Brevet FR2798431A1 — publié le 20010316

L'invention concerne un agencement de transmission destiné à la transmission d'un couple et comprenant un arbre de transmission longitudinal et un palier intermédiaire, l'arbre de transmission longitudinal comprenant un premier tronçon d'arbre, un deuxième tronçon d'arbre, ainsi qu'un joint universel, qui relie le premier tronçon d'arbre et le deuxième tronçon d'arbre. Lors de la construction d'arbres de transmission longitudinaux dans des véhicules automobiles, il n'est pas seulement nécessaire de prendre en considération les exigences imposées pour le fonctionnement normal, mais il est en plus également nécessaire de tenir compte de son comportement en cas de crash, c'est à dire notamment dans le cas d'une collision frontale accidentelle du véhicule automobile. Il est dans ce cas très important que puisse avoir lieu un raccourcissement axial de l'arbre de transmission, en vue d'empêcher de manière fiable, un fléchissement par flambage et une pénétration dans l'habitacle du véhicule. D'après le document DE 43 44 177 Cl, on connaît un agencement de transmission comprenant un arbre de transmission longitudinal et un palier intermédiaire, dans lequel l'arbre de transmission longitudinal comprend des tronçons d'arbre, qui sont reliés par un joint universel de rotation à billes, réalisé sous la forme d'un joint autorisant des coulissements. En cas de crash, le joint universel de rotation à billes est détruit, et le tourillon d'un des tronçons d'arbre, est repoussé à travers la partie de joint extérieure, dans le tube qui s'y raccorde. A cette occasion, le tourillon d'emmanchement et/ou le tube 2 2798431 relié à la partie de joint extérieure, et/ou une pièce supplémentaire adaptée au diamètre de l'arbre d'emmanchement, doivent absorber de l'énergie par déformation plastique. Ce mode de construction ne permet toutefois qu'un raccourcissement de l'arbre de transmission, d'une ampleur limitée. Dans le cas d'un dépassement du coulissement maximal possible des deux tronçons d'arbre, dans la direction axiale, l'unité de transmission risque de fléchir par flambage, de manière incontrôlée. Le document DE 38 22 644 Al propose un agencement de transmission dans lequel l'arbre de transmission longitudinal est disposé à l'intérieur d'un agencement de tube en deux parties avec un joint de flexion, qui relie de manière axialement fixe, l'unité de transmission et la transmission d'essieu. Dans le cas d'un accident ou d'une collision du véhicule, les deux tronçons de tube de l'agencement de tube sont ici sensés coulisser l'un dans l'autre en absorbant de l'énergie de déformation. A partir de là, le but de l'invention consiste à fournir un agencement de transmission du type de celui cité en introduction, qui en cas de dépassement d'un effort axial maximal, permet la pénétration sans effort, de l'un des tronçons de tube dans l'autre, tout en empêchant une flexion par flambage incontrôlée de l'arbre divisé, dans la zone du joint universel reliant les deux tronçons d'arbre. Conformément à l'invention ce but est atteint pour un agencement de transmission destiné à la transmission d'un couple et comprenant un arbre de transmission longitudinal et un palier intermédiaire, qui est caractérisé en ce que l'arbre de transmission 3 2798431 longitudinal comprend un premier tronçon d'arbre qui comporte un premier joint universel à une extrémité, un deuxième tronçon d'arbre qui comporte un deuxième tube d'arbre et un deuxième joint universel à une extrémité, ainsi qu'un troisième joint universel qui relie le premier tronçon d'arbre et le deuxième tronçon d'arbre, est réalisé sous forme de joint homocinétique fixe et possède une partie de joint extérieure qui est de configuration ouverte des deux côtés et qui est reliée au deuxième tube d'arbre, une partie de joint intérieure qui est reliée à un tourillon faisant partie du premier tronçon d'arbre, une cage et des billes qui sont maintenues par la cage et sont guidées dans des chemins de circulation de la partie de joint extérieure et de la partie de joint intérieure, en ce que le palier intermédiaire qui est associé au premier tronçon d'arbre au voisinage du troisième joint universel, comprend au moins un roulement à diamètre extérieur et un corps d'amortissement, en ce que par ailleurs, le plus petit diamètre intérieur de la partie de joint extérieure et le plus petit diamètre intérieur du deuxième tube d'arbre sont supérieurs au diamètre extérieur de l'unité constituée par la partie de joint intérieure et la cage, sont, par ailleurs, supérieurs au plus grand diamètre extérieur du premier tronçon d'arbre, et supérieurs, par ailleurs, au diamètre extérieur du roulement, et en ce que, par ailleurs, la cage du troisième joint universel est conçue sous la forme d'une zone de rupture programmée. Dans la solution conforme à l'invention, on réalise un raccourcissement de l'arbre, suite à un accident ou une collision, par le fait que le premier tronçon d'arbre de l'arbre de transmission longitudinal vient coulisser de manière télescopique à l'intérieur du deuxième tube d'arbre du deuxième tronçon d'arbre, en 4 2798431 étant guidé par la partie de joint extérieure du troisième joint universel ayant subi la rupture. Comme le deuxième tourillon d'arbre du premier tronçon d'arbre pénètre par coulissement dans le deuxième tube d'arbre du deuxième tronçon d'arbre, la fonction de joint universel est interrompue et l'arbre ne peut plus fléchir par flambage. Le premier tronçon d'arbre est guidé dans le deuxième tronçon d'arbre. Selon une autre configuration de l'invention, le premier tronçon d'arbre comprend un premier tube d'arbre qui porte à ses extrémités, des tourillons d'arbre, ou est réalisé sous forme de tourillons d'arbre à ses extrémités, le premier tourillon d'arbre étant relié au premier joint universel, et le deuxième tourillon d'arbre comportant au moins un épaulement d'arbre, une portée de palier sur laquelle est placé ou monté le roulement, ainsi qu'un tronçon de liaison formant portée de joint, qui est lié à la partie de joint intérieure du troisième joint universel réalisé sous forme de joint homocinétique fixe. Le roulement est ici, d'une part, maintenu sur la portée de palier du premier tronçon d'arbre, entre l'épaulement d'arbre et une bague d'appui qui est reliée de manière fixe au deuxième tourillon d'arbre, et est, d'autre part, relié au corps d'amortissement. Selon une autre configuration de l'invention, le deuxième tronçon d'arbre présente un tourillon qui est relié de manière fixe, d'une part, au deuxième joint universel et, d'autre part, au deuxième tube d'arbre, l'extrémité du deuxième tube d'arbre, opposée à celle o se trouve le tourillon, présentant une collerette en forme de flasque dirigée vers l'extérieur, qui est reliée de manière fixe à la partie de joint extérieure 2798431 du troisième joint universel Par ailleurs, la bague d'appui qui maintient axialement le roulement sur le deuxième tourillon d'arbre du premier tronçon d'arbre, présente une surface extérieure qui se rétrécit de manière conique à partir du diamètre extérieur du roulement, en direction du troisième joint universel réalisé sous forme de joint homocinétique fixe. La surface extérieure conique assure, lors du coulissement l'un dans l'autre des tronçons d'arbre, une entrée fiable et guidée du premier tronçon d'arbre dans la partie extérieure du troisième joint universel. D'après une autre configuration, le palier intermédiaire comprend un corps d'amortissement qui est relié, à l'extérieur, à un corps de logement, et à l'intérieur, à la surface extérieure du roulement, la liaison du corps d'amortissement au roulement étant réalisée sous forme de zone de rupture ou de séparation programmée. En cas de crash, la liaison entre le corps d'amortissement et le roulement se déchire ou s'interrompt. Selon une variante de mode de réalisation, le palier intermédiaire possède un manchon de logement de palier, qui, d'une part, est relié de manière fixe au corps d'amortissement, et d'autre part reçoit le roulement. En cas d'accident ou de collision, le roulement peut être repoussé hors du manchon de logement de palier, ou bien la zone de liaison entre le manchon de logement de palier et le corps d'amortissement peut se rompre. Par ailleurs, le deuxième tronçon d'arbre comprend un couvercle qui est maintenu entre la partie 6 2798431 de joint extérieure du troisième joint universel et la collerette en forme de flasque, dirigée vers l'extérieur. Celui-ci rend étanche le joint homocinétique fixe du côté du tube, et empêche ainsi la graisse de lubrification de s'échapper. Selon une autre configuration, il est prévu un agencement de soufflet déroulant, qui est relié à la partie de joint extérieure du troisième joint universel d'une part, et au deuxième tourillon d'arbre du premier tronçon d'arbre d'autre part. Cet agencement de soufflet déroulant assure l'étanchéité du troisième joint universel, du côté du tourillon. D'après une autre configuration, le premier et/ou le deuxième joint universel est/sont réalisé(s) en tant que joint(s) homocinétique(s) coulissant(s). Ceux- ci sont à raccorder à la transmission d'entraînement principale et respectivement à la transmission d'essieu arrière d'un véhicule automobile. Les joints homocinétiques coulissants peuvent compenser des translations axiales, par exemple dues à des vibrations ou oscillations. Dans la suite, on va décrire plus en détail, un exemple de réalisation préféré de l'invention, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une coupe longitudinale d'un agencement de transmission conforme à l'invention, comprenant un arbre de transmission longitudinal et un palier intermédiaire, en position étendue, et Fig.2 une coupe longitudinale de l'agencement de transmission conforme à l'invention, selon la figure 1, dans l'état raccourci. 7 2798431 Sur la figure 1, l'agencement de transmission tel qu'il est par exemple utilisé dans les véhicules automobiles, et comprenant l'arbre de transmission longitudinal 1 et le palier intermédiaire 2, est représenté dans la position étendue dans l'axe longitudinal X. L'arbre de transmission longitudinal 1 comprend un premier tronçon d'arbre 3 et un deuxième tronçon d'arbre 4, qui sont reliés au moyen d'un joint homocinétique fixe 5 en guise de troisième joint universel. Le premier tronçon d'arbre 3 est ici constitué d'un premier tube d'arbre 6 dont l'extrémité opposée à celle o se trouve le joint homocinétique fixe , est reliée de manière fixe à un premier tourillon d'arbre 7 sur lequel est fixé un premier joint universel 8. Celui-ci est à relier à la transmission d'entraînement principale d'un véhicule automobile. Le premier joint universel 8, sous la forme d'un joint homocinétique coulissant, permet une compensation de déplacements de translation axiale, d'une ampleur limitée, et permet des mouvements angulaires. L'autre extrémité du premier tube d'arbre 6 est relié de manière fixe à un deuxième tourillon d'arbre 9 qui, tout d'abord se rétrécit par un cône 10, en direction du troisième joint universel sous la forme du joint homocinétique fixe 5, et qui comporte un épaulement d'arbre 11 ainsi qu'une portée de palier 12 et un tronçon de liaison 13. La portée de palier 12 est reçue, dans une zone entre l'épaulement d'arbre 11 et une bague d'appui 14, dans un roulement 15 qui pour sa part est reçu dans un manchon de logement de palier 16. Le premier tube d'arbre 6, la portée de palier 12, ainsi que le roulement 15 sont configurés de façon telle, que le diamètre extérieur DL du roulement 15 est inférieur au plus grand diamètre extérieur Dwi du premier tronçon d'arbre 3 ou tube d'arbre 6. Par ailleurs, la surface extérieure 17 de la 8 2798431 bague d'appui 14 se rétrécit de manière conique en direction du joint homocinétique fixe 5, le plus grand diamètre extérieur Ds de la bague d'appui 14 correspondant de préférence, au maximum, environ au diamètre extérieur DL du roulement 15. Le tronçon de liaison 13 du premier tronçon d'arbre 3 est lié de manière fixe, par une denture, à la partie de joint intérieure 18 du joint homocinétique fixe 5. Le deuxième tronçon d'arbre 4 est constitué d'un deuxième tube d'arbre 19, dont l'extrémité opposée à celle dirigée vers le joint homocinétique fixe 5, est reliée de manière fixe à un tourillon 20 sur lequel est fixé, à son tour, un deuxième joint universel sous la forme d'un joint homocinétique coulissant 21. Celui-ci est à raccorder à l'entrée d'une transmission d'essieu arrière (pont arrière) d'un véhicule automobile. L'autre extrémité du deuxième tube d'arbre 19 est reliée à une extrémité de forme tubulaire d'une collerette 22 en forme de flasque dirigé vers l'extérieur. Dans ce cas, le diamètre intérieur dw2 du deuxième tube d'arbre 19 et le diamètre intérieur dK de la collerette 22 sont de grandeur identique. Le tronçon de flasque de la collerette 22 est relié, pour sa part, à la partie de joint extérieure 25 du joint homocinétique fixe 5. Entre la collerette 22 et la partie de joint extérieure 25 du joint homocinétique fixe 5, est prévu un couvercle 26, qui rend étanche le joint homocinétique fixe 5 du côté du tube, en empêchant ainsi la graisse de lubrification de s'échapper. Par ailleurs, le joint homocinétique fixe est rendu étanche du côté du tourillon, par un agencement de soufflet déroulant 27, qui est constitué d'un cabochon de raccordement 28 relié à la partie de joint extérieure 25, et d'un soufflet déroulant 29 qui est relié au tourillon d'arbre 9 du premier tronçon d'arbre 3 et au cabochon de raccordement 28. 9 2798431 Le joint homocinétique fixe 5 comprend, en- dehors de la partie de joint extérieure 25 et de la partie de joint intérieure 18, une cage 30 et des billes 31 qui sont maintenues par la cage 30 et s'engagent dans des chemins de circulation de la partie de joint extérieure 25 et de la partie de joint intérieure 18. Le palier intermédiaire 2, qui se présente sous la forme d'un palier d'arbre élastique, comprend un corps de logement 32 que l'on relie à la structure ou coque du véhicule, un corps d'amortissement 33, ainsi que le manchon de logement de palier 16, qui est relié de manière fixe, d'une part au corps d'amortissement 33, et d'autre part à la bague extérieure du roulement 15. Les dimensions des pièces précédemment décrites sont choisies de façon telle que le plus petit diamètre intérieur dGA de la partie de joint extérieure 25 et le plus petit diamètre intérieur dw2 du deuxième tube d'arbre 19 soient supérieurs au diamètre extérieur DGK de l'unité constituée par la partie de joint intérieure 18 et la cage 30, soient de plus supérieurs au plus grand diamètre extérieur Dwl du premier tronçon d'arbre 3, et supérieurs, par ailleurs, au plus grand diamètre extérieur DL du roulement 15. Sur la figure 2 est représentée la même unité de transmission que celle de la figure 1, après que l'on ait dépassé, en raison d'un accident ou d'une collision, le déplacement de coulissement axial maximal possible entre le premier et le deuxième joint universel 8, 21. Le premier tronçon d'arbre 3 s'est engagé de manière télescopique, en raison de l'accident ou de la collision, dans le deuxième tronçon d'arbre 4, après 2798431 rupture de la cage 30 du joint homocinétique fixe 5. Lors du mouvement de pénétration, le manchon de logement de palier 16 a été séparé du corps d'amortissement 33, et le soufflet déroulant 29 a été arraché au niveau de sa zone de liaison avec le cabochon de raccordement 28, ce cabochon de raccordement 28 ayant été évasé radialement. Les billes 31 du joint homocinétique fixe 5 se sont échappées des chemins de circulation de la partie de joint intérieure 18 et de la partie de joint extérieure 25, et ont été repoussées, en commun avec la cage 30 détériorée, à l'intérieur du deuxième tube d'arbre 19. Lors du mouvement de pénétration, le deuxième tourillon d'arbre 9 du premier tronçon d'arbre 3 a été guidé en étant centré sur l'axe X du deuxième tronçon d'arbre 4, par la partie de joint intérieure 18 du joint homocinétique fixe 5 détérioré, ainsi que par la bague d'appui 14 de forme conique. 11i 2798431 REVENDICATIONS. 1. Agencement de transmission destiné à la transmission d'un couple et comprenant un arbre de transmission longitudinal (1) et un palier intermédiaire (2), caractérisé en ce que l'arbre de transmission longitudinal (1) comprend un premier tronçon d'arbre (3) qui comporte un premier joint universel (8) à une extrémité, un deuxième tronçon d'arbre (4) qui comporte un deuxième tube d'arbre (19) et un deuxième joint universel (21) à une extrémité, ainsi qu'un troisième joint universel (5) qui relie le premier tronçon d'arbre (3) et le deuxième tronçon d'arbre (4), est réalisé sous forme de joint homocinétique fixe et possède une partie de joint extérieure (25) qui est de configuration ouverte des deux côtés et qui est reliée au deuxième tube d'arbre (19), une partie de joint intérieure (18) qui est reliée à un tourillon (9) faisant partie du premier tronçon d'arbre (3), une cage (30) et des billes (31) qui sont maintenues par la cage (30) et sont guidées dans des chemins de circulation de la partie de joint extérieure (25) et de la partie de joint intérieure (18), en ce que le palier intermédiaire (2) qui est associé au premier tronçon d'arbre (3) au voisinage du troisième joint universel (5), comprend au moins un roulement (15) de diamètre extérieur (DL) et un corps d'amortissement (33), en ce que par ailleurs, le plus petit diamètre intérieur (dGA) de la partie de joint extérieure (25) et le plus petit diamètre intérieur (dw2) du deuxième tube d'arbre (19) sont supérieurs au diamètre extérieur (DGK) de l'unité constituée par la partie de joint intérieure (18) et la cage (30), sont, par ailleurs, supérieurs au plus grand diamètre extérieur (Dw1) du premier tronçon 12 2798431 d'arbre (3), et supérieurs, par ailleurs, au diamètre extérieur (DL) du roulement (15), et en ce que, par ailleurs, la cage (30) du troisième joint universel (5) est conçue sous la forme d'une zone de rupture programmée. 2. Agencement de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier tronçon d'arbre (3) comprend un premier tube d'arbre (6) o qui porte à ses extrémités, des tourillons d'arbre (7, 9), le premier tourillon d'arbre (7) étant relié au premier joint universel (8), et le deuxième tourillon d'arbre (9) comportant au moins un épaulement d'arbre (11), une portée de palier (12) sur laquelle est placé le roulement (15), ainsi qu'un tronçon de liaison (13) qui est lié à la partie de joint intérieure (18) du troisième joint universel (5) réalisé sous forme de joint homocinétique fixe. 3. Agencement de transmission selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le roulement (15) d'une part est maintenu sur la portée de palier (12) du premier tronçon d'arbre (3), entre l'épaulement d'arbre (11) et une bague d'appui (14) qui est reliée de manière fixe au deuxième tourillon d'arbre (9), et d'autre part est relié au corps d'amortissement (33). 4. Agencement de transmission selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le deuxième tronçon d'arbre (4) présente un tourillon (20) qui est relié de manière fixe, d'une part, au deuxième joint universel (21) et, d'autre part, au deuxième tube d'arbre (19), l'extrémité du deuxième tube d'arbre (19), opposée à celle o se trouve le tourillon, présentant une collerette (22) en forme de flasque dirigée vers 13 2798431 l'extérieur, qui est reliée de manière fixe à la partie de joint extérieure (25) du troisième joint universel (3). 5. Agencement de transmission selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague d'appui (14) qui maintient axialement le roulement (15) sur le deuxième tourillon d'arbre (9) du premier tronçon d'arbre (3), présente une surface extérieure (17) qui se rétrécit de manière conique à partir du diamètre extérieur (DL) du roulement (15) en direction du troisième joint universel (5). 6. Agencement de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps d'amortissement (33) est relié, à l'extérieur, à un corps de logement (32), et à l'intérieur, à la surface extérieure du roulement (15) , la liaison du corps d'amortissement (33) au roulement (15) étant réalisée sous forme de zone de rupture ou de séparation programmée. 7. Agencement de transmission selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le palier intermédiaire (2) possède un manchon de logement de palier (16), qui d'une part est relié de manière fixe au corps d'amortissement (33) et d'autre part reçoit le roulement (15). 8. Agencement de transmission selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième tronçon d'arbre (4) comprend un couvercle (26) qui est maintenu entre la partie de joint extérieure (25) du troisième joint universel (5) et la collerette (22) en forme de flasque, dirigée vers l'extérieur. 14 2798431 9. Agencement de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un agencement de soufflet déroulant (27) qui est relié à la partie de joint extérieure (25) du troisième joint universel (5) d'une part, et au deuxième tourillon d'arbre (9) du premier tronçon d'arbre (3) d'autre part. 10. Agencement de transmission selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le premier et/ou le deuxième joint universel (8, 21) est/sont réalisé(s) en tant que joint(s) homocinétique(s) coulissant(s).