Titre de l'invention : Dispositif différentiel et engin automoteur équipé d'un tel dispositif

[0001] La présente invention concerne un dispositif différentiel ainsi qu’un engin automoteur, tel qu’un chasse-neige ou une tondeuse à gazon, équipé d’un tel dispositif différentiel.

[0002] L’invention concerne en particulier un dispositif différentiel interposable entre des arbres de roues coaxiaux et le moteur d’un engin roulant automoteur, ledit dispositif comprenant un pignon, deux mécanismes d’embrayage, une enveloppe logeant au moins partiellement les mécanismes d’embrayage et définissant un passage traversant d'axe longitudinal pour permettre la réception des arbres de roue, chaque mécanisme d’embrayage comprenant un premier élément d’embrayage et un deuxième élément d’embrayage rotatifs montés mobiles à rotation autour d’un axe confondu avec l’axe longitudinal du passage traversant.

[0003] Un tel dispositif différentiel permet une vitesse de rotation des arbres de roue différente d’un arbre à un autre de sorte qu’un risque de glissement de l’engin en particulier dans les virages est réduit. Jusqu’à présent, le montage d’un tel différentiel est fastidieux et la résistance mécanique d’un tel différentiel peut être considérée comme insuffisante. Par ailleurs, les différentiels connus sont lourds, coûteux et complexes à réaliser comme l'illustrent le brevet FR 769.239.

[0004] Un but de l’invention est de proposer un dispositif différentiel dont la conception permet en parallèle d’un montage simplifié, une augmentation de la résistance mécanique du dispositif différentiel.

[0005] A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif différentiel interposable entre des arbres de roue coaxiaux et le moteur d’un engin roulant automoteur, ledit dispositif comprenant un pignon, deux mécanismes d’embrayage, une enveloppe logeant au moins partiellement les mécanismes d’embrayage et définissant un passage traversant d'axe longitudinal pour permettre la réception des arbres de roue, chaque mécanisme d’embrayage comprenant un premier élément d’embrayage et un deuxième élément d’embrayage rotatifs montés mobiles à rotation autour d’un axe confondu avec l’axe longitudinal du passage traversant, caractérisé en ce que l’enveloppe affecte la forme d’un boîtier en matière de synthèse comprenant un corps et un couvercle, en ce que le corps et le couvercle sont munis chacun pour la délimitation du passage traversant d’une ouverture traversante, en ce que le pignon, est porté par le corps, et en ce que le corps comprend, réalisés d'une seule pièce, un fond muni de l’ouverture traversante dudit corps et une paroi latérale périphérique, le pignon, réalisé d’une seule pièce avec ledit corps s’étendant au moins partiellement autour de la paroi latérale périphérique dudit corps. La réalisation de l’enveloppe sous forme d’un boîtier en matériau de synthèse dont le corps est polyvalent permet un montage simplifié. Il suffit en effet de déposer les composants du différentiel à l’intérieur du corps du boîtier avant de refermer ledit boîtier à l’aide d’une seule et unique pièce formée par le couvercle du boîtier. Il en résulte une facilité de fermeture, une meilleure étanchéité, et une résistance mécanique accrue du boîtier. Enfin, la réalisation du boîtier en matière de synthèse offre un grand nombre de possibilités de fermeture du boîtier par collage, soudure, vissage ou autre.

[0006] Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier présente un plan de symétrie confondu avec un plan circonférentiel médian du pignon. Grâce à cette conception, le montage du dispositif différentiel sur l’arbre est simplifié.

[0007] Selon un mode de réalisation de l’invention, les mécanismes d’embrayage sont disposés de part et d’autre dudit plan circonférentiel médian du pignon. A nouveau, cette disposition permet un montage simplifié du dispositif différentiel sur l’arbre.

[0008] Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième élément d’embrayage de chaque mécanisme d’embrayage est, pour son entraînement en rotation, couplable avec le pignon, ce deuxième élément d’embrayage est monté mobile axialement entre une position rapprochée dite embrayée et une position écartée dite débrayée du premier élément d’embrayage auquel il est associé, ce deuxième élément d’embrayage est rappelé en position embrayée, et les deuxièmes éléments d’embrayage sont disposés entre les premiers éléments d’embrayage et décalables angulairement entre eux pour le passage d’une position à une autre. Ainsi, lorsque du fait d'une différence de vitesse entre les roues de l'engin au cours de la prise d'un virage, les deuxièmes éléments d'embrayage sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, lesdits deuxièmes éléments d'embrayage ont la possibilité de se déplacer l'un par rapport à l'autre axialement dans le sens d'un rapprochement. Le rapprochement desdits deuxièmes éléments d'embrayage l'un par rapport à l'autre entraîne alors le débrayage des roues correspondantes de l'engin. Cette conception permet de réduire de manière simple et automatique le rayon de braquage de l’engin roulant automoteur équipé d’un tel dispositif différentiel afin de pouvoir prendre un virage très serré.

[0009] Selon un mode de réalisation de l’invention, le corps et le couvercle du boîtier sont couplés l’un à l’autre par vissage.

[0010] Selon un mode de réalisation de l’invention, le pignon, présente une denture circulaire, et la denture circulaire et le passage traversant de l'enveloppe sont coaxiaux.

[0011] L’invention a encore pour objet un engin roulant automoteur comprenant des arbres de roues coaxiaux, un moteur et un dispositif différentiel interposable entre les arbres de roues coaxiaux et le moteur dudit engin roulant automoteur, caractérisé en ce que le dispositif différentiel est conforme à celui décrit ci- dessus.

[0012] Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier élément d’embrayage de chaque mécanisme d’embrayage est monté solidaire en rotation de l’arbre de roue qui le porte, et le deuxième élément d’embrayage de chaque mécanisme d’embrayage qui, pour son entraînement en rotation, est couplable avec le pignon, est monté libre à rotation par rapport à l’arbre de roue qui le porte.

Brève description des dessins

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[0013] [Fig. 1] représente une vue en perspective d’un engin équipé d’un dispositif différentiel conforme à l’invention,

[0014] [Fig. 2] représente une vue en position éclatée des composants d’un dispositif différentiel conforme à l’invention,

[0015] [Fig. 3] représente une vue en coupe d’un dispositif différentiel conforme à l’invention, [0016] [Fig. 4] représente une vue en perspective du corps d’un boîtier d’un dispositif différentiel conforme à l’invention,

[0017] [Fig. 5] représente une autre vue en perspective du corps d’un boîtier d’un dispositif différentiel conforme à l’invention.

[0018] En référence aux figures et comme rappelé ci-dessus, l'invention concerne un dispositif différentiel pour engin 15 roulant motorisé.

[0019] Dans l'exemple illustré aux figures, ledit engin est du type à conducteur marchant. En variante, ledit engin peut être du type à conducteur embarqué.

[0020] Avantageusement, ledit engin 15 est un chasse-neige roulant automoteur à conducteur marchant. Le chasse-neige est muni de moyens de contrôle de direction tels que des poignées et/ou un guidon qui permettent au conducteur marchant d’appliquer un couple d’effort à l’engin pour le faire tourner, dans un sens ou dans l’autre, afin de prendre un virage à gauche ou à droite.

[0021] L'engin 15 comprend encore deux arbres 13 de roue coaxiaux, distincts l’un de l’autre, et aptes au cours d’un virage de l’engin comme détaillé ci-après à tourner librement l’un par rapport à l’autre. Chaque arbre 13 de roue porte une roue latérale de l’engin.

[0022] Comme détaillé ci-après, le conducteur peut en particulier, grâce au dispositif 1 différentiel selon l'invention, qui équipe l’engin 15, faire pivoter ledit engin autour d’un axe perpendiculaire au sol et situé entre les roues latérales de l’engin pour faire tourner l’engin sur lui-même et prendre un virage très serré.

[0023] Ledit dispositif 1 différentiel comprend un pignon 2, apte à être entraîné en rotation autour de son axe par le moteur 14 dudit engin 15, par l’intermédiaire d’un système de transmission interposé entre le pignon 2 ou couronne dentée et ledit moteur 14. A cet effet, le pignon 2 présente une denture externe 21 circulaire.

[0024] Le dispositif 1 différentiel comprend deux mécanismes d’embrayage 3.

[0025] Le dispositif 1 différentiel comprend une enveloppe 6 logeant au moins partiellement les mécanismes 3 d’embrayage et définissant un passage 7 traversant allongé avec un axe longitudinal pour permettre la réception des arbres 13 de roues. Cette enveloppe 6 affecte la forme d’un boîtier 8 comprenant un corps 9 et un couvercle 10. Le corps 9 et le couvercle 10 sont munis chacun, pour la délimitation du passage 7 traversant, d'une ouverture traversante représentée en 91 et 101 aux figures. Le pignon 2est porté par le corps 9. Il doit être noté que dans ce qui précède comme dans ce qui suit, le terme "pignon" doit être considéré comme équivalent à "couronne dentée". Le corps 9 comprend un fond 92 muni de l’ouverture 91 traversante dudit corps 9 et une paroi 93 latérale périphérique entourant ledit fond 92. Le fond 92 et la paroi 93 latérale périphérique sont réalisés d'une seule pièce. Le pignon 2, réalisé d’une seule pièce avec ledit corps 9 s’étend au moins partiellement autour de la paroi 93 latérale périphérique du corps 9.

[0026] Dans les exemples représentés, le boîtier 8 est en matière de synthèse et présente un plan P de symétrie confondu avec un plan P1 circonférentiel médian du pignon 2. La denture 21 circulaire du pignon 2, et le passage 7 traversant de l'enveloppe 6 sont coaxiaux. Le corps 9 et le couvercle 10 du boîtier 8 sont couplés l’un à l’autre par vissage à l'aide de vis 12. Les mécanismes 3 d’embrayage sont, quant à eux, disposés, à l'intérieur du boîtier 8, de part et d’autre du plan P1 circonférentiel médian du pignon 2.

[0027] Chaque mécanisme 3 d'embrayage comprend un premier élément 4 d'embrayage et un deuxième élément 5 d'embrayage rotatifs montés mobiles à rotation autour d’un axe confondu avec l’axe XX' longitudinal du passage 7 traversant. Le premier élément 4 d'embrayage de chaque mécanisme 3 d’embrayage est monté solidaire en rotation de l’arbre 13 de roue qui le porte. Le deuxième élément 5 d’embrayage de chaque mécanisme 3 d’embrayage qui, pour son entraînement en rotation, est couplable avec le pignon 2, est, quant à lui, monté libre à rotation par rapport à l’arbre 13 de roue qui le porte.

[0028] Lesdits deuxièmes éléments 5 d’embrayage sont positionnés entre lesdits premiers éléments 4 d’embrayage. Le dispositif 1 différentiel comprend aussi des moyens de rappel des deuxièmes éléments 5 d’embrayage vers les premiers éléments 4 d’embrayage correspondants. Avantageusement, lesdits moyens de rappel sont formés par un ressort 11 interposé entre les deuxièmes éléments 5 d’embrayage. [0029] Dans la suite de la description et en référence au mode de réalisation particulier illustré aux figures, les premiers éléments 4 d’embrayage sont formés par des moyeux, appelés moyeux d’embrayage et les deuxièmes éléments 5 d’embrayage sont formés par des plateaux d’embrayage. Bien entendu, lesdits premiers et deuxièmes éléments d’embrayage peuvent être réalisés sous d’autres formes de sorte que la description ci-dessous s’applique à d’autres formes de conception des premiers et deuxièmes éléments d’embrayage.

[0030] Les moyeux d’embrayage 4, les plateaux d’embrayage et le pignon 2, ou couronne dentée, sont pris en sandwich entre le fond 92 et le couvercle 10 du boîtier 8, et traversés par les arbres 13 de roue. Ledit dispositif 1 comprend également un ensemble de bagues d’étanchéité, joints et rondelles.

[0031] Chacun desdits moyeux d’embrayage est monté solidaire en rotation de l’un desdits arbres de roue, de préférence par des cannelures de formes complémentaires ménagées sur l’arbre de roue correspondant et sur le pourtour interne du moyeu d’embrayage.

[0032] Pour chaque mécanisme 3 d’embrayage, le plateau d’embrayage et le moyeu d’embrayage sont pourvus de moyens d’embrayage l’un avec l’autre. Lesdits moyens d’embrayage peuvent être des moyens d’embrayage par crabotage ou par friction.

[0033] Dans l’exemple illustré aux figures, lesdits moyens d’embrayage sont formés par des dents 53 ménagées sur une face de chaque plateau. Ces dents 53 présentent des flancs opposés inclinés aptes à former des cames ou rampes avec les dents 41 de forme complémentaire ménagées sur la face du moyeu en regard dudit plateau. Les flancs des dents sont de préférence inclinés de 45° par rapport au plan transversal à l’axe du moyeu ou du plateau d’embrayage correspondant.

[0034] Ledit plateau d’embrayage est apte à être déplacé axialement entre une position rapprochée dudit moyeu d’embrayage dans laquelle il est embrayé avec le moyeu d’embrayage, et une position écartée dudit moyeu 3 d’embrayage dans laquelle il est débrayé du moyeu d’embrayage. Dans ladite position rapprochée, le moyeu et le plateau sont plaqués l’un contre l’autre de sorte que leurs dents sont imbriquées les unes avec les autres. Le moyeu et le plateau tournent alors à la même vitesse. Dans ladite position écartée, leurs dents sont désengagées les unes des autres, de sorte que le moyeu et le plateau peuvent tourner à des vitesses différentes.

[0035] Comme évoqué ci-dessus, le pignon 2, et les plateaux d’embrayage sont munis de moyens de couplage entre eux en rotation. Lesdits moyens de couplage en rotation permettent de transmettre l’effort de rotation du pignon 2, aux plateaux d’embrayage lorsque les plateaux sont menés par le pignon 2. Lorsque les plateaux d’embrayage ont tendance à tourner plus vite que le pignon 2, ou en sens opposé, le pignon 2, forme grâce auxdits moyens de couplage un frein vis-à-vis du plateau d’embrayage.

[0036] Les moyens d’embrayage entre le pignon 2, et les plateaux d’embrayage comprennent des dents 931 internes ménagées sur le pourtour interne du pignon 2, et des dents 51 externes ménagées sur le pourtour externe de chacun des plateaux d’embrayage. Chaque paire de dents internes du pignon 2, définit un espace de logement d’une dent de chaque plateau d’embrayage. La largeur de chacune des dents et la largeur du logement défini entre chaque paire de dents, lesdites largeurs étant prises selon une direction parallèle à l’axe de la couronne dentée, sont adaptées pour permettre aux paires de dents du pignon 2, de loger les dents des deux plateaux d’embrayage, en particulier lorsque les deux plateaux sont en opposition.

[0037] Chaque plateau d’embrayage est aussi muni de moyens de contact d’appui avec l’autre plateau d’embrayage. Lesdits moyens de contact d’appui permettent aux plateaux d’interagir l’un sur l’autre pour adapter leur position axiale en fonction de la différence de vitesse de rotation des arbres de roue.

[0038] Lesdits moyens de contact d’appui de chaque plateau d’embrayage comprennent des dents 52, orientées vers l’autre plateau d’embrayage. Dans l'exemple illustré aux figures, lesdites dents 52 de chaque plateau sont formées d’une seule pièce avec les dents dudit plateau qui forment une partie des moyens de couplage entre le pignon 2, et ledit plateau.

[0039] Lorsque les arbres de roue tournent à la même vitesse, les plateaux sont dans une première configuration angulaire. Dans ladite première configuration angulaire des plateaux, les dents desdits plateaux se font face et sont à contact d’appui par leur sommet avec les dents de l’autre plateau, en empêchant un déplacement axial des plateaux d’embrayage l’un vers l’autre.

[0040] Lesdites dents comprennent chacune deux flancs opposés inclinés formant des rampes. Le sommet de chaque dent est plat pour permettre un appui stable avec le sommet plat de la dent correspondante de l’autre plateau lorsque les plateaux sont dans ladite première position angulaire.

[0041] Lorsque les arbres 13 de roue tournent à des vitesses différentes l’un par rapport à l’autre, il se produit un décalage angulaire des plateaux entre eux. Les plateaux sont alors dans une deuxième configuration angulaire, différente de la première configuration. Dans la deuxième configuration angulaire, les dents d’un plateau sont décalées angulairement par rapport aux dents de l’autre plateau, en autorisant ainsi un déplacement axial des plateaux l’un vers l’autre. Le plateau peut alors être débrayé du moyeu correspondant si la vitesse de la roue correspondante de l’engin est différente de celle du pignon 2.

[0042] En particulier, dans ladite deuxième configuration des plateaux pour laquelle les dents de l’un des plateaux sont décalées angulairement par rapport aux dents de l’autre plateau, les dents des plateaux se font face par une de leurs rampes. Lesdites rampes sont aptes en fonction de la vitesse relative des plateaux à venir à contact d’appui l’une avec l’autre au cours du passage des plateaux de la deuxième configuration angulaire à la première configuration angulaire. Les plateaux peuvent ainsi être déplacés axialement dans le sens d’un écartement l’un de l’autre, par appui d’un flanc d’une dent d’un plateau sur le flanc correspondant de la dent de l’autre plateau, en combinaison avec l’effort de rappel des moyens de rappel, jusqu’à ce que les dents se fassent face et soient à contact d’appui par leur sommet.

[0043] Ainsi, lorsque l’un des deux arbres tend à tourner à une vitesse différente de celle du pignon 2 et différente de celle de l’autre arbre et lorsque le plateau correspondant est en prise avec le pignon 2, ledit plateau se décale angulairement de l’autre plateau et est repoussé axialement par le jeu des moyens d’embrayage entre le moyeu et le plateau pour échapper audit moyeu de sorte que la roue correspondante couplée audit moyeu par l’intermédiaire de l’arbre correspondant est débrayée. [0044] Selon une variante de l’invention non illustrée aux figures, les moyens d’embrayage entre les plateaux d’embrayage et les moyeux d’embrayage correspondants peuvent être formés par des cônes de friction mâles et des cônes de friction femelles.

[0045] Le fonctionnement d’un engin équipé d’un dispositif 1 différentiel selon l'invention est tel que suit :

[0046] Lorsque les arbres de roue sont menés par le pignon 2, ou couronne dentée, et tournent à la même vitesse, ce qui correspondant à une trajectoire en ligne droite de l’engin automoteur (marche avant ou arrière), les moyens de rappel rappellent les plateaux en position d’embrayage avec les moyeux. Les plateaux se maintiennent l’un l’autre plaqués contre les moyeux respectifs par opposition axiale de leurs dents au niveau de leur sommet plat.

[0047] Lorsque le conducteur amorce un virage en tournant le guidon, la roue latérale extérieure tourne plus vite que la roue latérale intérieure de sorte que les plateaux sont décalés angulairement l’un par rapport à l’autre.

[0048] Les sommets des dents de contact d’appui des plateaux ne sont plus en opposition et lesdits plateaux peuvent ainsi translater axialement l’un vers l’autre pour permettre le débrayage des roues correspondantes.

[0049] Le dispositif selon l'invention fonctionne de la même façon lors de la prise d’un virage en marche arrière et lors de la prise d’un virage en marche avant. Les éléments d’embrayage du dispositif sont identiques d’un côté et de l’autre du pignon, de sorte que l’ensemble des éléments d’embrayage du dispositif présente un plan de symétrie passant par le plan moyen du pignon.