Brevet FR2651182A1 — publié le 19910301

La présente invention se rapporte en général à un arbre d'essieu de véhicule et, en particulier, à un arbre d'essieu totalement flottant et à capacité de couple élevée pour une utilisation dans des véhicules. Pendant l'utilisation, les arbres d'essieu d'entraînement de véhicules sont soumis à des charges brusques de torsion qui sont appliquées à la fois par le différentiel et les roues attachées. Après avoir conçu et constuit un véhicule, il y a une tendance à augmenter les demandes imposées sur les composants du véhicule, par exemple, par des augmentations de vitesse du véhicule, des augmentations du poids du véhicule et des augmentations de la capacité de charge du véhicule. Par ailleurs, les propriétaires et utilisateurs des véhicules demandent également des composants fiables et de longue durée de vie. Il est difficile et coûteux de reconcevoir un composant pour répondre à de nouvelles demandes et un tel composant d'une nouvelle conception nécessite souvent la modification d'autres composants en rapport. La présente invention permet d'augmenter la capacité de couple de l'arbre d'essieu totalement flottant sans changer le diamètre interne de la fusée abritant l'essieu ou le diamètre de l'arbre dans la fusée. Dans une forme d'essieu totalement flottant pour véhicule, deux essieux d'entraînement sont montés à l'intérieur d'un carter creux d'essieu. Sur les extrémités internes des essieux est formée une cannelure pour un engagement des engrenages latéraux de l'assemblage du différentiel. Les extrémités externes des essieux ont une bride qui y est formée pour fixation à un moyeu qui est supporté par des assemblages de palier sur la fusée du carter de l'essieu. Les roues menantes sont attachées au moyeu pour ainsi permettre aux essieux de "flotter" entre le différentiel et les moyeux de roue et de ne transmettre que la force menante de l'engrenage latéral au moyeu de la roue. la présente invention se rapporte à une structure perfectionnée pour un arbre d'essieu totalement flottant qui offre un meilleur couple et une meilleure durée de vie sous effort de couple. Selon la présente invention, le diamètre de la portion centrale de l'arbre d'essieu entre l'extrémité interne cannelée et l'extrémité externe à bride est accru d'une quantité prédéterminée qui permet encore à l'arbre de traverser la fusée. Ainsi, la longueur effective de la portion de l'arbre d'entraînement qui devra le plus probablement se trouver sous un effort de torsion est réduite. Dans certains cas, on a trouvé que la diminution de longueur effective pouvait donner une augmentation de 20 % de la limite élastique à la torsion et une augmentation de 250 % de la durée de vie à la torsion. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation avant, en coupe transversale partielle, montrant un essieu d'entraînement totalement flottant de l'art antérieur ainsi que son carter associé; et - la figure 2 est une vue en élévation avant, en coupe transversale partielle, d'un essieu totalement flottant selon la présente invention et son carter associé. La figure 1 montre une construction d'un essieu de l'art antérieur comprenant un arbre d'essieu 11 qui est monté dans un carter 12. L'arbre 11 est représentatif d'une paire de tels arbres, dont les extrémités internes engagent un ensemble différentiel (non représenté) également monté dans le carter. Seule une portion du carter de l'essieu est montrée, en section transversale, de manière que l'arbre 11 ne soit pas obscurci. L'arbre 11 a une extrémité interne 13 sur laquelle est formée une cannelure pour l'engagement d'un engrenage latéral (non représenté) de l'ensemble différentiel précédemment mentionné. L'arbre 11 a un corps d'arbre d'un diamètre généralement constant ou portion centrale 14 qui s'étend de l'extrémité interne 13 jusqu'à une extrémité externe 15 à bride. Bien que l'arbre 11 traverse l'intérieur du carter 12, il est supporté sur deux paliers à rouleaux coniques 16 qui sont montés à l'extérieur d'une extrémité externe ou de fusée du carter 12. L'extrémité externe à bride 15 est attachée par tout moyen approprié, comme un certain nombre de boulons 17 et de rondelles de blocage 18, à un moyeu 19. Le moyeu 19 est supporté rotatif sur les paliers à rouleaux coniques 16 et comprend une bride 20 s'étendant généralement radialement, à laquelle peut être fixée une jante (non représentée) de roue de véhicule. Une ouverture 21 formée dans la bride 20 représente l'une d'un certain nombre de telles ouvertures pour la fixation d'une jante de roue par tout moyen approprié comme des boulons et écrous. Le moyeu 19 est généralement tubulaire avec son extrémité externe fermée par l'extrémité externe à bride 15 de l'arbre 11. L'extrémité interne du moyeu 19 est fermée par un joint annulaire 22 qui est monté à l'extérieur du carter 12. Le joint annulaire 22 est monté adjacent à une bride annulaire 23 s'étendant radialement qui est attachée à la surface externe du carter 12. La bride 23 est utilisée pour monter le carter 12 à un véhicule 24 par un moyen de fixation tel qu'un boulon 25 et un écrou 26. L'extrémité externe du carter 12, o est monté le moyeu 19, a une portion de diamètre interne réduit 27 à travers laquelle s'étend le corps 14 de l'arbre. Le carter 12 a également une portion de diamètre interne plus grand 28 qui s'étend de la portion de diamètre réduit 27 jusqu'à la zone adjacente à la cannelure 13 de l'extrémité interne de l'arbre 11. Sur la figure 2 est montré un arbre d'essieu d'entraînement 31 qui est formé selon la présente invention. L'arbre d'essieu 31 traverse le carter 12. L'arbre d'essieu 31 est attaché au moyeu 19 qui est lo supporté par les paliers à rouleaux coniques 16 sur la surface externe de la portion de fusée du carter 12. Le moyeu 19 comprend la bride 20 pour monter une jante de roue en utilisant les ouvertures 21. L'extrémité interne du moyeu 19 est fermée par le joint annulaire 22 qui est monté sur le carter d'essieu à proximité de la bride 23. Comme on l'a indiqué ci-dessus, la bride 23 est utilisée pour monter le carter d'essieu 12 sur le véhicule 24 en utilisant le boulon 25 et l'écrou 26. L'arbre d'essieu 31 comprend une cannelure d'extrémité interne 32 pour l'engagement d'un engrenage latéral du différentiel. A proximité de l'extrémité cannelée 32 se trouve une portion effilée 33 d'un diamètre accru. La portion effilée 33 forme une transition entre l'extrémité cannelée 32 de plus petit diamètre et une portion de diamètre accru 34 qui passe à travers la portion de plus grand diamètre interne 28 du carter 12. Au point ou la portion de plus grand diamètre interne 28 rencontre la portion le diamètre interne réduit 27 du carter 12, l'arbre 31 comprend une portion effilée 35. La portion 35 diminue en diamètre pour former une transition entre la portion de diamètre accru 34 et un corps 36 de l'arbre de plus petit diamètre qui s'étend dans une extrémité externe à bride 37. L'extrémité externe à bride 37 est attachée à une extrémité externe ouverte du moyeu 19 par un certain nombre des boulons 17 et rondelles de blocage 18. Si les extrémités cannelées 13 et 32 ont à peu près le même diamètre et que les corps d'arbre 14 et 36 ont à peu près le même diamètre, alors les portions effilées 33 et 35 et la portion de diamètre accru 34 de l'arbre 31 offrent un meilleur couple et une durée de vie sous effort de couple accrue par diminution de la longueur effective de la portion de l'arbre qui devra le plus probablement se rompre sous l'effort de torsion. Dans une application, la portion de diamètre accru de l'arbre d'essieu 31 s'est révélée offrir une augmentation de 20 % de la limite élastique à la torsion et une augmentation de 250 % de la durée de vie à la torsion. La portion de diamètre accru 34 de l'arbre d'essieu 31 s'étend sur la majorité de la longueur de l'arbre et est d'un diamètre tel qu'elle s'adapte tout juste à travers la portion de diamètre interne réduit 27 du carter 12. Typiquement, un jeu de 2,5 à 3 mm est utilisé entre le diamètre maximum de la portion 34 de l'arbre d'essieu et le diamètre minimum de la portion 27 du carter. De plus, les portions effilées 33 et 35 sont formées à un angle relativement petit par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre, tel qu'environ 50. Une telle configuration écourte la longueur effective de l'arbre par rapport à la portion qui se fléchira d'abord sous les forces de torsion. Plus la longueur de l'arbre est courte, plus le rapport de la limite élastique à la torsion à la résistance à la rupture par torsion est élevé. Ainsi, sans changement du diamètre du corps 36 de l'arbre, la résistance à la déformation par torsion de l'arbre d'essieu augmentera et la durée de vie à la fatigue par torsion, qui est basée sur la résistance à la déformation par torsion, augmentera également. Cela permet d'augmenter la capacité de couple de l'essieu sans devoir augmenter la taille des cannelures de l'arbre ou la taille de la fusée, et le carter d'essieu et le moyeu associé n'ont pas à être conçus à nouveau pour obtenir la performance maximale d'un arbre d'un diamètre donnée. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Assemblage d'un essieu totalement flottant pour un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: un carter creux (12) ayant une portion de fusée de diamètre interne réduit à une extrémité externe; un moyeu de roue (19) supporté rotatif sur ladite portion de fusée du carter d'essieu; un arbre d'essieu d'entraînement (31) traversant ledit carter et se terminant en une extrémité à bride au-delà de ladite portion de fusée de diamètre interne réduit dudit carter, ledit arbre ayant une portion de diamètre accru qui s'étend vers l'intérieur de ladite portion de fusée de diamètre interne réduit dudit carter; et un moyen pour relier ladite portion à bride dudit arbre audit moyeu pour une rotation avec lui. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre d'essieu a une cannelure (32) qui est formée à une extrémité opposée à l'extrémité à bride. 3. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre d'essieu a des portions extrêmes opposées d'un diamètre prédéterminé, la portion de diamètre accru (34) étant placée entre lesdites portions extrêmes et attachée par des portions effilées (33, 35). 4. Assemblage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les portions effilées (33, 35) s'étendent à un angle qui est à peu près de 5 par rapport à un axe longitudinal de l'arbre d'essieu. 5. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion de diamètre accru (34) s'étend sur une majorité de la longueur de l'arbre d'essieu. 6. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un diamètre maximum de la portion de diamètre accru (34) de l'arbre d'entraînement a environ 2,5 mm de moins que la diamètre minimum de la portion de fusée de diamètre interne réduit du carter. 7. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre maximum de la portion de diamètre accru (34) de l'arbre d'essieu a environ 2,5 à 3 mm de moins que le diamètre minimum de la portion de fusée de diamètre interne réduit du carter. 8. Assemblage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'arbre d'essieu a des portions extrêmes opposées (32, 27) d'un diamètre prédéterminé, la portion de diamètre accru (34) étant placée entre les portions extrêmes et attachée à celles-ci par des portions effilées qui s'étendent à un angle d'environ 5 par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'essieu. 9. Assemblage d'un essieu totalement flottant, caractérisé en ce qu'il comprend: un carter creux d'essieu (12) ayant une portion de fusée de diamètre interne réduit à une extrémité et une portion de diamètre interne plus grand qui s'étend de ladite portion de fusée de diamètre interne réduit; un moyeu de roue (19) supporté rotatif sur ledit carter d'essieu à son extrémité de diamètre interne réduit; un arbre d'essieu d'entraînement (31) traversant ledit carter et ayant une extrémité à bride formée à une extrémité externe et une extrémité cannelée formée à une extrémité interne, et une portion de diamètre accru qui s'étend entre lesdites extrémités interne et externe et qui est d'un diamètre légèrement plus petit que la portion de fusée de diamètre interne réduit du carter; et un moyen pour la fixation de l'extrémité à bride au moyeu de roue pour une rotation avec lui. 10. Assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la portion de diamètre accru (34) s'étend sur une majorité de la longueur de l'arbre d'essieu et est attachée aux extrémités interne et externe par des portions effilées. 11. Assemblage d'essieu totalement flottant, du type ayant un carter creux avec une portion de diamètre interne réduit à son extrémité externe et une portion de diamètre interne plus grand s'étendant vers l'intérieur de la portion de diamètre interne réduit, un moyeu de roue supporté rotatif sur le carter à l'extrémité externe, un arbre d'essieu d'entraînement s'étendant à travers le carter et ayant une extrémité externe à bride et une extrémité interne cannelée, et des moyens de fixation de l'extrémité externe à bride au moyeu de la roue, caractérisé en ce qu'il comprend une portion de diamètre accru (34) qui est formée entre les extrémités interne et externe de l'arbre d'essieu et une paire de portions effilées (33, 35) attachées entre la portion de diamètre accru et les extrémités interne et externe de l'arbre d'essieu, formant une transition entre le diamètre de la portion de diamètre accru et les diamètres des extrémités interne et externe de l'arbre d'essieu, ladite portion de diamètre accru et lesdites portions effilées formant une majorité de la longueur de l'arbre d'essieu.