Brevet FR3052719A1 — publié le 20171222

"Train roulant de véhicule automobile équipé d'un bouclier de protection d'un joint homocinétique" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un train roulant de véhicule automobile comportant un joint homocinétique équipé d'un soufflet de protection en matériau élastomère. L'invention concerne plus particulièrement un train roulant de véhicule automobile comportant : - au moins une roue motrice montée à rotation sur une structure du véhicule automobile ; - un arbre de roue ; - un joint homocinétique accouplant l'arbre de roue avec la roue motrice et comportant un soufflet de protection en matériau élastomère ; - un dispositif de protection du soufflet. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION Les trains de véhicule automobile portant les roues motrices sont équipés d'arbres de roue qui permettent de transmettre un couple moteur aux roues motrices. Une première extrémité intérieure de chaque arbre de roue est accouplée à un arbre de transmission de couple de la boîte de vitesses. L'ensemble formé par le moteur et la boîte de vitesses est monté sur un élément de structure suspendue du véhicule, par exemple un châssis, tandis qu'une deuxième extrémité extérieure de chaque arbre de roue est accouplée avec une fusée de la roue motrice associée montée libre en rotation sur un élément de structure non suspendu du véhicule, par exemple un porte-fusée. De manière connue ledit élément de structure suspendu est articulé avec l'élément de structure non suspendu par 3052719 2 l'intermédiaire d'au moins un bras de suspension, tel qu'un triangle de suspension. Ainsi, l'élément de structure suspendu est susceptible de se déplacer selon un débattement au moins vertical par rapport à l'élément de structure non suspendu. 5 En outre, lorsque les roues dudit train de véhicule automobile sont directrices, l'élément de structure non suspendu est monté pivotant autour d'un axe sensiblement vertical par rapport à l'élément de structure suspendu du véhicule automobile pour permettre de braquer les roues directrices dans les deux lo sens. Pour que l'arbre de roue puisse suivre les débattements de la suspension et le braquage des roues, il est connu d'articuler chaque extrémité de l'arbre de roue par l'intermédiaire de joints homocinétiques, notamment des joints homocinétiques à billes. 15 De tels joints homocinétiques permettent d'entraîner les roues sans provoquer d'irrégularité de rotation des arbres. La première extrémité intérieure de l'arbre de roue est ainsi accouplée avec l'arbre de transmission par l'intermédiaire d'un joint homocinétique permettant un coulissement axial de 20 l'arbre et une liaison rotule. Un tel joint homocinétique est par exemple un joint dit "joint tripode". La deuxième extrémité extérieure de l'arbre de roue est accouplée avec la fusée de roue par l'intermédiaire d'un joint homocinétique permettant uniquement une liaison rotule. Il s'agit 25 par exemple d'un joint à rotule. L'invention porte plus précisément sur le joint homocinétique accouplant la deuxième extrémité extérieure de l'arbre de roue avec la fusée de roue. Ce joint homocinétique comporte des éléments roulants, notamment des billes, qui sont 30 lubrifiés par exemple au moyen d'une réserve de graisse. Pour garantir que les éléments roulants fonctionnent sans grippage et sans bruit, le joint homocinétique est équipé d'un soufflet qui enveloppe ces éléments roulants pour retenir la 3052719 3 graisse tout en empêchant des particules d'entrer en contact avec les éléments roulants. Un tel soufflet est réalisé en un matériau élastomère épais qui n'entrave pas les mouvements du joint homocinétique. 5 Le soufflet du joint homocinétique accouplé avec la fusée de roue est exposé directement aux projections de corps contondants, tels que des graviers, des morceaux de bois, etc. Lorsque le soufflet est percé, la graisse de lubrification s'échappe et des particules sont susceptibles d'entrer en contact avec les 10 éléments roulants. Le joint homocinétique devient alors bruyant, voire se détériore. Pour résoudre ce problème, on a déjà proposé d'équiper le joint homocinétique d'un manchon rigide de protection qui entoure complètement le soufflet pour faire écran aux corps projetés. Ce 15 manchon de protection est porté par un élément solidaire en rotation avec la fusée de roue. Un espace radial étroit est réservé entre le soufflet et le manchon pour éviter que le soufflet ne frotte contre le manchon lorsque le joint homocinétique est fléchi. Ce manchon est réalisé en tôle fine. 20 Cependant, on a constaté que ce manchon était susceptible de se déformer de manière permanente lors d'une percussion particulièrement violente avec un corps contondant. Du fait de la proximité du manchon avec le soufflet, le manchon ainsi déformé entre en contact permanent avec le soufflet. 25 Lorsque le joint est fléchi, le manchon frotte contre le soufflet. Des frottements répétés finissent par provoquer une usure prématurée du soufflet entraînant une fuite de graisse de lubrification, voire une détérioration du joint homocinétique. 30 BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention propose un train de véhicule automobile du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le dispositif de 3052719 4 protection est formé par un bouclier qui est monté fixe par rapport à un élément de structure du véhicule automobile et qui est agencé radialement à distance du joint homocinétique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : 5 - la structure du véhicule comporte au moins un élément de structure non suspendu qui porte la roue motrice à rotation, et au moins un élément de structure suspendu qui est articulée avec l'élément de structure non suspendu par l'intermédiaire d'au moins un bras de suspension ; 10 - le bouclier est fixé à un élément de structure non suspendu ; - le bouclier est fixé à un étrier de frein qui est lui-même fixé audit élément de structure non suspendu ; - le bouclier comporte au moins un pan axial avant qui 15 masque le joint homocinétique vers l'avant selon le sens de déplacement normal du véhicule ; - le bouclier comporte au moins un pan axial inférieure qui masque le joint homocinétique vers le sol ; - le bouclier enveloppe partiellement le joint 20 homocinétique ; - le bouclier comporte une pluralité de trous ; - le bouclier est réalisé en un matériau métallique conducteur de chaleur tel que de l'aluminium ; - le bouclier est réalisé en un matériau plastique rigide. 25 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui 30 va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe transversale selon le plan de coupe 1-1 de la figure 3 qui représente un train roulant de 3052719 5 véhicule automobile comportant un joint homocinétique liant une fusée de roue avec un arbre de roue ; - la figure 2 est une vue de devant qui représente le train roulant de la figure 1 qui est équipé d'un bouclier réalisé selon un 5 premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale selon le plan de coupe 3-3 de la figure 2 qui représente le joint homocinétique protégé par le bouclier fixé sur un étrier de frein ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale à plus 10 grande échelle qui représente le joint homocinétique du train roulant des figures 1 à 3 ; - la figure 5 est une vue de détail qui représente le joint homocinétique fléchi de manière que la fusée de roue forme un angle avec l'arbre de roue ; 15 - la figure 6 est une vue de face qui représente le bouclier de protection du joint homocinétique de la figure 3 ; - la figure 7 est une vue en coupe selon le plan de coupe 7-7 de la figure 6 qui représente la forme du bouclier ; - la figure 8 est une vue en bout du bouclier de la figure 6 ; 20 - la figure 9 est une vue similaire à celle de la figure 8 qui représente un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel le bouclier est davantage enveloppant. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES 25 Dans la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif des orientations : - longitudinale dirigée d'arrière en avant selon le sens de déplacement normal du véhicule automobile ; 30 - verticale dirigée depuis le bas vers le haut orthogonalement à la route ; - transversale dirigée orthogonalement aux directions longitudinale et verticale. 3052719 6 On adoptera aussi une orientation axiale dirigée coaxialement à l'axe "A" de rotation de la roue motrice du véhicule et des orientations radiales dirigées depuis l'axe de rotation de la roue vers l'extérieur. 5 On utilisera les termes "extérieur" et "intérieur" en rapport avec la proximité transversale d'un élément avec un plan vertical longitudinal médian du véhicule. Un élément intérieur sera ainsi à proximité du plan médian. Dans la suite de la description, des éléments présentant 10 une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par une même référence. On a partiellement représenté à la figure 1 un train 10 roulant de véhicule automobile. Il s'agit ici d'un train 10 avant de véhicule automobile. Le train 10 roulant comporte au moins une 15 roue 12 motrice montée à rotation sur une structure du véhicule automobile. Un tel train 10 roulant comporte ici deux roues 12 motrices dont une seule est représentée. La roue 12 motrice est portée à rotation autour d'un axe "A" globalement transversal par un élément 14 de structure non 20 suspendu par l'intermédiaire d'une fusée 16 de roue. La fusée 16 de roue est montée solidaire en rotation avec la roue 12. L'élément 14 de structure non suspendu est formé par un porte-fusée qui porte un palier à roulement logeant le porte-fusée 14. La roue 12 a été représentée en traits interrompus pour des 25 raisons de clarté. Le porte-fusée 14 est articulé avec un élément 18 de structure suspendu du véhicule par l'intermédiaire d'au moins un bras 20 de suspension. L'élément 18 de structure suspendu est par exemple formé par un châssis du véhicule. Le bras 20 de 30 suspension forme une bielle dont chaque extrémité est montée pivotante autour d'un axe sensiblement longitudinal sur le porte-fusée 14, d'une part, et sur le châssis 18, d'autre part. 3052719 7 Le train 10 avant comporte aussi une jambe de suspension et un amortisseur qui ne sont pas représentés. S'agissant ici d'un train 10 avant, la roue 12 motrice est aussi directrice. A cet effet, le porte-fusée 14 est monté pivotant 5 autour d'un axe vertical (non représenté) par rapport au châssis 18 du véhicule automobile. Comme cela est illustré à la figure 2, la fusée 16 de roue porte ici un disque 21 de frein tournant solidairement avec la roue 12. Un étrier 23 de frein chevauchant le disque 21 de frein est ici 10 fixé au porte-fusée 14. L'étrier 23 de frein est plus particulièrement fixé longitudinalement en avant de l'axe "A" de rotation de la roue 12 comme cela est visible à la figure 3. Le châssis 18 du véhicule comporte un arbre 22 rotatif de transmission qui est lié à la sortie d'une boîte 22 de vitesses 15 portée par le châssis 18. Le couple de l'arbre 22 de transmission est destiné à être transmis à la roue 12 motrice par l'intermédiaire d'un arbre 26 de roue d'axe globalement transversal. Une extrémité intérieure de l'arbre 26 de roue est accouplé avec l'arbre 22 de transmission par un premier joint 28 20 homocinétique formant une liaison rotule et permettant en outre un débattement en coulissement transversal de l'arbre 26 de roue par rapport à l'arbre 22 de transmission. Le premier joint 28 homocinétique est par exemple un joint tripode. Une extrémité extérieure de l'arbre 26 de roue est 25 accouplée avec la fusée 16 de roue par l'intermédiaire d'un deuxième joint 30 homocinétique réalisant une liaison rotule. Le deuxième joint 30 homocinétique est par exemple un joint à rotule. Dans la suite, on s'intéressera plus particulièrement au 30 deuxième joint 30 homocinétique accouplant l'arbre 26 de roue avec la fusée 16. Le deuxième joint 30 homocinétique a été représenté plus en détails à la figure 4. Il comporte une noix 32 qui est fixée à 3052719 8 l'extrémité extérieure de l'arbre 26 de roue. La noix 32 comporte une piste en forme de section de sphère sur laquelle des billes 34, par exemple six billes 34, sont maintenues en contact roulant par une cage 36. La noix 32 ainsi équipée de ses billes 34 est 5 insérée dans un bol 38 complémentaire ouvert axialement à l'extrémité intérieure de la fusée 16 de roue. La face concave du bol 38 est munie de rainures 40 s'étendant axialement en arc de cercle centré sur la piste de la noix 32. Chaque rainure 40 reçoit une bille 34 associé en guidage. 10 Cet agencement permet l'accouplement de la fusée 16 avec l'arbre 26 de roue par contact circonférentiel entre les billes 34 et les rainures 40 tout en permettant une liaison rotule par roulage des billes 34 dans les rainures 40. Ainsi, comme cela est représenté à la figure 5, le joint 30 15 homocinétique est susceptible d'être fléchi de manière que l'arbre 26 de roue forme un angle a de déviation par rapport à l'axe de la fusée 16 tout en conservant sa fonction d'accouplement. La roue 12 motrice étant aussi directrice, un tel joint 30 homocinétique permet à la roue 12 motrice de pivoter d'un angle 20 suffisant pour permettre le braquage du véhicule, par exemple d'un angle a de 50° dans les deux directions par rapport à sa direction neutre. En variante, la disposition du bol et de la noix sont susceptibles d'être inversées, le bol étant alors porté par l'arbre 25 de roue et la noix étant portée par la fusée de roue. Pour protéger les billes 34, le bol 38 est fermé par un soufflet 42 de protection réalisé en un matériau souple, notamment en matériau élastomère. Le soufflet 42 est par exemple réalisé par moulage d'un matériau élastomère. 30 Le soufflet 42 forme un manchon conique qui s'étend depuis le pourtour du bol 38 jusqu'à un tronçon de fixation de l'arbre 26 de roue. Le soufflet 42 est par exemple fixé à ses deux extrémités par des colliers 44 de serrage. 3052719 9 L'invention propose un dispositif de protection du soufflet 42 qui permet d'empêcher le soufflet 42 d'être atteint directement par des projections de corps contondant et qui ne frottera pas contre le soufflet 42 même en cas de déformation. 5 Comme cela est illustré aux figures 2 et 3, le dispositif de protection comporte un bouclier 46 rigide qui est monté fixe par rapport à un élément de structure du véhicule automobile et qui est agencé radialement à distance "D" du joint homocinétique, par exemple à plusieurs centimètres, pour éviter tout frottement quel 10 que soit l'angle de déviation duquel est fléchi le joint homocinétique. Comme cela est représenté aux figures 6 à 8, le bouclier 46 est formé par une plaque qui s'étend axialement. Le bouclier 46 présente une épaisseur "e" suffisante pour dévier les corps projetés sans être déformé, comme cela est 15 illustré à la figure 7. Le bouclier 46 forme ainsi un écran de déflexion sur lequel les corps projeté rebondissent avant d'atteindre le soufflet 42. Le bouclier 46 est réalisé en un matériau métallique tel que de l'aluminium. Son épaisseur "e" est par exemple d'environ 20 3 mm. En variante, le bouclier est réalisé en un matériau plastique rigide. Le bouclier 46 est ici fixé à un élément de structure non suspendu. Dans les exemples représentés aux figures, il est fixé 25 à une face intérieure de l'étrier 23 de frein. En variante non représentée de l'invention, le bouclier est fixé au bras de suspension. Pour permettre sa fixation, un bord d'extrémité axiale intérieure du bouclier 46 est équipé d'une bride 48 de fixation, 30 comme cela est représenté à la figure 8. La bride 48 est par exemple destinée à être fixée par l'intermédiaire de vis à l'étrier 23 de frein. A cet égard, la bride 48 comporte des trous de fixation qui sont ici au nombre de deux. 3052719 10 Avantageusement, le bouclier 46 est fixé à l'étrier 23 de frein par les vis qui fixent l'étrier 23 de frein au porte-fusée. Le bouclier 46 ainsi fixé sur l'étrier 23 de frein forme une langue qui fait saillie axialement vers l'intérieur du véhicule 5 depuis l'étrier 23 de frein. Ainsi positionné, le bouclier 46 permet en outre de protéger simultanément les conduits qui permettent la commande hydraulique du frein. En outre, lorsque le bouclier 46 est réalisé en un matériau 10 métallique bon conducteur de chaleur, tel que de l'aluminium, il participe au refroidissement de l'étrier 23 de frein en formant un radiateur qui conduit la chaleur produite lors du freinage. Le bouclier 46 présente une forme courbée autour d'un axe transversal de manière à envelopper partiellement le joint 30 15 homocinétique. Ainsi, il protège le joint 30 homocinétique seulement sous des angles privilégiés, notamment vers l'avant. Dans un premier mode de réalisation représenté à la figure 3, le bouclier 46 présente un pan 46A avant qui masque le joint 30 homocinétique longitudinalement vers l'avant selon le sens de 20 déplacement normal du véhicule. On a en effet constaté que sur un véhicule automobile de tourisme, la majorité des corps étrangers sont projeté longitudinalement vers l'arrière contre une face avant du soufflet 42. Certains véhicules tels que des engins de chantier ou des 25 véhicules tout-terrain, sont aussi exposés à des chocs avec des corps étrangers venant verticalement du sol. Ainsi, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 9, le bouclier 46 comporte au moins un pan 46B sensiblement horizontal inférieur qui fait écran entre le joint 30 homocinétique 30 et le sol 48. Dans l'exemple représenté à la figure 9, le bouclier 46 comporte simultanément un pan 46B inférieur et un pan 46A avant pour envelopper le joint 30 homocinétique davantage que dans le mode de réalisation de la figure 3. 3052719 ii En outre, le bouclier 46 comporte une pluralité de trous 50. Ces trous 50 sont néanmoins suffisamment étroits pour permettre d'arrêter les corps assez gros pour endommager le soufflet 42. Ces trous 50 sont par exemple réalisés au moins dans le 5 pan 46B inférieur pour permettre l'évacuation de liquides ou de particules susceptibles de s'accumuler dans le bouclier 46. En variante susceptible d'être combinée avec l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention, les trous 50 sont réalisés dans la totalité du bouclier 46 pour l'alléger. Le 10 bouclier 46 forme par exemple une grille. L'agencement réalisé selon les enseignements de l'invention permet ainsi de protéger efficacement le soufflet 42 du joint 30 homocinétique sans risque d'usure prématurée en cas de légère déformation du bouclier 46. 15 En outre, lorsqu'il est réalisé en un matériau conducteur de chaleur, le bouclier 46 fixé à l'étrier 23 de frein permet avantageusement de participer à l'évacuation de la chaleur provoquée par le freinage en formant un radiateur. Un tel agencement permet de réaliser simultanément une fonction de 20 protection du joint 30 homocinétique et une fonction d'évacuation de la chaleur de manière compacte et peu onéreuse. De plus, la fixation du bouclier 46 et de l'étrier 23 de frein avec des vis de fixation communes permet de réaliser un montage rapide et économique du bouclier 46 sur le véhicule. 25 REVENDICATIONS1. Train (10) roulant de véhicule automobile comportant : - au moins une roue (12) motrice montée à rotation sur une structure du véhicule automobile ; - un arbre (26) de roue ; - un joint (30) homocinétique accouplant l'arbre (26) de roue avec la roue (12) motrice et comportant un soufflet (42) de protection en matériau élastomère ; - un dispositif de protection du soufflet (42) ; caractérisé en ce que le dispositif de protection est formé par un bouclier (46) qui est monté fixe par rapport à un élément de structure du véhicule automobile et qui est agencé radialement à distance du joint (30) homocinétique. 2. Train (10) roulant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la structure du véhicule comporte : - au moins un élément (16) de structure non suspendu qui porte la roue (12) motrice à rotation ; - au moins un élément (18) de structure suspendu qui est articulée avec l'élément (16) de structure non suspendu par l'intermédiaire d'au moins un bras (20) de suspension. 3. Train (10) roulant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bouclier (46) est fixé à un élément (16) de structure non suspendu. 4. Train (10) roulant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bouclier (46) est fixé à un étrier (23) de frein qui est lui-même fixé audit élément (16) de structure non suspendu. 5. Train (10) roulant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouclier (46) comporte au moins un pan (46A) axial avant qui masque le joint (30) homocinétique vers l'avant selon le sens de déplacement normal du véhicule. 3052719 13 6. Train (10) roulant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouclier (46) comporte au moins un pan (46B) axial inférieure qui masque le joint (30) homocinétique vers le sol (48) 5 7. Train (10) roulant selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le bouclier (46) enveloppe partiellement le joint (30) homocinétique. 8. Train (10) roulant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouclier (46) 10 comporte une pluralité de trous (50). 9. Train (10) roulant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouclier (46) est réalisé en un matériau métallique conducteur de chaleur tel que de l'aluminium. 15 10. Train (10) roulant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bouclier (46) est réalisé en un matériau plastique rigide.