Brevet FR2802863A1 — publié le 20010629

L'invention se rapporte à un palier intermédiaire pour une ligne d'arbre d'entraînement d'un véhicule automobile, en particulier d'un véhicule utilitaire. La ligne d'arbre d'entraînement, depuis la boîte de vitesses située en avant jusqu'au différentiel d'essieu pour entraîner les roues d'un véhicule utilitaire, est constituée en règle générale par plusieurs pièces formées par des tronçons d'arbre avec des joints de Cardan. Ceci exige un palier intermédiaire. Le document DE 37 01 886 A1 décrit un palier intermédiaire pour une ligne d'arbre d'entraînement. Celui-ci comporte un carter dans lequel est logé en coopération de formes un corps de montage élastique. Le corps de montage entoure un anneau de soutien dans lequel est agencé un palier à roulements pour monter les tronçons d'arbre d'entraînement associés. Des traversées sont ménagées en répartition à la périphérie dans le corps de montage ; elles servent à recevoir des corps de remplissage. Grâce à l'introduction des corps de remplissage, il est possible d'adapter les propriétés de rigidité et d'amortissement du palier intermédiaire à des cas d'application différents. L'inconvénient, c'est que l'adaptation est complexe. Le document US 33 25 230 décrit un palier intermédiaire qui est constitué par un carter extérieur, par un carter intérieur et par un élément en caoutchouc agencé entre les deux. Le carter extérieur peut être réalisé soit comme pièce de fonderie d'un seul tenant, soit par une première pièce en tôle en forme de U et par une seconde pièce en tôle en forme de ruban, qui sont solidaires l'une de l'autre par un soudage par points. Le carter intérieur est conçu en segments et il sert à recevoir l'anneau extérieur d'un palier à roulements. Pour la monture axiale de l'anneau extérieur du palier à roulements, les segments individuels comprennent des lèvres en saillie radialement vers l'intérieur en forme de bride. Un montage de l'anneau extérieur du palier peut s'effectuer en déplaçant les segments radialement vers l'extérieur ; dans ce cas, l'élément en caoutchouc ou les tronçons de l'élément en caoutchouc soutenant la coque respective sont précontraints radialement, de sorte que l'anneau extérieur du palier peut passer par son diamètre extérieur la zone des lèvres en forme de bride dirigées vers l'intérieur. Dans l'état monté, il possible de ne prévoir aucune précontrainte. Cependant, on prévoit de préférence une précontrainte telle que l'anneau extérieur ne tourne pas lorsque l'arbre logé dans l'anneau intérieur de palier tourne. Ainsi, on veut éviter la formation de rouille interstitielle. L'objectif sous-jacent à l'invention est de proposer un palier intermédiaire que l'on peut adapter de manière simple à des exigences d'amortissement différentes. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un palier intermédiaire comportant - un carter qui est réalisé, en section, en forme d'arceau et qui comprend une surface de fixation comprenant deux tronçons rectilignes et un premier tronçon d'arc reliant les deux, - un corps de montage élastique qui s'étend entre un anneau de soutien entouré par celui-ci et la surface de fixation et qui est constitué en un matériau présentant les propriétés du caoutchouc, - un élément d'obturation qui comble l'intervalle entre les deux tronçons rectilignes et qui possède une surface de soutien adaptée au tronçon opposé de surface extérieure du corps de montage, dans lequel - l'anneau de soutien possède un perçage pour recevoir un palier roulements et le perçage définit un axe longitudinal, - l'élément d'obturation est déplaçable en direction de l'axe longitudinal pour régler la précontrainte du corps de montage, et en outre - dans l'état sans précontrainte, le corps de montage est relié par adhérence du moins partiellement à la surface de fixation du carter, à la surface de soutien de l'élément d'obturation et à l'anneau de soutien. L'avantage de cette réalisation, c'est de pouvoir obtenir les propriétés désirées simplement en déterminant la valeur de la compression du corps de montage. Grâce à la liaison par adhérence, on empêche des mouvements entre le corps de montage et le carter d'une part et l'anneau de soutien d'autre part. L'avantage est qu'il n'y a aucune usure aux emplacements de contact. L'amortissement est produit exclusivement dans le corps de montage et non pas également à l'emplacement de contact. On peut admettre que les courses axiales que le corps de montage encaisse soient plus grandes. De plus, on facilite le montage dans le véhicule, car les pièces sont ferment associées les unes aux autres. L'association ferme permet en outre que des erreurs d'orientation dans le véhicule n'ont aucune influence sur la fonction/monture des composants. On peut réaliser un palier axialement souple. En développement de l'invention, on prévoit que le corps de montage soit relié à l'anneau de soutien via des tronçons de soutien individuels. Ceux-ci sont agencés en répartition autour de l'axe longitudinal. De préférence, on prévoit une répartition en direction de charge principale sur plusieurs tronçons de soutien. Pour obtenir une courbe caractéristique progressive du corps de montage à l'égard de l'amortissement en direction radiale, on prévoit que le corps de montage soit relié à l'anneau de soutien et au carter via des tronçons de soutien qui sont agencés en répartition autour de l'axe longitudinal. Dans ce cas, on peut choisir la réalisation telle que la fente par rapport au tampon agencé en direction de charge déterminée par le poids de l'arbre articulé à monter est plus grande avant le montage de l'arbre articulé qu'après. La modification de position en raison du poids est prise en compte, de sorte qu'il se produit des distances égales par rapport à la surface extérieure de l'anneau de soutien pour tous les tampons dans l'état monté de l'arbre articulé. Pour faciliter la compression du corps de montage, l'élément d'obturation est retenu entre les deux tronçons rectilignes de la surface de fixation. On peut le fixer sur le carter dans une position qui correspond à la précontrainte choisie. Ceci peut se faire par exemple par des procédés de soudage à faible dégagement de chaleur (par exemple soudage au laser). Une possibilité simple pour obtenir la précontrainte est donnée lorsque le carter est pourvu de tronçons de bride coudés par rapport aux tronçons rectilignes, et que l'élément d'obturation est pourvu de tronçons de maintien qui s'étendent parallèlement aux et recouvrent les tronçons de bride. Les deux sont agencés avec une fente l'un par rapport à l'autre, tant que le palier intermédiaire se trouve dans l'état sans précontrainte. La fente entre les deux est conçue par rapport à la précontrainte maximale, de sorte que les tronçons de bride et les tronçons de maintien peuvent venir en appui les uns contre les autres, et être reliés les uns aux autres. Dans d'autres cas d'application qui exigent une précontrainte réduite, on peut interposer des couches intermédiaires. En variante à la liaison soudée, on peut également envisager une liaison dans laquelle les perçages traversants prévus en correspondance dans les tronçons de bride et dans les tronçons de maintien, tout comme dans le cas où l'on utilise des couches intermédiaires les perçages traversants situés dans celles- ci, sont traversés par une douille en forme de rivet creux dont les extrémités sont déformées en forme de collerette et compriment les pièces ensemble. Dans ce cas, on peut alors utiliser le perçage traversant qui se présente encore pour visser le palier intermédiaire au moyen de vis contre une traverse ou contre des blocs de maintien sur le véhicule. Pour relier le corps de montage à l'élément d'obturation et au carter, on peut prévoir une liaison collée. En variante, pendant le moulage du corps de montage constitué en caoutchouc, il est possible de poser le carter et l'élément d'obturation dans le moule correspondant dans lequel on injecte le caoutchouc et de fixer ceux-ci par vulcanisation pendant la vulcanisation du corps de montage. On facilite la précontrainte du corps de montage lorsque les deux tronçons rectilignes divergent l'un de l'autre à partir du premier tronçon d'arc. Le tronçon d'arc en coopération avec les tronçons rectilignes fait que l'on peut obtenir la précontrainte désirée également dans les zones du corps de montage qui se trouvent éloignées de l'élément d'obturation. De préférence, la précontrainte est choisie de telle sorte que pour la charge maximale qui apparaît dans le cas d'application respectif, tous les tronçons de soutien, reliés à l'anneau de soutien, du corps de montage sont très largement exempts de contrainte de traction. Donc, on veut que tout au plus des contraintes de pression propres se présentent dans le palier, afin d'empêcher qu'en raison de la liaison du corps de montage avec l'un des composants que sont les éléments d'obturation ou le carter, des forces de traction puissent se produire d'une intensité telle que la liaison entre ces pièces et le corps de montage se détruit. Un exemple de réalisation préféré est illustré schématiquement dans les dessins. Les figures montrent figure 1, schématiquement un véhicule utilitaire avec une ligne d'arbre d'entraînement pour entraîner les roues arrière, figure 2, une coupe transversale à travers un palier intermédiaire conforme à l'invention après la fabrication ou avant la précontrainte du corps de montage, figure 3, le palier intermédiaire selon la figure 2 dans l'état précontraint, et ceci avec la précontrainte maximale, et figure 4, une illustration selon la figure 2, complétée par des couches intermédiaires que l'on peut introduire dans la fente pour régler une précontrainte inférieure à celle obtenue en relation avec la figure 3. La figure 1 montre un véhicule utilitaire 1 comportant une boîte de vitesses 2 située en avant et entraînée par un moteur, laquelle est reliée au différentiel de roue arrière 3 associé aux roues arrière via une ligne d'arbre d'entraînement, afin d'entraîner ledit différentiel. La ligne d'arbre d'entraînement comprend un premier tronçon d'arbre articulé 4 et un second tronçon d'arbre articulé 5 coudé par rapport au premier. Â son extrémité éloignée de la boîte de vitesses, le premier tronçon d'arbre articulé 4 est monté dans un palier intermédiaire 6 qui est illustré agrandi en tant que détail x dans les figures 2 à 4 et qui est expliqué plus en détail en se référant à celles-ci. Dans ce qui suit, on décrira plus en détail tout d'abord la structure du palier intermédiaire 6 en se rapportant à la figure 2. Le palier intermédiaire 6 comprend un carter 7 qui présente sensiblement la forme d'un U et qui s'étend, en coupe transversale illustrée, à la manière d'un arceau. À cet effet, le carter 7 comprend une surface de fixation 12 qui s'étend dans le plan du dessin qui est composée de deux tronçons rectilignes 8, 9 et par un premier tronçon d'arc 10 qui relie les deux. Les bords de ces tronçons 8, 9, 10 sont coudés et forment des tronçons de rigidification 11. Les extrémités libres des deux tronçons rectilignes 8, 9 qui divergent légèrement l'un de l'autre à partir du premier tronçon d'arc 10 se transforment en tronçons de bride 13 coudés vers l'extérieur dans lesquels est prévu un perçage traversant respectif 14 pour faire passer une vis de fixation. Entre les deux tronçons rectilignes 8, 9 et le premier tronçon d'arc 10 est reçu un corps de montage 15 qui est constitué en un matériau présentant les propriétés du caoutchouc et qui a été relié par adhérence avec la surface de fixation 12 lors de la vulcanisation du corps de montage 15. Le corps de montage 15 entoure un anneau de soutien 16 dont le perçage 17 définit un axe longitudinal 18. Le perçage 17 sert à recevoir un palier à roulements, pour monter le premier tronçon d'arbre articulé 4 visible dans la figure 1. De plus, le corps de montage 15 est relié par son tronçon de surface extérieure 19 également par vulcanisation à un second tronçon d'arc 25 d'un élément d'obturation 23. On voit que des évidements sont prévus dans le corps de montage 15, qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal 18, de sorte que l'on forme au total trois tronçons de soutien 20a, 20b, 20c au moyen desquels l'anneau de soutien 17 est appuyé en permanence dans le carter 7. Dans ce cas, le tronçon de soutien 20a est agencé dans la zone du plan médian vertical du palier intermédiaire 6 au-dessus de l'anneau de soutien 16, tandis que les deux autres tronçons de soutien 20b, 20c sont agencés sous un angle par rapport au plan médian et au-dessous de l'anneau de soutien 16. Entre les tronçons de soutien 20a. 20b, 20c, le corps de montage 15 comprend un tampon respectif 21a, 21b, 21c. Ceux-ci sont solidarisés uniquement avec la surface de fixation 12 par vulcanisation. Ils ne sont pas reliés à la surface périphérique extérieure de l'anneau de soutien 16, mais ils sont disposés à une distance 22a, 22b, 22c. On voit dans la figure 2 que dans l'état non contraint, les distances 22a, 22b varient en direction périphérique de l'anneau de soutien 16. Egalement dans l'état sous contrainte, comme illustré dans la figure 3, la distance 22c est supérieure aux distances 22a, 22b qui sont maintenant constantes. Par contre, lorsque la ligne d'arbre articulé est portée par le palier intermédiaire, les distances 22a, 22b, 22c adoptent des tailles approximativement égales. Pour une charge plus grande en direction radiale, l'anneau de soutien 16 vient en appui contre l'un des tampons 21a, 21b, 21c, de sorte que la courbe caractéristique élastique du corps de montage 15 se modifie. L'élément d'obturation 23 possède des tronçons de guidage 24 coudés à partir du second tronçon d'arc 25 au moyen desquels il est guidé entre les deux tronçons rectilignes 8, 9 de la surface de fixation 12 du carter 7. Deux tronçons de maintien 26 partent depuis les deux tronçons de guidage 24, qui sont coudés par rapport aux tronçons de guidage 24 et qui s'étendent approximativement parallèlement aux deux tronçons de bride 13 du carter 7. Dans ceux-ci sont prévus des perçages traversants 27 qui correspondent aux perçages traversants 14 des tronçons de bride 13. Une fente 8 existe entre les surfaces des tronçons de bride 13, orientées l'une vers l'autre, et les tronçons de maintien 26. Dans cette position, le corps de montage 15 est sans contrainte, c'est-à-dire qu'il n'est pas précontraint. La figure 2 montre l'état de production du palier intermédiaire 6. On obtient la précontrainte du corps de montage 15 par une sollicitation de celui-ci au moyen de l'élément d'obturation 23 en poussant celui-ci davantage en direction de l'axe longitudinal 18. Ceci peut se faire au maximum jusqu'à ce que la fente 28 soit réduite à zéro, comme illustré dans la figure 3. On peut fixer cet état en soudant l'élément d'obturation 23 avec le carter 7 dans la zone des tronçons de maintien 26 et des tronçons de bride 13. À cet effet, on peut utiliser un procédé de soudage à faible dégagement de chaleur, par exemple le soudage au laser. La figure 3 montre deux soudures 29 pour relier le carter 7 à l'élément d'obturation 23. La fente 28 illustrée dans la figure 2 est celle qui représente le chemin de l'élément d'obturation 23 par rapport au carter 7, qui peut être parcouru pour obtenir la précontrainte maximale du corps de montage 15. Au cas où l'on doit réaliser des réglages intermédiaires à l'égard de la précontrainte, on peut utiliser des couches intermédiaires 30 par exemple d'une épaisseur D, comme visible dans la figure 4, qui est plus faible que la largeur de la fente 28. Ces couches intermédiaires 30 sont pourvues de perçages traversants 31 et on peut les introduire dans la fente 28 entre les tronçons de maintien 26 et les tronçons de bride 13. Ensuite, on peut déplacer l'élément d'obturation 23, de sorte que les tronçons de maintien 26 s'appuient contre les couches intermédiaires 30. Ensuite, on peut obtenir une liaison des tronçons de maintien 26 et des couches intermédiaires 30 avec les tronçons de bride 13 de la même manière que décrite en se référant à la figure 3. Le palier intermédiaire 6 est alors réglé à une précontrainte plus faible que c'est le cas dans la figure 3. Après l'introduction dans la fente 28, les perçages traversants 31 des couches intermédiaires 30 sont orientés de manière à correspondre aux perçages traversants 14, 27 dans les tronçons de maintien 26 et dans les tronçons de bride 13, de sorte que l'on peut utiliser des vis de fixation pour fixer le palier intermédiaire 6 sur un châssis de véhicule. En variante, on peut envisager une liaison dans laquelle on introduit une douille de liaison dans les perçages traversants, laquelle est munie, à une extrémité, d'une collerette et dont l'autre extrémité est déformée de manière à former une collerette et à comprimer les pièces ensemble. On peut alors utiliser ces douilles de liaison également pour faire passer des vis de fixation. Liste des références 1 'hicule utilitaire 2 boîte de vitesses 3 différentiel 4 premier tronçon d'arbre articulé 5 second tronçon d'arbre articulé 6 palier intermédiaire 7 carter 8 tronçon rectiligne 9 tronçon rectiligne 10 premier tronçon d'arc 11 tronçon de rigidification 12 surface de fixation 13 tronçon de bride 14 perçage traversant 15 corps de montage 16 anneau de soutien 17 perçage 18 longitudinal 19 tronçon de surface extérieure 20a, 20b, 20c tronçon de soutien 21a, 21b, 21c tampon 22a, 22b, 22c distance 23 elément d'obturation 24 tronçon de guidage 25 second tronçon d'arc 26 tronçon de maintien 27 perçage traversant 28 fente 29 soudure 30 couche intermédiaire 31 perçage traversant D épaisseur Revendications 1. Palier intermédiaire (6) pour une ligne d'arbre d'entraînement d'un véhicule automobile, en particulier d'un véhicule utilitaire (1), comportant - un carter (7) qui est réalisé, en section, en forme d'arceau et qui comprend une surface de fixation (12) comprenant deux tronçons rectilignes (8, 9) et un premier tronçon d'arc (10) reliant les deux, - un corps de montage élastique (15) qui s'étend entre un anneau de soutien (16) entouré par celui-ci et la surface de fixation (12) et qui est constitué en un matériau présentant les propriétés du caoutchouc, - un élément d'obturation (23) qui comble l'intervalle entre les deux tronçons rectilignes (8, 9) et qui possède une surface de soutien adaptée au tronçon opposé de surface extérieure (19) du corps de montage (15), dans lequel - l'anneau de soutien (16) possède un perçage (l 7) pour recevoir un palier à roulements et le perçage (17) définit un axe longitudinal (l 8), - l'élément d'obturation (23) est déplaçable en direction de l'axe longitudinal (18) pour régler la précontrainte du corps de montage 1 5), et en outre - dans l'état sans précontrainte, le corps de montage (15) est relié par adhérence du moins partiellement à la surface de fixation (12) du carter (7), à la surface de soutien de l'élément d'obturation (23), et à l'anneau de soutien (16). 2. Palier intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de montage (15) est relié à l'anneau de soutien (16) et au carter (7) via des tronçons de soutien (20a, 20b, 20c) agencés en répartition autour de l'axe longitudinal (18). 3. Palier intermédiaire selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu entre les tronçons de soutien (20a, 20b, 20c) un tampon respectif (21 a, 21 b, 21 c) qui est relié par adhérence uniquement avec la surface de fixation (12) du carter (7) et qui est agencé à distance (22a, 22b, 22c) par rapport à la surface périphérique extérieure de l'anneau de soutien (16). 4. Palier intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (23) est retenu entre les deux tronçons rectilignes (8, 9) de la surface de fixation (12). 5. Palier intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (23) est susceptible d'être fixé sur le carter (7) dans une position qui correspond à la précontrainte choisie. 6. Palier intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter (7) est pourvu de tronçons de bride (13) coudés par rapport aux tronçons rectilignes (8, 9), et en ce que l'élément d'obturation (23) est pourvu de tronçons de maintien (26) qui s'étendent parallèlement aux tronçons de bride (13) et qui recouvrent ceux-ci. 7. Palier intermédiaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l'état sans précontrainte du corps de montage (15), il existe une fente respective (28) entre un tronçon de bride (13) et un tronçon de maintien (26). 8. Palier intermédiaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que des couches intermédiaires (30) peuvent être posées dans la fente (28). 9. Palier intermédiaire selon l'une ou l'autre des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les tronçons de bride (13) et les tronçons de maintien (26) et les couches intermédiaires (30) éventuellement prévues sont pourvus de perçages traversants correspondants (14, 27, 31). 10. Palier intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de montage (15) est relié par adhérence au moyen d'une colle ou par vulcanisation à l'élément d'obturation (23), au carter (7) et à l'anneau de soutien (16). 11. Palier intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux tronçons rectilignes (8, 9) divergent l'un par rapport à l'autre à partir du premier tronçon d'arc (10). 12. Palier intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la précontrainte est dimensionnée de telle sorte que pour la charge maximale qui apparaît dans le cas d'application respectif, tous les tronçons de soutien (20a, 20b, 20c), reliés à l'anneau de soutien (16), du corps de montage (15) sont très largement exempts de contrainte de traction.