Brevet FR2662120A1 — publié le 19911122

L'invention concerne un système d'entraînement pour entraîner les roues d'un véhicule automobile à quatre roues motrices, comprenant un arbre articulé qui relie l'entraînement des roues entraînées en permanence à l'entrée du différentiel entre les roues de l'essieu non entraîné de façon continue, système dans lequel un coupleur à fluide visqueux, constitué d'un boîtier et d'un moyeu en tant que parties d'accouplement, de disques ou lamelles disposés dans l'espace intérieur formé entre le boîtier et le moyeu et solidarisés en rotation suivant un ordre déterminé avec l'une ou l'autre de ces parties d'accouplement, ainsi que d'un fluide visqueux remplissant en partie au moins l'espace intérieur restant, fait partie intégrante de l'arbre articulé, lequel est relié à l'entraînement et à l'en- trée du différentiel mentionné par des joints d'articu- lation disposés aux extrémités de l'arbre. Un tel système est connu par DE 39 16 144 Ai. Selon ce document, le moyeu du coupleur à fluide vis- queux forme en même temps la partie extérieure d'un joint tripode La partie intérieure de ce Joint, c'est- à-dire l'étoile à trois branches, sur laquelle sont disposés rotatifs et coulissants les galets, est prévue directement à la sortie d'une boîte de dérivation Cette boîte est en liaison d'entraînement avec la boîte de vitesses par laquelle sont commandées les roues entraî- nées en permanence de l'essieu avant La disposition coaxiale directe du coupleur et l'intégration de son moyeu dans le joint ont l'inconvénient que les deux organes s'influencent mutuellement Le joint d'articu- lation s'échauffe pendant la transmission d'un couple. Sa chaleur est directement transmise au coupleur à fluide visqueux Le coupleur est donc chauffé par le joint A l'inverse, il se produit également une dissi- pation dans le joint de la chaleur produite dans le coupleur Or, la caractéristique de transmission d'un couple par le coupleur, dépend dans une mesure considé- rable de l'échauffement du fluide visqueux contenu à l'intérieur -La viscosité de ce fluide diminue à mesure que la température croît et une diminution du couple transmis en est la conséquence Si l'échauffement est plus accentué, le degré de remplissage du coupleur augmente, donc aussi le couple transmissible En cas d'échauffement par le joint à des vitesses de rotation absolues élevées, il est possible que le coupleur transmette également un couple lorsque cela n'est pas désiré La caractéristique de transmission d'un couple par le coupleur, se décale par conséquent vers des zones indésirées avec une telle disposition. Un autre inconvénient est que le coupleur à fluide visqueux représente une masse considérable qui, en raison de la conception du joint tripode, effectue un mouvement excentré cyclique autour du centre du joint, par rapport à l'étoile tripode disposée fixe Il en résulte des balourds aux vitesses de rotation élevées. L'invention vise à proposer un système d'en- traînement avec lequel le coupleur a fluide visqueux soit intégré dans l'arbre articulé de manière que les influences réciproques du joint d'articulation et du coupleur soient exclues et que l'on obtienne en plus un fonctionnement tranquille de l'arbre articulé. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que l'arbre articulé est composé de plusieurs tronçons reliés entre eux par un joint d'arti- culation, qu'un palier intermédiaire est placé à proxi- mité immédiate d'un joint reliant deux tronçons de l'arbre articulé, palier intermédiaire par lequel l'arbre articulé est appuyé sur le dessous de caisse du véhicule, que le coupleur à fluide visqueux est disposé directement à la suite du côté éloigné du joint du palier intermédiaire, que l'une des deux parties d'ac- couplement est pourvue d'un prolongement formant un axe, lequel est monté dans le palier intermédiaire et fait saillie de ce palier en direction du joint disposé à la suite de l'autre côté du palier intermédiaire, le joint étant disposé solidaire en rotation sur la partie saillante de l'axe, et que l'autre partie d'accouplement est solidarisée en rotation avec le tronçon d'arbre placé du côté du palier intermédiaire qui est éloigné du joint directement voisin de ce palier. Cette disposition a l'avantage que l'on obtient un fonctionnement tranquille de l'arbre grâce au fait que le coupleur à fluide visqueux est prévu à proximité immédiate du palier intermédiaire Le compor- tement en vibration et en résonance de l'arbre articulé est en outre influencé de façon favorable par l'inter- position du coupleur Les influences mutuelles du joint et du coupleur sont exclues. Par le document DE 35 22 269 A Il, on connaît la réalisation en plusieurs parties d'un arbre articulé pour l'entraînement des roues arrière d'un véhicule automobile à quatre roues motrices, de même que le support en rotation des tronçons de cet arbre au moyen d'un palier intermédiaire, avec la disposition d'un joint d'articulation à proximité de ce palier. Pour la mise en oeuvre de l'invention, il est préférable de réaliser le montage de manière que l'axe soit prévu sur le moyeu formant la deuxième partie d'accouplement du coupleur à fluide visqueux, laquelle est sortie du boîtier formant la première partie d'ac- couplement du coupleur, le moyeu étant monté par cet axe dans le palier intermédiaire et étant solidarisé en rotation avec le joint placé de l'autre côté du palier intermédiaire Le boîtier du coupleur est alors monté rotatif sur le moyeu de celui-ci. On obtient des conditions de raccordement particulièrement favorables lorsque une paroi d'extré- mité du boîtier du coupleur à fluide visqueux est pourvue d'un embout central dont la surface extérieure forme une portée pour le raccordement d'un tube inter- médiaire faisant partie du tronçon d'arbre correspon- dant. Il est possible de former un perçage central dans cet embout et d'y faire pénétrer le moyeu On obtient ainsi une base d'appui agrandie du boîtier du coupleur sur le moyeu. Une autre caractéristique de l'invention prévoit que le moyeu est creux du côté du boîtier du coupleur et est réalisé sous la forme d'un axe massif du côté du joint, et que l'axe massif est pourvu d'une portée pour un palier du boîtier du coupleur et d'une portée pour le palier intermédiaire, ainsi que, vers l'extrémité, d'une denture pour son raccordement soli- daire en rotation à une partie du joint. Ainsi, le moyeu sert en même temps de support pour le joint d'articulation Les raccordements dans la région du palier intermédiaire entre les deux tronçons de l'arbre sont ainsi simplifiés dans l'ensemble. Pour le montage rotatif du boîtier du coupleur sur le moyeu de celui-ci, il est proposé de prévoir un roulement à aiguilles entre l'embout et le moyeu et de prévoir un roulement à billes du côté du palier intermédiaire. Il est préférable que l'arbre articulé soit formé de deux tronçons et d'un palier intermédiaire Des arbres articulés composés d'un plus grand nombre de tronçons sont également concevables, mais le coupleur à fluide visqueux serait alors coordonné seulement à l'un des tronçons de l'arbre et les raccordements seraient réalisés conformément à l'invention dans la région d'un palier intermédiaire. Il est proposé en outre, conformément à une autre caractéristique de l'invention, que le joint voisin du palier intermédiaire soit un joint à croisillon dont une fourche est glissée et fixée sur le moyeu du coupleur Les joints à croisillon sont parti- culièrement avantageux pour ce qui concerne le dévelop- pement de chaleur dans la transmission de couples, à condition que les angles de flexion ne dépassent pas certaines grandeurs. Il est proposé enfin que la fourche du joint fixe axialement la bague intérieure d'un roulement prévu dans le palier intermédiaire et, par l'intermédiaire d'une douille-entretoise, la bague intérieure du roule- ment à billes sur le moyeu du coupleur On obtient ainsi un montage simple. Un avantage général de la solution apportée par l'invention est que, en raison de l'intégration du coupleur dans l'arbre articulé, il devient également possible de transformer un véhicule à quatre roues motrices permanentes en un véhicule à quatre roues motrices dont les roues non entraînées en permanence peuvent être ajoutées pour la propulsion du véhicule, au moyen du coupleur à fluide visqueux, en cas de patinage des roues entraînées de façon continue Un tel système d'entraînement a l'avantage d'éviter des déformations dans la transmission, surtout pendant le rangement ou le parcage du véhicule. 215 Les coupleurs à fluide visqueux sont en eux-mêmes connus pour l'entraînement de véhicules automobiles, comme le montre le brevet GB 1 357 106 par exemple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré mais nullement limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement un véhicule automobile à quatre roues motrices avec un système d'entraînement selon l'invention; la figure 2 montre à plus grande échelle l'arbre articulé entre les deux essieux; et la figure 3 montre à une échelle plus grande encore la disposition relative et le montage du coupleur à fluide visqueux, du palier intermédiaire et du joint entre les tronçons de l'arbre. La figure 1 représente un véhicule automobile 1 propulsé par un moteur 2 auquel est combinée une boîte de vitesses 3 Les roues avant 6 sont entraînées à partir de la boîte de vitesses 3 par l'intermédiaire d'un différentiel d'essieu avant 4 et d'arbres latéraux La transmission du couple aux roues arrière 17 du véhicule s'effectue par l'intermédiaire d'une boîte de dérivation 7 et d'un arbre articulé 8 Ce dernier comprend un premier tronçon 9 raccordé par un premier joint d'articulation 11 à la boîte de dérivation 7. L'arbre articulé 8 comporte en outre un second tronçon qui est relié par un deuxième joint d'articulation 11 à un différentiel 12 entre les roues arrière 17 en vue de l'entraînement de ces dernières par des arbres latéraux arrière 16 Les deux tronçons 9, 10 de l'arbre sont reliés entre eux par un coupleur 14 à fluide visqueux et un joint d'articulation supplémentaire 15. Un palier intermédiaire 13 est prévu entre le coupleur 14 et le joint supplémentaire 15 et est fixé par exemple au dessous de caisse du véhicule 1 La réalisation de l'arbre articulé 8 et en particulier la coordination mutuelle du palier intermédiaire 13, du coupleur 14 à fluide visqueux et du joint supplémentaire 15 seront décrites ci-après plus en détail en référence aux figures 2 et 3. On voit sur la figure 2 que le premier joint 11, par lequel le premier tronçon 9 de l'arbre est raccordé à la boîte de dérivation 7, est un joint à croisillon Il comprend une fourche à bride 18 fixée à la bride menée de la boîte de dérivation 7 La fourche à bride 18 est reliée de façon articulée par un croisillon 19 à une fourche 20 de raccordement à un tube intermé- diaire 21 qui est solidarisé en rotation avec le boîtier 22 du coupleur 14 Ce dernier est suivi du palier intermédiaire 13 Le joint supplémentaire 15, également du type à croisollon, se trouve de l'autre côté du palier intermédiaire 13 Ce joint appartient au tronçon de l'arbre dont l'autre extrémité est reliée par le deuxième joint il au côté menant du différentiel 12 pour no l'entraînement des roues arrière 17. La figure 3 montre la disposition relative du coupleur 14, du palier intermédiaire 13 et du joint supplémentaire 15 Le coupleur 14 comporte un boîtier 22 possédant une première paroi d'extrémité 23 avec un embout central 24 pourvu d'un perçage 31, ainsi qu'une seconde paroi d'extrémité 27 La surface extérieure de l'embout 24 possède une portée 25 pour le tube intermé- diaire 21, lequel fait partie du premier tronçon 9 de l'arbre articulé 8 Les deux parois d'extrémité 23, 27 sont reliées à la paroi latérale 26 du boîtier Le moyeu 28 du coupleur est monté rotatif dans le boîtier 22 Il comprend un segment creux 29 coordonné au boîtier 22 du coupleur et un axe massif 30 dirigé vers le palier intermédiaire 13 et le joint supplémentaire 15 Pour le montage du moyeu 28, le perçage 31 dans l'embout 24 est réalisé comme une portée pour un roulement à aiguilles 32 appuyé sur la surface extérieure du segment creux 29 du moyeu 28. Le moyeu 28 du coupleur est en outre monté dans la paroi d'extrémité 27 du boîtier 22 par un roulement à billes 35 La bague intérieure de ce roule- ment est maintenue sur une portée 33 formée par une partie de diamètre réduit de l'axe massif 30 du moyeu 28 La bague extérieure du roulement à billes 35 est reçue dans un alésage 34 de la paroi d'extrémité 27 et est maintenue en place par un jonc L'espace intérieur 37 du coupleur 14, délimité entre le boîtier 22 et le moyeu 28, est étanché par des joints 36 La paroi latérale 26 du boîtier 22 présente intérieurement une denture ou cannelure 38 dans laquelle des disques ou A lamelles extérieurs 39 de forme annulaire sont maintenus solidaires en rotation et éventuellement aussi à des distances axiales déterminées les uns des autres La surface extérieure du moyeu 28 du coupleur présente également une denture ou cannelure 40 dans laquelle des L 1 disques ou lamelles intérieurs 41 de forme annulaire sont maintenus solidaires en rotation et éventuellement de manière qu'ils soient axialement mobiles. Les disques intérieurs 41 et les disques extérieurs 39 sont disposés en alternance suivant un i 5 ordre déterminé et chevauchent en partie au moins Le reste de l'espace intérieur 37 du coupleur 14, c'est-à- dire la partie non occupée par les disques intérieurs et extérieurs 39, 41, est rempli en partie au moins par un fluide visqueux, de l'huile de silicone par exemple. Le palier intermédiaire 13 est placé sur l'axe massif 30 du moyeu 28 du coupleur Il comprend le support de palier 42, fixé au dessous de caisse 43 du véhicule, dont une petite partie seulement est repré- sentée, un corps de palier 44, en caoutchouc par exemple, servant au montage élastique et à l'amortisse- ment des vibrations, ainsi qu'un roulement à billes 45. La bague intérieure 46 de ce roulement est montée sur une portée 47 de l'axe 30 Le roulement à billes 35 est fixé axialement sur la portée 33 de l'axe 30 par une douille-entretoise 48 prévue entre la bague intérieure du roulement 35 et la bague intérieure du roulement 45. La douille-entretoise 48 peut servir à la fixation directe du roulement 35, mais il est possible aussi qu'elle soit sollicitée axialement par la bague inté- rieure 46, contre laquelle elle est appliquée, et qu'elle soit fixée ensemble avec cette bague L'axe 30 s'étend à travers la bague intérieure 46 du roulement Son extrémité faisant saillie de l'autre côté du palier intermédiaire 13, porte une denture ou cannelure 49 Sur cette dernière est glissée, par sa partie tubulaire 51 dont l'intérieur présente également une denture ou cannelure la fourche 50 du joint supplé- mentaire 15 faisant partie du second tronçon 10 de l'arbre, de sorte que cette fourche de joint est soli- darisée en rotation avec l'axe 30 Ce dernier possède en outre, à son extrémité dirigée vers le tronçon d'arbre , un bout fileté 53 sur lequel est vissé un écrou 54. Cet écrou presse la partie tubulaire 51 de la fourche de joint 50 par sa face d'extrémité 52 contre la bague intérieure 46 du roulement 45 Cette disposition peut en même temps servir à immobiliser la bague intérieure du roulement à billes 35 sur le moyeu 28 par l'intermé- diaire de la douille-entretoise 48. REVENDI CATI ONS 1 Système d'entraînement pour entraîner les roues d'un véhicule automobile à quatre roues motrices, comprenant un arbre articulé qui relie l'entraînement D des roues entraînées en permanence à l'entrée du diffé- rentiel entre les roues de l'essieu non entraîné de façon continue, système dans lequel un coupleur à fluide visqueux, constitué d'un boîtier et d'un moyeu en tant que parties d'accouplement, de disques ou lamelles disposés dans l'espace intérieur formé entre le boîtier et le moyeu et solidarisé en rotation suivant un ordre déterminé avec l'une ou l'autre de ces parties de l'accouplement, ainsi que d'un fluide visqueux remplis- sant en partie au moins l'espace intérieur restant, fait partie intégrante de l'arbre articulé, lequel est relié à l'entraînement et à l'entrée du différentiel mentionné par des joints d'articulation disposés aux extrémités de l'arbre, caractérisé en ce que l'arbre articulé ( 8) est composé de plusieurs tronçons ( 9, 10) reliés entre eux par un joint d'articulation ( 15), qu'un palier intermé- diaire ( 13) est placé à proximité immédiate d'un joint ( 15) reliant deux tronçons ( 9, 10) de l'arbre articulé, palier intermédiaire par lequel l'arbre articulé ( 8) est appuyé sur le dessous de caisse ( 43) du véhicule ( 1), que le coupleur à fluide visqueux ( 14) est disposé directement à la suite du côté éloigné du joint ( 15) du palier intermédiaire ( 13), que l'une ( 28) des deux parties d'accouplement est pourvue d'un prolongement formant un axe ( 30), lequel est monté dans le palier intermédiaire ( 13) et fait saillie de ce palier en direction du joint ( 15) disposé à la suite de l'autre côté du palier intermédiaire ( 13), le joint ( 15) étant disposé solidaire en rotation sur la partie saillante de l'axe ( 30, et que l'autre partie ( 22) d'accouplement est solidarisée en rotation avec le tronçon d'arbre ( 9) placé du côté du palier intermédiaire ( 13) qui est il éloigné du joint ( 15) directement voisin de ce palier ( 13). 2 Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe ( 30) est prévu sur le moyeu ( 28), formant la deuxième partie d'accouplement du coupleur ( 14) à fluide visqueux, laquelle est sortie du boîtier ( 22) formant la première partie d'accouplement, le moyeu ( 28) étant monté par cet axe ( 30) dans le palier intermédiaire ( 13) et étant solidarisé en rota- 1 G tion avec le joint ( 15) placé de l'autre côté du palier intermédiaire ( 13). 3 Système d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier ( 22) du coupleur ( 14) à fluide visqueux est monté rotatif sur le moyeu ( 28) de ce coupleur. 4 Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une paroi d'extrémité ( 23) du boîtier ( 22) du coupleur ( 14) à fluide visqueux est pourvue d'un embout central ( 24) dont la surface exté- rieure ( 25) forme une portée pour le raccordement d'un tube intermédiaire ( 21) faisant partie du tronçon d'arbre ( 9) correspondant. Système d'entraînement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'embout ( 24) possède un perçage central ( 31) dans lequel pénètre le moyeu ( 28) du coupleur. 6 Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu ( 28) est creux (seg- ment creux 29) du côté du boîtier ( 22) du coupleur et est réalisé sous la forme d'un axe massif ( 30) du côté du joint ( 15), et que l'axe massif ( 30) est pourvu d'une portée ( 33) pour un palier ( 35) du boîtier ( 22) du coupleur et d'une portée ( 47) pour le palier intermé- diaire ( 13), ainsi que, vers l'extrémité, d'une denture ( 49) pour son raccordement solidaire en rotation à une partie ( 50) du joint ( 15). 7 Système d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier ( 22) du coupleur est monté rotatif sur le moyeu ( 28) par un roulement à aiguilles ( 32) prévu entre l'embout ( 24) et le moyeu ( 28) du coupleur et par un roulement à billes ( 35) du côté du palier intermédiaire ( 13). 8 Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre articulé ( 8) comprend deux tronçons ( 9, 10) et un palier intermédiaire ( 13). 9 Système d'entraînement selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint ( 15) voisin du palier intermédiaire ( 13) est un joint à croisillon dont une fourche ( 50) est glissée et fixée sur le moyeu ( 28, 30) du coupleur. 10 Système d'entraînement selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fourche de joint ( 50) fixe axialement, sur le moyeu ( 28) du coupleur, la bague intérieure ( 46) d'un roulement ( 45) faisant partie du palier intermédiaire ( 13) et, par l'intermédiaire d'une douille-entretoise ( 48), la bague intérieure du roule- ment à billes ( 35).