WO2012104557A1 - Différentiel autobloquant perfectionné - Google Patents

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WO2012104557A1
WO2012104557A1 PCT/FR2012/050225 FR2012050225W WO2012104557A1 WO 2012104557 A1 WO2012104557 A1 WO 2012104557A1 FR 2012050225 W FR2012050225 W FR 2012050225W WO 2012104557 A1 WO2012104557 A1 WO 2012104557A1
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WO
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torque
self
wheel
locking differential
differential
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PCT/FR2012/050225
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English (en)
Inventor
Michel Raoul
Emmanuel Pion
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Renault SA
Original Assignee
Renault SA
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/22—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using friction clutches or brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08—Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears

Definitions

  • the present invention relates to a self-locking differential, particularly for a motor vehicle.
  • a road vehicle interlocking differential consisting of a housing containing at least one planet carrier axis, two planetaries connected to the planet carrier axis by a set of satellites, a central element for retaining the planetaries. against it, and at least one series of friction discs, for transferring a friction torque to one of the associated wheels, in response to an axial thrust of the sun gear opposite thereto.
  • the differential of an automotive gearbox has the function of driving the two output shafts from a single input shaft. It allows to drive these two output shafts at different speeds of rotation, but in two equal pairs, half the torque of the input shaft.
  • the disadvantage of traditional differentials lies in the fact that the output torque on the two shafts is limited to the weakest resistant torque of the wheels. In other words, if one of the wheels is strongly loss of grip, the torque accepted by the latter becomes low. She will tend to get excited. The other wheel has retained its grip. The torque sent to it can not be greater than that accepted by the wheel in loss of adhesion. If this torque is very low, the wheel does not rotate, and the vehicle remains stationary.
  • Publication FR 2 547 883 discloses a self-locking differential comprising an input member, two output members, then two output shafts each associated with one of the output members, and axially movable securing means for securing by their axial displacement, the input member with one of the members Release.
  • the securing means are two independent coupling devices, of multidisc type, capable of binding the input box and one or the other output planetary.
  • the coupling means are "pre-loaded” using springs.
  • the clamping force of one or other of the multidiscs is an axial thrust from the opposite sun gear and transmitted by a reaction sleeve interposed between the two sun wheels. This clamping force is the difference in the axial and opposite thrusts of the two planetary members appeared in oblique ramp connections between the latter and the output shafts. These ramps measure the reaction of each wheel, ie its adhesion to the ground.
  • This torque deviation on the planetary and oblique ramps which can reach, in this type of differential up to 20% of the input torque, initiates the tightening of the disk group placed on the side of the fast wheel which develops less axial thrust .
  • the initialized tightening of one of the groups of disks further unbalances the axial forces in the ramps.
  • the differential does not have the freedom of operation required to ensure the vehicle a good control of the path of the vehicle cornering.
  • the transfer of torque on the inner wheel of the turn gives the vehicle a strong tendency to understeer.
  • the differential described in document FR 2 547 883 has its axis of satellites and satellites fixed relative to the housing.
  • the transfer of axial thrusts from one sun gear to the other via the central reaction sleeve and the tightening of the disks require the axial displacement of the sun wheels.
  • the displacement capacity depends on the meshing clearance of the planet / satellite gears. But too much play is detrimental to the holding of this toothing, while a game too narrow limits the release clearance of the discs and the reserve of wear of the discs, with in addition, a risk of loudness of the teeth. These constraints therefore limit the proper functioning of the mechanism.
  • the invention proposes a self-locking differential, which takes into account and neutralizes the self-closing effect initialized by internal friction.
  • This differential comprises a disk carrier ring incorporating a force compensation device capable of keeping the disk series open as long as the difference in torque at the outputs of the differential does not exceed the torque created by the internal friction of the mechanism.
  • It preferably has two sets of disks closed simultaneously, which limits the solicitation of satellites and planetary once the engine torque.
  • FIG. 1 is a general representation of the proposed differential in the rest position (rectilinear rolling),
  • FIG. 2 shows the ramps for driving the rollers by the planet carrier ring
  • FIG. 3 shows the ramps of an output shaft by a sun gear
  • FIG. 4 is a longitudinal section of the pre-assembled central pack
  • FIG. 5 is a cross section at the satellite axes.
  • FIG. 6 and a section of the differential in open operation (good adhesion on the right and on the left with a left turn),
  • FIG. 6A shows the compensation device in this situation
  • FIG. 7 is a section of the differential in operation (strong loss of grip on the right).
  • the differential illustrated in Figure 1 comprises a housing 1 on which is fixed a bridge ring 2. It is closed by a cover 3, with the help of holding screws 4.
  • the housing 1 retains a cage, or crown holder-
  • the disk ring 5 is screwed onto the housing 1 and carries drive rollers 13 of planet shafts 11, 12. It has inclined ramps for driving the latter visible in FIG. 2.
  • the housing 1 encloses a central block enlarged in Figure 4.
  • This block consists of a central cross 8 and two planetary 6 centered on it.
  • Each sun gear 6 has an outer spline 6a disk drive. It is retained axially on the spider by a washer 9 on which a retaining screw 10 is supported.
  • the satellites 7, of which there are two or four, are carried by a planet axis 11 and two half-shafts of satellites 12, guided by the cross 8.
  • the planet shafts are driven by the disk ring gear 5 by means of drive rollers 13 retained in the casing 1 thereof by as many spherical bearing cups 14 visible in FIGS. 1 and 5.
  • disc ring 5 is connected to the casing 1 by a series of discs 4.
  • Two series of identical discs 15, 16 are arranged between the planetary 6 and the disk ring 5.
  • the ring 5 has internal grooves 5a of drive discs shown in Figure 5.
  • the series of discs 15, 16 are arranged on the ring 5 between a central pressure spacer 17 and two external pressure plates 18.
  • Pre-load springs 19, placed on the spacer 17, take support on the discs.
  • the pressure plates 18 are driven in rotation and axially by the planetaries 6. They are retained on the planetaries by a stop ring 20.
  • the sleeves or output shafts 21, 22 of the differential are in abutment against the housing 1 by means of support washers 23.
  • the planetary gear 6 drives the shafts, or output sleeves, 21, 22 of the differential via oblique ramps. This arrangement is highlighted in Figure 3, which illustrates the drive of the left output shaft 22 by the left sun gear 6.
  • the proposed differential is composed of a housing 1 enclosing at least one planet carrier axis 11, two planetaries 6 connected to the planet carrier axis 11 by a set of satellites 7, a cross 8 forming a central element of the planet. holding the planetaries against it, and at least one series of friction discs, for transferring a friction torque to one of the wheels associated with the differential in response to an axial thrust of the sun gear opposite thereto.
  • the proposed compensation device comprises ramps, or oblique compensation ramps 5b, arranged in a V inside the disk ring 5, on which can move each roller 13. They cooperate with the rollers to compensate for the gap of the thrusts of the planet 6 caused by a difference in speed of the wheels.
  • FIG. 5 shows the arrangement of the planet pin 11 and the satellite half-shafts 12 inside the case 1. This shows the sun gear guide bearing 25 and the disk gear ring 5. with its inner splines 5a drive discs. Also appear the spider 8 and the satellites 7.
  • the drive rollers 13 are supported on spherical cups 14 disposed in recesses of the housing.
  • the low wheel absorbs half the torque of increased input of half the internal friction torque
  • the fast wheel absorbs half the input torque decreased by half the internal friction torque.
  • the proposed differential has the compensation device illustrated in Figure 2, able to maintain centered the central block, thus to keep open the series of open discs.
  • This device is integrated with the disk ring 5. It is able to keep the series of disks open, as long as the difference of the couples at the outputs of the differential does not exceed the torque created by the internal friction of the mechanism.
  • the axial force in contact with the rollers 13 and the disk holder cage 5 opposes the displacement of the strongest sun gear (the slow wheel).
  • the angle of the ramps 3 ⁇ 4 of FIG. 2 is chosen so as to provide a compensating force up to the difference of the thrusts of the planetary gears caused by the deviation of the output torques due to the internal friction of the mechanism.
  • the ring 5 has two pairs of symmetrical ramps 5b arranged in V, to compensate for the deviation of the thrusts in case of slowing down one or the other wheel, which makes the system perfectly symmetrical.
  • the differential therefore operates as a free differential as long as the adhesion is sufficient on each wheel to accept the torque provided by the differential.
  • the angle of the ramps 5b is determined so as to provide a compensating force up to the distance of the thrusts of the planetary 6 caused by the deviation of the output couples due to the internal friction of the mechanism.
  • FIGS. 6 and 7 show the axial forces exerted inside the differential in operation, with the axial forces traveling:
  • the slow wheel is on the left, and the fast wheel is on the right side of the diagram.
  • FIGS. 6 and 6A it can be seen that the axial force in the oblique ramp (see FIG. 3) on the slow-moving wheel side F Rlent (on the left) is higher than the axial force in the oblique ramp on the F Rrap fast-wheel side (to right), and that the roller 13 has moved slightly to the right, with the point of application of the compensation force F E in the right ramp.
  • the force gap is
  • ⁇ N the number of friction faces, the resultant of the output forces when there is total torque transfer to the slow wheel (no torque to the fast wheel), is:
  • the compensation force F c is:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Différentiel autobloquant de véhicule routier composé d'un boîtier (1) renfermant au moins un axe porte-satellites (11), deux planétaires (6) reliés à l'axe porte-satellites (11) par un ensemble de satellites (7), un élément central de retenue des planétaires (8) contre celui-ci, et au moins une série de disques de frottement (15, 16), destinés à transférer un couple de frottement à l'une des roues associées au différentiel en réponse à une poussée axiale du planétaire opposé à celle-ci, caractérisé en ce qu'il comporte une couronne porte-disques (5) intégrant un dispositif de compensation d'efforts capable de maintenir ouvertes les séries de disques tant que l'écart des couples aux sorties du différentiel n'excède pas le couple créé par les frottements internes du mécanisme.

Description

DIFFERENTIEL AUTOBLOQUANT PERFECTIONNE
La présente invention concerne un différentiel autobloquant, notamment pour véhicule automobile.
Plus précisément, elle a pour objet un différentiel autobloquant de véhicule routier composé d'un boîtier renfermant au moins un axe porte-satellites, deux planétaires reliés à l'axe porte-satellites par un ensemble de satellites, un élément central de retenue des planétaires contre celui-ci, et au moins une série de disques de frottement, destinés à transférer un couple de frottement à l'une des roues associées, en réponse à une poussée axiale du planétaire opposé à celle-ci.
Le différentiel d'une boîte de vitesses automobile a pour fonction d'entraîner les deux arbres de sortie à partir d'un seul arbre d'entrée. Il permet d'entraîner ces deux arbres de sortie à des vitesses de rotation différentes, mais selon deux couples égaux, soit la moitié du couple de l'arbre d'entrée.
L'inconvénient des différentiels traditionnels réside dans le fait que le couple de sortie sur les deux arbres est limité au plus faible des couples résistants des roues. Autrement dit, si une des roues est en forte perte d'adhérence, le couple accepté par cette dernière devient faible. Elle aura tendance à s'emballer. L'autre roue a conservé son adhérence. Le couple adressé à celle-ci ne peut être supérieur à celui accepté par la roue en perte d'adhérence. Si ce couple est très faible, la roue adhérente ne tourne pas, et le véhicule reste immobile.
Par la publication FR 2 547 883, on connaît un différentiel autobloquant comprenant un organe d'entrée, deux organes de sortie, puis deux arbres de sortie associés chacun à l'un des organes de sortie, et des moyens de solidarisation mobiles axialement pour solidariser, par leur déplacement axial, l'organe d'entrée avec l'un des organes de sortie. Les moyens de solidarisation sont deux dispositifs de couplage indépendants, de type multidisque, susceptibles de lier le boîtier d'entrée et l'un ou l'autre des planétaires de sortie. Les moyens de couplage sont « pré chargés » à l'aide de ressorts. L'effort de serrage de l'un ou l'autre des multidisques est une poussée axiale provenant du planétaire opposé et transmise par un manchon de réaction intercalé entre les deux planétaires. Cet effort de serrage est la différence des poussées axiales et opposées des deux planétaires apparues dans des liaisons à rampes obliques entre ces derniers et les arbres de sortie. Ces rampes mesurent la réaction de chaque roue, autrement dit son adhérence par rapport au sol .
Lorsque les deux réactions axiales sont égales, les deux multidisques restent ouverts. Aucun effort de serrage n'apparaît. Le différentiel se comporte de manière classique, dite libre. Cet état suppose une bonne adhérence pour chaque roue, ou des adhérences de même niveau. Il est aussi nécessaire que les roues tournent à la même vitesse, autrement dit que la voiture évolue en ligne droite.
Mais, lorsque la voiture évolue en virage, en situation de bonne adhérence, les roues parcourent des trajectoires différentes. La roue à l'intérieur du virage parcourt moins de distance que la roue extérieure. La roue intérieure devient plus lente que le boîtier de différentiel. La roue extérieure devient plus rapide. Les frottements internes, des satellites sur leurs axes et sur leurs appuis, des planétaires sur leurs appuis, des arbres de sortie sur leurs appuis, etc., modifient alors la valeur de couple adressée à chaque roue. Il se produit alors un transfert de couple de la roue rapide vers la roue lente. La roue la plus lente peut ainsi recevoir la moitié du couple moteur augmentée de la moitié du couple de frottement interne, alors que la roue rapide reçoit la moitié du couple moteur diminuée de la moitié du couple de frottement. Cet écart de couple sur les planétaires et dans les rampes obliques, qui peut atteindre, dans ce type de différentiel jusque 20% du couple d'entrée, initie le serrage du groupe de disques placé du coté de la roue rapide qui développe moins de poussée axiale. Le serrage initialisé de l'un des groupes de disques, déséquilibre encore davantage les efforts axiaux dans les rampes. Par un effet d'auto amplification, on peut aller jusqu'au transfert total de couple de la roue rapide vers la roue lente. Dans cette situation, le différentiel n'a pas la liberté de fonctionnement requise pour assurer au véhicule une bonne maîtrise de la trajectoire du véhicule en virage. Le transfert de couple sur la roue intérieure du virage donne au véhicule une forte tendance au sous virage.
Par ailleurs, lorsqu'une roue est en perte d'adhérence, la réaction axiale dans la liaison à rampes obliques entre le planétaire et l'arbre de sortie correspondant, chute fortement. Une différence apparaît entre les poussées axiales des deux planétaires. Elle provoque le serrage du groupe de disques du même coté que la roue en perte d'adhérence. Le couple de friction dans le groupe de disques se substitue au couple non accepté par la roue et permet de transmettre, à la roue opposée et adhérente, un couple de même valeur, suffisant pour assurer le déplacement du véhicule. Pour adresser la totalité du couple moteur à la roue adhérente, il faut alors que le couple de friction dans le groupe de disques soit de cette valeur. Dans ce cas, le couple de frottement du groupe des disques est transféré par l'intermédiaire du mécanisme central (planétaires et satellites) qui en définitive voit sa sollicitation être le double du couple moteur.
Le différentiel décrit dans le document FR 2 547 883, a son axe de satellites et ses satellites fixes par rapport au boîtier. Or, le transfert des poussées axiales d^un planétaire à l'autre via le manchon de réaction central et le serrage des disques, nécessitent le déplacement axial des planétaires. Dans ce différentiel, la capacité de déplacement dépend du jeu d' engrènement des dentures planétaire/satellites. Mais un jeu trop important est préjudiciable à la tenue de cette denture, tandis qu'un jeu trop étroit limite le jeu de libération des disques et la réserve d'usure des disques, avec en plus, un risque de bruyance des dentures. Ces contraintes limitent donc le bon fonctionnement du mécanisme.
En résumé ce différentiel présente trois inconvénients majeurs :
un phénomène de transfert de couple initialisé par les frottements internes,
une sollicitation maximale possible des satellites et des planétaires deux fois plus élevée que dans un différentiel classique, et
le déplacement axial et relatif des planétaires par rapport aux satellites.
Pour palier ces inconvénients, l'invention propose un différentiel autobloquant , qui prend en compte et neutralise l'effet d'auto-fermeture initialisé par les frottements internes .
Ce différentiel comporte une couronne porte-disques intégrant un dispositif de compensation d'efforts capable de maintenir ouvertes les séries de disques tant que l'écart des couples aux sorties du différentiel n'excède pas le couple crée par les frottements internes du mécanisme.
Il possède de préférence deux séries de disques fermés simultanément, ce qui limite la sollicitation des satellites et des planétaires à une fois le couple moteur.
Grâce à ces mesures, les planétaires et les satellites se déplacent en bloc, donc à jeux de dentures constants .
La présente 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 une représentation d'ensemble du différentiel proposé en position de repos (roulage rectiligne) ,
- la figure 2 montre les rampes d'entraînement des galets par la couronne porte- satellites,
- la figure 3 montre les rampes d'un arbre de sortie par un planétaire,
- la figure 4 est une coupe longitudinale du pack central pré-assemblé,
- la figure 5 est une coupe transversale au niveau des axes de satellites.
la figure 6 et une coupe du différentiel en fonctionnement ouvert (bonne adhérence à droite et à gauche avec virage à gauche) ,
- la figure 6A montre le dispositif de compensation dans cette situation
la figure 7 est une coupe du différentiel en fonctionnement (forte perte d'adhérence à droite), et
- la figure 7A montre le dispositif de compensation dans cette situation) .
Le différentiel illustré par la figure 1 comprend un boîtier 1 sur lequel est fixée une couronne de pont 2. Il est fermé par un couvercle 3, à l'aide de vis de maintien 4. Le boîtier 1 retient une cage, ou couronne porte-disques 5. La couronne porte-disques 5 est vissée sur le boîtier 1 et porte des galets d'entraînement 13 d'axes de satellites 11, 12. Elle présente des rampes inclinées d'entraînement de ces derniers visibles sur la figure 2.
Le boîtier 1 renferme un bloc central agrandi sur la figure 4. Ce bloc est constitué d'un croisillon central 8 et de deux planétaires 6 centrés sur celui-ci. Chaque planétaire 6 présente une cannelure extérieure 6a d'entraînement de disques. Il est retenu axialement sur le croisillon par une rondelle 9 sur laquelle prend appui une vis de retenue 10. Les satellites 7, au nombre de deux ou de quatre, sont portés par un axe de satellites 11 et deux demi axes de satellites 12, guidés par le croisillon 8. Les axes de satellites sont entraînés par la couronne porte- disques 5 par l'intermédiaire de galets d'entraînement 13, retenus dans le boîtier 1 celle-ci par autant de coupelles sphériques d'appui 14 visibles sur les figures 1 et 5. La couronne porte- disques 5 est liée au boîtier 1 par une série de disques 4. Deux séries de disques identiques 15, 16, sont agencés entre les planétaires 6 et la couronne porte-disques 5. La couronne 5 présente des cannelures intérieures 5a d'entraînement des disques visibles sur la figure 5. Les séries de disques 15, 16 sont disposés sur la couronne 5 entre une entretoise de pression 17 centrale et deux plateaux presseurs extérieurs 18. Des ressorts de pré charge 19, placés sur l'entretoise 17, prennent appui sur les disques. Les plateaux presseurs 18 sont entraînés en rotation et axialement par les planétaires 6. Ils sont retenus sur les planétaires par un anneau d'arrêt 20.
Les manchons ou arbres de sortie 21, 22 du différentiel sont en appui contre le boîtier 1 par l'intermédiaire de rondelles d'appui 23. Les planétaires 6 entraînent les arbres, ou manchons de sortie, 21, 22 du différentiel par l'intermédiaire de rampes obliques. Cette disposition est mise en évidence sur la figure 3, qui illustre l'entraînement de l'arbre de sortie gauche 22 par le planétaire gauche 6.
En résumé, le différentiel proposé est composé d'un boîtier 1 renfermant au moins un axe porte-satellites 11, deux planétaires 6 reliés à l'axe porte-satellites 11 par un ensemble de satellites 7, un croisillon 8, formant élément central de retenue des planétaires contre celui-ci, et au moins une série de disques de frottement, destinés à transférer un couple de frottement à l'une des roues associées au différentiel en réponse à une poussée axiale du planétaire opposé à celle-ci.
Sur la figure 2, on retrouve les galets d'entraînement 13 des axes de satellites. Le dispositif de compensation proposé comprend des rampes, ou contre-rampes de compensation obliques 5b, disposées en V à l'intérieur de la couronne porte-disques 5, sur lesquelles peut se déplacer chaque galet 13. Elles coopèrent avec les galets pour compenser l'écart des poussées des planétaires 6 provoqué par une différence de vitesse des roues .
La coupe de la figure 5 montre la disposition de l'axe de satellites 11 et des demi-axes de satellites 12, à l'intérieur du boîtier 1. On y voit le palier de guidage 25 de planétaire, et la couronne porte disques 5 avec ses cannelures intérieures 5a d'entraînement des disques. Apparaissent également le croisillon 8 et les satellites 7. Les galets d'entraînement 13 sont en appui sur des coupelles sphériques 14 disposés dans des renfoncements du boîtier.
Dans le cas d'une bonne adhérence symétrique en virage, le fonctionnement du différentiel proposé est le suivant. Les planétaires entraînent les manchons de sortie par l'intermédiaire de rampes obliques uniquement. Ces rampes procurent des forces axiales opposées proportionnelles au couple accepté par chaque roue.
Mais, dès que les roues ont des vitesses différentes, par exemple dans un virage, les frottements internes du mécanisme du différentiel, qui peuvent atteindre 20% du couple à la couronne, différencient les couples aux roues :
■ la roue lente absorbe la moitié du couple d' entrée augmentée de la moitié du couple de frottement interne, et
■ la roue rapide absorbe la moitié du couple d'entrée diminué du la moitié du couple de frottement interne .
Si nous appelons λ0 le frottement du mécanisme interne en proportion du couple d'entrée et CE le couple d'entrée, les couples de sortie sont, pour la roue rapide : -xC£(l-l0) pour la roue lente : -xC£(l+A0) Dans un différentiel autobloquant , la différence des couples aux roues donne des efforts opposés inégaux sur les planétaires. Cette différence d'efforts est appliquée au bloc central et provoque son déplacement. En se déplaçant, il assure la fermeture des séries de disques avec une force de serrage qui dépend de la différence des forces opposées dans les rampes de sortie. Cela entraîne une augmentation de la traînée interne. Par un effet d'auto-amplification, celle-ci peut conduire à un transfert élevé voire total du couple de la roue rapide vers la roue lente. Ce phénomène, qualifié de « vidage » se produit en situation de bonne adhérence sur chaque roue.
Pour empêcher ce phénomène indésirable, le différentiel proposé possède le dispositif de compensation illustré par la figure 2, capable de maintenir centré le bloc central, donc de maintenir ouverts les séries de disques ouvertes. Ce dispositif est intégré à la couronne porte-disques 5. Il est capable de maintenir ouvertes les séries de disques, tant que l'écart des couples aux sorties du différentiel n'excède pas le couple crée par les frottements internes du mécanisme.
Grâce à cette mesure, il n'y a pas de transfert de couple d'une roue sur l'autre, tant que l'adhérence des deux roues est bonne. Autrement dit, il n'y a pas de transfert de couple, tant que l'écart des couples aux sorties n'excède pas celui provoqué par les frottements internes du mécanisme Au-delà, l'ensemble des disques doit cependant être capable de transférer sur une seule roue l'ensemble du couple reçu, diminué des frottements internes du mécanisme, en cas d'emballement de la roue opposée.
L'effort axial au contact des galets 13 et de la cage porte-disques 5 s'oppose au déplacement du planétaire le plus fort (la roue lente) . L'angle des rampes ¾ de la figure 2 est choisi de manière à fournir une force de compensation à hauteur de l'écart des poussées des planétaires provoquées par l'écart des couples de sortie dû aux frottements internes du mécanisme. La couronne 5 présente deux paires de rampes symétriques 5b disposées en V, pour compenser l'écart des poussées en cas de ralentissement de l'une ou l'autre roue, ce qui rend le système parfaitement symétrique. Le différentiel fonctionne donc en différentiel libre tant que l'adhérence est suffisante sur chaque roue pour accepter le couple fourni par le différentiel .
L'angle des rampes 5b est déterminé de manière à fournir une force de compensation à hauteur de l'écart des poussées des planétaires 6 provoquées par l'écart des couples de sorties dû aux frottements internes du mécanisme.
Sur les figures 6 et 7, on a représenté les efforts axiaux s'exerçant à l' intérieur du différentiel en fonctionnement, avec le cheminement des efforts axiaux :
dans le cas d'un virage à gauche avec une bonne adhérence à droite et à gauche (figure 6)
et dans le cas de roulage en ligne droite et de forte perte d'adhérence à droite (figure 7) .
La roue lente est à gauche, et la roue rapide est à droite par rapport au schéma. Sur les figures 6 et 6A, on voit que la force axiale dans la rampe oblique (cf. figure 3) côté roue lente FRlent (à gauche) est plus élevée que la force axiale dans la rampe oblique côté roue rapide FRrap (à droite), et que le galet 13 s'est légèrement déplacé vers la droite, avec le point d'application de l'effort de compensation FE dans la rampe de droite.
Si on adopte les données suivantes,
- OLE ■ l'angle des rampes de compensation (voir figure
2)
- RE■ le rayon moyen de contact des galets sur les rampes de compensation
- Rs : le rayon moyen de rampes de sortie - Cts ' l'angle des rampes de sortie (voir figure 3) dans ce cas, la force axiale dans la rampe oblique coté roue rapide est :
Figure imgf000012_0001
tandis que la force axiale dans la rampe oblique coté roue lente est :
1 Ks
L'écart des forces est
0xCE tg(as) La force de compensation dans la rampe d' entrée est
CE tg(aE)
F,
Il faut une force de compensation égale ou de l'ordre grandeur de l'écart des forces de sortie,
tg{aE) _ 0 tg{as)
soit :
Figure imgf000012_0002
Cette relation montre que l'angle d'entrée est fonction linéaire de/l0 , c'est-à-dire du couple de frottement interne .
Dans le cas d'une perte d'adhérence élevée ou totale (figures 7 et 7A) , le couple accepté par la roue en perte d' adhérence devient faible ou nul et la rampe de sortie correspondante n'adresse plus aucune poussée axiale. Cette roue a tendance à s'emballer, c'est la roue rapide.
Pour rétablir de la motricité il faut être capable de transmettre le couple d'entrée à la roue lente qui est supposée avoir une adhérence totale et être capable de transmettre la totalité du couple moteur. L'ensemble mécanisme et groupes de disques doit être capable de transmettre la totalité du couple d'entrée. Les groupes de disques doivent pouvoir transférer la totalité du couple moins les frottements internes du mécanisme produits par l'ensemble des zones de glissement qui participent aussi au transfert de couple. Le différentiel doit donc être capable de transférer sur une seule roue l'ensemble du couple reçu, diminué des frottements internes du mécanisme, en cas d'emballement de la roue opposée.
Sur les figures 7 et 7A, correspondant à une perte d'adhérence quasi-totale de la roue droite, la force de serrage FS est égale à la différence des poussées axiales exercées dans les rampes de sortie FL pour roue lente, FR pour roue rapide, à laquelle il faut retrancher la force d'opposition FC dans le dispositif de compensation qui est actif en permanence :
Figure imgf000013_0001
Sous l'influence de ces forces, le bloc central est déplacé vers la droite. On a fait apparaître le jeu j i existant (en augmentation) , entre le plateau presseur 18 et l'anneau d'arrêt 20 de droite, ainsi que le jeu j2 qui apparaît entre le plateau presseur 18 de gauche et le couvercle du différentiel 3. Enfin, on a représenté la ligne de force de serrage L des groupes de disques transitant du planétaire gauche au boîtier 1, en passant par les séries de disques 15 et 16 et l' entretoise 17.
Avec les données suivantes,
■ μά■ le coefficient de frottement dynamique apparent des disques,
■ Rd- le rayon moyen des disques,
■ N : le nombre de faces de friction, la résultante des forces de sortie quand il y transfert de couple total à la roue lente (pas de couple à la roue rapide) , est :
CE tg(as)
AF sortie = F S 0
A l'entrée, la force de compensation Fc , toujours opposée à la force de sortie lente, est de :
CE tg(aE)
L'écart des forces A qui s'applique à la série disques doit être capable de transférer le couple C£ x (l— λ, L'expression de A est :
C£x(l-A0)
Fs-Fc
μxNxRd
d'où la seconde égalité
CExtg(as) CE xtg{aE) _ CE x(l-A0)
R, RE μxNxRd
tg{as) tg{aE) _ (l-A0)
R, R, μxNxRd
L'expression de l'angle de rampe de sortie qui en résulte est :
Figure imgf000014_0001
Il ressort de cette relation que l'angle de sortie ne dépend que de la définition de la série de disques. Il ne dépend pas des frottements internes car ils sont neutralisés par l'angle de compensation.

Claims

REVEND ICAT IONS
1. Différentiel autobloquant de véhicule routier composé d'un boîtier (1) renfermant au moins un axe porte- satellites (11), deux planétaires (6) reliés à l'axe porte- satellites (11) par un ensemble de satellites (7), un élément central de retenue des planétaires (8) contre celui- ci, et au moins une série de disques (15, 16) de frottement, destinés à transférer un couple de frottement à l'une des roues associées au différentiel en réponse à une poussée axiale du planétaire opposé à celle-ci, caractérisé en ce qu'il comporte une couronne porte-disques (5) intégrant un dispositif de compensation d'efforts capable de maintenir ouvertes les séries de disques tant que l'écart des couples aux sorties du différentiel n'excède pas le couple créé par les frottements internes du mécanisme.
2. Différentiel autobloquant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne porte-disques (5) reçoit des galets d'entraînement (13) des satellites (11) et présente des rampes de compensation (5b) coopérant avec ces derniers pour compenser l'écart des poussées des planétaires (6) lors d'une différence de vitesses entre les roues.
3. Différentiel autobloquant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couronne (5) présente deux paires de rampes symétriques (5b) disposées en V, pour compenser l'écart des poussées des planétaires (6) en cas de différence de vitesse entre les roues.
4. Différentiel autobloquant selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'angle des rampes (5b) est déterminé de manière à fournir une force de compensation à hauteur de l'écart des poussées des planétaires (6) provoquées par l'écart des couples de sorties dû aux frottements internes du mécanisme.
5. Différentiel autobloquant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des disques est capable de transférer sur une seule roue l'ensemble du couple reçu, diminué des frottements internes du mécanisme, en cas d'emballement de la roue opposée.
6. Différentiel autobloquant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couronne porte-disques (5) est vissée sur le boîtier.
7. Différentiel autobloquant selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les galets (13) prennent appui sur des coupelles sphériques (14) disposés dans des renfoncements (5c) du boîtier de la couronne (1) .
8. Différentiel autobloquant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les séries de disques (15, 16) sont disposés sur la couronne (5) entre des plateaux presseurs (18) et une entretoise de compression (17) .
9. Différentiel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il possède deux séries de disques (15, 16) fermées simultanément.
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