Brevet FR2727173A1 — publié le 19960524

L'invention concerne généralement des paliers pour supporter de manière rotative des arbres, et en particulier une structure améliorée pour un assemblage formant palier central pour supporter de manière rotative une partie intermédiaire d'un arbre de transmission de véhicule ou un assemblage d'arbres d'accouplement, et un véhicule comprenant cet assemblage. Dans la plupart des véhicules à roues motrices arrière, une source d'énergie rotative, telle qu'un moteur diesel ou à combustion interne, est située près de l'avant du véhicule. Le moteur est connecté au moyen d'un arbre de transmission pour entraîner en rotation une ou plusieurs roues entraînées situées près de l'arrière du véhicule. L'arbre de transmission s'étend typiquement entre une transmission, qui est connectée au moteur, et un différentiel, qui est connecté aux roues menées. Dans certains véhicules, la distance séparant la transmission du différentiel est relativement courte. Dans ces véhicules, l'arbre de transmission est constitué d'un tube unique, habituellement désigné par arbre moteur. Dans d'autres véhicules, la distance séparant la transmission du différentiel est relativement longue, rendant l'utilisation d'un unique arbre moteur impraticable. Dans ces véhicules, l'arbre de transmission est constitué d'un abre moteur et d'un ou plusieurs arbres d'accouplement. Les arbres d'accouplement sont connectés à l'arbre moteur (et les uns aux autres) par des joints de cardan. Les arbres de transmission qui sont constitués d'un arbre moteur et d'un ou plusieurs arbres d'accouplement nécessitent l'utilisation d'une ou plusieurs structures de support élastiques intermédiaires, qui sont généralement indiquées comme assemblages formant palier central. Un assemblage formant palier central typique comprend un roulement à rouleaux annulaire dans lequel l'arbre d'accouplement est supporté rotatif. Le roulement à rouleaux lui-même est disposé dans un élément de support élastique généralement annulaire. L'élément de support élastique est, à son tour, disposé dans un gousset en forme général de U relativement rigide qui est fixé à la surface inférieure d'un élément transversal s'étendant entre les rails latéraux du châssis du véhicule. L'élément de support élastique est prévu pour réduire les vibrations de l'arbre de transmission au voisinage de l'assemblage formant palier central et pour empêcher de telles vibrations d'être transmises au châssis du véhicule. Dans le passé, l'élément de support élastique était formé d'un matériau élastomère, tel que le caoutchouc. Dans la plupart des conditions de fonctionnement du véhicule, les éléments de support en caoutchouc connus sont efficaces pour réduire substantiellement la transmission des vibrations de l'arbre de transmission vers le châssis du véhicule. Toutefois, les caractéristiques d'amortissement de vibration de tels éléments de support connus, qui dépendent du matériau spécifique et de la configuration particulière de ceux-ci, restent constantes quelles que soient les conditions de fonctionnement du véhicule. En conséquence, les caractéristiques d'amortissement de vibrations des éléments de support connus peuvent être optimisées uniquement pour un seul jeu de conditions de fonctionnement. D'autre part, les vibrations engendrées par l'arbre de transmission changent constamment avec les changements de conditions de fonctionnement du véhicule. En résultat, ces éléments de support peuvent ne pas produire un amortissement optimal des vibrations sous des conditions de fonctionnement variables. Il serait par conséquent souhaitable de produire une structure améliorée pour un assemblage formant palier central qui comprend un élément de support ayant des caractéristiques d'amortissement de vibrations qui peuvent être ajustées conformément aux conditions de fonctionnement changeantes du véhicule. A cet effet, l'invention a pour objet un assemblage formant palier central adapté pour supporter de manière rotative un arbre rotatif sur un châssis de véhicule. L'assemblage formant palier central comprend un roulement à rouleaux annulaire, qui est adapté pour recevoir et supporter de manière rotative l'arbre rotatif, et un gousset qui est adapté pour être fixé sur le châssis du véhicule. Un élément de support est prévu pour supporter le roulement à rouleaux dans le gousset. L'élément de support comprend une vessie qui est formée en un matériau élastomère et qui contient un fluide rhéologique. Le terme "fluide rhéologique" est utilisé ici pour décrire tout fluide qui présente un changement significatif dans sa capacité à s'écouler, ou se cisailler, lors de l'application d'un champ d'énergie approprié, tel que des champs électriques ou magnétiques. Par conséquent, la nouvelle construction de l'invention fournit un élément de support efficace pour assemblage formant palier central ayant des caractéristiques d'amortissement de vibration qui peuvent être modifiées en fonction des conditions de fonctionnement changeantes du véhicule. L'invention vise également un véhicule automobile comprenant un arbre supporté de manière rotative par l'assemblage formant palier central décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation actuellement préféré, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexes, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation frontale d'un assemblage formant palier central conformément à la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe axiale de l'assemblage formant palier central de la figure 1, prise suivant la ligne 2-2; et - la figure 3 est un schéma synoptique fonctionnel d'un système de commande pour l'assemblage formant palier central illustré dans les figures 1 et 2. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur les dessins, un assemblage formant palier central selon l'invention est représenté généralement en 10 sur les figures 1 et 2. Comme il est bien connu dans la technique, l'assemblage formant palier central 10 est adapté pour supporter de manière rotative un arbre rotatif 11 ou un composant similaire d'un arbre de transmission de véhicule à pièces multiple sur la surface inférieure d'un élément transversal 12 ou une autre partie d'un châssis de véhicule. A cet effet, l'élément transversal 12 est formé avec une paire d'ouvertures taraudées 13 et 14 pour fixer l'assemblage formant palier central 10 à celui-ci, d'une manière qui sera décrite en détail cidessous. La structure générale et le fonctionnement de l'assemblage formant palier central 10 sont bien connus dans la technique et, par souci de concision, ne seront pas décrit en détail ici. Le brevet US N 4 392 694 au nom de Reynolds, appartenant au concédant de la présente invention, révèle la structure générale et le fonctionnement des assemblages formant palier central, et son contenu est incorporé ici par référence. L'assemblage formant palier central 10 comprend un gousset indiqué généralement en 20. Le gousset 20 comprend une partie de corps généralement annulaire 21 et une paire de parties de pieds s'étendant vers l'extérieur et opposées 22 et 23. Comme mieux visible sur la figure 2, la partie de corps 21 du gousset 20 est formée de préférence avec une forme en section transversale substantiellement en U pour lui conférer de la résistance. Les parties de pieds 22 et 23 peuvent être formées intégrales avec la partie de corps 21 comme illustré, ou elles peuvent être en variante fixées à la partie de corps 21 par soudage ou toute autre méthode convenable. Des ouvertures respectives 22a et 23a sont formées à travers les extrémités des parties de pieds 22 et 23. Les ouvertures 22a et 23a formées à travers les parties de pieds 22 et 23 du gousset 20 sont espacées l'une de l'autre par la même distance que les ouvertures 13 et 14 formées dans l'élément transversal 12. Ainsi, comme il sera expliqué en détail ci-dessous, les ouvertures 22a et 23a peuvent être alignées avec les ouvertures 13 et 14 pour permettre de fixer le gousset 20 sur l'élément transversal 12 du châssis du véhicule. Une barre de renfort 24 est disposée entre le gousset et l'élément transversal 12. La barre de renfort 24 comprend une partie de corps central 25 et une paire de parties d'extrémité 26 et 27. La partie de corps central 25 est formée avec un creux 25a, dans lequel une portion de la partie de corps annulaire 21 du gousset 20 s'étend. Des ouvertures respectives 26a et 27a sont formées à travers les parties d'extrémité 26 et 27 de la barre de renfort 25. Les ouvertures 26a et 27a formées à travers la barre de renfort sont espacées l'une de l'autre par la même distance que les ouvertures 13 et 14 formées dans l'élément transversal 12. Ainsi, les ouvertures 26a et 27a peuvent être alignées avec les ouvertures 22a et 23a et avec les ouvertures 13 et 14 pour permettre de fixer le gousset 20 sur l'élément transversal 12 du châssis du véhicule par des attaches filetées 30. Les attaches filetées 30 s'étendent à travers les ouvertures alignées 22a, 26a et 13 et à travers les ouvertures alignées 23a, 27a et 14 pour fixer le gousset 20 et la barre de renfort 24 sur l'élément transversal 12. L'assemblage formant palier central 10 comprend en outre un élément de support indiqué généralement en 30. Comme mieux représenté sur la figure 2, l'élément de support 30 est réalisé comme une vessie 31 formée en un matériau élastomère flexible. La vessie 31 a une forme générale annulaire, avec une surface circonférentielle externe qui est fixée à la surface circonférentielle interne de la partie de corps 21 du gousset 20. La vessie 31 peut être moulée directement sur le gousset 20, ou peut être fixée à celui-ci d'une toute autre manière convenable, par exemple avec un adhésif. La surface circonférentielle interne de la vessie 31 définit une ouverture élargie s'étendant axialement 32 formée à travers le centre de celle-ci, dans le but qui sera décrit ci- dessous. Une cavité annulaire 31a est définie dans la vessie 31. La cavité annulaire 31a de la vessie 31 est remplie d'un fluide réhologique convenable 33. Comme mentionné ci-dessus, le terme "fluide rhéologique" tel qu'il est utilisé ici se réfère à un fluide qui présente un changement significatif dans sa capacité à s'écouler ou à se cisailler lors de l'application d'un champ d'énergie approprié. Dans le mode de réalisation préféré, le fluide rhéologique est un fluide magnéto- rhéologique (MR), qui est sensible à la présente d'un champ magnétique pour changer sa capacité à s'écouler ou se cisailler. Les fluides MR sont formés de particules aimantables telles que le fer carbonyle, dans un fluide porteur, tel que l'huile-silicone. Lorsqu'elles sont exposées à un champ magnétique, les particules s'alignent pour réduire la capacité du fluide à s'écouler. La résistance au cisaillement du fluide MR est fonction de l'amplitude du champ magnétique appliqué. Les fluides MR sont préférés dans l'usage de cette invention car ils sont capables d'engendrer des contraintes en cisaillement du fluide relativement élevées et peuvent être commandés en utilisant les sources d'alimentation en énergie qui sont normalement disponibles dans les véhicules. Le fluide MR TRW, qui est disponible dans le commerce auprès de la société TRW, Inc., est un exemple d'un fluide rhéologique connu qui s'est révèlé adapté dans l'usage de cette invention. Toutefois, d'autres fluides rhéologiques peuvent également être utilisés conformément à la présente invention. Par exemple, des fluides électro-rhéologiques (ER), qui sont sensibles à la présence d'un champ électrique (tel qu'une tension) peuvent également être utilisés. Des moyens sont prévus pour sélectivement engendrer et appliquer un champ d'énergie au fluide rhéologique. La nature spécifique de ces moyens dépendra du type particulier de fluide rhéologique qui est sélectionné dans l'usage. Dans le mode de réalisation préféré, dans lequel le fluide rhéologique est un fluide MR, les moyens pour sélectivement engendrer un champ d'énergie peuvent comprendre un électro- aimant tel qu'une ou plusieurs bobines électromagnétiques 35 prévues à proximité de la vessie 32 contenant le fluide MR 33. Les bobines électromagnétiques 35 peuvent être agencées d'une manière quelconque de sorte que lorsqu'elles sont excitées, un champ magnétique est appliqué au fluide MR 33. Les bobines électromagnétiques 35 sont agencées de préférence de façon que le champ magnétique appliqué soit généralement uniforme sur l'intérieur 32 de la vessie contenant le fluide MR 33. Les bobines électromagnétiques 35 sont de préférence noyées circonférentiellement dans l'élément de support 30 ou supportées par celui-ci autrement. Les bobines 35 sont connectées à une source d'alimentation en énergie par l'intermédiaire de conducteurs électriques (non illustrés). En variant l'amplitude de l'énergie délivrée aux bobines électromagnétiques 35, l'intensité du champ magnétique appliqué au fluide MR 33 peut être modifiée. En résultat, la résistance à l'écoulement ou au cisaillement du fluide MR 33, qui affecte les caractéristiques d'amortissement de vibration de l'élément de support 30, peut être variée. Les moyens pour délivrer l'énergie aux bobines électromagnétiques 35 sont commandés comme décrit ci-dessous. Un siège annulaire de palier 40 est fixé à l'intérieur de l'ouverture centrale 31a de la vessie 31. La vessie 31 peut être moulée directement sur le siège de palier 40 ou peut être fixée à celui-ci d'une toute autre manière adaptée, par exemple par un adhésif. Un roulement à rouleaux annulaire est monté dans le siège de palier 40. Le roulement à rouleaux 50 est typiquement un roulement à rouleaux du type à bille, mais peut être un palier anti-friction adapté quelconque. Une extrémité de l'arbre rotatif 11 de l'arbre de transmission du véhicule est reçue et supportée rotative sur le roulement à rouleaux 50. Comme mentionné ci-dessus, en variant l'amplitude de l'énergie délivrée aux bobines électromagnétiques 35, les caractéristiques d'amortissement de vibration de l'élément de support 30 peuvent être changées. De tels changements sont de préférence effectués en réponse à un changement dans l'une ou plusieurs des conditions de fonctionnement du véhicule. A cet effet, des capteurs sont prévus pour détecter une ou plusieurs conditions de fonctionnement du véhicule. En se référant à la figure 3, on peut voir qu'une pluralité de capteurs 60, 61, et 62 peuvent être prévus pour vérifier l'état des conditions de fonctionnement du véhicule et pour engendrer des signaux électriques qui sont représentatifs de celui-ci. Par exemple, certaines des conditions de fonctionnement du véhicule qui peuvent être contrôlées par les capteurs 60, 61 et 62 peuvent comprendre la vitesse du véhicule, l'accélération du véhicule, la vitesse rotative de l'arbre 11, le déplacement angulaire de l'arbre 11, l'accélération radiale du palier central 50, l'accélération axiale du palier central 50, le déplacement radial du palier central 50, et le déplacement axial du palier central 50. Si souhaité, d'autres conditions de fonctionnement du véhicule peuvent toutefois également être détectées et utilisées pour commander les caractéristiques d'amortissement de vibration de l'élément de support 30. Chacun des capteurs 60, 61 et 62 est connecté à un circuit électronique 70. Le circuit électronique de commande , qui peut être réalisé comme un microprocesseur classique quelconque ou un dispositif d'ordinateur similaire, est programmé pour continuellement lire les signaux électriques émis par les capteurs 60, 61 et 62 et pour engendrer un signal électrique de commande en réponse à un algorythme pré- programmé. L'algorythme utilisé par le circuit de commande électronique 70 peut être facilement obtenu en utilisant des données de vibration connues ou par essai sur le véhicule. Dans le mode de réalisation le plus simple de l'invention, un unique capteur 60 est utilisé pour contrôler une unique condition de fonctionnement du véhicule. En mesurant la quantité de vibrations qui est engendrée pour une valeur donnée de la condition opératoire détectée, une table à consulter peut être créée correler la valeur de la condition de fonctionnement détectée avec une valeur pour le signal de commande qui minimisera la génération de telles vibrations. La même procédure peut être suivie lorsque deux ou plus conditions opératoires sont détectées. Le signal de sortie du circuit de commande électronique est connecté à un circuit d'attaque en courant 71. Le circuit d'attaque en courant 71 est classique dans la technique et est prévu pour convertir le signal de sortie émis par le circuit de commande 70 en un courant électrique correspondant. Le courant électrique engendré par le circuit d'attaque en courant 71 est délivré aux bobines électromagnétiques 35 qui engendrent le champ magnétique en réponse à celui-ci. Ainsi, on peut voir que l'amplitude du signal de sortie engendré par le circuit de commande électronique 70 détermine l'amplitude du champ électromagnétique engendré par les bobines électromagnétiques 35. En conséquence, l'aptitude du fluide MR 33 contenue dans la cavité 32a de la vessie 32 à s'écouler ou se cisailler peut être variée. Les caractéristiques d'amortissement de vibration de l'élément de support 30 peuvent par conséquent être continuement variées conformément à l'algorythme de commande et à l'information fournie par les capteurs 60, 61 et 62. Un dispositif de commande manuel 80 peut être directement connecté au circuit d'attaque 71. Le dispositif de commande manuel 80 peut permettre à l'opérateur du véhicule de directement régler l'amplitude du courant fourni aux bobines électromagnétiques 35. En résultat, un réglage fin des caractéristiques d'amortissement de vibration de l'élément de support 30 est permis pour réduire ou éliminer toutes vibrations restantes transmises au châssis du véhicule. Le dispositif de commande manuel 80 peut être réalisé sous la forme d'un simple potentiomètre ou un autre dispositif qui, en réponse à une manipulation manuelle, engendre un signal de sortie vers le circuit d'attaque 71. Le dispositif de commande manuel 80 peut être utilisé conjointement avec les capteurs 60, 61 et 62 et le circuit de commande électronique 70, ou à la place de celui-ci ou de ces derniers. En plus, on appréciera que les sorties des capteurs 60, 61 et 62 peuvent être connectées directement à l'électronique d'attaque 71 comme illustré par les lignes interrompues sur la figure 3, éliminant ainsi le besoin d'un circuit de commande électronique 70. Dans cet agencement, les capteurs 61, 61 et 62 peuvent fonctionner d'une manière similaire au dispositif de commande manuel 80 décrit ci-dessus, de façon que les signaux de sortie émis par ces derniers sont utilisés directement par le circuit d'attaque 71 pour commander l'amplitude du courant électrique délivré aux bobines électromagnétiques 35. Le principe et le mode de fonctionnement de cette invention ont été décrits dans son mode de réalisation préféré. Toutefois, l'invention n'y est nullement limitée et elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits et leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Assemblage formant palier central adapté pour supporter de manière rotative un arbre rotatif sur un châssis de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: un palier (10) adapté pour supporter de manière rotative l'arbre rotatif (11); un gousset (20) adapté pour être fixé sur un châssis de véhicule (12); et un élément de support (30) supportant ledit palier à l'intérieur dudit gousset, ledit élément de support comprenant une vessie (31) contenant un fluide rhéologique. 2. Assemblage formant palier central selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour sélectivement appliquer un champ d'énergie audit fluide rhéologique. 3. Assemblage formant palier central selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit fluide Théologique est un fluide magnéto-rhéologique, et en ce que lesdits moyens pour appliquer un champ d'énergie comprennent un électro-aimant. 4. Assemblage formant palier central selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un arbre monté rotatif dans ledit palier central. 5. Assemblage formant palier central selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite vessie (31) a une forme générale annulaire. 6. Assemblage formant palier central selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur (60, 61, 62) pour détecter une condition de fonctionnement dudit véhicule, lesdits moyens pour sélectivement appliquer ledit champ d'énergie étant connectés audit capteur pour faire varier ledit champ d'énergie en réponse à ladite condition de fonctionnement. 7. Assemblage formant palier central selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit capteur détecte le déplacement axial, l'accélération axiale, le déplacement radial, ou l'accélération radiale dudit palier central. 8. Assemblage formant palier central selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre monté rotatif dans ledit palier central et en ce que ledit capteur détecte le déplacement angulaire dudit arbre. 9. Véhicule contenant un arbre, caractérisé en ce que ledit arbre est supporté de manière rotative par l'assemblage formant palier central selon l'une des revendications précédentes.