Brevet FR2631588A1 — publié le 19891124

La présente invention concerne un appareil de transmission d'énergie destiné à un véhicule à quatre roues motrices, par exemple, et elle concerne plus précisément un tel appareil de transmission d'énergie entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie qui est couplé à l'arbre d'entrée avec une certaine inclinaison. Dans un véhicule dont le moteur est placé à l'avant et à traction avant fonctionnant constamment avec les quatre roues motrices par exemple, il est nécessaire de transmettre l'énergie provenant du moteur des roues avant vers les roues arrière par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement visqueux Un exemple de telle transmission d'énergie est décrit dans la demande publiée et non examinée de modele d'utilité japonais ne 59-1887 comme représenté sur les figures 1A et 1B. Sur ces figures, le moyeu d'un dispositif 201 d'accouplement visqueux est raccordé à un pignon menant d'une boîte de transfert 203, et un bol- tier du dispositif d'accouplement visqueux 201 est raccorde à un arbre 207 de propulsion par un joint universel 205. Dans l'appareil de transmission de la technique antérieure tel que décrit précédemment, comme l'accouplement visqueux 201 et la boite de transfert 203 sont raccordés en ligne droite par l'intermédiaire d'un pignon menant et comme en outre l'accouplement visqueux 201 est raccordé à l'arbre 207 de propulsion par le joint universel 205, divers problèmes se posent car il faut un grand espace pour le montage de l'accouplement 201 et du joint 205 et en outre la durabilité du joint universel 205 n1 est pas suffisante car ce joint est exposé. En conséquence, comme il faut un espace important, le diamètre d'un tunnel 209 formé dans le plancher du véhicule est important si bien que l'espace de logement disponible dans le compartiment des passagers est réduit et l'empattement augmente.En outre, les inconvénients précités réduisent obligatoirement le degré de liberté de montage des divers organes du véhicule et de détermination de l'empattement. Compte tenu de ces problèmes, l'invention concerne un appareil de transmission d'énergie durable et de petites dimensions, destiné à transmettre de l'énergie par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement visqueux et d'un joint universel. Plus précisément, l'appareil de transmission d'énergie d'un arbre d'entrée à un arbre de sortie qui est couplé à l'arbre d'entrée avec une Certaine inclinaison, selon l'invention, comporte (a) un joint universel homocinétique fixé à une première extrémité de l'arbre d'entrée, (b) un moyeu ayant des gorges internes disposées axialement et destiné à coopérer axialement par coulissement avec le joint universel homocinétique, (c) un boîtier monté afin qu'il puisse tourner sur une circonférence externe du moyeu et couplé à l'arbre de sortie, et (d) un dispositif drac- couplement visqueux placé entre le moyeu et le boitier. Le joint universel homocinétique est un joint tripode, un joint à double décalage, etc. Dans l'appareil de transmission d'énergie selon l'invention, comme le dispositif d'accouplement visqueux et le joint universel sont combinés, l'espace occupé peut être notablement réduit Si bien que la -liberté de montage d'autres organes est accrue et la hauteur du tunnel formé dans le compartiment des passagers peut être réduite. En outre, comme les arbres d'entrée et de sortie sont couplés par un joint universel homocinétique, il est possible de transmettre l'énergie de l'arbre d'entrée à l'arbre de sortie et inversement lorsqu'ils sont inclinés l'un par rapport à l'autre. En outre, comme le dispositif d'accouplement visqueux est placé entre le moyeu et le boîtier, la différence entre les vitesses de rotation des deux arbres peut être absorbée.De plus, comme le joint universel est recouvert par le dispositif d'accouplement visqueux, le joint universel peut être protégé contre l'eau de pluie et l'eau boueuse et sa durabilité est ainsi accrue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1A est une élévation latérale avec des parties arrachées, destinée à la description d'un exemple d'appareil de transmission d'énergie de la technique antérieure incorporé à un véhicule automobile la figure 1B est une élévation latérale agrandie représentant l'appareil de transmission d'énergie de la technique antérieure de la figure 1A la figure 1C est une coupe schématique destinée à indiquer quelle est la hauteur du tunnel du plancher sous lequel est placé le dispositif d'accouplement visqueux de la technique antérieure la figure 2A est une vue schématique en plan, permettant la description d'un appareil de transmission d'énergie selon l'invention appliqué à la transmission d'un véhicule à roues avant directrices et à quatre roues motrices ; la figure 2B est une élévation schématique permettant la description des avantages de l'appareil de transmission d'énergie selon l'invention par rapport à l'appareil de la technique anterieure ; la figure 3 est une coupe agrandie représentant une boite de transfert d'un véhicule à quatre roues motrices et un appareil de transmission d'énergie selon l'invention la figure 4A est une coupe agrandie d'un joint tripode avantageusement monté dans une gorge axiale d'un moyeu la figure 4B est une coupe suivant la ligne IV- IV de la figure 4A ;; la figure 5A est une coupe représentant un Joint à double décalage monté dans une gorge axiale d'un moyeu ; et la figure 5B est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 5A. La figure 2A représente un exemple d'appareil de transmission d'énergie selon l'invention portant la réfé rence générale 15, utilisé dans un véhicule dont le moteur est placé à l'avant, à traction avant et fonctionnant en permanence avec quatre roues motrices. Sur la figure 2A, l'énergie d'entraînement en rotation d'un moteur 1 oriente dans la direction latérale du véhicule est transformée par une transmission 3, et répartie différentiellement entre les roues avant droite et gauche 9 par un différentiel avant 5 logé dans un carter 5 de transmission, est transmise à un différentiel arrière 19 par l'intermédiaire d'une boite de transfert 11, d'un arbre 13 à pignon d'entraînement et de l'appareil 15 de transmission d'énergie selon l'invention, et est répartie différentiellement entre les roues arrière droite et gauche 21 par un différentiel arrière 19. Comme l'indique la figure 1B, dans le cas de l'appareil de transmission d'énergie de la technique antérieure, la boîte de transfert 203, le dispositif d'accouplement visqueux 201 et le joint universel 205 sont alignés et l'arbre 207 de propulsion est raccordé au joint universel comme indiqué par les traits mixtes et interrompus sur la figure 2B. Au contraire, dans le cas de l'appareil de transmission d'énergie selon l'invention, l'accouplement visqueux et le joint universel sont associés mutuellement et sont directement raccordés à un arbre 17 de propulsion comme représenté en trait plein sur la figure 2B. En conséquence l'empattement peut être réduit de la distance A et la dimension du tunnel de plancher peut être réduite de la grandeur B indiquée sur la figure 2B par rapport à la transmission connue. En outre, comme le joint universel est logé dans l'appareil, il peut être protégé contre l'eau de pluie et les eaux boueuses. On décrit maintenant plus en détail l'appareil selon l'invention en référence à la figure 3 qui représente à gauche, une boite de transfert 11 de la technique antérieure et à droite1 un mode de réalisation d'appareil selon l'invention. Un ensemble à engrenages de changement de sens com prenant un premier et un second pignon coniques 23 et 25 qui sont en prise, est logé dans un carter 22 d'une droite 11 de transfert. Le premier pignon conique 23 est couplé par des cannelures à un arbre intermédiaire 27 placé dans la direction de la largeur (direction droite-gauche) à gauche du véhicule et est fixé à l'arbre intermédiaire 27 par un écrou 29 de blocage. L'arbre 27 est supporté à gauche par le carter 22 par l'intermédiaire d'un premier roulement 31 lui permettant de tourner (et indirectement par l'intermédiaire du premier pignon conique 23), et à droite, par l'intermédiaire d'un second roulement 33. Un manchon 37 est monté sur l'arbre intermédiaire 27 par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 35 afin qu'il puisse tourner. Un pignon 41 est solidaire du manchon 37 du côté droit et est en prise avec un autre pignon 39 afin que lténergie-du moteur soit transmise. Un manchon 43 d'accouplement coopère axialement par l'intermédiaire de cannelures à la fois avec le manchon 37 et l'arbre intermédiaire 27 du côté gauche afin qu'il puisse coulisser axialement. En conséquence, lorsque le manchon 43 d'accouplement est déplacé en direction axiale, il vient coopérer avec les cannelures formées sur la partie de grand diamètre de l'arbre intermédiaire 27 ou s'en sépare.Le manchon 43 d'accouplement est déplacé le long du manchon 37 lorsqu'un levier (non représenté) est manoeuvré par le conducteur, si bien que le manchon 37 est couplé à l'arbre intermédiaire 27 par le manchon d'accouplement ou en est séparé. Comme décrit précédemment, le mécanisme de commutation entre les entraînements à deux roues motrices et quatre roues motrices, dans les deux sens, peut être réalisé par transmission de l'énergie du moteur à la roue arrière 21 ou non. Ainsi, ce n'est que lorsque l'arbre intermédiaire 27 et le manchon 37 sont couplés par le manchon 43 ou par le mécanisme de commutation que l'énergie est transmise par le pignon 39 à l'ensemble à engrenages 23, 25 par l'intermédiaire du manchon 37, du manchon 43 d'accouplement et de l'arbre intermédiaire 27. Le second pignon conique 25 est solidaire d'un arbre 13 à pignon d'entraînement placé du côté avant. L'arbre 13 est disposé perpendiculairement à l'arbre intermédiaire 25, il est raccordé à l'arbre 27 par l'ensemble à engrenages de changement de sens comprenant le premier et le second pignon coniques 23, 25, et il est supporté par le carter 22 de transfert par l'intermédiaire de deux roulements 45 et 47 afin qu'il puisse tourner. En outre, un joint 48 est monté de manière étanche du cté du roulement 47 placé à l'arrière du carter 22. L'appareil 15 de transmission d'énergie selon l'invention est maintenant décrit en référence à la figure 3 (du côté droit). L'appareil selon l'invention comporte un dispositif 61 d'accouplement visqueux placé entre un moyeu 63 et un boîtier 71, et un joint universel homocinétique 69. Le joint homocinétique 69 est fixé à l'extrémité arrière de l'arbre 13 et est fixé sur lui par un organe 53 de retenue. Le moyeu 63 de l'accouplement visqueux 61 a une partie centrale creuse 65. Cette partie 65 a en outre trois gorges axiales 67 placées à intervalles angulaires réguliers afin qu'elles coopèrent avec le joint homocinétique 69 d'une manière telle que le dispositif 61 d'accouplement visqueux peut tourner avec l'arbre 13 et peut s'incliner par coulissement par rapport à l'arbre 13. Le joint homocinétique est un joint tripode, un joint à double décalage etc. Les figures 4A et 4B représentent un joint tripode qui est un exemple de joint universel homocinétique 69 incorporé àl'appareil selon l'invention. Le joint tripode comporte un organe annulaire 51 couplé par l'intermédiaire de cannelures a l'extrémité de l'arbre 13, trois bras '49 dépassant radialement de l'organe annulaire 51 à intervalles angulaires réguliers, et trois galets sphériques 55 étant supportés par les trois bras 49 afin qu'ils puissent tourner, par l'intermédiaire de roulements à aiguilles 57 montés chacun sur un bras 49. Chaque galet sphérique 55 a une surface circonférentielle externe sphérique afin qu'il puisse coopérer par coulissement et par rotation avec deux surfaces latérales sphériques de chaque gorge axiale interne 67 formée dans le moyeu 63.En conséquence, lorsque le joint tripode est entraîné en rotation, le moyeu 63 peut tourner avec le joint tripode. En outre, lorsque le moyeu 63 s'incline par rapport à l'arbre 13, les galets sphériques 55 peuvent être entraînés régulièrement en rotation par l'intermédiaire des roulements à aiguilles 57 dans les gorges axiales 67 et peuvent glisser sur les surfaces sphériques internes des gorges axiales 67 du moyeu 63 et le long de ces surfaces. Les figures 5A et 5B représentent un joint à double décalage qui est un autre exemple de joint universel homocinétique 69 incorporé à l'appareil selon l'invention. Ce joint comporte plusieurs billes 111 qui peuvent coopérer par coulissement et par rotation avec les gorges axiales internes 67 du moyeu 63, un carter interne 110 monté sur l'extrémité de l'arbre 13 et ayant une première surface sphérique llOA destinée à loger plusieurs billes 111 et des secondes surfaces sphériques 110B, et un carter externe 112 ayant plusieurs trous destinés à contenir les billes et ayant des surfaces sphériques internes pouvant coopérer par coulissement avec la seconde surface sphérique llOB du carter interne 110.Comme les billes 110 coopèrent avec les gorges axiales semi-circulaires 67 formées dans le moyeu 63, lorsque le joint à double décalage est entraîné en rotation, le moyeu 63 peut être entraîné avec le joint par l'intermédiaire des billes 111. En outre, lorsque le moyeu 63 est incliné par rapport à l'arbre 13, le carter -interne 110 fixé à l'arbre 13 peut pivoter régulièrement en coulissant par rapport au carter externe -112 par l'intermédiaire des surfaces sphériques 110B, et, en outre, les billes 111 peuvent glisser sur les surfaces hémisphériques internes des gorges axiales 67 du moyeu 63 et le long de ces surfaces. Un soufflet 64 est disposé entre le moyeu 63 et l'arbre 13 à l'avant du moyeu 63, et un couvercle (non représenté) est monté sur le moyeu 63 du côté de l'arrière de ce moyeu 63 afin que sa partie creuse 65 soit fermée. Le boîtier 71 est supporté par le moyeu 63 par l'intermédiaire de roulements 73 et 75 afin qu'il puisse tourner. Le roulement 75 est placé entre le moyeu 63 et le boîtier 71, avec deux bagues élastiques circulaires 81 et 83. En outre, des trous 85 de passage de boulons sont formés à la face arrière du boîtier 71 pour la fixation de parties de brides (non représentées) de l'arbre 17 de propulsion (représenté sur la figure 2A) à l'aide de boulons. Une chambre annulaire 87 de travail est formée entre le moyeu 63 et le boîtier 71. Deux bagues 93 et 95 à section en X sont logées dans des gorges formées à l'avant et à l'arrière de cette chambre 87, chacune ayant une bague d'appui 89 ou 91 disposée vers l'extérieur afin que la chambre de travail 87 soit fermée. Cette chambre 87 de travail contient une huile de silicone très visqueuse.. Plusieurs plaques internes 101 introduisant une résistance sont placées radialement au contact du moyeu 63 et plusieurs plaques externes 103 introduisant une résistance sont placées radialement au contact du boîtier 71, à l'intérieur de la chambre 87, les plaques externes étant disposées en alternance avec les plaques internes 101. On considère maintenant le fonctionnement de l'appareil de transmission d'énergie 15 ayant cette construction. Lorsque le mécanisme de commutation entre l'entrai- nement à deux roues motrices et à quatre roues motrices est commuté de l'entraînement de deux roues motrices à l'en- traînement à quatre roues motrices, l'énergie d'entratne- ment en rotation du moteur 1 fait tourner l'arbre 13 de la boite 11 de transfert si bien que le moyeu 63 du dispositif d'accouplement visqueux 61 est entraîné en rotation par l'intermédiaire du joint homocinétique 69.Dans ces conditions, bien que l'axe central de l'arbre 17 soit incliné par rapport a celui de l'arbre 13 et en conséquence bien que le dispositif 61 d'accouplement visqueux soit incliné par rapport à l'arbre 13, comme le joint homocinétique 69 fixé à l'arbre 13 coulisse dans les gorges axiales 67 du moyeu 63, dans la direction axiale de celui-ci, l'arbre 13 et le moyeu 63 peuvent tourner à la méme vitesse angulaire. En outre, lorsque le joint universel 69 coulisse le long des gorges axiales 67, comme les galets sphériques 55 ou les billes 111 sont placés dans les gorges axiales 67, la résistance de frottement peut être réduite. La rotation du moyeu 63 est transmise des plaques internes 101 aux plaques externes 103, étant donné la résistance au cisaillement de l'huile de silicone placée dans la chambre 87, si bien que le boîtier 71 tourne et transmet l'énergie aux roues arrière 21 par l'intermédiaire de l'arbre 17 de propulsion (représenté sur la figure 2A). On considère maintenant le fonctionnement et l'effet de l'appareil selon l'invention dans le cas d'un véhicule. Lorsque le véhicule se déplace sur une route reve- tue, les roues arrière tournent avec les roues avant étant donné la présence du dispositif 61 d'accouplement visqueux. En conséquence, même'dans les conditions de fonctionnement à quatre roues motrices, le véhicule est entraîné pratiquement dans des conditions de traction avant à deux roues motrices. En outre, lorsque les roues avant 9 patinent et en conséquence lorsqu'il existe une importante différence entre les vitesses de rotation des roues avant et arrière 9 et 21, comme un couple peut etre directement transmis immédiatement aux roues arrière 21, le véhicule peut se déplacer régulièrement. En outre, lorsque le véhicule exécute un virage serré à faible vitesse, par exemple lorsqu'il est garé, comme la torsion de l'arbre de propulsion 17 peut être absorbée par le dispositif d'accouplement visqueux 61, le phénomène de freinage en virage serré peut être évité.En outre, lorsque le véhicule se déplace sur une route boueuse, comme un couple convenable est transmis aux roues avant et arrière 9 et 21 en fonction de la variation de résistance de la surface de la route, le véhicule peut être conduit avec d'excellentes performances. Comme décrit précédemment en référence à la figure 2B, comme l'appareil 15 de transmission d'énergie selon l'invention contenant à la fois le dispositif d'accouplement visqueux et le joint universel peut osciller comme indiqué en trait plein sur la figure 28, l'empattement peut être réduit d'une distance A et la dimension du tunnel du plancher peut être réduite d'une hauteur B par rapport à la disposition classique dans laquelle le dispositif 201 d'accouplement visqueux et le joint universel 205 sont disposés séparément comme indiqué en traits mixtes sur la figure 2B. En conséquence, dans ce dispositif connu, il est impossible d'augmenter l'espace du compartiment des passagers par réduction de la hauteur du tunnel 209 (voir figure 1C). En outre, comme aucun joint universel supplémentaire 205 n'est utilisé selon l'invention, le poids de l'appareil selon l'invention peut être réduit, et la longueur de l'arbre 17 de propulsion ou l'empattement peut être réduite d'une distance A. En outre, comme la partie de coopération du joint universel homocinétique 69 est placée dans le moyeu 63 du dispositif 61 d'accouplement visqueux, le joint 69 peut être protégé contre l'eau de pluie et l'eau boueuse, et du lubrifiant peut être enfermé dans la partie creuse 65 du moyeu 63 afin qu'il assure une lubrification suffisante. Comme décrit précédemment, dans l'appareil de transmission d'énergie selon l'invention, comme les axes centraux des arbres d'entrée et de sortie sont couplés avec une certaine inclinaison mutuelle, la liberté de disposition des différents organes t proximité de la boite de transfert est accrue,- l'espace occupé est réduit et le poids de l'appareil est réduit. De plus, comme le joint universel peut être recouvert par le dispositif d'accouplement visqueux, sa durabilité peut être accrue. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils de transmission qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de transmission d'énergie d'un arbre d'entrée et d'un arbre de sortie couplé à l'arbre d'entrée avec une certaine inclinaison, ou inversement, caractérisé en ce qu'il comprend (a) un joint universel homocinétique (69) fixé à une première extrémité de l'arbre d'entrée (13), (b) un moyeu (63) ayant des gorges internes (67) disposées axialement et pouvant coopérer avec le joint universel homocinétique par coulissement axial, (c) un boîtier (71) monté à la circonférence externe du moyeu de manière qu'il puisse tourner et couplé à l'arbre de sortie (17), et (d) un dispositif d'accouplement visqueux (6i) placé entre le moyeu et le boîtier. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement visqueux (61) comprend (a) plusieurs plaques internes (101) introduisant une résistance, coopérant radialement avec une surface circonférentielle externe du moyeu, (b) plusieurs plaques externes (103) introduisant une résistance, coopérant radialement avec une surface circonférentielle interne du boîtier, et (c) une chambre de travail (87) formée entre le moyeu et le boîtier et remplie d'un fluide visqueux. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu est raccordé à l'arbre d'entrée par un soufflet (64). 4. Appareil selon la revendication 1,- caractérisé en ce que le joint universel homocinétique est un joint tripode qui comprend : (a) un organe annulaire (51) monté à l'extrémité de l'arbre d'entrée et ayant trois bras (49) dépassant radialement de l'organe annulaire à intervalles angulaires réguliers, et (b) trois galets sphériques (55) supportés par les bras de manière qu'ils puissent tourner, chaque galet sphérique ayant une surface circonférentielle externe sphérique afin qu'il puisse coopérer par coulissement et par rotation avec deux surfaces sphériques latérales de chacune de trois gorges internes axiales (67) du moyeu (63). 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint universel homocinétique est un joint à double décalage qui comprend (a) plusieurs billes (111) destinées à coopérer par coulissement et par rotation avec les gorges internes axiales (67) du moyeu (63), (b) un carter interne (110) monté à l'extrémité de l'arbre d'entrée et ayant des premières surfaces sphériques destinées à supporter les billes et des secondes surfaces sphériques, et (c) un carter externe (112) ayant plusieurs trous destinés à contenir les billes et ayant des surfaces internes sphériques destinées à coopérer par coulissement avec les secondes surfaces sphériques du carter interne.