FR2836190A1 - Arbre de transfert de couple dans un vehicule et systeme de suspension comportant un tel arbre - Google Patents

Arbre de transfert de couple dans un vehicule et systeme de suspension comportant un tel arbre Download PDF

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Walt Golembiewski Jr
Kenneth Horen
David Majors
Mitch Glowacki
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Abstract

La présente invention se rapporte à un arbre (10) pour transférer le couple dans un véhicule comprenant un premier élément (11) comportant des cannelures internes et un second élément (13) comportant des cannelures externes (14) pouvant être mises en prise avec les cannelures internes pour permettre un mouvement télescopique entre le premier élément (11) et le second élément (13) et pour transférer le couple entre le premier élément (11) et le second élément (13), les cannelures externes (14) présentant un revêtement (15) pour réduire le frottement durant le mouvement télescopique.

Description

longitudinale autour du fût de tête (20).
DESCRIPTION
Cette invention se rapporte d'une façon générale au domaine automobile, et plus particulièrement à un arbre amélioré pour transférer un couple entre un moteur et une
roue d'un véhicule.
Dans un véhicule caractéristique à base de roues avant motrices présentant des possibilités de conduite avec toutes les roues motrices, les roues arrière sont couplées à un différentiel arrière par l'intermédiaire d'un agencement complexe de deux joints homocinétiques à plongée et d'un demi-arbre. Le demi-arbre permet le transLert de couple, tandis que les deux joints homocinétiques à plongée permettent à la fois le mouvement vertical de la roue et la variation relative de distance entre la roue et le différentiel. Le problème avec cet agencement est le coût et le poids des joints homocinétiques à plongée qui représentent approximativement 75 % de l'ensemble des demi-arbres. Ainsi, il existe un besoin dans le domaine automobile de créer un arbre amélioré pour transtérer le couple entre le moteur et les roues d'un véhicule, présentant un
coût et un poids réduits.
A cette fin, la présente invention se rapporte à un arbre pour transtérer un ou le couple dans un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier élément comportant des cannelures internes, et un second élément comportant des cannelures externes pouvant se mettre en prise avec lesdites cannelures internes pour permettre un mouvement télescopique entre ledit premier élément et ledit second élément et pour transtérer le couple entre ledit premier élément et ledit second élément, lesdites cannelures externes présentant un revêtement pour réduire le frottement
durant le mouvement télescopique.
Conformément à d'autres caractéristiques de l'invention: - les premier et second éléments peuvent être substantiellement faits d'acier, - ledit revêtement peut étre un nylon ou du disulfure de tungstène,
- ladite cannelure externe peut en outre comprendre un fini de surface isotrope.
La présente invention se rapporte également à un système de suspension destiné à un véhicule, comprenant une roue et un dispositif de distribution de puissance, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif de sollicitation pour supporter le véhicule sur la roue et pour absorber les imperfections de la route, un arbre pour transLérer ou transmettre un ou le couple depuis le dispositif de distribution de puissance vers ladite roue, l'arbre comprenant un premier élément comportant des cannelures internes et un second élément comportant des cannelures externes pouvant se mettre en prise avec lesUites cannelures internes pour permettre un mouvement télescopique entre ledit premier élément et ledit second élément et pour transférer le couple entre ledit premier élément et ledit second élément, lesdites cannelures externes présentant un revêtement pour réduire le frottement durant le
mouvement télescopique.
Conformément à une caractéristique de l' invention, ledit premier élément et ledit
second élément sont substantiellement en acier.
Conformément à une autre caractéristique, ledit revêtement peut être un nylon ou
du disulfure de tungstène.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail et d'une manière non limitative, sur la base des dessins suivants dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective non assemblée d'un arbre réalisé conformément aux enseignements du mode de réalisation préféré de l'invention, La figure 2 est une vue latérale de l' arbre pri se suivant la ligne d'observation 2-2, La figure 3 est une vue en perspective fragmentée de la partie de l'arbre représenté sur la figure 2, qui illustre les cannelures internes formées sur l'arbre du mode de réalisation préLéré de l'invention, et La figure 4 est une vue latérale de l'arbre avec un dispositif de sollicitation
conforme aux enseignements du mode de réalisation préféré de l'invention.
La description suivante des modes de réalisation prélérés de l'invention n'est pas
prévue limiter l' invention à ces modes de réali sation préLérés, mais plutôt à permettre à
tout homme de l'art du domaine automobile de réaliser et d'utiliser cette invention.
Comme représenté sur les figures 1 et 2, l'artre 10 du mode de réalisation prétéré comprend un premier élément 11 comportant des cannelures internes 12 (représentées sur la figure 2) et un second élément 13 comportant des cannelures externes 14. Les cannelures externes 14 peuvent être mises en prise avec les cannelures internes 12 pour permettre un mouvement télescopique entre le premier élément 11 et le second élément 13 et pour transtérer le couple entre le premier élément 11 et le second élément 13. Les cannelures externes 14 présentent un revêtement 15 pour réduire le frottement durant le
mouvement télescopique.
Comme représenté sur la figure 4, l'arbre 10 du mode de réalisation prétéré est utilisé dans un véhicule pour transférer le couple entre le moteur (non représenté) et une roue 17 du véhicule et, plus particulièrement, pour transtérer le couple entre un dispositif de distribution de puissance 18 et les "roues auxiliaires" d'un véhicule toutes roues motrices. Dans un véhicule toutes roues motrices à base de roues avant motrices, les "roues auxiliaires" sont les roues arrière, alors que dans un véhicule toutes roues motrices à base de roues arrière motrices, les "roues auxiliaires" sont les roues avant. Dans ces véhicules, le dispositif de distribution de puissance 18 est de préférence un dispositif de différentiel classique. Dans cet environnement, l'arbre 10 agit comme un demi-arbre 19 et est de prétérence accouplé au dispositif de distribution de puissance 18 avec un premier joint de Cardan 20 et est de prétérence accouplé à la roue 17 grâce à un second joint de Cardan 21. L'arbre 10, bien entendu, pourrait en variante être couplé à d'autres dispositifs appropriés et pourrait être utilisé dans d'autres environnements appropriés, par exemple entre le moteur et le différentiel (agissant comme "arbre d'entrâînement" ou "arbre de
propulsion") pour transférer le couple sur une distance particulière.
Le mode de réalisation prétéré comprend également un dispositif de sollicitation 22 raccordé à l'arbre 10. Le dispositif de sollicitation 22, qui agit pour supporter le véhicule sur la roue 17 et pour absorber les imperfections de la route, peut comprendre une combinaison classique de ressort hélicodal et d'amortisseur, une combinaison de ressort à lames et d'amortisseur, une unité de suspension active, ou tout autre dispositif de sollicitation approprié. Le demi-arbre 19 est de préférence fxé au dispositif de sollicitation 22 avec une articulation classique 23, mais peut en variante être fxé avec
tout dispositif approprié.
Comme représenté sur les figures 1 et 2, le premier élément 11 et le second
élément 13 du mode de réalisation préLéré sont arrondis, tubulaires et généralement creux.
Les cannelures internes 12 sont de prétérence formées suivant la circonférence sur une surface interne 24 du premier élément 11, tandis que les cannelures externes 14 sont de prétérence formoes suivant la circonférence sur une surface externe 25 du second élément 13. Dans le mode de réalisation prétéré, le premier élément 11 et le second élément 13 sont substantiellement de l'acier. Dans des modes de réalisation en variante, le premier élément 11 et le second élément 13 sont de prétérence tout matériau suffisamment résistant, tel que 1'aluminium, le magnésium ou un matériau composite, pour transtérer le
couple entre le moteur et la roue du véhicule sans déformation substantielle.
Comme représenté sur les figures 2 et 3, les cannelures internes 12 du mode de réalisation prétéré permettent des surfaces correspondantes relativement larges (ou "zones de travail"). Dans le mode de réalisation prétéré, les cannelures internes 12 présentent un diamètre de pas 26 égal à une valeur d'environ 25 à environ 100 millimètres. Ces cannelures permettent une meilleure distribution des charges axiales communiquées sur le premier élément et le second élément pour réduire l'usure globale des cannelures internes 12 et la durée de vie utile ou de fonctionnement de l'arbre. Dans le mode de réalisation préféré, chaque paroi d'extrémité 27 de chaque cannelure forme coopérativement un angle 28 d'environ soixante degrés (60 ), bien que d'aukes configurations angulaires puissent étre utilisées. En outre, alors qu'une partie des cannelures internes 12 uniquement du premier élément 11 est représentée sur la figure 3, on devra se rendre compte que les
cannelures externes sont pratiquement similaires.
Le second élément 13 est conçu pour pénétrer de manière télescopique dans le premier élément 11 durant le mouvement de suspension de la roue et pour permettre aux
cannelures internes 12 et aux cannelures externes 14 de s'interpénétrer coopérativement.
Comme représenté sur la figure 1, le revêtement 15 sur les cannelures externes 14 agit pour réduire le frottement durant le mouvement télescopique du premier élément 11 et du second élément 13. Dans le mode de réalisation prétéré, le revêtement 15 est du disulfure de tungstène, vendu sous le nom commercial MicroBlue par Material Technologies, Inc. Le revêtement de MicroBlue 15 est de préférence appliqué sur une épaisseur inférieure à environ 10 micromètres. Dans un mode de réalisation en variante, le revêtement 15 est de préLérence un matériau de nylon, vendu sous le nom commercial Nylon 66 par E. I. Du Pont de Nemours and Company. En outre, dans le mode de réalisation préféré, les cannelures externes 14 présentent également un fini de surface isotrope, comme décrit dans le document US 5 503 481 intitulé "Bearing Surfaces with Isotropic Finish" (surfaces d'appui présentant un fini isotrope), délivré le 2 avril 1996. Le revêtement de disulLure de tungstène sur un fini de surface isotrope réduit significativement le frottement entre le premier élément et le second élément, tout en augmentant la résistance à l'usure et la durabilité de l'arDre. Dans des modes de réalisation en variante, tout revêtement approprié 15 qui réduit le frottement à un niveau suffisant peut être utilisé sur
des cannelures externes 14 du second élément 13.
L'arbre 10 du mode de réalisation préféré comprend également un élément
d'amortissement des vibrations de forme pratiquement ronde et en général tubulaire 29.
L'élément d'amortissement des vibrations 29 agit pour absorber au moins une certain quantité de l'énergie de vibration générée par le premier élément 11 et le second élément 13 durant le transtert de couple entre le moteur et la roue et durant le mouvement de suspension de la roue. L'élément d'amortissement des vibrations 29 est de préférence adapté pour épouser la forme du premier élément 11 et du second élément 13 et est de prétérence placé de façon amovible et sélective à l'intérieur du premier élément 11 et du second élément 13 assemblés. L'élément d'amortissement des vibrations 29 est de préférence formé d'un carton classique et disponible dans le commerce, mais peut en variante étre formé à partir d'une diversité d'autres matériaux d'amortissement des vibrations. Comme toute personne expérimentée dans le domaine de l'automobile s'en rendra
compte à partir de la description détaillée précédente et à partir des figures, des
modifications et des changements peuvent êke apportés aux modes de réalisation préférés
de l'invention sans s'écarter de la portée de cette invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Arbre pour transtérer un couple dans un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier élément (11) comportant des cannelures internes (12), et un second élément (13) comportant des cannelures externes (14) pouvant être mises en prise avec lesdites cannelures internes (12) pour permettre un mouvement télescopique entre ledit premier élément (11) et ledit second élément (13) et pour transférer le couple entre ledit premier élément (11) et ledit second élément (13), lesdites cannelures externes (14) présentant un revêtement (15) pour réduire le
frottement durant le mouvement télescopique.
2. Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier élément (11)
et ledit second élément (13) sont substantiellement faits d'acier.
3. Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement (15) est un
1 5 nylon.
4. Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement (15) est du disulfure de tungstène,
5. Arbre (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cannelure
externe (14) comprend en outre un fini de surface isotrope.
6. Système de suspension destiné à un véhicule, comprenant une roue (17) et un dispositif de distribution de puissance (18), caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif de sollicitation (22) pour supporter le véhicule sur la roue (17) et pour absorber les imperfections de la route, un arbre (10) pour transférer le couple depuis le dispositif de distribution de puissance (18) à ladite roue (17), l'arbre (10) comprenant un premier élément (11) comportant des cannelures internes (12) et un second élément (13) comportant des cannelures externes (14) pouvant être mises en prise avec lesdites cannelures internes (12) pour permettre un mouvement télescopique entre ledit premier élément (11) et ledit second élément (13), et pour transférer ou transmettre un couple entre ledit premier élément (11) et ledit second élément (13), lesdites cannelures externes (14) présentant un
revêtement (15) pour réduire le frottement durant le mouvement télescopique.
7. Système scion la revendication 6, caractérisé en ce que ledit premier élément (l l) et ledit second élément (13) sont substantiellement en acier.
8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit revêtement (15) est
un nylon.
9. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit revêtement (15) est
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