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La présente invention se propose d'apporter des perfectionnements aux différentiels à blocage.
Un différentiel de véhicule à pignons coniques en- traînant deux roues de type classique transmet un couple sensiblement égal aux roues motrices à partir du moteur,, Un inconvénient bien connu d'un pareil différentiel est son inaptitude quand une roue motrice se trouve sur une surface de roulement à faible adhérence, à assurer la propulsion du véhicule. En pareil ces en effet, cette
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roue tourne folle, même si l'autre roue striée se trouva r sur une surface de roulement à adhérence élevée. Il en résulte que le véhicule ne peut démarrer dans ces condi- tiona.
En outre, quand une roue motrice rebondit .par rapport; ; à la $=race ou à la route sur laquelle le véhicule se déplace* elle subit une accélération puisque la foret de @ roulement momentané* exercés sur la roue est égale à séro.
La roue qui rebondit revient sur la route en tournant à une vitesse plus grande que loutre roue motrice. Ceci peut être la cause d'une embardée. d'une usure exagérée des bandagea pneumatiqques et d'à-coupe dans le système de trans- mission*
Par contre, une construction de différentiel qui ne* bloque" ou qui fournit un couple convenable quand une roue subit une condition correspondant 1 une faible adhé- rince, mais qui fournit un effet de différentiel si une roue tourne plus vite que l'autre, notamment quand le véhicule prend un virage, est connue. Le but de l'invention est de perfectionner la construction d'un pareil différen- tiel à blocage.
Les avantages de l'invention découlent de la suite de cette description, qui se lit en regard des dessiné sché- matiques annexés dans lesquels :-
La fig. 1 est une vue en élévation de l'arrière avec coupe par un plan médian d'un différentiel à blocage com- portant les perfectionnements que prévoit l'invention, tel qu'il est installé dans l'essieu moteur d'un véhicule, le carter d'essieu et le carter du différentiel étant simple- ment silhouettés, l'axe du croisillon et les pignon étant ramenés dans le plan du papier par comparaison avec ce que montre la fig. 4.
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La fig. 2 est une vue fragmentaire par la ligne 2-2 en fig. 1.
La fige 3 est une vue en élévation latérale du différentiel que montre la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en coupe par la ligne 4-4 en fig. 3.
@ La fig. 5 est une vue semblable à la :Cite 1, on- trant une autre réalisation de l'invention utilisant un carter en une seule pièce.
La fig. 6 cet une vue en élévation latérale du différentiel à blocage représenté dans la fig. 5.
La fig. 7 cet une vue en coupe par la ligne 7-7 En fig. 6.
La fig. 8 est une vue fragmentaire de l'axe du croisillon et de l'anneau de pression montrant l'arrondi de certains angles critiques pour réduire les con- traintes.
La fig. 9 est une représentation.graphique d'une disposition particulière, le mouvement latéral des anneaux de pression étant porté en ordonnées et le mouvement vers l'avant ou vers l'arrière du croisillon étant porté en abscisses.
La fig. 10 est une vue schématique montrant la position neutre de l'axe du croisillon par rapport à la surface courbe formant came d'un des anneaux de pression, le différentiel étant en position débloquée.
La fige 11 est une vue schématique semblable à la fige 10 montrant la position de l'axe du croisillon quand 1'ensemble est bloqué.
La fig. 12 est une vue schématique semblable à la fig. 11, montrant une surface courbe formant came à rayon
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géométrique plus court, J'axe se déplaçant de la même distance à partir de la position neutre que l'axe visible dans la fig. 11.
La fig. 13 est une vue en coupe longitudinale semblable à la fig. 1 d'une autre réalisation possible de l'invention, en supposant que l'axe du croisillon a été ramené dans le plan du papier par comparaison avec la fig. 14.
La fig. 14 est urne vue en coupe transversale du dispositif quemontre la fig. 13.
La fig. 15 est une vue en coupe par la ligne 15-15 en fig. 14.
Si l'on examine les fig. 1 à 4 des dessins, qui représentent la première réalisation possible de l'in- ventions on voit qu'il eat prévu ici un carter de diffé- rentiel en deux pièces. Le carter d'essieu contenant le mécanisme, tel que le prévoit l'invention, est silhouetté en traits mixtes en10. Un pignon d'entraînement 12 est en prise, comme on le voit, avec la couronne dentée 14. du différentiel. Le pignon 12 est entraîné en rotation par une source d'énergie convenable (non représentée).
Le carter du différentiel se compose du corps 15 et du couvercle 16. Ces deux éléments comportent des brides et sont reliés à la couronne dentée 14 par des organes convenables, tels que des vis à tête 18. Ainsi, un seul jeu d'organes de fixation est prévu pour réunir les deux parties du carter et pour assurer en même tempe leur fixation sur la couronne dentée. Le carter de différentiel est supporté pour pouvoir tourner dans le carter 10 par des paliers à rouleaux 20 et 22.
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Des pignon. latéraux ou planétaire. 2 t 2± ont montés dans la carter du différentiel et sont maintenu. par des rondelle. de butée 2µ t 2fi Les demi-arbre. d'essieu 22. et Il sont clavntis coulissante à l'Intérieur des pipons latéraux 2 et . lutre ces derniers se trouve un croisillon qui se présente dans cet exemple sous la
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forme d'un aeul axe à de section circulaire portant des bagues élastique 38 et format des orgue* de rote=*
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destinée à empêcher cet axe là de ' échapper. Deux pignons ou satellites et sont montée fous sur l'axe 36 du
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croisillon et Crènent arec lea pignons latéraux 24 t 2&.
Deux anneaux de pression et recoumat les côtés opposée des pignons; ils présentent des surfaces courbes
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forint came (de préférence circulaires) telles que 5fi et indiquées dans la fig. 2, qui sont étudiées pour
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t'appliquer contre liaxe Ces anneaux de pression 4± et 18. comportent des pattes telles que 5 et n'étendant vers l'extérieur, qui sont montées à coulissement dans des -rainures latérales 5µ du carter, de telle sorte que le* anneaux & et S tournent avec celui-ci mais puissent ne mouvoir para3.lèlenent i, 1'Me du carter (cet axe étant constitué en réalité par les axes coaxiaux des demi-arbres
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12 et t).
Un système de blocage est prévu; il est Actionné par
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lea anneaux de Pression 41 et 48* Dans cet exemple, ce système de blocage comprend plusieurs disques et plateaux d'accouplement. Les plateaux 60 et 62 sont montés autour du moyeu du pignon de gauche 24; ils comportent des oreille.
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&#* s'étendant vers l'extérieur, qui sont montées cOuliBls0mat dan. le. rainures 5g du carter, de façon que ces plateaux tournent avec le carter. les disques 68 et 70
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sont montés, dans cet exemple, de chaque,coté du plateau 62, et comprennent des parties cannelées s'étendant vers 1'intérieur en prise avec des cannelures prévues sur le moyeu du pignon 24, de façon que ces disques tour- Dent avec les pignon* latéraux. Si désiré,
les deux disques peuvent Être réunis en un seul ensemble en réduisant ainsi la surface de friction totale. Doit nom- brou de plateaux et de disques différents permettent d'obtenir diverses combinaisons de surfaces de blocage, en fonction du mode d'empilée.
Du coté droit du différentiel sont montés des disques 72,76 et des plateaux 74, 78 semblables.
Des orifices 80 pour le passage de l'huile sont prévus dans le carter du différentiel, pour donner la. certitude que le lubrifiant est convenablement réparti sur les surfaces en mouvement. Ces dernières sont suffisamment grandes pour éviter une interférence avec le mouvement normal de l'axe de croisillon 36 sur lea . surfaces 50 et 52 forment cames,
Sur les fig. 5 à 7 des dessins est Représentée de quelle façon l'invention peut être réalisée avec un carter en une seule pièce. Les organes identiques à ceux visibles sur les fig. 1 à 4 portent les mêmes références, mais augmentées de 200.
Dans cette réalisation, le carter est désigné par 209. Il est prévu deux orifices rectangulaires 211 et 213 dans les cotés opposés de ce carter 209, Les anneaux de pression 246 et 248 sont convenablement en- taillés sur les cotés pour permettre l'introduction des pignons et ceci permet également leur introduction à travers les orifices latéraux 211 et 213. '
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L'assemblage est réalisé en Introduisant 3.68 roi- délies de butée, ]Les pignons latéraux, lea élément*
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d'accouplement et les anneaux de preaaioa à travers l'orifice 211 ou 213.
tea pignons 2J& tt 2, aaat #*# nuit* introduits par un des orifice$ 2, 2J± et montés dans l'alignement des troua 217 et 2J&. t'axe de croi- sillon 2 est ensuite Inséré à travers loi trous 2, 219 et les pignons &+2 On met ensuite en place ># les bagues élastiques ±58 et 24Q t travers les orifices 211 et puis on les fixeen place,
Comme le montrent les fie. 1 à 4 des dessins, le
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blocage général du dispositif *84±tectue quand le carter Il* du différentiel *,et entraîné en rotation par la source de force actrice.
Les anneaux et lq tournent avec le carter et les faces courbes 52 et ±2 formant cases !
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ne meuvent contre l'axe de croisillon flottant 3, qui est retenu par les route par l'intermédiaire des piyMna latéraux et des satellites, ce qui fait que les anneaux s'écartent l'un de l'autre dans une direction latérale
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parallèlement t l'axe des arbres 32. et 2i.> Ceci a pour conséquence d'appliquer une force aux plateaux et aux disques d'accouplement, de telle aorte que les deux demi-
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arbres 32.
et 21 puissent être entraînés directement es rotation par le carter] par l'intermédiaire du mécaniste d'accouplement plutôt que par l'intermédiaire du méca- nisme formé de pignons constituant le différentiel.
Un jeu notable est prévu en 90 entre les pignons latéraux et les faces voisines des anneaux de pressio: , pour permettre un libre mouvement axial ou latéral indé- pendant entre les anneaux et ces pignons latéraux. Les moyeux 92 de ces pignons latéraux transmettent donc une
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poussée latérale (à partir de lajienture des pignons d'an- gle) directement aux rondelles de butée gfi *t 30, sans aucune application de cette force au système d'accouplement et par conséquent sans aucune tendance de la part
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des charges qui pèsent;
aur les pipons latéraux à embrayer le .yat1D8 d'accouplement. let poussée du pignon à partir des surfaces externe. courbes des pignons ,"2 et est tramais* aux surface$ tangentes plat.. 94prévues sur les anneaux de pression*
Au cours du fonctionnement du dispositif que montrent lea fige 1 à 4, tel qu'il eat appliqué à un véhicule au- tomobile, l'énergie est appliquée à partir du moteur et de la transmission (non représenté*) de la manière classique, pour entraîner en rotation le pignon 12. Ce dernier fait tourner la couronne dentée 14 et le carter
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, 16 du différentiel qui est fixé à elle. Tandis que le carter tourne, par exemple en direction du plan du
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dessin, les anneaux de pression là et 8¯ et leu plateaux d'embrayage 60 2, z et '3.",8 sont entraînés en rotation avec lui.
Le croisillon ±± n'est pas relié au carter mais est monté à l'état flottant entre les surfaces formant cames. Les plateaux ou disques d'accouplement
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68, 70t 2, 74 portent contre les moyeux des pignons latéraux 2± et 26.
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Comme les surfaces ,g0 et J2 ( voir la fig. 2) formant cames des anneaux de pression 46 et 48 (qui tournent maintenant avec le carter) portent contre l'axe rond du croisillon 36, qui subit alors un freinage, ces surfaces 5¯0 et 52 formant cames se déplacent sur l'axe de croi- sillon 36 pour venir occuper la position qui est repré-
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tentée dans la fig. 11 ou 12.
Au fur et à mesure que les anneaux de pression se déplacent sur l'axe 36, ils
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$'codent latéralement vers leu utr6"t6o opposées du oarter, ce mouvement exerce un pression contre les en" pilages d'éléments d'accouplement ±±, ±2, ±µ. 2fl #* 7L ... lit lie 25' Qualid Ceci et produit, les pignons latéraux Si ai Ü' 8 ont bloquée contre le carter pour participer à sa rotation par l'intermédiaire du système daecouplo- bsnt. $tant donné qu'il n'ut prévu qu'un seul axe 2 les forces qui agissent sur les deux cat68 des accou- plume te sont égales à tout moment et an rapport direct avec le couple résistant.
La =jour* partie du couple est, paradant !as.e propul- sion an ligna droite du véhicula, transitisa aux roues par 1 intermédiaire du système d'aoooup1881nt plutôt que par l'engrenage. Un certain jeu est ménagé entre les cer- clos primitifs des pignons latéraux et des satellite@
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et entre las alésages de cas derniers et l'axe du croit sillon, pour permettre aux pignons d'avoir tendance à flotter librement tandis que la croisillon est en position de blocage.
ce qui impose la majeure parti., sinon la totalité de la charge de propulsion à l'accouplement.
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Quand le dispositif et déverrouille, notamment aous l'action du différentiel dans un virage, il .amble que le principe mécanique suivant s'applique :-
Si l'on suppose qu'il *$agit d'un virage à droite avec
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le différentiel représenté par les fig. 1 zut 4# le pignon latéral 12 qui ne trouve à l'intérieur du virage ralentit jusqu'. la vitesse de la roue intérieure (non représentée ) qui est inférieure t la vitesse de rotation du carter.
La roue qui se trouve à l'extérieur du virage (non représenté*) augmente la vitesse de rotation du pignon latéral 24, de sorte qu'il tourne plus vite que le carter. Quand ceci se
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produit, l'axe du crot4iUort 2& est rapproché Jusquti la position neutre représenté* dans les tiC. 2 et 10. la poussée latérale ceaae alors de a'exercer sur les aansaux de pression et le '78t.. d'accouplement, de sorte que l'ensemble peut fournir un effet de différentiel de la manière classique,
Dans la Fig. 8 est représentée une partie de l'axe 36 du croisillon et de l'anneau de pression . Cet axe
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là est en prise avec la surface courbe ,1q formant came prévue sur l'anneau de pression 46.
Pour avoir la certi- tude que le contact entre la surface 2Q et l'axe 36 s'effectue au centre de la surface les angles 82 et
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U peuvent être arrondis coaune le aontre la t1S' 13.
Etant donné que le travail reçu doit être égal au travail fourni (le travail est égal au produit de la forée par la distance de déplacement) on conçoit que la forae courbe des organes formant came constituée par l'axe
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24 du croisillon et les surfaces ±2 et 2 produit une force très élevée (mouvement de faible amplitude) au début du déplacement de l'axe 36 à partir d'une position
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neutre.
Ceci est indiqué graphiquement dans la fil. gg qui met en évidence la relation entre le mouvement vers l'avant et le mouvement vers l'arriére de l'anneau de
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pression par rapport il l'axe 3f, (mouvement de commande de la came) et le mouvement latéral résultant de l'anneau
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de pression (mouvement résultant de l'action de la came).
Comme on le voit, le rapport entre ces mouvements est élevé au début de l'action de la came, puis diminue sen-
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faiblement.
La courbe portée sur la fig. 9 montre les relations
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pour un axe 3 de croisillon rond mesurant 9,? mi et pour
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une surface de came circulaire 5fi ou .}2. mesurant 15,8 xm.
Ces données indiquant que pour un mouvement de commande
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de la came (abscisses) égal à 0,228 m, il xe produit un mouvement résultant (ordonnées) égal à 0,0101 mm, que qui représente un rapport égal à 22,5 Ainsi, la force de
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commande latérale de l'accouplement exeroée par l'anneau de pression est multipliée par 22,5 . Quand le mouvement de commande de la came est égal à 0,914 mm, le mouvement
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latéral de l'anneau de pression est égal à 0,183 mu, de sorte que le rapport est égal à 5 et que la IIUlt1plica- tion de force est tombée à 5. Les chiffres qui précèdent indiquent les relations théoriques imposées par la géométrie des organes.
Dans un système riel, il est préférable de prévoir des dimensions et des jeux tels que l'écartement total effectif des anneaux de pression
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exigé pour un blocage intégral à partir diune position neutre soit voisin de 0,127 à 0,177 mm,
Pour de- raisons de fabrication, il est désirable
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de conserver a la fois pour l'axe 2â et pour les aux,. faces ±0. 52. formant cames une forme circulaire.
Les fil. 10 z 12 montrent toutefois comment la courbe dessi née en fig. 9 peut être modifiée pour obtenir une rela- tion optimum entre la force de verrouillage et le mouve- ment de commande des cames, Dans les fig. 10 et 11, une
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surface formant came 5.Q à rayon géométrique relativement grand cet représentée, son centre étant au point 51. P; mouvement de commande de came égal à Ores produit entre
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la position neutre que montre la fig. 10 et la positif n représentée dans la fig 11, tandis que l'axe . parcourt un angle égal A "I* par rapport à la surface ,1q.
Le mou vement latéral ou mouvement résultant de l'anneau est égal à "±"# Dans la fil. 12, le rayox de la surface .1Q, a été ramené à 5la et on voit que, pour le même mouvement
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de commande de la came "d",l'angle de déplacement a augmenté jusqu'à "Y-Y" et que le mouvement latéral de l'anneau de pression a lui-même augmenté jusqu'à "t".
La force déblocage appliquée d'après la fige 11 et par conséquent notablement plus grande que celle qui est appliquée dans la fig. 12. Dans les systèmes réels, les angles de contact "Y" ou "Y" sont voisins de 12 à 20 .
On voit donc que, par réglage des rayons géométrie ques de l'axe 36 et des surfaces 50 et 52 formant cames, il est possible d'obtenir les caractéristiques optima au point de vue des forces de blocage et de déblocage et que le présent système de cames fournit intrinsèquement une relation optimum entre la force et le mouvement de blocage et de déblocage d'une part, et la charge et le déplace- ment des anneaux de pression, d'autre part.
Dans les fig. 11 et 12, on voit également que la force de blocage entre l'axe 36 et une surface 50 ou 52 formant came peut être définie par l'équation F = kT cotg X, dans lquelle F désigne la force, k est une constante, T est le couple d'entrée et @ est l'angle de contact entre la position neutre et la position pour laquelle la force latérale s'exerçant sur un anneau de pression doit être déterminée, sous-tendu au point 51, qui est le centre de courbure de la surface 50 formant came.
Si l'on examine maintenant les fige 13, 14 et 15, on y voit représentée une réalisation de l'invention semblable à celle que montre la fige 1, comportant un mécanisme d'accouplement du type à cônes au lieu d'un Mécanisme plateaux et à disques. Le différentiel à blocage 301 com- porte un carter en deux pièces comprenant un corps 303 et un couvercle 305, qui peuvent être réunis par des boulons ainsi qu'à une couronne dentée, ces boulons passant
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à travers des trous alignés Lu éléments 121 et 2R1 du carter comportent des rioyeux alignés 2S2' qui "coi- vent les demi-arbres d'essieu tels que a et 2i c!aD8 la fig, 1, correspondant aux roues de droite et de gauche d'un véhicule autombile.
Les éléments 282. et z, du aarter comportent reapeatirsaaent des face radiales 2il et 22, qui sont a6na'" sur un d1aJÙtre r.la1;1T...nt grand par comparaison avec la partie 2fi2 A l'.xt'r1.ur des taoe. MI et 111 et dans le se" axial sont m6nagies des àcte radiales 111 et 2H d'absorption de la poussée* Des élément& d'eacoup7.srent o8n*s 2JL2. et 2Si correspondant r"p8ct1vtMnt aux route droite et gauche présentent des cannelures internes 323 en vu$ de les rendre solidaires en rotation des demi-arbres d'essieu portant les roues gauche et droite.
Les cônes
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ai et la comportent des moyeux 325 logés dans les éléments 326 du carter et engagés contre des rondelle* de butée 327 qui sont placées entre les extrémités des
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moyeux 2g, et les surfaces respectives m et 2iX La poussée vers l'extérieur s'exerçant sur les cônes asso- ciés aux roues, comme celle qui peut et produire en raison du rebondissement des roues, est transmise par l'intermédiaire des rondelles de poussée à l'intérieur du carter plutôt qu'aux surfaces d'accouplement ou à l'engrenage , qui sont décrite ci-après.
A l'intérieur des cônes associés aux roues, la de façon séparée par rapport à eux, se trouvent des pignons latéraux ou planétaires droit et dauohe désignée
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respectivement par ,2, et 331. qui présentent des canne.. lures internes 333 de manière à recevoir en vue de leur entraînement les demi-arbres d'essieu des route de gauche
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et de droite. Les pignons latéraux 2 et 22i sont distincts des cônes Ma et 32 pour permettre aux den-
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tures des pignons ou aux surfaces des éléments d'aoeou.. plement d'être logées dans un espace très limité et de réduire ainsi au minimum le coût de fabrication.
Avec la
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denture 22S. des pignons latéraux 2S& st 221 engrènent deux autres pignons 337 et 339 montés fous sur les ex-
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trémités opposas de l'axe de croisillon rond flottant 341.
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Autour des canon 212 et 2', associés aux roues ainsi que des divers pignon as trouvent des anneaux de pression de droite et de gauche ou des organes d'aetlonnanant de Ilaccouplemnt 1il st J!1. Ces organes comportent des pattes 347 faisant saillie radiale sent vers l'extérieur pour pénétrer dans des rainures 349 ménagées dans la par-
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tis 121 du carter, Gr8.c. , la liaison entre les pattes 47, et les rainures 2AS., les anneaux 343 et le tournent avec le carter. Le* faces internes des anneaux 3r,.0¯ et z sont munies de surfaces circulaires 3,,?|, et 3?3n forment came. (Fig. 15) qui coopèrent avec l'axe de croisillon rond 341 aomns dans les réalisations précédentes.
Les
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anneaux de pression 3M et 21S, comportent respectivement des faces d'accouplement coniques 111 et 357.. qui portent contre les faces correspondantes 359. et 3..À d9S cônes 112 et 321 associés aux roues et qui coopèrent avec elles. Ces faces conjuguées sont ménagées de préférence selon un
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angle approximatif de 2i comme indiqué, o'..t...-<1:1r. un angle qui est supérieur de plusieurs degrés à l'angle de dégagement le plus faible qui est de 17 Les forces de poussée de l'accouplement sont transmises au carter par l'intermédiaire de rondelles de butée 327.
On remarquera également que les forces de poussée latérale de lotis. brayage sont transmises par l'intermédiaire des moyeux 325 et de rondelles de poussée 327 indépendamment du système
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d'accouplant. sans avoir tendant à faire fonctionner
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celui-ci. Le forças de poussée des pignons sont tranlm18.. des dentures des pignons aux faces inclinées des cônes associés aux roues comme figuré en 363.
La partie 303 du carter *,et unie de trous de lubrification 365 comme dans les réalisations précédentes.
Comme le montre la fig. 15. les bague: de retenu* prévues sur l'axe du croisillon sont supprimées du fait
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que les cames 231 et 252. sont décalées an.ula1x-.mant par rapport aux orifices 2élu aa qui décale l'axe âjL de aorte que celui-ci est maintenu à l'intérieur du rter etc* à son application contre la paroi m8me de celui-ci par ses extrémités opposées.
Le fonctionnement du différentiel est semblable en principe à celui déjà décrit, La rotation du carter tous l'action de la couronne dentée (non représentée) entraîne
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eu rotation les anneaux de pression U1 et 1!S... 1'8.1. de leur liaison avec le carter, assurée par 1.. pattes la et les rainures 349. Cette rotation fait que lea surface formant came 31 et 252. gravirent la aurfaea c1Nùun externe de l'axe 341 du croisillon, en obligeant b4 t 3ea anneaux de pression lu et 34 a s'écarter. Ceci fait que leurs faces d'accouplement 2Si #* 3SI s'appliquât étro5>t * ment par friction avec les surfaces il± et âm a canot.
312. et 2", associés aux roues. Ainsi, la rotation est t,a . mise depuis le carter, par l'intermédiaire des anneaux @E pression, aux cônes associés aux roues et par conséquent aux demi-arbres d'essieu correspondant aux roue. de Cet he et de droite.
Si le véhicule prend un virage, de sorte qu'une roue tourne plus lentement que le carter et que l'autre roue
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tourne au contraire plus vite que lui, l'axe 2âl tendu
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prendre une position neutre par rapport aux canes, ce qui diminue la force s'exerçant sur les faces d'accouplement des anneaux de pression et des cônes associés aux roues et permet ainsi au carter de faire tourner l'axe 341 et aux pignons 337 et 339 d'entraîner en rotation les pignons latéraux 329 et 331, c'est-à-dire d'entraîner les demi- arbres d'essieu aux vitesses de rotation différentes qui sont désirées.
Au cas où une roue rencontre un endroit glissant supprimant l'adhérence, la condition d'équilibre s'exer- çant sur l'axe du croisillon est perdue, de aorte que cet axe tend à se déplacer à l'écart de aa position neutre et à écarter les anneaux de pression, en bloquant ainsi le dispositif et en fournissant un couple aux deux roues par l'intermédiaire du mécaniaae d'accouplement.
La réalisation que montrent les fig. 13 à 15 présente plusieurs avantages par rapport à l'accouplement à pla- teaux qui est représenté dans les fig. 1 à 7. Il n'y a ici qu'une seule surface d'accouplement à dégager, ce qui améliore les caractéristiques do déblocage. En outre, l'en- semble peut être établi selon des dimensions plus petite$ et avec!)Mina de frais, ce qui lui ménage de nouveaux débouchés, surtout pour les voitures légères.
Des jeux sont prévus au surplus entre les pattes 347 et les flan.. des rainures 349, entre les moyeux 325 des cômes associés aux roues et les alésages 326 du carter, et entre les faces postérieures de ces cônes et les surfaces 311 et 313 du carter. Ceci permet aux cônes d'entraînement 343 et 345 de flotter légèrement à l'intérieur du carter, comme les cônes 319 et 321 associés aux roues. Lorsque le blocage commence, lea surfaces d'accouplement coniques des cônes d'entraînement agissent pour centrer les cônes associés aux roues, ce qui . son tour centre les demi-arbres d'essieu.
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Des Jeux sont également prévus entre les alésages des pignons et l'axe 341, entre les pignons latéraux 329 et 311 et les cônes associés aux roues, et entre les cercle* primitifs des pignons latéraux et des autres pignons de telle sorte que le train d'engrenage ait tendance à flotter librement quand l'accouplement est embrayé , pour imposer la majeure partie sinon la totalité de la charge à . l'accouplement.
L'invention, matérialisée dans les trois réalisations décrites ci-avant, prisent* plusieurs particularités très désirables ;- Elle assure un blocage positif en rai- son du faible angle initial de contact des cames et de la force d'écartement initiale élevée. En outre, la force qui s'exerce aur le mécanisme d'accouplement est fonction du couple résistant. Etant donné au surplus qu'un seul axe de croisillon agit sur les deux accouplements, la force qui se manifeste des deux cotés du système d'accou- plement est égale et la tendance au broutage qui est générateur de bruit ont réduite au minimum ou mime suppri- mée.
La force initiale élevée qui est également appliquée aux deux cotés de l'accouplement empêche le patinage ou l'affolement des roues pour toutes les conditions d'adhé- rence. Aucune charge préliminaire appliquée a l'accouple- ment n'est nécessaire, La majeure partie de la force de propulsion du véhicule est supportée par l'accouplement, ce qui réduit au minimum les contraintes imposées aux dentures des pignons. Etant donné que les forces d'éear- tement des pignons sont transmises directement à l'inté- rieur du carter, toutes irrégularités d'adhérence sont dérivées par rapport au système d'accouplement et lui
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permettent de fonctionner uniformément.
La construction eat étudiée au surplus de manière à supprimer les chargea brutales a'exerçant sur le système d'accouplement ou sur lea pignons. Enfin, la multiplication de la force lors de l'eabrayage de l'accouplement maintient la charge du véhicule nous le contrôla étroit du conducteur et lui donne la possibilité de bien *sentir* la route eau aucune oscillation de 1 essieu arriéra, quel que soit l'état de cette route.
Bien qu'un seul axe de croisillon et deux came constituent une construction à préférer, certains avantages Inhérente à l'invention peuvent encore être obtenus s'il est prévu deux axes de croisillon flottant indépendants et quatre cames. D'autres modifications sont également englobées dans la portée de l'invention.
Les détails de construction peuvent tire modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équi- valences mécaniques.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention proposes to make improvements to locking differentials.
A conventional two-wheel bevel gear vehicle differential transmits substantially equal torque to the driving wheels from the engine. A well-known disadvantage of such a differential is its inability when a driving wheel is on a surface. low-grip rolling, to provide propulsion of the vehicle. In the same way these indeed, this
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wheel spins wild, even though the other multi-ribbed wheel was on a high-grip tread surface. As a result, the vehicle cannot start under these conditions.
Further, when a driving wheel rebounds in relation; ; at the $ = race or the road on which the vehicle is traveling * it undergoes an acceleration since the bit of @ momentary bearing * exerted on the wheel is equal to sero.
The bouncing wheel returns to the road turning at a speed greater than the otter drive wheel. This can be the cause of a swerve. exaggerated wear of the tires and cutting in the transmission system *
On the other hand, a differential construction which does not "lock" or which provides adequate torque when one wheel experiences a condition corresponding to poor grip, but which provides a differential effect if one wheel spins faster than the other, in particular when the vehicle takes a bend, is known The aim of the invention is to improve the construction of such a locking differential.
The advantages of the invention follow from the remainder of this description, which can be read with reference to the appended schematic drawings in which: -
Fig. 1 is a rear elevational view in section through a median plane of a locking differential comprising the improvements provided for by the invention, as installed in the driving axle of a vehicle, the the axle housing and the differential housing being simply silhouetted, the spider axis and the pinion being brought into the plane of the paper by comparison with what shows in fig. 4.
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Fig. 2 is a fragmentary view taken through line 2-2 in FIG. 1.
Fig 3 is a side elevational view of the differential shown in fig. 1.
Fig. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 3.
@ Fig. 5 is a view similar to Cite 1, showing another embodiment of the invention using a one-piece housing.
Fig. 6 this is a side elevational view of the locking differential shown in FIG. 5.
Fig. 7 this a sectional view along the line 7-7 in fig. 6.
Fig. 8 is a fragmentary view of the axis of the spider and the pressure ring showing the rounding of certain critical angles to reduce stresses.
Fig. 9 is a graphical representation of a particular arrangement, the lateral movement of the pressure rings being shown on the ordinate and the forward or backward movement of the crosspiece being shown on the abscissa.
Fig. 10 is a schematic view showing the neutral position of the axis of the spider relative to the curved surface forming a cam of one of the pressure rings, the differential being in the unlocked position.
Pin 11 is a schematic view similar to pin 10 showing the position of the spider axis when the assembly is locked.
Fig. 12 is a schematic view similar to FIG. 11, showing a curved surface forming a radius cam
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geometric shorter, the axis moving the same distance from the neutral position as the axis visible in fig. 11.
Fig. 13 is a longitudinal sectional view similar to FIG. 1 of another possible embodiment of the invention, assuming that the axis of the spider has been brought into the plane of the paper by comparison with FIG. 14.
Fig. 14 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 13.
Fig. 15 is a sectional view taken along line 15-15 in FIG. 14.
If we examine figs. 1 to 4 of the drawings, which show the first possible embodiment of the invention, it can be seen that a two-piece differential housing is provided here. The axle housing containing the mechanism, as provided for by the invention, is silhouetted in phantom lines en10. A drive pinion 12 is engaged, as can be seen, with the ring gear 14. of the differential. Pinion 12 is rotated by a suitable energy source (not shown).
The differential housing consists of the body 15 and the cover 16. These two elements have flanges and are connected to the ring gear 14 by suitable members, such as head screws 18. Thus, a single set of fixing is provided to join the two parts of the housing and to ensure at the same time their fixing on the toothed ring. The differential case is supported for rotation in the case 10 by roller bearings 20 and 22.
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Pinion. lateral or planetary. 2 t 2 ± have been mounted in the differential housing and are maintained. by washer. stop 2µ t 2fi The half-shafts. of axle 22. and There are sliding keys inside the side pipes 2 and. to fight these last is a cross which is presented in this example under the
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shape of an aeul axis with circular section carrying elastic rings 38 and organ format * of rote = *
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intended to prevent this axis from 'escaping. Two pinions or satellites and are mounted idle on axis 36 of the
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spider and Crènent with side gables 24 t 2 &.
Two pressure rings and recoumat the opposite sides of the gears; they have curved surfaces
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forint cam (preferably circular) such as 5fi and shown in fig. 2, which are designed for
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press against the axis These pressure rings 4 ± and 18. have tabs such as 5 and not extending outwards, which are slidably mounted in 5µ side-grooves of the housing, so that the * rings & and S rotate with it but cannot move para3.lèlenent i, 1'Me of the casing (this axis actually being constituted by the coaxial axes of the half-shafts
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12 and t).
A blocking system is planned; it is Operated by
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Pressure rings 41 and 48 * In this example, this locking system includes several discs and coupling plates. The plates 60 and 62 are mounted around the hub of the left pinion 24; they feature ears.
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&# * extending outwards, which are mounted cOuliBls0mat dan. the. grooves 5g of the housing, so that these plates rotate with the housing. the 68 and 70 discs
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are mounted, in this example, on each side of the chainring 62, and include inwardly extending splined portions in engagement with splines provided on the hub of pinion 24, so that these discs rotate together with the splines. side sprockets *. If desired,
The two discs can be joined into one set thus reducing the total friction area. Should many different trays and discs allow for different combinations of locking surfaces, depending on the stacking mode.
On the right side of the differential are mounted discs 72,76 and plates 74, 78 similar.
Holes 80 for the passage of oil are provided in the differential housing, to give the. ensure that the lubricant is properly distributed over the moving surfaces. These are large enough to avoid interference with the normal movement of the spider axis 36 on the lea. surfaces 50 and 52 form cams,
In fig. 5-7 of the drawings is shown how the invention may be implemented with a one-piece housing. The organs identical to those visible in FIGS. 1 to 4 have the same references, but increased by 200.
In this embodiment, the casing is designated by 209. Two rectangular orifices 211 and 213 are provided in the opposite sides of this casing 209. The pressure rings 246 and 248 are suitably cut on the sides to allow the introduction of the pinions and this also allows their introduction through the side orifices 211 and 213. '
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The assembly is carried out by Introducing 3.68 stop knuckles,] The side gears, the element *
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mating and preaaioa rings through orifice 211 or 213.
tea gears 2J & tt 2, aaat # * # nuit * introduced through one of the holes $ 2, 2J ± and mounted in line with holes 217 and 2J &. the crosstalk axis 2 is then Inserted through holes 2, 219 and the pinions & + 2 We then fit> # the elastic rings ± 58 and 24Q t through the holes 211 and then fix them in place,
As shown in the fie. 1 to 4 of the drawings, the
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general locking of the device * 84 ± occurs when the housing II * of the differential *, and driven in rotation by the source of actuating force.
The rings and lq rotate with the casing and the curved faces 52 and ± 2 forming boxes!
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do not move against the floating spider axis 3, which is retained by the roads via the lateral piyMna and the satellites, so that the rings deviate from each other in a lateral direction
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parallel t the axis of shafts 32. and 2i.> This has the effect of applying a force to the plates and to the coupling discs, such that the two halves
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trees 32.
and 21 can be rotated directly by the housing] through the coupling mechanist rather than through the gear mechanism constituting the differential.
A significant clearance is provided at 90 between the side gears and the adjacent faces of the pressure rings:, to allow free independent axial or lateral movement between the rings and these side gears. The hubs 92 of these side gears therefore transmit a
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lateral thrust (from the angle of the angle gears) directly to the thrust washers gfi * t 30, without any application of this force to the coupling system and therefore without any tendency on the part
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burdens that weigh;
have the side pipons to engage the coupling .yat1D8. let the pinion thrust from the outer surfaces. curves of the pinions, "2 and is tramais * at the surfaces $ tangent flat .. 94 provided on the pressure rings *
During the operation of the device shown in Figs 1 to 4, as applied to a motor vehicle, energy is applied from the engine and transmission (not shown *) in the conventional manner. to drive the pinion 12 in rotation. The latter rotates the toothed ring 14 and the housing
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, 16 of the differential which is attached to it. As the housing rotates, for example in the direction of the plane of the
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drawing, the pressure rings there and 8¯ and their clutch plates 60 2, z and '3. ", 8 are rotated with it.
The ± ± spider is not connected to the housing but is mounted in a floating state between the cam surfaces. Coupling plates or discs
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68, 70t 2, 74 bear against the hubs of side gears 2 ± and 26.
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As the surfaces, g0 and J2 (see fig. 2) forming the cams of the pressure rings 46 and 48 (which now rotate with the housing) bear against the round axis of the spider 36, which then undergoes braking, these surfaces 5 ¯0 and 52 forming cams move on the cross pin 36 to come and occupy the position which is shown.
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attempted in fig. 11 or 12.
As the pressure rings move on axis 36, they
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$ 'encode laterally towards their opposite utr6 "t6o of the oarter, this movement exerts pressure against the pilings of coupling elements ± ±, ± 2, ± µ. 2fl # * 7L ... lit lie 25 'Qualid This and produced, the side gears Si ai Ü' 8 have locked against the crankcase to participate in its rotation by means of the daecoupling system. As long as only one axis 2 was planned, the forces acting on the two cat68 of the couplings are equal at all times and in direct relation to the resistive torque.
The = day * part of the torque is, parading the propulsion in the right line of the vehicle, transited to the wheels through the intermediary of the aoooup1881nt system rather than through the gearing. A certain clearance is left between the primitive circles of the side gears and of the satellites @
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and between the last case bores and the axis of the groove, to allow the pinions to tend to float freely while the spider is in the locked position.
which imposes the major part., if not all of the propulsion charge on the coupling.
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When the device is unlocked, especially under the action of the differential in a bend, it is possible that the following mechanical principle applies: -
Assuming that * $ is a right turn with
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the differential represented by FIGS. 1 damn 4 # the side gear 12 that only found on the inside of the bend slows up. the speed of the inner wheel (not shown) which is lower t the speed of rotation of the housing.
The wheel which is on the outside of the bend (not shown *) increases the speed of rotation of the side gear 24, so that it rotates faster than the housing. When this happens
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product, the axis of crot4iUort 2 & is brought closer to the neutral position represented * in the tiC. 2 and 10. the lateral thrust is then exerted on the pressure aansaux and the coupling '78t .. so that the assembly can provide a differential effect in the conventional manner,
In Fig. 8 is shown a part of the axis 36 of the spider and of the pressure ring. This axis
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there is in engagement with the curved surface, 1q forming a cam provided on the pressure ring 46.
To be sure that the contact between the surface 2Q and the axis 36 is made at the center of the surface the angles 82 and
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U can be rounded against t1S '13.
Given that the work received must be equal to the work supplied (the work is equal to the product of the borehole by the displacement distance) it is understood that the curved forae of the cam members formed by the axis
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24 of the spider and the ± 2 and 2 surfaces produces a very high force (small amplitude movement) at the start of the movement of the axis 36 from a position
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neutral.
This is shown graphically in the thread. gg which highlights the relation between the forward movement and the backward movement of the ring of
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pressure relative to the axis 3f, (control movement of the cam) and the resulting lateral movement of the ring
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pressure (movement resulting from the action of the cam).
As can be seen, the ratio between these movements is high at the start of the action of the cam, then decreases sens-
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weakly.
The curve shown in FIG. 9 shows the relationships
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for a round spider axis 3 measuring 9 ,? mi and for
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a circular cam surface 5fi or.} 2. measuring 15.8 xm.
These data indicating that for a control movement
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of the cam (abscissa) equal to 0.228 m, it xe produces a resulting movement (ordinates) equal to 0.0101 mm, which represents a ratio equal to 22.5 Thus, the force of
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lateral actuation of the coupling exeroed by the pressure ring is multiplied by 22.5. When the control movement of the cam is equal to 0.914 mm, the movement
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side of the pressure ring is 0.183 mu, so the ratio is 5 and the force implication has fallen to 5. The preceding figures indicate the theoretical relationships imposed by the geometry of the organs.
In a riel system, it is preferable to provide dimensions and clearances such as the effective total spacing of the pressure rings
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required for full locking from a neutral position, i.e. around 0.127 to 0.177 mm,
For manufacturing reasons, it is desirable
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to keep both for axis 2â and for aux ,. faces ± 0. 52. camming a circular shape.
Wire. 10 z 12 however show how the curve drawn in fig. 9 can be modified to obtain an optimum relation between the locking force and the cam control movement, in figs. 10 and 11, a
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cam surface 5.Q with a relatively large geometric radius this shown, its center being at point 51. P; cam control movement equal to Ores produced between
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the neutral position shown in fig. 10 and the positive n shown in fig 11, while the axis. traverses an angle equal to A "I * with respect to the surface, 1q.
The lateral movement or resulting movement of the ring is equal to "±" # In the wire. 12, the rayox of the surface .1Q, has been reduced to 5la and we see that, for the same movement
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control of the cam "d", the displacement angle increased to "Y-Y" and the lateral movement of the pressure ring itself increased to "t".
The release force applied from fig 11 and therefore significantly greater than that applied in fig. 12. In real systems, the "Y" or "Y" contact angles are around 12 to 20.
It can therefore be seen that, by adjusting the geometry radii of the axis 36 and of the surfaces 50 and 52 forming cams, it is possible to obtain the optimum characteristics from the point of view of the locking and unlocking forces and that the present system of cams inherently provides an optimum relationship between the force and the locking and unlocking movement on the one hand, and the load and displacement of the pressure rings on the other hand.
In fig. 11 and 12, it can also be seen that the locking force between the axis 36 and a surface 50 or 52 forming a cam can be defined by the equation F = kT cotg X, in which F denotes the force, k is a constant, T is the input torque and @ is the contact angle between the neutral position and the position for which the lateral force exerted on a pressure ring is to be determined, subtended at point 51, which is the center of curvature of the surface 50 forming a cam.
If we now examine the pins 13, 14 and 15, there is shown an embodiment of the invention similar to that shown in figure 1, comprising a coupling mechanism of the cone type instead of a plate mechanism. and discs. The locking differential 301 comprises a two-piece case comprising a body 303 and a cover 305, which can be joined by bolts as well as a ring gear, these bolts passing through.
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through aligned holes the elements 121 and 2R1 of the casing comprise aligned rings 2S2 'which "coincide with the axle half-shafts such as a and 2i c! aD8 in fig, 1, corresponding to the wheels on the right and on left of an autombile vehicle.
The elements 282. and z, of the aarter comprise reapeatirsaaent of the radial faces 2il and 22, which are a6na '"on a large d1aJÙtre r.la1; 1T ... nt by comparison with the part 2fi2 A l'.xt'r1. At the heart of the taoe. MI and 111 and in the axial se are provided radial acts 111 and 2H of absorption of the thrust * Elements & of cutting are o8n * s 2JL2. and 2Si corresponding r "p8ct1vtMnt to the right and left roads have internal splines 323 in view $ to make them integral in rotation with the axle half-shafts carrying the left and right wheels.
Cones
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ai and 1a have hubs 325 housed in the housing elements 326 and engaged against thrust washers 327 which are placed between the ends of the
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hubs 2g, and the respective surfaces m and 2iX The outward thrust exerted on the cones associated with the wheels, such as that which can and can produce due to the rebound of the wheels, is transmitted through the intermediate washers. thrust inside the housing rather than the mating surfaces or gear, which are described below.
Inside the cones associated with the wheels, the separate from them, are side or planetary gears right and designated dauohe
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respectively by, 2, and 331. which have internal rods .. lures 333 so as to receive for their drive the axle half-shafts of the left-hand roads
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and right. The side gears 2 and 22i are separate from the cones Ma and 32 to allow the dent-
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tures of the gears or the surfaces of the elements of aoeou .. plement to be accommodated in a very limited space and thus reduce to a minimum the cost of manufacture.
With the
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22S teeth. side gears 2S & st 221 mesh with two other gears 337 and 339 mounted idly on the ex-
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opposite hoppers of the floating round spider axis 341.
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Around the guns 212 and 2 ', associated with the wheels as well as the various pinions as find right and left pressure rings or aetlonnanant organs of Ilaccouplemnt 1il st J! 1. These members include tabs 347 projecting radially outwardly to penetrate into grooves 349 formed in the par-
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tis 121 of the crankcase, Gr8.c. , the connection between the tabs 47, and the grooves 2AS., the rings 343 and rotate with the housing. The * internal faces of the rings 3r, .0¯ and z are provided with circular surfaces 3 ,,? |, And 3? 3n form a cam. (Fig. 15) which cooperate with the round spider axis 341 aomns in the previous embodiments.
The
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pressure rings 3M and 21S, respectively comprise conical coupling faces 111 and 357 .. which bear against the corresponding faces 359. and 3..À d9S cones 112 and 321 associated with the wheels and which cooperate with them. These conjugate faces are preferably formed according to a
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approximate angle of 2i as shown, o '.. t ...- <1: 1r. an angle which is several degrees greater than the smallest clearance angle of 17 The thrust forces from the coupling are transmitted to the housing via thrust washers 327.
Note also that the lateral thrust forces of lotis. clutch are transmitted via hubs 325 and thrust washers 327 independent of the system
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mating. without having tending to operate
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this one. The thrust force of the pinions are tranlm18 .. from the teeth of the pinions to the inclined faces of the cones associated with the wheels as shown in 363.
Part 303 of the casing *, and united with lubrication holes 365 as in the previous embodiments.
As shown in fig. 15. the retaining rings * provided on the spider axis are removed due to
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that the cams 231 and 252. are offset an.ula1x-.mant with respect to the orifices 2elu aa which shifts the axis âjL of the aorta that this is maintained inside the rter etc * when it is applied against the wall m8me of it by its opposite ends.
The operation of the differential is similar in principle to that already described, The rotation of the housing all the action of the ring gear (not shown) causes
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had the pressure rings U1 and 1 rotated! S ... 1'8.1. of their connection with the casing, ensured by 1 .. tabs 1a and the grooves 349. This rotation causes the surface forming the cam 31 and 252. to climb the outer ring of the axis 341 of the spider, forcing b4 t 3ea rings pressure read and 34 deviated. This causes their mating faces 2Si # * 3SI to be frictionally applied to the surfaces il ± and the canoe.
312. and 2 ", associated with the wheels. Thus, the rotation is t, a. Set from the housing, through the pressure rings @E, to the cones associated with the wheels and consequently to the corresponding axle half-shafts to the wheels of Cet he and of the right.
If the vehicle takes a turn, so one wheel spins slower than the crankcase and the other wheel
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on the contrary turns faster than him, the axis 2âl stretched
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take a neutral position with respect to the canes, which decreases the force exerted on the mating faces of the pressure rings and cones associated with the wheels and thus allows the housing to rotate the axle 341 and the pinions 337 and 339 to drive the side gears 329 and 331 in rotation, that is to say to drive the axle half-shafts at the different rotational speeds which are desired.
In the event that a wheel encounters a slippery place which eliminates grip, the condition of equilibrium exerted on the spider axis is lost, so that this axis tends to move away from a neutral position. and moving the pressure rings apart, thereby locking the device and providing torque to the two wheels through the coupling mechanism.
The embodiment shown in fig. 13 to 15 have several advantages over the plate coupling which is shown in figs. 1 to 7. Here there is only one mating surface to be cleared, which improves the release characteristics. In addition, the package can be built to smaller dimensions and with!) Mina costs, which opens up new markets, especially for light cars.
Clearances are also provided between the lugs 347 and the blanks of the grooves 349, between the hubs 325 of the cones associated with the wheels and the bores 326 of the casing, and between the rear faces of these cones and the surfaces 311 and 313 of the casing. crankcase. This allows the drive cones 343 and 345 to float slightly inside the housing, like the cones 319 and 321 associated with the wheels. When the lock-up begins, the tapered mating surfaces of the drive cones act to center the cones associated with the wheels. its turn centers the axle half-shafts.
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Clearances are also provided between the bores of the pinions and the pin 341, between the side pinions 329 and 311 and the cones associated with the wheels, and between the pitch circles * of the side pinions and the other pinions so that the train d The gear tends to float freely when the coupling is engaged, to put most if not all of the load on. mating.
The invention, embodied in the three embodiments described above, takes on * several very desirable features: - It provides positive locking due to the low initial contact angle of the cams and the high initial separation force. Furthermore, the force exerted on the coupling mechanism is a function of the resistive torque. Since, moreover, a single spider axis acts on the two couplings, the force which manifests itself on both sides of the coupling system is equal and the tendency to chatter which generates noise has been reduced to a minimum or even deleted.
The high initial force which is also applied to both sides of the coupling prevents the wheels from spinning or spinning under all grip conditions. No preliminary load applied to the coupling is necessary. Most of the propulsive force of the vehicle is carried by the coupling, which minimizes the stresses on the pinion teeth. Since the splitting forces of the pinions are transmitted directly to the interior of the housing, any adhesion irregularities are derived with respect to the coupling system and to it.
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allow to operate uniformly.
The construction is further studied so as to eliminate the brutal loads exerted on the coupling system or on the pinions. Finally, the multiplication of the force when the coupling is engaged maintains the load of the vehicle we controlled it close to the driver and gives him the possibility of well * feeling * the road water no oscillation of 1 rear axle, whatever the condition of this road.
Although a single cross pin and two cams constitute a preferred construction, certain advantages inherent in the invention can still be obtained if two independent floating cross pins and four cams are provided. Other modifications are also encompassed within the scope of the invention.
The details of construction may vary, without departing from the invention, in the field of mechanical equivalents.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.