FR3097289A1 - Module de transmission d’un couple moteur tournant - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un module de transmission d’un couple moteur tournant, comprenant un organe (1) destiné à être entraîné en rotation par ledit couple moteur et un pignon (7) solidarisé en rotation audit organe, ledit module comprenant en outre un organe fixe (2) comprenant des moyens (3) de fixation à une structure fixe, ledit organe fixe formant avec l’organe tournant (1) un espace de roulement dans lequel des corps roulants (21) sont disposés pour permettre la rotation relative dudit organe tournant, l’organe fixe (2) étant formé en une seule pièce en présentant une paroi intérieure (22) sur laquelle au moins une piste extérieure de roulement (23) est réalisée, une rangée de corps roulants (21) étant en appui sur ladite piste de roulement. Figure 1c

Description

Module de transmission d’un couple moteur tournant
L’invention concerne un module de transmission d’un couple moteur tournant, ainsi qu’un système de transmission comprenant un tel module et un arbre tournant.
L’invention s’applique plus particulièrement aux systèmes de transmission destinés à être implantés dans les véhicules motorisés, notamment dans les ponts de transmission, les boîtes de vitesses ou les différentiels. Elle peut également trouver son application dans différents types de machines motorisées dans lesquels un couple moteur doit être transmis.
De tels système de transmission comprennent :
  • un module de transmission qui comprend un organe destiné à être entraîné en rotation par un couple moteur, et auquel est solidarisé un pignon, ainsi qu’un organe fixe comprenant des moyens de fixation à une structure fixe, notamment un carter ; et
  • un arbre tournant équipé d’une couronne dentée qui est engrenée en rotation avec le pignon du module afin de pouvoir transmettre un couple de rotation entre ledit arbre et l’organe tournant.
Selon une configuration, l’arbre est motorisé et la couronne dentée transmet le couple moteur à l’organe tournant par l’intermédiaire du pignon. Selon la configuration inverse, l’organe tournant est entraîné en rotation par le couple moteur et le pignon permet de transmettre ledit couple à l’arbre tournant par l’intermédiaire de la couronne dentée.
De façon connue, l’organe fixe forme avec l’organe tournant un espace de roulement dans lequel des corps roulants sont disposés pour permettre la rotation relative dudit organe tournant par rapport audit organe fixe.
Pour ce faire, il existe des systèmes de transmission dans lesquels l’organe fixe et l’organe tournant comprennent tous deux au moins une bague sur laquelle au moins une piste de roulement respectivement extérieure et intérieure est réalisée, lesdites bagues étant rapportées respectivement à l’intérieur de l’organe fixe et à l’extérieur de l’organe tournant en étant disposées radialement en regard pour former un chemin de roulement entre leurs pistes respectives.
De telles solutions ne donnent pas entière satisfaction, en ce qu’elles requièrent un nombre important de pièces distinctes, ce qui complique non seulement leur montage, mais aussi le réglage de la précharge de roulement, de sorte que ces modules présentent un couple de rotation important en fonctionnement.
En particulier, dans la mesure où l’organe fixe dans lequel sont montées les bagues de roulement est généralement réalisé en aluminium, il apparaît une variation dimensionnelle importante liée aux variations des températures de fonctionnement, qui a un impact direct sur la précharge et donc sur le couple de frottement et la rigidité.
L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un module de transmission comprenant un nombre limité de pièces distinctes afin de réduire le nombre d’éléments à prendre en compte dans les chaînes de côtes, en permettant, en plus de faciliter son montage, de mieux maîtriser le réglage de la précharge de roulement, et donc de limiter le couple de rotation.
A cet effet, selon un premier aspect, l’invention propose un module de transmission d’un couple moteur tournant, comprenant un organe destiné à être entraîné en rotation par ledit couple moteur et un pignon solidarisé en rotation audit organe, ledit module comprenant en outre un organe fixe comprenant des moyens de fixation à une structure fixe, ledit organe fixe formant avec l’organe tournant un espace de roulement dans lequel des corps roulants sont disposés pour permettre la rotation relative dudit organe tournant, l’organe fixe étant formé en une seule pièce en présentant une paroi intérieure sur laquelle au moins une piste extérieure de roulement est réalisée, une rangée de corps roulants étant en appui sur ladite piste de roulement.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un système de transmission comprenant un tel module et un arbre tournant équipé d’une couronne dentée, ladite couronne dentée étant engrenée en rotation avec le pignon du module afin de pouvoir transmettre un couple de rotation entre ledit arbre et l’organe tournant dudit module.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
,
et
représentent partiellement un système de transmission selon un mode de réalisation de l’invention, et notamment l’engrènement de la couronne dentée d’un arbre tournant avec le pignon du module de transmission, respectivement en perspective (figure 1a), en vue de côté (figure 1b) et en coupe longitudinale suivant la coupe A-A de la figure 1b (figure 1c) ;
est une vue analogue à la figure 1c représentant un système de transmission selon une variante de la réalisation des figures 1a à 1c.
En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un module de transmission d’un couple moteur tournant, ainsi qu’un système de transmission comprenant un tel module.
Le système de transmission peut par exemple être implanté dans un véhicule motorisé, notamment dans un pont de transmission, une boîte de vitesses ou un différentiel de véhicule automobile.
Le module comprend un organe 1 destiné à être entraîné en rotation par un moteur équipant le véhicule et un organe fixe 2 comprenant des moyens 3 de fixation à une structure fixe.
Dans les modes de réalisation représentés, le module de transmission comprend un organe intérieur 1 tournant et un organe extérieur 2 fixe disposé autour dudit organe tournant.
Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l’axe X de rotation de l’organe tournant 1, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe.
L’organe fixe 2 présente une bride extérieure 3 de fixation à une structure fixe, notamment à un carter du système de transmission (non représenté). Pour ce faire, la bride extérieure 3 s’étend radialement autour de la périphérie extérieure de l’organe fixe 2 et comprend plusieurs orifices 4 de fixation au carter répartis angulairement.
De même, l’organe tournant 1 présente un flasque extérieur 5 de transmission du couple moteur. En particulier, le flasque 5 s’étend radialement autour de la périphérie extérieure de l’organe tournant 1 et comprend trois conduits 6 répartis angulairement pour permettre sa fixation à une structure adaptée qui est entraînée en rotation par le couple moteur, par exemple au moyen de vis.
Le module comprend en outre un pignon 7 solidarisé en rotation à l’organe tournant 1, afin de permettre la transmission du couple fourni par le moteur.
En particulier, le système de transmission comprend un arbre tournant 8 disposé dans le carter, ledit arbre étant équipé d’une couronne dentée 9, ladite couronne dentée étant engrenée en rotation avec le pignon 7 du module afin de pouvoir transmettre un couple de rotation entre ledit arbre et l’organe tournant 1 dudit module.
Selon une configuration, l’arbre 8 est motorisé, la couronne dentée 9 transmettant alors le couple moteur à l’organe tournant 1 par l’intermédiaire du pignon 7. Selon la configuration inverse, l’organe tournant 1 est entraîné en rotation par le couple moteur, le pignon 7 permettant alors de transmettre ledit couple à l’arbre tournant 8 par l’intermédiaire de la couronne dentée 9.
Dans les modes de réalisation représentés, les axes de rotation respectifs du pignon 7 et de la couronne dentée 9, qui correspondent respectivement à l’axe X de l’organe tournant 1 et à l’axe Y de l’arbre de transmission 8, forment entre eux un angle de renvoi α de 90° afin de pouvoir renvoyer la rotation de la transmission des roues avant vers les roues arrière. Selon d’autres réalisations, il est possible de renvoyer sous un autre angle que 90°, par exemple compris entre 45°et 60°.
L’organe tournant 1 présente un alésage 10 dans lequel une tige 11 du pignon d’attaque 7 est disposée, ledit pignon présentant un anneau denté 12 qui est disposé à l’extérieur dudit alésage pour pouvoir être engrené avec l’anneau denté 13 porté par la couronne 9.
Sur les figures, l’anneau denté 12 présente une face avant 12a qui s’étend sensiblement dans un plan radial P contenant les bords avant des dents 12b dudit anneau. Dans la description, les termes « avant » et « arrière » correspondent à des dispositions situées respectivement à droite et à gauche sur les figures 1c et 2.
En particulier, l’anneau denté 12 présente une dimension extérieure E, notamment mesurée au niveau des bords extérieurs des dents 12b, qui est inférieure à la dimension extérieure E’ de la bride de fixation 3, ce qui permet d’éviter toute interaction entre les fonctions de fixation au carter et d’engrènement de l’arbre 8, mais également de réduire l’encombrement du module.
De façon avantageuse, l’anneau denté 12 présente une face arrière 12c qui est en appui axial sur un bord avant 14 de l’alésage 10, ce qui permet de limiter les battements dudit anneau, et donc du pignon 7 par rapport à l’organe tournant 1 lors de leur rotation.
Le module comprend un écrou 15 de serrage du pignon 7 sur l’organe tournant 1, ledit écrou étant engagé sur l’extrémité de la tige 11 qui est opposée à l’anneau denté 12.
Sur les figures, l’écrou de serrage 15 prend appui axialement sur le bord arrière 16 de l’alésage 10, ce qui permet de limiter l’encombrement axial du module. En particulier, pour améliorer le serrage, une rondelle 17 est interposée entre l’écrou 15 et ledit bord arrière, ladite rondelle étant disposée dans une empreinte 18 formée à cet effet sur ledit bord arrière et autour dudit alésage, afin de ne pas induire de surépaisseur axiale. Cette réalisation permet, en particulier lorsque le diamètre de l’écrou 15 est trop petit, de transmettre l’effort de serrage de l’écrou 15 sur l’organe tournant 1 sans que la rondelle 17 ne soit en contact avec le pignon 7.
Pour permettre la solidarisation en rotation du pignon 7 à l’organe tournant 1, les périphéries de la tige 11 et de l’alésage 10 comprennent des moyens géométriques complémentaires d’accouplement en rotation, notamment sous forme de cannelures axiales 19a et/ou d’une interférence de frettage 19b. En variante, les moyens d’accouplement peuvent comprendre une liaison par clavette ou une complémentarité de formes non circulaires.
De façon avantageuse, les moyens géométriques complémentaires comprennent à la fois des cannelures axiales 19a et une interférence de frettage 19b, ce qui permet d’assurer un bon centrage du pignon 7 dans l’organe tournant 1, et ainsi de limiter les battements de l’anneau denté 12 par rapport audit organe tournant durant leur rotation.
Pour ce faire, les périphéries de la tige 11 et de l’alésage 10 présentent deux portions 20a, 20b espacées axialement, une première portion 20a équipée de cannelures axiales 19a complémentaires et une deuxième portion 20b présentant des diamètres respectifs de frettage. Dans les modes de réalisation représentés, la deuxième portion de frettage 20b est disposée dans le prolongement axial vers l’avant de la première portion cannelée 20a.
L’organe fixe 2 forme avec l’organe tournant 1 un espace de roulement dans lequel des corps roulants 21 sont disposés pour permettre la rotation relative dudit organe tournant.
L’organe fixe 2 est formé en une seule pièce, par exemple par forgeage, et peut être optimisé, notamment au niveau du matériau le constituant, relativement aux efforts mécaniques auxquels il doit résister. De façon avantageuse, l’organe fixe 2 peut être réalisé dans un matériau métallique, notamment en acier à roulement de type 100Cr6, pour lui permettre de supporter les pressions de contact du roulement.
L’organe fixe 2 présente une paroi intérieure 22 sur laquelle est réalisée directement au moins une piste extérieure 23 de roulement, une rangée de corps roulants 21 étant en appui sur ladite piste de roulement.
Ainsi, l’invention permet de limiter le nombre de pièces distinctes constituant le module afin de limiter les chaines de côtes dans lesquelles elles interviennent, en permettant non seulement d’en faciliter le montage et de limiter le nombre de déchets lors de sa fabrication, mais également de mieux maitriser la précharge de roulement.
En particulier, avec un organe fixe 2 en acier, la précharge de roulement peut être rendue moins dépendante de la température, ce qui permet de limiter les variations de ladite précharge lors des variations de température observables durant le fonctionnement du module, et donc de réduire le couple de rotation et donc les émissions de dioxyde de carbone dans le cas d’une implantation dans un véhicule. En particulier, une réduction de la plage de précharge permet de décaler la moyenne vers des valeurs plus faibles, tout en gardant la même précharge minimum à l’extrême de la plage.
Par ailleurs, l’intégration des pistes extérieures 23 de roulement dans l’organe fixe 2 permet de mieux maîtriser la distance axiale D mesurée entre la face arrière 12c de l’anneau denté 12 et une face avant de la frette 3 de fixation de l’organe fixe 2, ainsi que la distance axiale D’ mesurée entre la face avant 12a dudit anneau et l’axe de rotation Y de la couronne dentée 9.
Dans les modes de réalisation représentés, le module comprend deux rangées de corps roulants 21 qui sont en appui sur respectivement une piste extérieure de roulement 23 formée sur la paroi intérieure 22 de l’organe fixe 2, lesdites pistes étant espacées axialement.
En particulier, les deux rangées comprennent des corps roulants sous forme de rouleaux coniques 21 et sont disposées dans un montage en O dans l’espace de roulement. Par ailleurs, chaque rangée comprend une cage 24 de rétention des rouleaux 21.
L’organe tournant 1 peut être réalisé en acier à roulement et comprendre au moins une bague 25a, 25b sur laquelle au moins une piste intérieure de roulement 26 est réalisée, ladite piste intérieure de roulement étant disposée en regard radial d’une piste extérieure de roulement 23 pour former entre elles un chemin de roulement dans lequel les corps roulants 21 sont disposés.
Sur les figures 1c et 2, l’organe tournant 1 comprend deux bagues 25a, 25b sur chacune desquelles est réalisée une piste intérieure 26 et disposées chacune en regard de respectivement une piste extérieure 23 pour former un chemin de roulement pour la rangée de corps roulants 21 correspondante.
L’organe tournant 1 comprend un fût s’étendant dans le prolongement axial vers l’avant du flasque 5, et sur la périphérie extérieure duquel sont montées les deux bagues 25a, 25b. En particulier, l’organe tournant 1 comprend une bague arrière 25a disposée en appui axial contre une paroi avant du flasque 5 et une bague avant 25b disposée en appui axial contre un bord avant du fût.
Le bord avant du fût est destiné à être replié radialement, par exemple par bouterollage, après le montage des bagues 25a, 25b, afin de former une collerette 27 pour assurer la retenue axiale desdites bagues. En particulier, la collerette 27 est en contact avec la bague 25b pour assurer sa retenue axiale en exerçant un effort de précharge. Ainsi, la collerette 27 permet de maitriser le serrage axial des bagues 25a, 25b et ainsi de bien maitriser la précharge, tout en rendant le montage insensible au serrage axial du pignon 7.
En particulier, le bord avant 14 d’appui de l’anneau denté 12 est formé sur la collerette 27, ce qui permet de rapprocher axialement la fonction d’engrènement de la fonction de roulement, et ainsi de limiter l’encombrement axial du module. Selon une réalisation, l’accouplement entre le pignon 7 et l’organe tournant 1 peut être réalisé par des moyens géométriques complémentaires, par exemple des cannelures faciales, formés à l’interface entre la collerette 27 et l’anneau denté 12.
Pour limiter la pénétration de polluants extérieurs dans l’espace de roulement, au moins un côté dudit espace de roulement est équipé d’un dispositif d’étanchéité agencé pour limiter les échanges entre ledit espace de roulement et l’extérieur.
Sur la figure 1c, les deux côtés de l’espace de roulement sont équipés d’un dispositif d’étanchéité 28 pour limiter de tels échanges. En particulier, l’espace de roulement peut comprendre un lubrifiant, notamment à base de graisse, qui est indépendant du lubrifiant utilisé dans le reste du système de transmission.
Sur la figure 2, seul le côté arrière de l’espace de roulement est équipé d’un tel dispositif d’étanchéité 28. Par ailleurs, l’organe fixe 2 présente un dispositif d’étanchéité de sa fixation à la structure fixe, notamment sous la forme d’un joint torique 29 disposé dans une gorge annulaire 30 formée à l’avant de la frette 3.
Le joint torique 29 est agencé pour pouvoir mettre en communication l’intérieur de la structure fixe avec l’espace de roulement tout en limitant les échanges avec l’extérieur. Ainsi, l’espace de roulement peut être au moins partiellement lubrifié par le lubrifiant contenu dans la structure fixe du système de transmission.

Claims (19)

  1. Module de transmission d’un couple moteur tournant, comprenant un organe (1) destiné à être entraîné en rotation par ledit couple moteur et un pignon (7) solidarisé en rotation audit organe, ledit module comprenant en outre un organe fixe (2) comprenant des moyens (3) de fixation à une structure fixe, ledit organe fixe formant avec l’organe tournant (1) un espace de roulement dans lequel des corps roulants (21) sont disposés pour permettre la rotation relative dudit organe tournant, ledit module étant caractérisé en ce que l’organe fixe (2) est formé en une seule pièce en présentant une paroi intérieure (22) sur laquelle au moins une piste extérieure de roulement (23) est réalisée, une rangée de corps roulants (21) étant en appui sur ladite piste de roulement.
  2. Module de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend deux rangées de corps roulants (21) qui sont en appui sur respectivement une piste extérieure de roulement (23) formée sur la paroi intérieure (22) de l’organe fixe (2), lesdites pistes étant espacées axialement.
  3. Module de transmission selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’organe tournant (1) comprend au moins une bague (25a, 25b) sur laquelle au moins une piste intérieure de roulement (26) est réalisée, ladite piste intérieure de roulement étant disposée en regard radial d’une piste extérieure de roulement (23) pour former entre elles un chemin de roulement dans lequel les corps roulants (21) sont disposés.
  4. Module de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’organe tournant (1) présente un flasque extérieur (5) de transmission du couple moteur.
  5. Module de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’organe fixe (2) présente une bride extérieure (3) de fixation à une structure fixe.
  6. Module de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’organe tournant (1) présente un alésage (10) dans lequel une tige (11) du pignon d’attaque (7) est disposée, ledit pignon présentant un anneau denté (12) qui est disposé à l’extérieur dudit alésage.
  7. Module de transmission selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’anneau denté (12) présente une face arrière (12c) qui est en appui axial sur un bord avant (14) de l’alésage (10).
  8. Module de transmission selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bord avant (14) de l’alésage (10) est formé d’une collerette (27) repliée radialement.
  9. Module de transmission selon la revendication 8 lorsqu’elle dépend de la revendication 3, caractérisé en ce que la collerette (27) est en contact avec une bague (25b) pour assurer sa retenue axiale en exerçant un effort de précharge.
  10. Module de transmission selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l’anneau denté (12) présente une face avant (12a) qui s’étend sensiblement dans un plan radial (P) contenant les bords avant des dents (12b) dudit anneau.
  11. Module de transmission selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu’il comprend un écrou (15) de serrage du pignon (7) sur l’organe tournant (1), ledit écrou étant engagé sur l’extrémité de la tige (11) qui est opposée à l’anneau denté (12) et prenant appui axialement sur le bord arrière (16) de l’alésage (10).
  12. Module de transmission selon l’une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que les périphéries de la tige (11) et de l’alésage (10) comprennent des moyens géométriques complémentaires (19a, 19b) d’accouplement en rotation.
  13. Module de transmission selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens complémentaires d’accouplement sont des cannelures axiales (19a) et/ou une interférence de frettage (19b).
  14. Module de transmission selon la revendication 13, caractérisé en ce que les périphéries de la tige (11) et de l’alésage (10) présentent deux portions
    (20a, 20b) espacées axialement, une première portion (20a) équipée de cannelures complémentaires (19a) et une deuxième portion (20b) présentant des diamètres respectifs (19b) de frettage.
  15. Module de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les deux côtés de l’espace de roulement sont équipés d’un dispositif d’étanchéité (28) limitant les échanges avec l’extérieur.
  16. Module de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que seul le côté arrière de l’espace de roulement est équipé d’un dispositif d’étanchéité (28) limitant les échanges avec l’extérieur.
  17. Module de transmission selon la revendication 16, caractérisé en ce que l’organe fixe (2) présente un dispositif d’étanchéité (29) de sa fixation sur la structure fixe qui est agencé pour pouvoir mettre en communication l’intérieur de ladite structure avec l’espace de roulement tout en limitant les échanges avec l’extérieur.
  18. Système de transmission comprenant un module selon l’une quelconque des revendications 1 à 17 et un arbre tournant (8) équipé d’une couronne dentée (9), ladite couronne dentée étant engrenée en rotation avec le pignon (7) du module afin de pouvoir transmettre un couple de rotation entre ledit arbre et l’organe tournant (1) dudit module.
  19. Système de transmission selon la revendication 18, caractérisé en ce que les axes de rotation (X, Y) respectifs du pignon (7) et de l’arbre (8) forment entre eux un angle de renvoi (α) de 90°.
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