FR3071887B1 - Portion d'arbre de transmission d'un vehicule automobile, arbre de transmission comprenant une telle portion et dispositif de transmission de couple comprenant un tel arbre de transmission - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une portion (B) d'arbre de transmission (10) destinée à être assemblée à l'intérieur d'un moyeu (M) d'une roue (T) du véhicule, l'arbre de transmission (10) transmettant un couple entre une boite de vitesse (G) du véhicule et la roue (T) du véhicule et s'étendant entre une extrémité libre (12) destinée à être montée du côté de la boîte de vitesse (G) et une extrémité libre (14) destinée à être montée du côté de la roue (T), la portion (B) d'arbre de transmission (10) comprenant une zone cannelée comportant une pluralité de cannelures droites et une pluralité de cannelures en hélice de manière à ce que l'assemblage à l'intérieur du moyeu (M) de la roue débute par un emmanchement de la pluralité des cannelures droites et se poursuive par un emmanchement de la pluralité des cannelures en hélice.

Description

Portion d’arbre de transmission d’un véhicule automobile, arbre de transmission comprenant une telle portion et dispositif de transmission de couple comprenant un tel arbre de transmission L’invention concerne une portion d’arbre de transmission d’un véhicule automobile destinée à être assemblée à l’intérieur d’un moyeu d’une roue du véhicule. L’invention concerne aussi un arbre de transmission transmettant un couple entre une boite de vitesse d’un véhicule et une roue du véhicule comprenant une telle portion d’arbre. L’invention concerne encore un dispositif de transmission de couple entre une boite de vitesse d’un véhicule et une roue du véhicule comprenant un tel arbre de transmission.

Il est connu de prévoir des arbres de transmission dans le domaine des véhicules automobiles, notamment pour la transmission de couple entre la boite de vitesse et les roues du véhicule. Les arbres de transmission connus sont relativement complexes, en particulier parce qu’ils présentent des tronçons, ou portions, ayant des fonctions spécifiques. Une première portion de ces arbres de transmission est destinée à être montée au niveau de la boite de vitesse par l'intermédiaire d'un joint homocinétique. Cette première portion d'arbre porte par exemple un tripode de galets qui est reçu dans une tulipe de l'arbre de boîte. Une deuxième portion de l'arbre de transmission est destinée à être montée au niveau d’une roue. Cette deuxième portion est usuellement appelée « bol >> ou « fusée de transmission >>.

Le montage au niveau de la roue est complexe car il demande une mise en position manuelle, le plus souvent, entre l’arbre de transmission et l’ensemble de ce qui est communément appelé « partie tournante de la roue >>. La partie tournante de la roue regroupe habituellement le moyeu de la roue, le disque de frein, le porte-fusée de transmission et l’amortisseur. En effet, ladite mise en position entraîne un tirage de l’arbre de transmission à travers le moyeu de la roue qui, lui, peut entraîner un désaccouplement accidentel de l’autre côté de l’arbre de transmission, au niveau de la boite de vitesse. Par exemple, le tripode peut être arraché de la tulipe, provoquant l'endommagement de la tulipe.

Un des objectifs de l’invention vise à proposer un arbre de transmission, du moins une portion de cet arbre, qui permette une mise en position aisée de l’arbre de transmission au niveau de la partie tournante d’une roue de véhicule automobile tout en assurant un serrage maximal de l’un dans l’autre.

Ainsi l’invention concerne une portion d’arbre de transmission d’un véhicule automobile destinée à être assemblée à l’intérieur d’un moyeu d’une roue du véhicule, l’arbre de transmission transmettant un couple entre une boite de vitesse du véhicule et la roue du véhicule, l’arbre de transmission s’étendant selon une direction d’extension longitudinale principale, dite direction principale, entre deux extrémités libres, une première extrémité libre destinée à être montée du côté de la boîte de vitesse et une seconde extrémité libre destinée à être montée du côté de la roue, la portion d’arbre de transmission étant située au niveau de la seconde extrémité libre et comprenant au moins un premier tronçon cannelé, le tronçon cannelé comportant des cannelures en hélice, sensiblement inclinées par rapport à la direction principale.

Selon l’invention, la portion d’arbre de transmission comporte un deuxième tronçon cannelé comportant une pluralité de cannelures droites, sensiblement parallèle à la direction principale agencé entre le premier tronçon cannelé et la deuxième extrémité libre de manière à ce que l’assemblage à l’intérieur du moyeu de la roue débute par un emmanchement du deuxième tronçon à cannelures droites et se poursuive par un emmanchement du premier tronçon à cannelures en hélice.

La portion d’arbre objet de l’invention est particulièrement avantageuse en ce qu’elle propose une partie cannelée comprenant des cannelures de deux sortes différentes. Plus précisément, la partie cannelée comprend des cannelures droites et des cannelures en hélice, ou cannelures inclinées par rapport à la direction principale de l’arbre de transmission. Cela permet d’atteindre plusieurs objectifs, en plus de l’objectif de la transmission fidèle du couple, de l’arbre de transmission au moyeu de la roue.

En effet, la portion d’arbre objet de l’invention permet un serrage maximal grâce aux cannelures en hélice, notamment par coincement mécanique dans les rainures du moyeu qui, elles, sont habituellement prévues droites.

La portion d’arbre objet de l’invention permet aussi un début de montage aisé entre l’arbre de transmission et la roue car l’emmanchage entre les cannelures droites de la portion de l’arbre et les rainures du moyeu se fait facilement. Ainsi, l’inclinaison de la roue à accoupler audit arbre de transmission est inférieure à ce qui se fait habituellement, notamment par rapport à de telles portions où l’ensemble des cannelures sont uniquement en hélice.

La portion d’arbre de transmission selon l’invention propose donc une solution qui permet une mise en position aisée de l’arbre de transmission au niveau de la partie tournante de la roue de véhicule tout en assurant un serrage maximal de l’un dans l’autre.

Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - le tronçon à cannelures droites et le tronçon à cannelures en hélice se succèdent directement le long de la direction principale, les cannelures droites se situant plus proches de la seconde extrémité libre que les cannelures en hélice, - les tronçons cannelés sont obtenus par déformation mécanique, à froid ou à chaud, de l’arbre de transmission, - le tronçon à cannelures droites - respectivement en hélice - est obtenu par une déformation à froid, dite roulage, entre deux crémaillères, chacune exerçant une pression radiale vers la direction principale, lesdites deux crémaillères présentant des motifs droits - respectivement en hélice, de forme complémentaire à celles des cannelures respectives, - les cannelures en hélice forment, par rapport à la direction principale, un angle compris entre 5 et 30 minutes d’angle, de préférence un angle compris entre 10 à 25 minutes d’angle, - la pluralité de cannelures droites - respectivement en hélice - s’étend sur une longueur mesurée le long de la direction principale comprise entre 15 et 30mm, de préférence une longueur comprise entre 20 et 25mm, - la profondeur des cannelures droites/en hélice est comprise entre 1,6 et 1,9mm, de préférence entre 1,7 et 1,8mm. L’invention concerne aussi un arbre de transmission transmettant un couple entre une boite de vitesse d’un véhicule et une roue du véhicule comprenant une portion d’arbre telle que décrite ci-dessus, l’arbre de transmission comprenant en outre une portion complémentaire destinée à recevoir un écrou dit écrou de tirage, ou une vis dite vis de tirage, de manière à tirer l’arbre de transmission par un outillage externe lors de la mise en position dudit arbre de transmission à l’intérieur de la roue, notamment à l’intérieur du moyeu de la roue, ladite portion étant située en bout d’arbre de transmission au niveau de la seconde extrémité libre. L’invention concerne encore un dispositif de transmission de couple entre une boite de vitesse d’un véhicule et une roue du véhicule, ledit dispositif comprenant un arbre de transmission tel que décrit ci-dessus. L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés : - la figure 1 est une vue isométrique, légèrement inclinée, d’un exemple d’arbre de transmission selon l’invention, - la figure 2 est une vue en coupe simplifiée d’un exemple moyeu de roue de véhicule dans lequel l’arbre de transmission doit être mis en position, - les figures 3a et 3b sont des schémas illustrant de manière générale la mise en position de l’arbre de transmission dans le moyeu de roue, avec un détail de ce que cela entraîne du côté de la boîte de vitesse, - les figures 4a et 4b sont des schémas illustrant de manière générale le tirage de l’arbre de transmission dans le moyeu de roue, avec un détail de ce que cela entraîne du côté de la boîte de vitesse, - les figures 5a, 5b et 5c sont des représentations schématiques de l’assemblage entre un arbre de transmission de l’art antérieur et un moyeu de roue/une partie tournante de la roue, dans lequel la portion similaire à celle de l’invention comprend uniquement des cannelures en hélice, - les figures 6a, 6b et 6c sont des représentations schématiques de l’assemblage entre un arbre de transmission selon l’invention et un moyeu de roue/une partie tournante de la roue, l’arbre comprenant un exemple de portion d’arbre de transmission selon l’invention, - les figures 7a, 7b et 7c sont des vues schématiques illustrant les différentes étapes d’un exemple de réalisation de la partie cannelée de la portion d’arbre de transmission selon l’invention, - la figure 8 illustre schématiquement un exemple de réalisation de crémaillère permettant la réalisation d’une portion d’arbre de transmission selon l’invention, - les figures 9a et 9b illustrent schématiquement, à titre d’exemple, deux étapes clefs du tirage de l’arbre de transmission selon l’invention.

Comme illustré sur la figure 1, l’invention concerne une portion B d’arbre de transmission 10 d’un véhicule automobile. Cette portion d’arbre B est destinée à être assemblée à l’intérieur d’un moyeu M d’une roue du véhicule, par exemple celui illustré à la figure 2.

Le moyeu M illustré ici est un moyeu connu de l’art antérieur. Il présente une partie interne, femelle, cannelée, notamment à cannelures droites, destinée à recevoir l’arbre de transmission 10 et en particulier la portion B objet de l’invention. La partie interne s’étend le long d’un axe central du moyeu M, repéré Y sur la figure 2, sur une distance p comprise entre 30 et 50mm. Dans l’exemple illustré ici, la distance p est de l’ordre de 46mm.

Les figures 3a, 3b et 4a, 4b sont des représentations de l’arbre de transmission 10 qui est destiné à transmettre un couple entre une boite de vitesse G du véhicule et la roue du véhicule, ici illustrée par une partie tournante T. Pour rappel, la partie tournante T de la roue regroupe habituellement le moyeu M de la roue, le disque de frein, le porte-fusée de transmission et l’amortisseur. Pour rappel encore, la portion des arbres de transmission 10 destinée à être montée au niveau de la boite de vitesse G est usuellement appelée « tripode >> ; tandis que la portion destinée à être montée au niveau d’une roue est usuellement appelée « bol >> ou « fusée de transmission >>.

Les figures 3a et 4a schématisent l’ensemble de l’arbre de transmission 10 qui s’étend selon une direction d’extension longitudinale principale, dite direction principale et repérée X sur les figures, entre deux extrémités libres, une première extrémité libre 12 destinée à être montée du côté de la boîte de vitesse G et une seconde extrémité libre 14 destinée à être montée du côté de la roue/de la partie tournante T. Les figures 3b et 4b schématisent, elles, la liaison entre le tripode 13 et une tulipe 11 de la boite de vitesse G.

La mise en position de l’arbre de transmission 10 côté boite de vitesse G, puis l’engagement de la portion B objet de la présente invention dans le moyeu de roue M entraîne un risque de déboitement du tripode 13 côté boite de vitesse G, notamment un risque de déboitement des galets du tripode 13 de ce tulipe 11.

Ce risque vient d’une combinaison de facteurs tels que : une longueur admissible de jeu dans la tulipe 11 qui est plus petite que la longueur maximale de tirage de la portion B dans le moyeu M et une position oblique de la partie tournante T par rapport au châssis du véhicule - repéré schématiquement C sur les figures 3a, 4a, 5c et 6c - lors du tirage de l’arbre de transmission 10.

On appelle « tirage >> la phase d’assemblage par mise en position et puis insertion à force de l’arbre de transmission 10 dans la partie tournante T, en particulier dans le moyeu M. Cette phase est aussi illustrée sur les figures 9a et 9b. L’exemple de tirage illustré ici est un tirage par écrou E. Il pourra aussi être prévu à l’aide d’une vis de transmission qui vient s’engager en bout d’arbre de transmission 10, ceci sans sortir du cadre de l’invention (ce mode de réalisation n’est pas illustré ici).

Ici, la figure 9a illustre l’ensemble fusée 15, moyeu M et écrou E, avant assemblage ; la figure 9b illustre, elle, le même ensemble après assemblage.

La portion B doit être tirée sur une longueur donnée qui dépendra, entre autres, de la coopération des parties cannelées à l’intérieur du moyeu M et sur la portion B de l’arbre de transmission 10. D’autre part, il a été constaté, dans le cadre de l’exemple décrit ici, que lorsque l’engagement minimum de l'arbre de transmission dans le moyeu M se fait sur une longueur qui ne dépasse pas un certain seuil, ceci sans avoir recours au tirage par l’écrou de transmission E, alors l’assemblage peut se faire sans dégradation de la tulipe 11. Le seuil correspond au jeu de déplacement axial autorisé pour le tripode 13 à l'intérieur de la tulipe 11.

Pour une distance p de l’ordre de 46mm de la partie cannelée du moyeu M, le seuil à respecter est de l’ordre de 26mm. Autrement dit, ce seuil correspond ici à la moitié de la longueur de la partie cannelée du moyeu M, environ.

Il est avantageusement prévu que la portion B comprenne deux tronçons cannelés 16 aux caractéristiques particulières afin de ne pas dépasser ce seuil et éviter, ainsi, toute détérioration de la tulipe 11 pendant l’assemblage.

Ainsi, selon l’invention, la portion B comporte un premier et un second tronçons cannelés 16 comportant des cannelures 21, 22 formant des stries creusées radialement vers l’intérieur de l’arbre de transmission 10. Les cannelures du premier tronçon cannelé sont en hélice 22, sensiblement inclinées par rapport à la direction principale X. La portion B comporte aussi un deuxième tronçon cannelé présentant une pluralité de cannelures droites 21, sensiblement parallèle à la direction principale X. Le deuxième tronçon cannelé est interposé entre la deuxième extrémité libre 14 de l'arbre de transmission et le premier tronçon cannelé de manière à ce que l’assemblage à l’intérieur du moyeu M de la roue débute par un emmanchement du deuxième tronçon cannelé à cannelures droites 21 et se poursuive par un emmanchement du premier tronçon cannelé à cannelures en hélice 22. L’emmanchement du deuxième tronçon cannelé à cannelures droites 21 permet l’engagement minimum de la transmission dans le moyeu M sans avoir à tirer fortement sur l'arbre de transmission 10. A cet effet, les cannelures 21 du deuxième tronçon cannelé présentent avantageusement une forme complémentaire à celles des cannelures du moyeu M pour permettre une insertion avec jeu du deuxième tronçon cannelé dans le moyeu M. Ainsi, il n'est pas nécessaire de recourir au tirage par l’écrou de transmission E, notamment sur une longueur qui dépasse une valeur seuil, par exemple une valeur de 26mm dans le cadre de l’exemple décrit ici. L’emmanchement des cannelures en hélice 22 permet, lui, un coincement de la portion B de l’arbre de transmission à l’intérieur de la partie femelle du moyeu M (voir points de coincement repérés 23 sur les figures 5b et 6b). Ce coincement assure une transmission de couple sans jeu entre la portion B de l’arbre de transmission 10 et le moyeu M. Le premier tronçon cannelé est ainsi inséré à force dans le moyeu M.

Selon l’invention encore, le deuxième tronçon cannelé à cannelures droites 21 et le premier tronçon cannelé à cannelures en hélice 22 se succèdent directement le long de la direction principale X, les cannelures droites 21 se situant plus proches de la seconde extrémité libre 14 que les cannelures en hélice 22 (voir figures 6a et 6b). Plus particulièrement chaque cannelure en hélice 22 se situe dans le prolongement d'une cannelure droite 21 associée.

Pour faire suite à l’exemple introduit ci-dessus, la pluralité de cannelures droites 21 - respectivement en hélice 22 - s’étendra sur une longueur mesurée le long de la direction principale X comprise entre 15 et 30mm, de préférence une longueur comprise entre 20 et 25mm. Cela permet de limiter la distance p’ à tirer, notamment à une valeur de l’ordre de 20mm, sans dépasser la valeur seuil.

Autrement dit, cela permet un engagement d’au moins la moitié de la portion B de l’arbre de transmission 10 dans le moyeu M avant de venir en serrage.

En outre, les cannelures droites 21 du deuxième tronçon cannelé seront serrées circonférentiellement contre les cannelures du moyeu M après insertion du premier tronçon cannelé. Le premier tronçon cannelé contribue ainsi à la fixation par serrage de l'arbre de transmission dans le moyeu M. D’autre part, la possibilité de pré-engager l’arbre de transmission 10, avant serrage, permet de réduire l’angle A de montage de roue par rapport au châssis C et donc de réduire la longueur à tirer pour mettre en position l’arbre de transmission 10 (voir figure 6c).

La comparaison avec l’exemple de l’art antérieur illustré aux figures 5a, 5b et 5c met en lumière qu’une partie cannelée présentant uniquement des cannelures en hélice 22 et formant par exemple un angle β de l’ordre de 10 minutes d’angle avec la direction principale X, nécessite une inclinaison A’ élevée pour permettre le montage de l’arbre de transmission 10 dans la partie tournante T. Cet inconvénient s’accompagne de l’inconvénient supplémentaire d’une longueur à tirer p” qui est supérieure à la longueur à tirer dans le cadre de l’invention.

Il est intéressant de noter, par ailleurs, que la zone cannelée 16 est obtenue par déformation mécanique, à froid ou à chaud, de l’arbre de transmission. De préférence, la pluralité de cannelures droites 21 - respectivement en hélice 22 - est obtenue par une déformation à froid, dite roulage, entre deux crémaillères 31, 32, chacune exerçant une pression radiale vers la direction principale X, lesdites deux crémaillères 31, 32 présentant des motifs de dents droites - respectivement en hélice (voir figures 7a, 7b et 7c) de forme complémentaire à celles des cannelures respectives.

Les crémaillères 31, 32 présenteront avantageusement une partie avec des motifs/formes F1 droites et des motifs/formes F2 inclinées, par exemple d’un angle a avec une normale à un bord de la crémaillère. Les formes F2 formeront les cannelures en hélice 22 ; voir aussi figure 8 sur laquelle un exemple de crémaillère 31, 32 est visible en vue de face (V1) et en vue de dessus (V2). Avantageusement, les deux parties de crémaillères 31, 32 pourront être réalisées en deux blocs 33, 34 distincts assemblés entre eux, un bloc 33 pour former les cannelures droites 21 et un autre bloc 34 pour former les cannelures en hélice 22.

Il est aussi intéressant de noter que les cannelures en hélice 22 forment ainsi, par rapport à la direction principale X, un angle a compris entre 5 et 30 minutes d’angle, de préférence un angle compris entre 10 à 25 minutes d’angle, de préférence un angle de l’ordre de 20 minutes d’angle ; tandis que la profondeur des cannelures droites/en hélice sera, elle, comprise entre 1,6 et 1,9mm, de préférence entre 1,7 et 1,8mm. L’arbre de transmission 10 comprendra en outre une portion complémentaire 17 destinée à recevoir l’écrou de tirage E, ou une vis dite vis de tirage, de manière à tirer l’arbre de transmission 10 par un outillage externe O (voir notamment figure 4a), ladite portion 17 étant située en bout d’arbre de transmission 10 au niveau de la seconde extrémité libre 14 (voir notamment figures 1,9a et 9b).

Claims (9)

1. Revendications

   1. Portion (B) d’arbre de transmission (10) d’un véhicule automobile destinée à être assemblée à l’intérieur d’un moyeu (M) d’une roue (T) du véhicule, l’arbre de transmission (10) transmettant un couple entre une boite de vitesse (G) du véhicule et la roue (T) du véhicule, l’arbre de transmission (10) s’étendant selon une direction d’extension longitudinale principale, dite direction principale (X), entre deux extrémités libres (12, 14), une première extrémité libre (12) destinée à être montée du côté de la boîte de vitesse (G) et une seconde extrémité libre (14) destinée à être montée du côté de la roue (T), la portion (B) d’arbre de transmission (10) étant située au niveau de la seconde extrémité libre (14) et comprenant au moins un premier tronçon cannelé (16), le tronçon cannelé (16) comportant des cannelures en hélice (22), sensiblement inclinées par rapport à la direction principale (X), caractérisé en ce qu'elle comporte un deuxième tronçon cannelé comportant une pluralité de cannelures droites (21), sensiblement parallèle à la direction principale (X) agencé entre le premier tronçon cannelé et la deuxième extrémité libre de manière à ce que l’assemblage à l’intérieur du moyeu (M) de la roue débute par un emmanchement du deuxième tronçon à cannelures droites (21) et se poursuive par un emmanchement du premier tronçon à cannelures en hélice (22).
2. 2. Portion (B) d’arbre de transmission (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le tronçon à cannelures droites (21) et le tronçon à cannelures en hélice (22) se succèdent directement le long de la direction principale (X), les cannelures droites (21) se situant plus proches de la seconde extrémité libre (14) que les cannelures en hélice (22).
3. 3. Portion (B) d’arbre de transmission (10) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle les tronçons cannelés (16) sont obtenus par déformation mécanique, à froid ou à chaud, de l’arbre de transmission (10).
4. 4. Portion (B) d’arbre de transmission (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le tronçon à cannelures droites (21) - respectivement en hélice (22) - est obtenu par une déformation à froid, dite roulage, entre deux crémaillères (31, 32), chacune exerçant une pression radiale vers la direction principale (X), lesdites deux crémaillères (31,32) présentant des motifs droits (F1) - respectivement en hélice (F2), de forme complémentaire à celles des cannelures respectives.
5. 5. Portion (B) d’arbre de transmission (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les cannelures en hélice (22) forment, par rapport à la direction principale (X), un angle (a) compris entre 5 et 30 minutes d’angle, de préférence un angle (a) compris entre 10 à 25 minutes d’angle.
6. 6. Portion (B) d’arbre de transmission (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la pluralité de cannelures droites (21) - respectivement en hélice (22) - s’étend sur une longueur mesurée le long de la direction principale comprise entre 15 et 30mm, de préférence une longueur comprise entre 20 et 25mm.
7. 7. Portion (B) d’arbre de transmission (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la profondeur des cannelures droites/en hélice est comprise entre 1,6 et 1,9mm, de préférence entre 1,7 et 1,8mm.
8. 8. Arbre de transmission (10) transmettant un couple entre une boite de vitesse (G) d’un véhicule et une roue (T) du véhicule comprenant une portion d’arbre (B) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’arbre de transmission (10) comprenant en outre une portion complémentaire (17) destinée à recevoir un écrou dit écrou de tirage (E), ou une vis dite vis de tirage, de manière à tirer l’arbre de transmission (10) par un outillage externe (O) lors de la mise en position dudit arbre de transmission (10) à l’intérieur de la roue (T), notamment à l’intérieur du moyeu (M) de la roue, ladite portion (B) étant située en bout d’arbre de transmission (10) au niveau de la seconde extrémité libre (14).
9. 9. Dispositif de transmission de couple entre une boite de vitesse (G) d’un véhicule et une roue (T) du véhicule comprenant un arbre de transmission (10) selon la revendication précédente.