WO2016012222A1 - Ensemble de transmission compose d'un arbre de transmission et d'au moins un palier - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to the automotive field and more specifically the air conditioning systems used in motor vehicles.
  • the present invention relates to a transmission assembly consisting of a transmission shaft, comprising a metal material, and at least one bearing comprising a sintered material.
  • a transmission assembly is particularly suitable for use within an air conditioning system.
  • said air conditioning system is often referred to as "Heated and Ventilated Air Conditioning (HVAC)" Unit.
  • HVAC Heated and Ventilated Air Conditioning
  • a transmission assembly comprising a transmission shaft combined with bearings comprising bearings of sintered material.
  • the drive shaft has a smooth surface that rests on the surface of a sintered material of these bearings and allows sliding friction between the surface of the drive shaft and the bearings in contact.
  • Bearings comprising a sintered material, have a porous structure that can receive and contain a specified amount of lubricant. This is due to the fact that these bearings made of sintered material are obtained thanks to a sintering process comprising a step of consolidation, by the action of heat, of a granular agglomerate more or less compact, possibly with a melting step one or more of these constituents.
  • the sintered material thus obtained comprises empty spaces for containing and storing a lubricant adapted to be located at the interface between the transmission shaft and the bearing.
  • the viscosity of the lubricant is adapted to allow optimal operation according to the value of the temperature imposed by the conditions of use of the transmission assembly.
  • a film or film of lubricant is present between the drive shaft and the bearing.
  • the thin film of lubricant may sometimes be absent, especially when the rotation of the transmission shaft has not occurred for a certain period or when the rotational speed of the transmission shaft decreases sharply.
  • the transmission assembly according to the present invention aims to overcome the disadvantages of the transmission assemblies as disclosed in the state of the art, and particularly to eliminate the noise disturbances associated with the lack of lubrication between the transmission shaft. and the landing.
  • the present invention relates to a transmission assembly composed of a transmission shaft comprising a metallic material and at least one bearing comprising a sintered material, said bearing being adapted to support, in rotation, the transmission shaft. in the presence of a lubricant, such as oil, a first surface of the transmission shaft being in contact with a second surface of the bearing, in a contact zone in which the first surface and / or the second surface comprises a specific coating for maintaining the lubricant on the contact area.
  • a lubricant such as oil
  • the first surface of the transmission shaft is provided with the specific coating.
  • the specific coating is a layer comprising iron phosphate, or zinc phosphate or manganese phosphate.
  • the specific coating for maintaining the lubricant on the contact zone is obtained through a phosphating process.
  • the specific coating is a layer comprising iron nitride.
  • the specific coating for maintaining the lubricant on the contact zone is obtained through a nitriding process.
  • the invention relates to the use of such a transmission assembly in an air conditioning system of a motor vehicle.
  • the invention relates to an engine comprising a transmission assembly as described above.
  • the invention relates to a method for assembling a transmission shaft and a bearing comprising a sintered material, said method comprising the following steps: identifying a contact area between a first surface of the transmission shaft and a second bearing surface, and applying a specific coating on the first and / or second surface to maintain the lubricant on the contact area.
  • the step of applying a specific coating comprises the following step: - carry out a phosphating process on the first and / or second surface.
  • FIG. 1 shows a schematic view of the inside of the engine of a motor vehicle adapted for an air conditioning system of type HVAC unit, comprising a transmission assembly according to the invention.
  • FIG. 1 represents a motor operating in direct current 10.
  • the motor 10 comprises a stator and a rotor.
  • the stator comprises a housing 11, magnets 12 and brushes 16.
  • the rotor comprises a transmission shaft 1, a bundle of sheets 14, a coil 13 and a switch 15.
  • the rotor is guided relative to the stator by means of a first bearing 20 and a second bearing 21, the shaft 1 and the bearings 20,21 being made of a metallic material.
  • the bearings 20, 21 are fixed against the wall of the housing 11, for example, by means of springs 22, 23.
  • the fixing of the bearings 20, 21 makes it possible to align said bearings 20, 21 and the transmission shaft 1 .
  • the winding 13 and the set of sheets 14 are adapted to rotate about the longitudinal axis of the transmission shaft 1 relative to the element 12.
  • the winding 13 and the set of steel sheets 14 are fixed on the transmission shaft 1.
  • the transmission shaft 1 comprises a switch 15 fixed on said transmission shaft 1 to cooperate with brushes 16.
  • the bearings 20, 21 according to Figure 1 comprise a sintered material.
  • the sintered material is obtained by means of a sintering process which allows consolidation, by the action of heat, of a granular agglomerate.
  • the material resulting from the sintered material has a structure with granules fixed against each other and leaving a gap between the different granules.
  • the space present inside the sintered material is particularly suitable for storing a determined quantity of lubricant.
  • the viscosity corresponding to the resistance of a fluid to the flow, depends on several parameters including temperature.
  • the same fluid, such as oil, will be viscous at low temperature (below 0 ° C), thus approximating its maximum viscosity.
  • This same fluid will be fluid at high temperature (above 50 ° C), approaching its minimum viscosity.
  • the viscosity of the lubricant used for a bearing such as bearings 20, 21 is such that it is maximum when the engine temperature reaches -40 ° C.
  • the lubricant remains within the bearings 20, 21, and does not cover the surfaces between the bearings 20, 21 well with the shaft 1, thus generating a dry and noisy friction, in particular during the start of operation. engine.
  • a lubricant allowing good lubrication at -40 ° C. has a viscosity that is too low at a high temperature of use (110 ° C.), especially during a prolonged operation of the engine, which causes the oil to leak out of the bearing.
  • the viscosity of the lubricant must be chosen to be adapted to the conditions of use, namely in a temperature range of -40 ° C. to 110 ° C., and more particularly for the temperatures at which the whole transmission consisting of the bearings 20, 21 and the transmission shaft 1 is exposed.
  • a film or a thin film of lubricant such as oil
  • a film or a thin film of lubricant is present between the surfaces of the bearings 20, 21, and the surface of the transmission shaft 1 which are in contact with each other.
  • the presence of the thin film of lubricant allows the transmission shaft 1 to rotate relative to the bearings 20, 21 without generating friction and / or wear of the bearings or the transmission shaft.
  • the thin film of lubricant disappears.
  • Such an absence of lubricant film, between the surfaces of the surfaces of the bearings and of the transmission shaft may also be noticed in the case of a deceleration of said transmission shaft, especially during the stopping phase of the engine 10.
  • At least one of the surfaces between the surface of the transmission shaft transmission 1 and / or the surface of one or both bearings 20, 21 is provided with a specific coating adapted to ensure the presence of a lubricant.
  • the specific coating is particularly suitable for improving the adhesion of the lubricant on the surface of the two bearings 20, 21 and / or the transmission shaft 1.
  • the specific coating is adapted to ensure adhesion of said chains of long molecules to said surface.
  • the specific coating can be obtained through a phosphating process performed by means of a phosphorus agent.
  • the phosphating process consists of etching a steel surface with a dilute hot solution of phosphoric acid to form a layer comprising iron phosphate.
  • the surface obtained makes it possible to increase the maintenance or adhesion of the lubricant on the surface.
  • phosphating zinc or manganese type phosphating is particularly suitable.
  • the specific coating can be obtained by means of a nitriding process carried out using a nitrogen-containing agent.
  • the nitriding process involves etching a steel surface using a nitrogen-rich medium at elevated temperatures (above 500 ° C) to cause the formation of a layer comprising iron nitride.
  • the surface obtained also makes it possible to increase the maintenance or adhesion of the lubricant on the surface.
  • the presence of a specific coating on at least one of the surfaces between the surface of the transmission shaft 1 and the surface of one or both bearings 20 , 21 ensures the presence of a film or film of lubricant.

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Abstract

Ensemble de transmission composé d'un arbre de transmission (1) comprenant un matériau métallique et d'au moins un palier (20,21) comprenant un matériau fritté, ledit palier étant adapté pour supporter, en rotation, l'arbre de transmission en présence d'un lubrifiant, tel que de l'huile, une première surface de l'arbre de transmission étant en contact avec une deuxième surface du palier, dans une zone de contact, où la première surface et/ou la deuxième surface comprend un revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact.

Description

ENSEMBLE DE TRANSMISSION COMPOSE D'UN ARBRE DE TRANSMISSION ET D'AU
MOINS UN PALIER
Domaine de l'invention
La présente invention concerne le domaine automobile et plus spécifiquement les systèmes de climatisation utilisés dans les véhicules automobiles. En l'occurrence, la présente invention concerne un ensemble de transmission composé d'un arbre de transmission, comprenant un matériau métallique, et d'au moins un palier comprenant un matériau fritté. Un tel ensemble de transmission est particulièrement adapté à une utilisation au sein d'un système de climatisation. En langue anglaise, ledit système de climatisation est souvent désigné par le terme « Heated and Ventilated Air Conditioning (HVAC) » Unit. Etat de la technique
Pour des moteurs utilisés au sein des systèmes de climatisation pour véhicules automobiles, il est connu d'utiliser un ensemble de transmission comprenant un arbre de transmission combiné à des paliers comprenant des coussinets en matériau fritté. L'arbre de transmission possède une surface lisse qui repose sur la surface d'un matériau fritté de ces paliers et permet un frottement de glissement entre la surface de l'arbre de transmission et les paliers en contact.
Des paliers, comprenant un matériau fritté, présentent une structure poreuse qui peut recevoir et contenir une quantité déterminée de lubrifiant. Cela est dû au fait que ces paliers réalisés en matériau fritté sont obtenus grâce à un processus de frittage comprenant une étape de consolidation, par l'action de la chaleur, d'un agglomérat granulaire plus ou moins compact, avec éventuellement une étape de fusion d'un ou de plusieurs de ces constituants. La matière frittée ainsi obtenue comprend des espaces vides pour contenir et stocker un lubrifiant adapté pour être localisé à l'interface entre l'arbre de transmission et le palier. La viscosité du lubrifiant est adaptée pour permettre un fonctionnement optimal selon la valeur de la température imposée par les conditions d'utilisation de l'ensemble de transmission.
Lors d'une utilisation classique, un film ou pellicule de lubrifiant est présent entre l'arbre de transmission et le palier.
Cependant, la fine pellicule de lubrifiant peut parfois être absente, notamment lorsque la rotation de l'arbre de transmission n'a pas eu lieu pendant une certaine période ou lorsque la vitesse de rotation de l'arbre de transmission diminue brusquement.
S'il n'existe aucune lubrification entre l'arbre de transmission et le palier, le contact direct, entre les surfaces respectives, peut provoquer des nuisances sonores. C'est la raison pour laquelle l'absence de lubrifiant entre la surface de contact de l'arbre de transmission et la surface du palier est particulièrement néfaste. En effet, l'absence de lubrifiant génère des perturbations sonores audibles par l'utilisateur situé dans l'habitacle du véhicule automobile concerné.
Objet de l'invention
L'ensemble de transmission selon la présente invention vise à remédier aux inconvénients des ensembles de transmission tels que divulgués dans l'état de la technique, et tout particulièrement à supprimer les perturbations sonores associées à l'absence de lubrification entre l'arbre de transmission et le palier.
A cet effet, la présente invention concerne un ensemble de transmission composé d'un arbre de transmission comprenant un matériau métallique et d'au moins un palier comprenant un matériau fritté, ledit palier étant adapté pour supporter, en rotation, l'arbre de transmission en présence d'un lubrifiant, tel que de l'huile, une première surface de l'arbre de transmission étant en contact avec une deuxième surface du palier, selon une zone de contact dans laquelle la première surface et/ou la deuxième surface comprend un revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la première surface de l'arbre de transmission est pourvue du revêtement spécifique.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le revêtement spécifique est une couche comprenant du phosphate de fer, ou du phosphate de zinc ou du phosphate de manganèse.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact est obtenu grâce à un processus de phosphatation. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le revêtement spécifique est une couche comprenant du nitrure de fer.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact est obtenu grâce à un processus de nitruration.
Selon un deuxième aspect de la présente invention, l'invention concerne l'utilisation d'un tel ensemble de transmission dans un système de climatisation d'un véhicule automobile.
Selon un troisième aspect de la présente invention, l'invention concerne un moteur comprenant un ensemble de transmission tel que décrit précédemment.
Selon un quatrième aspect de la présente invention, l'invention concerne un procédé pour assembler un arbre de transmission et un palier comprenant un matériau fritté, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : identifier une zone de contact entre une première surface de l'arbre de transmission et une deuxième surface du palier, et appliquer un revêtement spécifique sur la première et/ou la deuxième surface pour maintenir le lubrifiant sur la zone de contact.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape d'appliquer un revêtement spécifique comprend l'étape suivante : - réaliser un processus de phosphatation sur la première et/ou la deuxième surface.
Brève descriptions des dessins Les buts, objets et caractéristiques de la présente invention ainsi que ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous, des modes de réalisation préférés d'un ensemble composé d'un arbre de transmission comprenant un matériau métallique et d'au moins un palier comprenant un matériau fritté selon l'invention, faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 montre une vue schématique de l'intérieur du moteur d'un véhicule automobile adapté pour un système de climatisation de type HVAC unit, comprenant un ensemble de transmission selon l'invention. La figure 1 représente un moteur fonctionnant en courant continu 10. Le moteur 10 comprend un stator et un rotor. Le stator comprend un boîtier 11, des aimants 12 et des balais 16. Le rotor comprend un arbre de transmission 1, un paquet de tôles 14, un bobinage 13 et un commutateur 15. Le rotor est guidé par rapport au stator au moyen d'un premier palier 20 et d'un deuxième palier 21, l'arbre 1 et les paliers 20,21 étant réalisés dans une matière métallique. Les paliers 20, 21 sont fixés contre la paroi du boîtier 11, par exemple, à l'aide de ressorts 22, 23. La fixation des paliers 20, 21 permet d'aligner lesdits paliers 20, 21 et l'arbre de transmission 1. Le bobinage 13 et l'ensemble de tôles 14 sont adaptés pour effectuer une rotation autour de l'axe longitudinal de l'arbre de transmission 1 par rapport à l'élément 12.
Le bobinage 13 et l'ensemble de tôles en acier 14 sont fixés sur l'arbre de transmission 1.
L'arbre de transmission 1 comprend un commutateur 15 fixé sur ledit arbre de transmission 1 afin de coopérer avec des balais 16. Les paliers 20, 21 selon la figure 1 comprennent un matériau fritté. Le matériau fritté est obtenu grâce à un processus de frittage qui permet la consolidation, par action de la chaleur, d'un agglomérat granulaire. Le matériau résultant du matériau fritté présente une structure avec des granulés fixés les uns contre les autres et laissant un espace vide entre les différents granulés. L'espace présent à l'intérieur du matériau fritté est particulièrement adapté pour stocker une quantité déterminée de lubrifiant.
La viscosité, correspondant à la résistance d'un fluide à l'écoulement, dépend de plusieurs paramètres dont la température. Un même fluide, tel que de l'huile, sera visqueux à basse température (inférieure à 0°C), se rapprochant ainsi de sa viscosité maximale. Ce même fluide sera fluide à haute température (supérieur à 50°C), se rapprochant de sa viscosité minimale.
En d'autres termes, la viscosité du lubrifiant utilisée pour un palier tel que les paliers 20, 21, est telle qu'elle est maximale lorsque la température du moteur atteint -40°C. Ainsi, pour une viscosité maximale, le lubrifiant reste au sein des paliers 20, 21, et ne recouvre pas bien les surfaces entre les paliers 20,21 et l'arbre 1 générant ainsi une friction sèche et bruyante, en particulier lors du démarrage du moteur.
Toutefois un lubrifiant permettant une bonne lubrification à -40°C présente une viscosité trop faible à haute température d'utilisation (110°C), notamment lors d'un fonctionnement prolongé du moteur, ce qui entraîne la fuite de l'huile hors du palier.
En d'autres termes, la viscosité du lubrifiant doit être choisie pour être adaptée aux conditions d'utilisation, à savoir dans une gamme de température allant de -40°C à 110°C, et plus particulièrement pour les températures auxquelles l'ensemble de transmission composé des paliers 20, 21 et de l'arbre de transmission 1 est exposé.
Lors d'une utilisation classique, un film ou une fine pellicule de lubrifiant, tel que de l'huile, est présent entre les surfaces des paliers 20, 21, et la surface de l'arbre de transmission 1 qui sont mutuellement en contact. La présence de la fine pellicule de lubrifiant permet à l'arbre de transmission 1 d'entrer en rotation par rapport aux paliers 20, 21 sans générer de frottement et/ou d'usure des paliers ou de l'arbre de transmission. Néanmoins, dans le cas où un moteur reste inutilisé trop longtemps, il existe un risque que la fine pellicule de lubrifiant disparaisse. Une telle absence de pellicule de lubrifiant, entre les surfaces des surfaces des paliers et de l'arbre de transmission, pourra également être remarquée dans le cas d'une décélération dudit arbre de transmission notamment lors de la phase d'arrêt du moteur 10. Afin d'éviter une telle absence de la fine pellicule de lubrifiant entre les surfaces de paliers 20, 21, et la surface de l'arbre de transmission 1 selon l'invention, au moins une des surfaces entre la surface de l'arbre de transmission 1 et/ou la surface d'un ou des deux paliers 20, 21 est pourvue d'un revêtement spécifique adapté pour assurer la présence d'un lubrifiant. Le revêtement spécifique est particulièrement adapté pour améliorer l'adhésion du lubrifiant sur la surface des deux paliers 20, 21 et/ou de l'arbre de transmission 1. Les chaînes de molécules du lubrifiant étant généralement longues, le revêtement spécifique est adapté pour assurer l'adhésion desdites chaînes de molécules longues sur ladite surface. Ainsi, même si la rotation de l'arbre de transmission n'a pas eu lieu pendant une période étendue, les molécules de lubrifiant ayant une affinité pour la surface des paliers 20, 21 et/ou de l'arbre de transmission, la pellicule fine de lubrifiant sera maintenue sur l'ensemble desdites surfaces évitant ainsi la génération de friction sèche et bruyante. Pour un lubrifiant tel que de l'huile, selon la présente invention, le revêtement spécifique peut être obtenu grâce à un processus de phosphatation réalisé au moyen d'un agent phosphoré. Le processus de phosphatation consiste à décaper une surface en acier à l'aide d'une solution diluée et chaude d'acide phosphorique pour provoquer la formation d'une couche comprenant du phosphate de fer. Ainsi, la surface obtenue permet d'augmenter le maintien ou l'adhésion du lubrifiant sur la surface. Dans le contexte de la présente invention, la phosphatation de type phosphatation zinc ou de type manganèse est particulièrement adaptée.
Selon un autre mode de réalisation, le revêtement spécifique peut être obtenu grâce à un processus de nitruration réalisé au moyen d'un agent azoté. Le processus de nitruration consiste à décaper une surface en acier à l'aide d'un milieu riche en azote à des températures élevées (supérieure à 500°C) pour provoquer la formation d'une couche comprenant du nitrure de fer. Ainsi, la surface obtenue permet également d'augmenter le maintien ou l'adhésion du lubrifiant sur la surface. Pendant l'utilisation d'un moteur 10 selon l'invention, la présence d'un revêtement spécifique sur au moins l'une des surfaces entre la surface de l'arbre de transmission 1 et la surface d'un ou des deux paliers 20, 21 permet d'assurer la présence d'un film ou d'une pellicule de lubrifiant. Le contact direct des surfaces métalliques de l'arbre de transmission 1 et des paliers 20, 21, est ainsi évité. Ceci représente des avantages considérables. En effet, la présence continue d'un film ou d'une pellicule de lubrifiant préserve les surfaces en présence de toute usure et allonge la durée de vie du moteur du véhicule automobile concerné. Par ailleurs, la présence d'un film ou d'une pellicule de lubrifiant évite la génération de perturbations sonores néfastes lors de l'utilisation du moteur du véhicule automobile situé à proximité de l'habitacle d'un véhicule automobile.

Claims

REVENDICATIONS
REVENDICATIONS 1. Ensemble de transmission composé d'un arbre de transmission (1) comprenant un matériau métallique et d'au moins un palier comprenant un matériau fritté, ledit palier (20, 21) étant adapté pour supporter, en rotation, l'arbre de transmission (1) en présence d'un lubrifiant, tel que de l'huile,
une première surface de l'arbre de transmission (1) étant en contact avec une deuxième surface du palier (20, 21), dans une zone de contact, caractérisé en ce que la première surface et/ou la deuxième surface comprend un revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact.
2. Ensemble de transmission selon la revendication 1, dans lequel la première surface de l'arbre de transmission (1) est pourvue du revêtement spécifique.
3. Ensemble de transmission selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le revêtement spécifique est une couche comprenant du phosphate de fer, ou du phosphate de zinc ou du phosphate de manganèse.
4. Ensemble de transmission selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact est obtenu grâce à un processus de phosphatation.
5. Ensemble de transmission selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le revêtement spécifique est une couche comprenant du nitrure de fer.
6. Ensemble de transmission selon l'une des revendications 1 ou 2 ou 5, dans lequel le revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact est obtenu grâce à un processus de nitruration.
7. Utilisation d'un ensemble de transmission selon l'une des revendications précédentes, dans un système de climatisation d'un véhicule automobile.
8. Moteur comprenant un ensemble de transmission selon l'une des revendications 1 à 6.
9. Procédé pour assembler un arbre de transmission (1) et un palier (20, 21) comprenant un matériau fritté, dans lequel ledit procédé comprend les étapes suivantes :
- identifier une zone de contact entre une première surface de l'arbre de transmission (1) et une deuxième surface du palier (20, 21), et
- appliquer un revêtement spécifique sur la première et/ou la deuxième surface pour maintenir un lubrifiant sur la zone de contact.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape d'appliquer un revêtement spécifique comprend l'étape suivante :
réaliser un processus de phosphatation sur la première et/ou la deuxième surface.
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