Brevet FR3024195A1 — publié le 20160129

ENSEMBLE DE TRANSMISSION COMPOSE D'UN ARBRE DE TRANSMISSION ET D'AU MOINS UN PALIER Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine automobile et plus spécifiquement les systèmes de climatisation utilisés dans les véhicules automobiles. En l'occurrence, la présente invention concerne un ensemble de transmission composé d'un arbre de transmission, comprenant un matériau métallique, et d'au moins un palier comprenant un matériau fritté. Un tel ensemble de transmission est particulièrement adapté à une utilisation au sein d'un système de climatisation. En langue anglaise, ledit système de climatisation est souvent désignée par le terme « Heated and Ventilated Air Conditioning (HVAC) » Unit. Etat de la technique Pour des moteurs utilisés au sein des systèmes de climatisation pour véhicules automobiles, il est connu d'utiliser un ensemble de transmission comprenant un arbre de transmission combiné à des paliers comprenant des coussinets en matériau fritté. L'arbre de transmission possède une surface lisse qui repose sur la surface d'un matériau fritté de ces paliers et permet un frottement de glissement entre la surface de l'arbre de transmission et les paliers en contact. Des paliers, comprenant un matériau fritté, présentent une structure poreuse qui peut recevoir et contenir une quantité déterminée de lubrifiant. Cela est du au fait que ces paliers réalisés en matériau fritté sont obtenus grâce à un processus de frittage comprenant une étape de consolidation, par l'action de la chaleur, d'un agglomérat granulaire plus ou moins compact, avec éventuellement une étape de fusion d'un ou de plusieurs de ces constituants. La matière frittée ainsi obtenue comprend des espaces vides pour contenir et stocker un lubrifiant adapté pour être localisé à l'interface entre l'arbre de transmission et le palier. La viscosité du lubrifiant est adaptée pour permettre un fonctionnement optimal selon la valeur de 3024195 2 la température imposée par les conditions d'utilisation de l'ensemble de transmission. Lors d'une utilisation classique, un film ou pellicule de lubrifiant est présent entre 5 l'arbre de transmission et le palier. Cependant, la fine pellicule de lubrifiant peut parfois être absente, notamment lorsque la rotation de l'arbre de transmission n'a pas eu lieu pendant une certaine période ou lorsque la vitesse de rotation de l'arbre de transmission diminue 10 brusquement. S'il n'existe aucune lubrification entre l'arbre de transmission et le palier, le contact direct, entre les surfaces respectives, peut provoquer des nuisances sonores. C'est la raison pour laquelle l'absence de lubrifiant entre la surface de contact de l'arbre de 15 transmission et la surface du palier est particulièrement néfaste. En effet, l'absence de lubrifiant génère des perturbations sonores audibles par l'utilisateur situé dans l'habitacle du véhicule automobile concerné. Objet de l'invention 20 L'ensemble de transmission selon la présente invention vise à remédier aux inconvénients des ensembles de transmission tels que divulgués dans l'état de la technique, et tout particulièrement à supprimer les perturbations sonores associées à l'absence de lubrification entre l'arbre de transmission et le palier. 25 A cet effet, la présente invention concerne un ensemble de transmission composé d'un arbre de transmission comprenant un matériau métallique et d'au moins un palier comprenant un matériau fritté, ledit palier étant adapté pour supporter, en rotation, l'arbre de transmission en présence d'un lubrifiant, tel que de l'huile, une 30 première surface de l'arbre de transmission étant en contact avec une deuxième surface du palier, selon une zone de contact dans laquelle la première surface et/ou 3024195 3 la deuxième surface comprend un revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la première surface de l'arbre 5 de transmission est pourvue du revêtement spécifique. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le revêtement spécifique est une couche comprenant du phosphate de fer, ou du phosphate de zinc ou du phosphate de manganèse. 10 Selon un mode de réalisation de la présente invention, le revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact est obtenu grâce à un processus de phosphatation. 15 Selon un mode de réalisation de la présente invention, le revêtement spécifique est une couche comprenant du nitrure de fer. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact est obtenu grâce à un 20 processus de nitruration. Selon un deuxième aspect de la présente invention, l'invention concerne l'utilisation d'un tel ensemble de transmission dans un système de climatisation d'un véhicule automobile. 25 Selon un troisième aspect de la présente invention, l'invention concerne un moteur comprenant un ensemble de transmission tel que décrit précédemment. Selon un quatrième aspect de la présente invention, l'invention concerne un procédé 30 pour assembler un arbre de transmission et un palier comprenant un matériau fritté, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : 3024195 4 identifier une zone de contact entre une première surface de l'arbre de transmission et une deuxième surface du palier, et appliquer un revêtement spécifique sur la première et/ou la deuxième surface pour maintenir le lubrifiant sur la zone de 5 contact. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape d'appliquer un revêtement spécifique comprend l'étape suivante : 10 - réaliser un processus de phosphatation sur la première et/ou la deuxième surface. Brève descriptions des dessins 15 Les but, objet et caractéristiques de la présente invention ainsi que ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous, des modes de réalisation préférés d'un ensemble composé d'un arbre de transmission comprenant un matériau métallique et d'au moins un palier comprenant un matériau fritté selon l'invention, faite en référence aux dessins dans lesquels : 20 la figure 1 montre une vue schématique de l'intérieur du moteur d'un véhicule automobile adapté pour un système de climatisation de type HVAC unit, comprenant un ensemble de transmission selon l'invention. 25 La figure 1 représente un moteur fonctionnant en courant continu 10. Le moteur 10 comprend un stator et un rotor. Le stator comprend un boitier 11, des aimants 12 et des balais 16. Le rotor comprend un arbre de transmission 1, un paquet de tôles 14, un bobinage 13 et un commutateur 15. Le rotor est guidé par rapport au stator au moyen d'un premier palier 20 et d'un deuxième palier 21, l'arbre 1 et les paliers 30 20,21 étant réalisés dans une matière métallique. Les paliers 20, 21 sont fixés contre la paroi du boîtier 11, par exemple, à l'aide de ressorts 22, 23. La fixation des paliers 20, 21 permet d'aligner lesdits paliers 20, 21 et l'arbre de transmission 1. Le 3024195 5 bobinage 13 et l'ensemble de tôles 14 sont adaptés pour effectuer une rotation autour de l'axe longitudinal de l'arbre de transmission 1 par rapport à l'élément 12. Le bobinage 13 et l'ensemble de tôles en acier 14 sont fixés sur l'arbre de 5 transmission 1. L'arbre de transmission 1 comprend un commutateur 15 fixé sur ledit arbre de transmission 1 afin de coopérer avec des balais 16. 10 Les paliers 20, 21 selon la figure 1 comprennent un matériau fritté. Le matériau fritté est obtenu grâce à un processus de frittage qui permet la consolidation, par action de la chaleur, d'un agglomérat granulaire. Le matériau résultant du matériau fritté présente une structure avec des granulés fixés les uns contre les autres et laissant un espace vide entre les différents granulés. L'espace présent à l'intérieur 15 du matériau fritté est particulièrement adapté pour stocker une quantité déterminée de lubrifiant. La viscosité, correspondant à la résistance d'un fluide à l'écoulement, dépend de plusieurs paramètres dont la température. Un même fluide, tel que de l'huile, sera 20 visqueux à basse température (inférieure à 0°C), se rapprochant ainsi de sa viscosité maximale. Ce même fluide sera fluide à haute température (supérieur à 50°C), se rapprochant de sa viscosité minimale. En d'autres termes, la viscosité du lubrifiant utilisée pour un palier tel que les 25 paliers 20, 21, est telle qu'elle est maximale lorsque la température du moteur atteint -40°C. Ainsi, pour une viscosité maximale, le lubrifiant reste au sein des paliers 20, 21, et ne recouvre pas bien les surfaces entre les paliers 20,21 et l'arbre 1 générant ainsi une friction sèche et bruyante, en particulier lors du démarrage du moteur. 30 Toutefois un lubrifiant permettant une bonne lubrification à -40°C présente une viscosité trop faible à haute température d'utilisation (110°C), notamment lors d'un 3024195 6 fonctionnement prolongée du moteur, ce qui entraîne la fuite de l'huile hors du palier. En d'autres termes, la viscosité du lubrifiant doit être choisie pour être adaptée aux 5 conditions d'utilisation, à savoir dans une gamme de température allant de -40°C à 110°C, et plus particulièrement pour les températures auxquelles l'ensemble de transmission composé des paliers 20, 21 et de l'arbre de transmission 1 est exposé. Lors d'une utilisation classique, un film ou une fine pellicule de lubrifiant, tel que de 10 l'huile, est présent entre la surfaces des paliers 20, 21, et la surfaces de l'arbre de transmission 1 qui sont mutuellement en contact. La présence de la fine pellicule de lubrifiant permet à l'arbre de transmission 1 d'entrer en rotation par rapport aux paliers 20, 21 sans générer de frottement et/ou d'usure des paliers ou de l'arbre de transmission. Néanmoins, dans le cas où un moteur reste inutilisé trop longtemps, il 15 existe un risque que la fine pellicule de lubrifiant disparaisse. Une telle absence de pellicule de lubrifiant, entre les surfaces des surfaces des paliers et de l'arbre de transmission, pourra également être remarquée dans le cas d'une décélération dudit arbre de transmission notamment lors de la phase d'arrêt du moteur 10. 20 Afin d'éviter une telle absence de la fine pellicule de lubrifiant entre la surfaces de paliers 20, 21, et la surface de l'arbre de transmission 1 selon l'invention, au moins une des surfaces entre la surface de l'arbre de transmission 1 et/ou la surface d'un ou des deux paliers 20, 21 est pourvue d'un revêtement spécifique adapté pour assurer la présence d'un lubrifiant. Le revêtement spécifique est particulièrement 25 adapté pour améliorer l'adhésion du lubrifiant sur la surface des deux paliers 20, 21 et/ou de l'arbre de transmission 1. Les chaînes de molécules du lubrifiant étant généralement longues, le revêtement spécifique est adapté pour assurer l'adhésion desdites chaînes de molécules longues sur ladite surface. Ainsi, même si la rotation de l'arbre de transmission n'a pas eu lieu pendant une période étendue, les 30 molécules de lubrifiant ayant une affinité pour la surface des paliers 20, 21 et/ou de l'arbre de transmission, la pellicule fine de lubrifiant sera maintenue sur l'ensemble desdites surfaces évitant ainsi la génération de friction sèche et bruyante. 3024195 7 Pour un lubrifiant tel que de l'huile, selon la présente invention, le revêtement spécifique peut être obtenu grâce à un processus de phosphatation réalisé au moyen d'un agent phosphoré. Le processus de phosphatation consiste à décaper une 5 surface en acier à l'aide d'une solution diluée et chaude d'acide phosphorique pour provoquer la formation d'une couche comprenant du phosphate de fer. Ainsi, la surface obtenue permet d'augmenter le maintien ou l'adhésion du lubrifiant sur la surface. 10 Dans le contexte de la présente invention, la phosphatation de type phosphatation zinc ou de type manganèse est particulièrement adaptée. Selon un autre mode de réalisation, le revêtement spécifique peut être obtenu grâce à un processus de nitruration réalisé au moyen d'un agent azoté. Le processus de 15 nitruration consiste à décaper une surface en acier à l'aide d'un milieu riche en azote à des températures élevées (supérieure à 500°C) pour provoquer la formation d'une couche comprenant du nitrure de fer. Ainsi, la surface obtenue permet également d'augmenter le maintien ou l'adhésion du lubrifiant sur la surface. 20 Pendant l'utilisation d'un moteur 10 selon l'invention, la présence d'un revêtement spécifique sur au moins l'une des surfaces entre la surface de l'arbre de transmission 1 et la surface d'un ou des deux paliers 20, 21 permet d'assurer la présence d'un film ou d'une pellicule de lubrifiant. Le contact direct des surfaces métalliques de l'arbre de transmission 1 et des paliers 20, 21, est ainsi évité. Ceci 25 représente des avantages considérables. En effet, la présence continue d'un film ou d'une pellicule de lubrifiant préserve les surfaces en présence de toute usure et allonge la durée de vie du moteur du véhicule automobile concerné. Par ailleurs, la présence d'un film ou d'une pellicule de lubrifiant évite la génération de perturbations sonores néfastes lors de l'utilisation du moteur du véhicule 30 automobile situé à proximité de l'habitacle d'un véhicule automobile. REVENDICATIONS1. Ensemble de transmission composé d'un arbre de transmission (1) comprenant un matériau métallique et d'au moins un palier comprenant un matériau fritté, ledit palier (20, 21) étant adapté pour supporter, en rotation, l'arbre de transmission (1) en présence d'un lubrifiant, tel que de l'huile, une première surface de l'arbre de transmission (1) étant en contact avec une deuxième surface du palier (20, 21), dans une zone de contact, caractérisée en ce que la première surface et/ou la deuxième surface comprend un revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact 2. Ensemble de transmission selon la revendication 1, dans lequel la première surface de l'arbre de transmission (1) est pourvu du revêtement spécifique. 3. Ensemble de transmission selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le revêtement spécifique est une couche comprenant du phosphate de fer, ou du phosphate de, zinc ou du phosphate de manganèse. 4. Ensemble de transmission selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact est obtenu grâce à un processus de phosphatation. 5. Ensemble de transmission selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le revêtement spécifique est une couche comprenant du nitrure de fer. 6. Ensemble de transmission selon l'une des revendications 1 ou 2 ou 5, dans lequel le revêtement spécifique permettant de maintenir le lubrifiant sur la zone de contact est obtenu grâce a un processus de nitruration. 3024195 9 7. Utilisation d'un ensemble de transmission selon l'une des revendications précédentes, dans un systètrie de climatisation d'un véhicule automobile. 8. Moteur comprenant un ensemble de transmission selon l'une des revendications 1 à 6. 9. Procédé pour assembler un arbre de transmission (1) et un palier (20, 21) comprenant un matériau fritté, dans lequel ledit procédé comprend les 10 étapes suivantes - identifier une zone de contact entre une première surface de l'arbre de transmission (1) et une deuxième surface du palier (20, 21), et appliquer un revêtement spécifique sur la première et/ou la deuxième surface pour maintenir un lubrifiant sur la zone de contact 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel 'étape d'appliquer un revêtement spécifique comprend l'étape suivante : réaliser un processus de phosphatation sur la première etjou la deuxième surface.