FR3013088A1 - Dispositif de liaison d'une roue a une structure de vehicule automobile comprenant un roulement comportant un lubrifiant solide - Google Patents

Abstract

Un dispositif de liaison (1) d'une roue à une structure (6) de véhicule automobile comprend un porte fusée (2) de roue supportant une fusée de roue (3), avec un premier axe (Y1) sensiblement transversal, sur laquelle est montée à rotation la roue et des premier et second moyens de liaison (4,5) à la structure (6) du véhicule, le premier moyen de liaison (4) étant disposé entre la fusée de roue (2) et le deuxième moyen de liaison (5) suivant un second axe (Y2) perpendiculaire audit premier axe (Y1) sensiblement transversal. Le deuxième moyen de liaison (5) comprend une articulation pivot réalisée par un roulement (16), avec un troisième axe (Y3) sensiblement transversal parrallèle au premier axe (Y1), de manière à faire pivoter le dispositif de liaison (1) autour dudit troisième axe (Y3) et à le guider en déplacement sur une trajectoire courbe longitudinale. Le roulement (16) comprend une bague extérieure (16b), une bague intérieure (16a) concentrique, des chemins de roulement formés sur l'une et l'autre bagues (16a, 16b) et une pluralité d'élément roulants (16c) reliés entre eux par une cage. En outre, un volume intérieur compris entre les éléments roulants (16c) et les bagues (16a, 16b) comporte un lubrifiant solide qui enveloppe les éléments roulants (16c) jusqu'à proximité de leur contact avec la cage et les chemins de roulement.

Description

Dispositif de liaison d'une roue à une structure de véhicule automobile comprenant un roulement comportant un lubrifiant solide DESCRIPTION Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles et, notamment les dispositifs de liaison d'une roue à la structure du véhicule.

Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine des porte fusées de roue. Etat de la technique Généralement, un véhicule automobile comprend une caisse, des roues reposant sur le sol et un essieu liant la caisse aux roues. Cet essieu comprend pour chaque roue un porte fusée de roue sur lequel ladite roue est montée à rotation autour d'un axe transversal ayant une extrémité filetée, appelé " fusée de roue ". L'essieu comprend également un bras sensiblement longitudinal lié à la caisse par une première extrémité et des moyens de liaison du porte fusée à une seconde extrémité du bras opposée à la première extrémité, et une traverse déformable sensiblement transversale solidaire des bras respectifs des deux roues.

Lorsque la roue rencontre un obstacle sur le sol, lors d'un déplacement sensiblement longitudinal du véhicule, cette roue subit un effort ayant une composante verticale et une composante longitudinale. Cet obstacle peut être une irrégularité du sol, une pierre, un trou ou tout autre objet ou formation en saillie ou en creux par rapport au sol. La composante verticale est amortie par la suspension du véhicule avant d'être transmise à la caisse et est donc peu ressentie par les passagers. La composante longitudinale n'est en revanche pas amortie par la suspension et est ressentie comme un choc par les passagers du véhicule. Il est connu de prévoir que l'essieu permette un déplacement longitudinal du centre de roue lorsque la roue rencontre un obstacle, de façon à améliorer le confort des passagers. Dans ce but, on choisit un essieu dont la cinématique impose au centre de roue, en cas d'obstacle, un mouvement de rotation autour d'un axe transversal situé proche du point de contact entre la roue et le sol. Dans FR2972389, est décrit un dispositif de liaison d'une roue à une structure de véhicule automobile comprenant un porte fusée de roue supportant une fusée de roue, avec un premier axe sensiblement transversal, sur laquelle est montée à rotation la roue et des premier et second moyens de liaison à la structure du véhicule, le premier moyen de liaison étant disposé entre la fusée de roue et le deuxième moyen de liaison suivant un second axe perpendiculaire audit premier axe sensiblement transversal. Le deuxième moyen de liaison comprend une articulation pivot réalisée par un roulement, avec un troisième axe sensiblement transversal parrallèle au premier axe, de manière à faire pivoter le dispositif de liaison autour dudit troisième axe et à le guider en déplacement sur une trajectoire courbe longitudinale. Le roulement comprend une bague extérieure, une bague intérieure concentrique, des chemins de roulement formés sur l'une et l'autre bagues et une pluralité d'élément roulants reliés entre eux par une cage. Dans le dispositif de liaison, afin de pouvoir 30 atténuer les imperfections de la route afin d'améliorer le confort des occupants du véhicule, il a été prévu un déplacement restreint pour permettre le recul de la roue.

Ainsi, afin de garantir ce déplacement restreint tout en maintenant la rigidité de la roue, la solution utilisée par FR2972389 est un roulement de roue conventionnel fonctionnant uniquement en oscillation. Ce type de roulement nécessite toutefois une rotation complète des éléments roulants afin de régénérer en permanence le lubrifiant sous les éléments roulants. En effet, le lubrifiant d'un roulement doit créer un film protecteur entre les éléments roulants et les chemins de 10 roulement afin d'empêcher le contact métal-métal induisant l'usure du roulement. Le roulement équipant le deuxième moyen de liaison fonctionnant uniquement en oscillation, il n'y a pas de rotation complète du roulement et le film protecteur du 15 lubrifiant est progressivement expulsé vers l'extérieur du roulement à cause de la charge véhicule et des vibrations. Ces conditions entraînent un risque important de contact métal-métal entre les éléments roulants et les chemins de roulement, pouvant conduire à une usure prématurée du roulement. 20 Objet de l'invention Dans ce contexte, le problème ici posé est de prolonger la durée de vie du roulement dont est pourvue la deuxième liaison. En particulier, il s'agit de proposer un 25 roulement qui soit facile à réaliser et peu coûteux et qui permette une meilleure lubrification des éléments roulements le composant afin de supprimer la défaillance du roulement en fonctionnement nominal oscillant. La solution proposée par la présente invention est 30 qu'un volume intérieur du roulement compris entre les éléments roulants et les bagues comporte un lubrifiant solide qui enveloppe les éléments roulants jusqu'à proximité de leur contact avec la cage et les chemins de roulement.

Dans un mode de réalisation, le roulement est un roulement à rouleaux coniques. Dans un mode de réalisation, le roulement à rouleaux coniques comprend deux rangées de rouleaux.

Dans un mode de réalisation, la bague extérieure du roulement est montée serrée dans un alésage du porte fusée, de sorte que le porte fusée de roue est adapté à pivoter autour du troisième axe. Dans un mode de réalisation, le roulement supporté par un arbre transversal est compris axialement entre un élément de retenue axiale et un écrou de réglage destiné à régler le roulement. Dans un mode de réalisation, un capot de protection est disposé à une extrémité d'un alésage du porte fusée.

Dans un mode de réalisation, le lubrifiant solide emplit partiellement le volume intérieur. Dans un mode de réalisation, le lubrifiant solide est composé d'un mélange comprenant une poudre de polymère thermoplastique, une huile.

Dans un mode de réalisation, le mélange comprend en outre une graisse. Dans un mode de réalisation : - le pourcentage massique de polymère thermoplastique dans le mélange est compris entre 20 et 45%, - le pourcentage massique de graisse dans le mélange est compris entre 3 et 30%, - le pourcentage massique d'huile dans le mélange est compris entre 30 et 70%. Suivant un second objet de l'invention, est également 30 visé un véhicule automobile équipé du dispositif de liaison tel que susmentionné.

Brève description de la figure 1 La figure 1 montre une vue de coupe d'un exemple de dispositif de liaison monté entre un moyeu de roue et la structure d'un véhicule automobile.

Description d'exemples de réalisation de l'invention Dans la description qui suit, est qualifié de « transversal » ce qui s'étend globalement parallèlement à l' axe du moyeu de roue 7 ; est qualifié de « longitudinal » ce qui s'étend globalement dans la direction selon laquelle le dispositif de liaison peut se mouvoir. Tel qu'illustré sur la figure 1, le dispositif de liaison d'une roue d'un véhicule automobile (non représenté), référencé 1 dans son ensemble, comprend un porte fusée de roue 2 supportant une fusée de roue 3 et deux moyens de liaison 4, 5 à la structure 6 du véhicule. La fusée de roue 3 et les deux moyens de liaison 4, 5 sont préférentiellement superposés suivant un même axe sensiblement vertical Z, perpendiculaire à l'axe longitudinal X (non représenté) de la roue. Le dispositif de liaison 1 est destiné à relier une roue (non représentée) par l'intermédiaire d'un moyeu de roue 7 à une structure 6 d'un véhicule automobile, tel qu'un essieu. L'essieu 6 comprend un bras 6a sensiblement longitudinal lié à la caisse du véhicule (non représentée) par une première extrémité et au dispositif de liaison 1 par une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité. L'essieu 6 comporte également une traverse transversale déformable (non représenté) solidaire des bras 6a respectifs de deux roues. Le porte fusée de roue 2 comprend également des ailettes (non représentées) situées en partie supérieure du porte fusée de roue 2 assurant la fixation des étriers de frein (non représentés).

La fusée de roue 3, d'axe transversal Y1, est un arbre de forme fuselée, inséré dans un alésage 2b du porte fusée de roue 2. La fusée de roue 3 supporte des roulements à rouleaux coniques 8 du moyeu de roue 7 et présente une extrémité filetée 3a coopérant avec un écrou de réglage 9 destiné à régler le roulement à rouleaux coniques 8. La fusée de roue 3 vient donc s'insérer dans un alésage 7a du moyeu de roue 7 et la roue est ainsi montée à rotation sur la fusée de roue 3. Un capot de protection 10 peut être disposé à une extrémité de l'alésage 7a du moyeu de roue 7 afin d'éviter la pénétration de polluants dans l'alésage 7a et dans le roulement à rouleaux coniques 8. Tel qu'illustré sur la figure 1, un support de capteur 11, d'axe Y1, peut être disposé sur le porte fusée 3 de roue 2.

Le premier moyen de liaison 4, d'axe transversal Y2 parallèle à l'axe Y1, comprend préférentiellement une articulation hydro élastique comportant une bague intérieure 4a, une bague extérieure 4b et un élément élastique 4c, par exemple, du caoutchouc, disposé entre les bagues intérieure 4a et extérieure 4b. L'articulation hydro élastique est montée serrée dans un alésage 2c situé sur le porte fusée de roue 2. Un ensemble vis 12 et rondelle 13 assure le maintien en translation suivant l'axe transversal Y2 de l'articulation hydro élastique 4. En effet, la partie cylindrique 12a de la vis 12 est insérée dans l'alésage 14 de la bague intérieure 4a et la partie filetée 12b de la vis 12 est vissée dans un taraudage 15a pratiqué sur un plateau fusée 15 destiné à être fixé à l'essieu 6. En variante, on pourrait envisager que le taraudage 15a soit directement pratiqué sur une partie de l'essieu 6. La liaison hydro élastique 4 permet de maitriser et de limiter le débattement du porte fusée de roue 2.

L'utilisation d'une articulation hydro élastique différente de celle décrite pourrait être envisagée dans la mesure où l'effet est similaire. Le deuxième moyen de liaison 5, d'axe transversal Y3 5 parallèle aux axes Y1 et Y2, comprend une articulation pivot réalisée par un roulement 16, tel que par exemple un roulement à rouleaux coniques supporté par un arbre transversal 17 présentant une extrémité filetée. Le roulement à rouleaux coniques 16 comprend une bague intérieure 16a, une bague 10 extérieure 16b et au moins une rangée de rouleaux coniques 16c, préférentiellement deux rangées de rouleaux coniques 16c, tel que représenté figure 1, disposées entre les bagues 16a, 16b. La bague extérieure 16b est montée serrée dans un alésage 2d, d'axe Y3, du porte fusée de roue 2, de sorte que le porte 15 fusée de roue 2 pivote autour de l'axe Y3. L'extrémité filetée de l'arbre transversal 17 coopérant avec un écrou de réglage et un épaulement d'arbre permet d'assurer une fixation sur le plateau fusée 15. Un capot de protection 18 peut être disposé à une extrémité de l'alésage 2d du porte fusée 2 afin d'éviter 20 la pénétration de polluants dans le roulement 16. Le plateau fusée 15 est ensuite fixé par le biais de deux vis 15b, 15c à l'essieu 6. Le porte fusée de roue 2, la fusée de roue 3 et les deux moyens de liaison 4, 5 forment un unique sous ensemble 1, 25 formant le dispositif de liaison, destiné à être monté sur la structure 6 du véhicule. Le plateau fusée 15 pourrait en variante faire partie de ce sous ensemble 1. Toutefois, on pourrait envisager une fixation du porte fusée 2 directement sur l'essieu 6. 30 L'axe vertical Z est perpendiculaire aux axes transversaux Y1, Y2, Y3. Le premier moyen de liaison 4 est disposé entre la fusée de roue 2 et le deuxième moyen de liaison 5, de manière à faire pivoter le porte fusée de roue 2 autour de l'axe transversal Y3 et à le guider en déplacement sur une trajectoire courbe longitudinale, comme le montre une flèche F illustrée à la figure 1 du document FR2972389, sensiblement suivant l'axe X, en cas de présence d'un obstacle sur le sol. En effet, lorsque la roue rencontre un obstacle sur le sol, cette roue subit un effort ayant une composante longitudinale et verticale. La composante longitudinale, suivant l'axe X, s'applique directement à la fusée de roue 3, et engendre un 10 déplacement de la roue. Ce déplacement de la roue est appelé "recul de roue ". Le recul de roue, en cas d'obstacle permet de diminuer les efforts transmis au train de roue du véhicule. Grâce à la liaison pivot 5, qui autorise la rotation du porte fusée de roue 2 suivant l'axe Y3, le déplacement de 15 la fusée de roue 3 présente un mouvement oscillatoire dont la trajectoire est un arc de cercle centré sur l'axe transversal Y3 du deuxième moyen de liaison 5. Plus l'axe transversal Y3 est proche du point de contact de la roue sur le sol, plus cette trajectoire sera longitudinale suivant l'axe X. 20 Le roulement 16 de la liaison pivot 5 permet de bloquer les translations suivants tous les axes X, Y, Z, ainsi que les rotations suivant les axes X et Z, permettant ainsi de régler le carrossage des roues. Le carrossage étant l'angle entre la roue et le plan perpendiculaire au sol, suivant l'axe 25 Z. Le réglage du carrossage permet d'obtenir une usure uniforme du pneu. La rotation du porte fusée de roue 2 suivant l'axe Y3 est autorisée par la liaison pivot 5 mais son débattement est limité par la liaison hydro élastique 4, par exemple d'une 30 amplitude d'environ 10 mm, ce qui permet de maitriser le recul de roue. Telle qu'illustrée sur la figure 1, l'articulation hydro élastique 4, d'axe Y2, comprend une bague intérieure 4a, une bague extérieure 4b, un élément élastique 4c disposé entre lesdites bagues 4a, 4b. L'articulation hydro élastique 4 n'est pas limitée à l'exemple illustré à la figure 1 et aux formes particulières des différents éléments la constituant. Le liquide amortisseur est, par exemple, du glycol afin d'obtenir un effet amortisseur suffisant. Le dispositif de liaison est facile à mettre en place dans la mesure où il constitue un sous ensemble monté au préalable. Un tel sous ensemble est de ce fait adaptable à tous les types d'essieu. Ainsi comme montré sur la figure 1, le deuxième moyen de liaison 5 comprend l'articulation pivot réalisée par le roulement 16, avec le troisième axe Y3 sensiblement transversal parallèle au premier axe Y1, de manière à faire pivoter le dispositif de liaison autour dudit troisième axe et à le guider en déplacement sur la trajectoire courbe longitudinale. Le roulement 16 préférentiellement compris axialement entre un élément de retenue du type circlips et l'écrou de réglage destiné à régler le roulement (sa position axiale), comprend la bague extérieure 16b, la bague intérieure 16a, des chemins de roulement formés sur l'une et l'autre bagues 16a,16b et une pluralité d'élément roulants 16c reliés entre eux par une cage de roulement.

Selon l'invention, un volume intérieur compris entre les éléments roulants 16c et les bagues 16a,16b comporte un lubrifiant solide qui enveloppe les éléments roulants 16c jusqu'à proximité de leur contact avec la cage et les chemins de roulement.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le lubrifiant solide emplit partiellement le volume intérieur. Alternativement, le lubrifiant peut emplir entièrement le volume intérieur.

Le lubrifiant solide correspond à un mélange solidifié d'une huile et d'une résine laquelle provient préférentiellement d'une poudre de polymère thermoplastique ; le mélange est introduit dans le volume intérieur.

L'introduction du lubrifiant solide est préférentiellement accomplie lorsque le mélange est à l'état liquide. Il convient donc de veiller à envelopper les éléments roulants 16c jusqu'à proximité de leur contact avec les chemins de roulement. Une fois la température dudit mélange relativement plus basse, le lubrifiant passe de l'état liquide à l'état solide de façon à former un film lubrificateur. Avantageusement, l'état solide du lubrifiant permet de maintenir ledit lubrifiant à proximité des contacts entre les éléments roulants 16b et les chemins de roulement des bagues 16a,16b même si ledit roulement 16 fonctionne uniquement en oscillation avec une vitesse et/ou une accélération ; la durée de vie du roulement 16 ne sera pas impacté par des vibrations, par la force centrifuge ou par la migration du lubrifiant. Le lubrifiant solide est fixe par rapport à son environnement direct et ne peut pas être éjecté à l'extérieur du roulement 16. Par ailleurs, l'emploi de ce lubrifiant solide permet d'éviter l'intégration de moyens d'étanchéité complémentaire nécessaires à la rétention du lubrifiant dans le volume intérieur du roulement 16.

Le mélange peut en outre comprendre une graisse. Une fois incorporée dans le mélange, cette graisse permet d'augmenter la viscosité du lubrifiant solide et donc, de faciliter la disposition du lubrifiant solide dans le volume intérieur du roulement 16. Par ailleurs, cette graisse permet d'améliorer la cohésion de l'huile avec le polymère thermoplastiques dans le mélange. Le mélange sera préférentiellement le suivant : - un pourcentage massique de polymère thermoplastique dans le mélange compris entre 20 et 45%, - un pourcentage massique de graisse dans le mélange compris entre 3 et 30%, - un pourcentage massique d'huile dans le mélange est compris entre 30 et 70%.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de liaison (1) d'une roue à une structure (6) de véhicule automobile comprenant un porte fusée (2) de roue supportant une fusée de roue (3), avec un premier axe (Y1) sensiblement transversal, sur laquelle est montée à rotation la roue et des premier et second moyens de liaison (4,5) à la structure (6) du véhicule, le premier moyen de liaison (4) étant disposé entre la fusée de roue (2) et le deuxième moyen de liaison (5) suivant un second axe (Y2) perpendiculaire audit premier axe (Y1) sensiblement transversal, le deuxième moyen de liaison (5) comprenant une articulation pivot réalisée par un roulement (16), avec un troisième axe (Y3) sensiblement transversal parrallèle au premier axe (Y1), de manière à faire pivoter le dispositif de liaison (1) autour dudit troisième axe (Y3) et à le guider en déplacement sur une trajectoire courbe longitudinale, le roulement (16) comprenant une bague extérieure (16b), une bague intérieure (16a) concentrique, des chemins de roulement formés sur l'une et l'autre bagues (16a,16b) et une pluralité d'élément roulants (16c) reliés entre eux par une cage, caractérisé en ce qu'un volume intérieur compris entre les éléments roulants (16c) et les bagues (16a,16b) comporte un lubrifiant solide qui enveloppe les éléments roulants (16c) jusqu'à proximité de leur contact avec la cage et les chemins de roulement.
2. 2. Dispositif de liaison (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le roulement (16) est un roulement à rouleaux coniques.
3. 3. Dispositif de liaison (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le roulement (16) à rouleaux coniques comprend deux rangées de rouleaux.
4. 4. Dispositif de liaison (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague extérieure (16b) du roulement (16) est montée serrée dans un alésage (2d) du porte fusée (2), de sorte que le porte fusée (2) de roue est adapté à pivoter autour du troisième axe (Y3).
5. 5. Dispositif de liaison (1) selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que le roulement (16) supporté par un arbre transversal (17) est compris axialement entre un élément de retenue axiale et un écrou de réglage destiné à régler le roulement (16).
6. 6. Dispositif de liaison (1) selon l'une des revendications 1 à 3 ou 5, caractérisé en ce qu'un capot de protection (18) est disposé à une extrémité d'un alésage du porte fusée (2).
7. 7. Dispositif de liaison (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le lubrifiant solide emplit partiellement le volume intérieur.
8. 8. Dispositif de liaison (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le lubrifiant solide est composé d'un mélange comprenant une poudre de polymère thermoplastique, une huile.
9. 9. Dispositif de liaison (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit mélange comprend en outre une graisse. 30
10. 10. Dispositif de liaison (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que : - le pourcentage massique de polymère thermoplastique dans le mélange est compris entre 20 et 45%, - le pourcentage massique de graisse dans le mélange est compris entre 3 et 30%, - le pourcentage massique d'huile dans le mélange est compris entre 30 et 70%. 10
11. 11. Véhicule automobile équipé du dispositif de liaison (1) tel que revendiqué dans les revendications 1 à 10.