Brevet FR2660712A1 — publié le 19911011

L'invention se rapporte à un arbre de transmis- sion qui est fabriqué en une seule pièce par déforma- tion, notamment pour l'entratnement d'un véhicule automo- bile, constitué par un arbre tubulaire symétrique, qui comprend une région tubulaire centrale de grand diamètre extérieur, des zones d'extrémité formées aux deux bouts et des zones dentées de réception des joints articulés. On connait déjà par le DE-A-30 09 277 un arbre de transmission de ce type destiné à être utilisé comme arbre latéral ou demi-arbre pour la propulsion d'un véhi- cule automobile L'arbre de transmission est essentielle- ment composé d'un arbre tubulaire qui présente deux ex- trémités échelonnées en diamètre et munies des zones de réception des joints articulés La totalité de la partie centrale de l'arbre tubulaire est de conformation cylin- drique et présente le diamètre extérieur maximum Pour obtenir une résistance mécanique uniforme sur toute la zone de l'arbre tubulaire, l'épaisseur de paroi décroît avec l'accroissement du diamètre extérieur Dans cette forme de réalisation, un inconvénient consiste en ce qu'on recherche uniquement la résistance mécanique de l'arbre et qu'on ne peut réaliser une adaptation de la fréquence propre en flexion aux besoins de chaque cas que dans une mesure limitée et qu'en général, cette f ré- quence propre se trouve dans la région d'une fréquence d'excitation du groupe moteur-boîte de vitesses, de sor- te qu'il n'est pas possible d'éviter des bruits de vibra- tion gênants. L'invention se donne donc pour but de créer un arbre de transmission dont le comportement vibratoire soit amélioré, grâce au fait qu'il est possible, avec des moyens de construction simples, de placer la fréquen- ce propre dans un intervalle de fréquence o les excita- tions extérieures sont minimes, et qu'il est aussi possi- ble de réduire les bruits de vibration. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la zone tubulaire centrale présente une épaisseur de paroi approximativement constante et que le diamètre extérieur présente un profil de variation sur la longueur axiale qui est analogue au profil de varia- tion de l'amplitude de la vibration fondamentale de deuxième ordre ou d'un ordre supérieur de la fréquence propre en flexion. En adoptant une épaisseur de paroi constante de l'arbre de transmission, avec variation du diamètre exté- rieur, on obtient une répartition de la surface de sec- tion qui est optimisée vis-à-vis de la fonction, et qui répond aux spécifications essentielles de résistance mé- canique, en même temps qu'on peut obtenir la rigidité de torsion nécessaire et que la fréquence de résonance pro- pre pour les vibrations de flexion et de torsion de l'ar- bre peut être adaptée aux besoins Ceci signifie qu'en ce qui concerne leur capacité de charge, les sections sont supérieures à la dimension minimale nécessaire, quelquefois de très loin, en même temps que la rigidité de torsion et le comportement acoustique sont optimisés. Si le profil de l'arbre tubulaire concorde avec celui de l'amplitude de la vibration fondamentale de deuxième or- dre ou d'un ordre supérieur de la fréquence propre en flexion, la croissance de la surface de section en direc- tion du milieu de chaque moitié de l'arbre détermine une croissance de la résistance à la déformation de l'arbre tubulaire dans le même sens et le comportement vibratoi- re ainsi que le niveau de bruit sont améliorés. On obtient une variation continue de la surface de section, par exemple par le fait que le diamètre exté- rieur maximum est formé au milieu des moitiés de l'arbre tubulaire ou dans le voisinage de ce milieu, et que le diamètre extérieur minimum est formé dans le voisinage des deux zones d'extrémité de l'arbre tubulaire et à proximité du milieu de l'arbre tubulaire En conservant la symétrie du tube, on peut prolonger la zone tubulaire centrale selon une forme cylindrique à chacune des deux extrémités Avec ces conformations de l'arbre tubulaire, on peut reporter la fréquence de résonance propre dans un intervalle o l'excitation extérieure est extrêmement faible, de sorte que les bruits de vibrations gênants peuvent ainsi être évités. La conformation de l'arbre tubulaire entre le point de diamètre extérieur maximum et le point de diamè- tre extérieur minimum est réalisée ici avec une forme co- nique et/ou parabolique en coupe longitudinale, de sorte qu'on obtient une variation continuelle de la surface de section transversale. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexé sur lesquels: la figure 1 représente un véhicule automobile équipé d'arbres de transmission avant et arrière; la figure 2 est une coupe longitudinale d'une forme de réalisation de l'arbre tubulaire; la figure 3 est une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation de l'arbre tubulaire. Sur la figure 1, on a représenté schématique- ment un véhicule automobile 1 à propulsion intégrale, dans lequel un moteur avant 2, complété d'une boîte de vitesses 3 et d'un différentiel d'essieu avant 4, entraî- ne les roues avant 5 par l'intermédiaire d'arbres de transmission avant 6 Le couple d'entratnement des roues arrière 7 est pris sur le différentiel 4 de l'essieu avant et transmis à un différentiel 9 d'essieu arrière par un arbre de transmission longitudinal 8 Le différen- tiel 9 de l'essieu arrière entraîne les roues arrière 7 par l'intermédiaire d'arbres de transmission arrière 10. Les arbres de transmission avant et arrière 6, 10 doi- vent être réalisés conformément à l'invention. Sur les figures 2 et 3, on a représenté un ar- bre de transmission 6, 10 qui est logé, par ses zones de réception dentées prévues dans les zones d'extrémité 11, 12, dans des évidements correspondants d'éléments inté- rieurs, non représentés, de joints articulés Dans les exemples représentés, l'épaisseur de paroi D est inchan- gée sur toute la longueur de l'arbre tubulaire Toute- fois, on peut aussi envisager que l'épaisseur de paroi D- soit d'une configuration différente dans certaines zones de l'arbre tubulaire Le diamètre extérieur Da minimum est formé au milieu M de l'arbre tubulaire ainsi que dans le voisinage des zones d'extrémité 11, 12 Sur les figures 2 et 3, le diamètre extérieur Da maximum est for- mé au milieu Mj, M 2 de chaque moitié 13, 14 de l'arbre tubulaire et, sur la figure 3, la zone tubulaire centra- le Rm de l'arbre tubulaire est en outre prolongée avec une forme cylindrique Dans chacun de ces arbres de transmission, les zones comprises entre le diamètre exté- rieur Da maximum et le diamètre extérieur Da minimum sont coniques En variante, on peut envisager que ces zo- nes soient d'une conformation parabolique en coupe longi- tudinale ou, en partie conique et en partie parabolique en coupe longitudinale, la symétrie axiale et de rota- tion restant conservée. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C N T I O N S 1 Arbre de transmission ( 6, 10) qui est fabri- qué en une seule pièce par déformation, notamment pour l'entraînement d'un véhicule automobile ( 1), constitué par un arbre tubulaire symétrique, qui comprend une zone tubulaire centrale (Rm) de grand diamètre extérieur (Da), des zones d'extrémité ( 11, 12) formées aux deux bouts, et des zones dentées de réception des joints arti- culés, caractérisé en ce que la zone tubulaire centrale (Rm) présente une épaisseur de paroi (D) approximative- ment constante, et le diamètre extérieur (Da) présente un profil de variation sur la longueur axiale qui est analogue au profil de la variation de l'amplitude de la vibration fondamentale de deuxième ordre ou d'un ordre supérieur de la fréquence propre en flexion. 2 Arbre de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone tubulaire centrale (Rm) est prolongée en direction des deux zones d'extrémité ( 11, 12) avec une forme cylindrique constante. 3 Arbre de transmission selon une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le diamè- tre extérieur (Da) minimum est formé au milieu (M) de l'arbre tubulaire et dans le voisinage de chacune des deux zones d'extrémité ( 11, 12) de l'arbre tubulaire. 4 Arbre de transmission selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamè- tre extérieur (Da) maximum est formé au milieu (Ml, M 2) de chacune des deux moitiés ( 13, 14) de l'arbre tubulai- re. Arbre de transmission selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamè- tre extérieur (Da) maximum est formé dans le voisinage du milieu (Ml, M 2) de chacune des deux moitiés ( 13, 14) de l'arbre tubulaire. 6 Arbre de transmission selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre tubulaire est de configuration conique et/ou parabolique en coupe longitudinale dans chacune des zones comprises entre le point de diamètre extérieur (Da) minimum et le point de diamètre extérieur (Da) maximum.