéal où il n'y aurait plus aucun contact entre des surfaces séparées par une couche de lubrifiant. En effet, le film d'huile crée une portance hydrodynamique du fait de la rotation des satellites 6 et des planétaires 7 vis-à-vis des éléments de friction 9, 11, 12, qui sont immobiles dans le boitier de différentiel 2. - 4 - La solution proposée par l'invention, consiste à dégager des alvéoles 13 sur la surface sphérique intérieures des éléments de friction. Les alvéoles 13 visibles sur la figure 5 ont pour fonction : - d'avoir des réserves d'huile permettant un graissage régulier de l'interface : l'huile retenue dans les alvéoles est ainsi libérée, et alimente régulièrement le film d'huile dans le but d'être en régime hydrodynamique, et - de venir créer un logement pour les impuretés et la pollution environnante. Les avantages principaux de cette solution sont : - la réduction des risques de fluage via une baisse de la température locale, et - la réduction de l'usure de l'élément de friction grâce à la création d'un film d'huile à l'interface. Ces alvéoles peuvent être créées aussi bien sur des coquilles de différentiel (friction en une seule partie) que sur des coupelles de différentiel (friction en quatre 20 parties). Si l'ensemble de friction du différentiel est une coquille de différentiel, celle-ci est au moins en partie alvéolée. Si l'ensemble de friction du différentiel est composé d'un ensemble de coupelles indépendantes, au moins l'une d'elle est alvéolée.The invention will be better understood on reading the following description of a nonlimiting embodiment thereof, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a gear box differential, the Fig. 2 is a differential shell, in one piece, Fig. 3 is a set of four differential cups, Fig. 4 is a sectional view of a spherical differential, and - Fig. 5 is a differential shell In the exploded view of the spherical differential 1 of FIG. 1, a part of its mechanism 3, including the planet carrier axis 4, with its snap ring is recognized inside box 2. 5, two satellites 6 and two planetary output 7. The movement input ring 8 is fixed on the differential housing 2. Between the housing 2 and the mechanism 3, there is a friction shell 9. The friction shell 9, which can be found in FIG. made of plastic or metal. It has two vertical openings 9a, for the planet carrier axis 4, and two horizontal openings 9b, for the planet gears 7. The cups 11 and 12 of FIG. 3 can be mounted in the differential of FIG. place of the shell 9 to perform the same function of friction between the mechanism and the housing. The planetary cups 11 are preferably made of plastic, while the cups under satellites 12 can be made of plastic or metal, because of their simpler shape. In Figure 4, there is a spherical differential of the same type as in Figure 1, with its satellites 6, its planetary 7 and its friction assembly, shell 9 or cups 11, 12. As indicated above, the purpose of the The invention is to create an oil film at the interface mechanism / friction element, to reduce friction. This film aims to reduce wear and sensitivity to temperature peaks experienced by the friction elements 9, 11, 12. The objective is to obtain a so-called mixed hydrodynamic friction, between the mechanism and the friction elements, with a low friction coefficient to zero, in an ideal case where there would be no contact between surfaces separated by a layer of lubricant. Indeed, the oil film creates a hydrodynamic lift due to the rotation of the satellites 6 and the planetary 7 vis-à-vis the friction elements 9, 11, 12, which are immobile in the differential housing 2. - 4 - The solution proposed by the invention consists in releasing cavities 13 on the inner spherical surface of the friction elements. The cells 13 visible in FIG. 5 have the following functions: - to have oil reserves allowing a regular lubrication of the interface: the oil retained in the cells is thus released, and regularly feeds the oil film in the goal of being in a hydrodynamic regime, and - to come and create housing for impurities and surrounding pollution. The main advantages of this solution are: - the reduction of the risks of creep via a drop in the local temperature, and - the reduction of the wear of the friction element thanks to the creation of a film of oil to the 'interface. These cells can be created both on differential shells (friction in one part) and on differential cups (friction in four parts). If the differential friction assembly is a differential shell, the latter is at least partly honeycombed. If the differential friction assembly is composed of a set of independent cups, at least one of them is honeycombed.

25 Le matériau utilisé peut aussi bien être du plastique que du métal avec ou sans revêtement. Cette solution est applicable sur tous les différentiels sphériques, où des éléments de friction sont placés sur les satellites et les planétaires. 30The material used may be both plastic and metal with or without coating. This solution is applicable on all spherical differentials, where friction elements are placed on satellites and planetary gears. 30

Claims

REVENDICATIONS1. Friction element (9, 11, 12) for spherical differential (1), between the inner mechanism (3) and the housing (2) thereof, characterized in that cavities (13) are provided on the surface spherical inner friction elements in contact with the mechanism (3) so as to establish an oil film creating a hydrodynamic lift between this element and the mechanism (3).

2. Friction assembly for spherical differential (1) characterized in that it comprises at least one friction element (9, 11, 12) honeycomb according to claim 1. 15

3. A one-piece spherical differential friction assembly according to claim 2, in the form of a shell (9) with two openings (9a), for the planet-carrier shaft (4), and two horizontal openings. (9b) for the planet gears (7) of the differential (1), characterized in that the shell (9) is at least partly honeycombed according to claim 1.

4. Spherical differential friction assembly according to claim 2, consisting of two independent under-satellite cups (11) and two independent planetary cups (12), characterized in that at least one of the cups (11, 12) is dimpled according to claim 1.