Brevet FR3152483A1 — publié le 20250307

L’invention concerne un véhicule automobile équipé d’un moteur (6) configuré pour fournir un couple à des roues du véhicule automobile, via une transmission centrale avec différentiel (4), et un ensemble de transmissions transversales, l’ensemble de transmissions transversales comprenant : - une liaison de transmission gauche (2) entrainée par une sortie gauche du différentiel, via un premier accouplement à cannelures (C1), - un arbre intermédiaire (1) entrainé par une sortie droite du différentiel via un deuxième accouplement à cannelures (C2), et une liaison de transmission droite (3) entrainée par l’arbre intermédiaire, via un troisième accouplement à cannelures (C3), caractérisé en ce que le premier accouplement à cannelures comprend un premier nombre de cannelures, le troisième accouplement à cannelures comprend un troisième nombre de cannelures, et le troisième nombre de cannelures est différent du premier nombre de cannelures. Figure 2 VEHICULE AUTOMOBILE MUNI DE TRANSMISSIONS AUX ROUES AVEC DETROMPAGE DROITE-GAUCHE L’invention concerne un véhicule automobile muni de transmissions aux roues, en particulier un véhicule automobile équipé d’un moteur configuré pour fournir un couple aux roues du véhicule via une transmission centrale avec différentiel, et un ensemble de transmissions transversales, i.e. une transmission gauche pour entrainer la roue gauche et une transmission droite pour entrainer la roue droite. On parle ici d'un train du véhicule qui est motorisé, il s'agit soit d'un train à traction pour le train avant, ou d'un train à propulsion pour le train arrière. Le train équipé du moteur de traction/propulsion peut être directif ou non directif. Lorsque l'on s'intéresse au train avant, dans une configuration typique, il est à la fois motorisé et directif. Les roues étant suspendues et directrices, il est nécessaire de faire appel à des liaisons de transmission interposées entre le moteur et chacune des roues, ces liaisons de transmission comprenant un, ou le plus souvent deux, joint(s) homocinétique(s) autorisant le débattement nécessaire tout en conservant une rigidité requise en rotation autour de l'axe d'entraînement de roue. On s'intéresse ici aux véhicules électriques ou hybrides, bien que l'application de la présente invention à des véhicules à moteur à combustion interne conventionnels ne soit pas exclue. Par ailleurs, lorsque le moteur, qu'il soit électrique ou thermique, est agencé transversalement par rapport au véhicule, le différentiel de la transmission centrale n'est pas dans une position médiane entre la gauche et la droite du véhicule, autrement dit, il est décalé sur la gauche ou sur la droite par rapport à un plan médian longitudinal du véhicule. Partant de là, deux solutions sont utilisées : la première consiste à utiliser une liaison de transmission plus longue que l'autre, et la deuxième consiste à interposer un arbre intermédiaire pour rattraper le décalage, et utiliser ainsi deux liaisons de transmission de même longueur. Lorsque l’on utilise la solution d’un arbre intermédiaire pour rattraper le décalage, une des liaisons de transmission (la gauche selon l’exemple illustré) est engagée avec une sortie du différentiel via un premier accouplement à cannelures et l’autre des liaisons de transmission (la droite selon l’exemple illustré) est engagée avec l’arbre intermédiaire via un autre accouplement à cannelures. Cet autre accouplement à cannelures doit, lui aussi, être lubrifié alors qu’il se trouve à distance des autres composants contenus dans le boitier du différentiel, ce qui nécessite une amenée d'huile à cet endroit. Il s’est avéré qu’il faut installer un dispositif d’étanchéité pour la fonction lubrification sur la liaison de transmission engagée avec l’arbre intermédiaire, alors que cela n’est pas nécessaire sur celle qui est engagée directement dans le différentiel. Bien que les deux liaisons de transmission soient de même longueur et de même aspect général, elles diffèrent quand même par la présence ou non du dispositif d’étanchéité en question. Il convient donc de veiller à ce que les opérateurs qui assemblent le véhicule en usine d’assemblage ne se trompent pas et prennent la bonne liaison de transmission pour chacun des côtés. Les inventeurs ont donc cherché à éviter le risque de monter une liaison de transmission sans dispositif d’étanchéité alors que le dispositif d’étanchéité est requis, et à éviter donc un risque de fuite d’huile. À cet effet, la présente invention propose un véhicule automobile, équipé d’un moteur configuré pour fournir un couple à des roues du véhicule automobile, via une transmission centrale avec différentiel, et un ensemble de transmissions transversales, l’ensemble de transmissions transversales comprenant : - une liaison de transmission gauche entrainée par une sortie gauche du différentiel, via un premier accouplement à cannelures, - un arbre intermédiaire entrainé par une sortie droite du différentiel via un deuxième accouplement à cannelures, - et une liaison de transmission droite entrainée par l’arbre intermédiaire, via un troisième accouplement à cannelures, caractérisé en ce que le premier accouplement à cannelures comprend un premier nombre de cannelures, le troisième accouplement à cannelures comprend un troisième nombre de cannelures, et le troisième nombre de cannelures est différent du premier nombre de cannelures. Grâce aux dispositions promues ci-dessus, il est impossible d’accoupler la liaison de transmission droite directement dans une sortie du différentiel et il est également impossible d'accoupler la liaison de transmission gauche sur l'arbre intermédiaire. On a ainsi formé une fonction de détrompage ou de « poka-yoké », empêchant ainsi tout mauvais montage concernant l'ensemble des transmissions transversales. Il faut bien noter que les appellations « gauche » et « droite » ont été utilisées par souci de concision, mais par une transformation de symétrie par rapport au plan longitudinal médian du véhicule, on pourrait très bien avoir l'inverse, et remplacer « gauche » par « droite » et « droite » par « gauche » dans la solution promue ci-dessus. On note que les liaisons de transmission sont des liaisons de transmission homocinétiques, chacune comprenant typiquement comme connu en soi un arbre court, un joint homocinétique, un arbre plus long, un autre joint homocinétique, et un autre arbre court, un des joints homocinétiques étant du type coulissant pour autoriser un allongement suivant les différents angles de brisure possibles dans la liaison de transmission. Il faut remarquer que le terme « entraîné » dans la solution promue ci-dessus doit être compris comme « entraîné en rotation ». Le couple transmis peut aller du moteur vers les roues, mais aussi dans certaines circonstances, remonter des roues vers le moteur (freinage récupératif ou frein moteur). Le blocage de la direction par la position parking peut lui aussi induire un couple en rotation sur les liaisons de transmission transversales. Selon une réalisation, la liaison de transmission droite comprend un joint d’étanchéité spécifique. Moyennant quoi, le troisième accouplement peut être lubrifié sans fuite d'huile. Grâce à la lubrification et à la présence du joint, on évite ainsi l'apparition d'un phénomène possible de corrosion sous contrainte (‘fretting corrosion’) à l'endroit du troisième accouplement entre les cannelures mâles et les cannelures femelles. Selon une réalisation, le premier nombre de cannelures est compris entre 20 et 30 et le troisième nombre de cannelures est compris entre 20 et 30. Ainsi, le nombre de cannelures se situe dans un optimum qui conjugue une faible hauteur de dents avec une capacité importante à transmettre du couple au travers de l'accouplement entre les cannelures mâles et les cannelures femelles. On obtient ainsi une bonne compacité radiale tout en satisfaisant les exigences de transmission de couples en rotation. Selon une réalisation, le deuxième accouplement à cannelures comprend un deuxième nombre de cannelures, le deuxième nombre de cannelures est égal au premier nombre de cannelures. Moyennant quoi, le pignon conique planétaire sur lequel est engagé l'arbre intermédiaire peut être identique au pignon conique planétaire sur lequel est engagé la liaison de transmission gauche. On évite ainsi, pour les pignons coniques, une diversité industrielle et dans le réseau après-vente. Selon une réalisation alternative, le deuxième nombre de cannelures peut être différent du premier nombre de cannelures. Selon une réalisation, l’arbre intermédiaire comprend une première extrémité avec une cannelure mâle engagée dans un pignon satellite du différentiel (deuxième accouplement), et une deuxième extrémité avec une cannelure femelle apte à recevoir la cannelure mâle de la liaison de transmission droite (troisième accouplement). Le montage de la liaison de transmission droite du côté intérieur du véhicule est donc similaire à ce qui est connu dans une configuration sans arbre intermédiaire. La liaison de transmission droite reste conventionnelle du point de vue de la tige cannelée mâle, du côté intérieur. On note que la sortie droite du différentiel reste standard, c'est-à-dire similaire à une configuration sans arbre intermédiaire. Selon une réalisation, le premier nombre de cannelures est supérieur au troisième nombre de cannelures. En raison de la position du troisième accouplement, les contraintes d'encombrement sur les différents diamètres sont un peu moins élevées qu’au niveau du premier accouplement, le nombre de dents supérieurs au niveau du premier accouplement permet de réduire l'encombrement radial des cannelures à l'intérieur du différentiel contribuant ainsi à la compacité générale du groupe électromoteur. Selon une réalisation, le troisième accouplement à cannelures est lubrifié. On augmente ainsi sa durée de vie en service. Selon une réalisation, la liaison de transmission gauche et la liaison de transmission droite ont des caractéristiques de rigidité et de longueur identiques. On a ainsi un comportement dynamique équilibré du véhicule il n'y a pas de dissymétrie gauche/droite du point de vue du comportement dynamique du véhicule. On parle ici de rigidité en torsion de la liaison de transmission, joints inclus. Selon une réalisation, le moteur est un moteur électrique et la transmission centrale comprend un réducteur. La configuration proposée est bien adaptée pour un véhicule 100% électrique, et permet d'obtenir une très bonne compacité du groupe électromoteur et une adéquation des régimes respectifs de rotation. Selon une réalisation, chaque liaison de transmission, droite et gauche, comprend deux joints homocinétiques. On peut ainsi prendre en compte des débattements angulaires importants et des désaxements substantiels, notamment dans le cas d'un train à roues directrices. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : FIG. 1 est une représentation schématique d'un exemple de véhicule vu de profil dans lequel la présente intervention peut être mise en œuvre ; FIG. 2 montre schématiquement un diagramme éclaté de l'ensemble de transmissions transversales ; FIG. 3 est une vue plus détaillée de l'arbre intermédiaire et de ses interfaces avec les liaisons de transmission gauche et droite ; FIG. 4 il illustre, en vue de section, une interface à cannelure avec la partie mâle à gauche de la figure et la partie femelle à droite de la figure. On s’intéresse, dans l'exemple illustré aux figures, à un véhicule automobile électrique 7, à savoir un véhicule doté d’une chaîne de traction électrique. On note que même si le véhicule en question est un véhicule électrique, l'invention est applicable à un véhicule hybride et également un véhicule à moteur thermique conventionnel. Plus précisément, le véhicule 7 comprend ici un train avant entrainé par une machine électrique. La machine électrique entraîne les roues avant 72 via une transmission dotée d'un différentiel 4. De plus, dans l'exemple illustré, les roues avant 72 sont directrices c'est-à-dire elles sont montées sur des porte-fusées orientables selon un axe sensiblement vertical de manière connue en soi. Par ailleurs, les roues sont reliées au châssis du véhicule par un système de suspension qui autorise au moins un débattement vertical assez important des roues par rapport au reste du véhicule. Ainsi, comme bien connu, l'axe des roues subit, par rapport au châssis du véhicule, divers désaxements et débattements, et ces derniers sont compensés par la présence des liaisons de transmissions transversales, au cœur de la présente invention. Le véhicule 7 évolue dans un espace repéré par les directions suivantes : la première direction X correspondant à un axe longitudinal du véhicule, la deuxième direction Y correspondant à un axe transversal du véhicule, et la troisième direction Z correspondant à un axe vertical par rapport au sol local. On s'intéresse ici notamment aux véhicules particuliers, aux petits véhicules utilitaires tel que fourgonnette, véhicules de livraison, véhicules de service. Les contraintes d'intégration de tous les composants sont très prégnantes dans une géométrie de volume disponible complexe et contraignante. Comme représenté sur la FIG. 2 , on privilégie ainsi la solution de l'arbre intermédiaire central qui permet d'éviter d'utiliser une liaison de transmission longue et de gérer le volume important nécessaire à son débattement. L'arbre intermédiaire est repéré 1 dans le présent document. Plus généralement, le véhicule est équipé d'un groupe motopropulseur disposé transversalement, son axe principal étant parallèle à la direction transversale Y du véhicule. Dans l'exemple illustré d'un cas à traction électrique, c'est-à-dire principalement basé sur la présence d'une machine électrique, le moteur est une machine électrique appartenant à un groupe dit électromoteur 8. La machine électrique 6 fait donc partie d’un ensemble ‘groupe électromoteur’ 8 qui comprend, outre la machine électrique, une transmission appelée ici transmission centrale pour la distinguer des transmissions transversales, et des accessoires comme par exemple un compresseur de climatisation, un onduleur de commande du moteur, etc. La transmission centrale comprend un réducteur 5 et un différentiel repéré 4. Le réducteur peut comprendre un ou plusieurs trains d'engrenage qui permettent de réduire la vitesse de rotation depuis une vitesse de rotation du rotor du moteur jusqu'à une vitesse de rotation en sortie du différentiel dans un rapport souhaité. Dans le cas d'un moteur thermique, la transmission centrale peut comprendre également une boîte à vitesses. Le différentiel 4 est agencé dans une position postérieure et inférieure par rapport à l'axe du moteur électrique. Comme illustré à la FIG. 1 , l'axe des pignons coniques de sortie du différentiel n'est pas trop éloigné de l'axe des roues du train avant dans la position de repos du véhicule à demi-charge utile par exemple. Les transmissions transversales sont aussi appelées « liaisons de transmission », respectivement gauche et droite, dans le présent document. La liaison de transmission droite 3 comprend, en partant du côté intérieur et en se dirigeant vers le côté extérieur, une tige à cannelures 31, un arbre court 33, un premier joint homocinétique 34, un arbre plus long 35, un autre joint homocinétique 36, et un autre arbre court 37, et une autre tige à cannelure 32 qui vient s’interfacer avec le moyeu de roue. La liaison de transmission gauche 2 présente la même composition, connue en soi donc non répétée ici. La liaison de transmission droite 3 comprend en outre un dispositif d'étanchéité 38, joint torique ou autre solution. Un des joints homocinétiques 34,36 est du type coulissant pour autoriser un allongement dans la liaison de transmission suivant les différents angles de brisure possibles et débattements de roue. Les joints homocinétiques peuvent être de tout type. On définit ici par « ensemble de transmissions transversales » les éléments de transmission qui se trouvent en aval du différentiel 4. Ainsi, ledit ensemble de transmissions transversales comprend : la liaison de transmission gauche 2 entrainée par une sortie gauche du différentiel, via un premier accouplement à cannelures noté C1, l’arbre intermédiaire 1 susmentionné entrainé par une sortie droite du différentiel via un deuxième accouplement à cannelures noté C2, et la liaison de transmission droite 3 entrainée par l’arbre intermédiaire, via un troisième accouplement à cannelures noté C3. Le premier accouplement à cannelures C1 comprend un premier nombre de cannelures noté N1. Le deuxième accouplement à cannelures C2 comprend un deuxième nombre de cannelures N2. Le troisième accouplement à cannelures C3 comprend un troisième nombre de cannelures N3. Astucieusement selon la présente invention, le troisième nombre de cannelures N3 est différent du premier nombre de cannelures N1. On réalise ainsi la fonction de détrompage mentionnée plus haut, cette fonction empêchant d'intervertir les liaisons de transition gauche et droite, cette fonction permettant de s'assurer que la bonne pièce est montée dans l'usine d'assemblage de véhicules. Le deuxième nombre de cannelures N2 est égal au premier nombre de cannelures N1. Les pignons planétaires de sortie droite et gauche sont alors identiques. Selon une réalisation particulière, on peut choisir N1 = 27, N2 = 27 et N3 = 25. Chacun des premier, deuxième et troisième nombre de cannelures N1, N2, N3 est compris entre 20 et 30. Bien entendu, comme illustré symboliquement à la FIG. 4 , pour un même accouplement, le nombre d’encoches 54 dans la partie femelle est égal au nombre de nervures/dents 52 dans la partie mâle. Dans la partie mâle, en section, les dents 52 s'étendent radialement vers l'extérieur, alors que dans la partie femelle, les dents 53 s'étendent radialement vers l'intérieur. L'arbre intermédiaire 1 est assemblé par translation le long de son axe et insertion dans le manchon central du pignon conique de sortie 41 du différentiel. L'arbre intermédiaire s'étend selon un axe Y1 parallèle à l'axe transversal Y du véhicule. Comme illustré à la FIG. 3 , l’arbre intermédiaire 1 comprend une première extrémité E1 avec une cannelure mâle 11 engagée (une fois montée) dans le pignon conique satellite 41 du différentiel (deuxième accouplement), et une deuxième extrémité E2 avec une cannelure femelle 12 apte à recevoir la cannelure mâle 31 de la liaison de transmission droite (troisième accouplement. Concernant l'arbre intermédiaire, la longueur L1 de la cannelure mâle est comprise entre 25 mm et 40 mm. La longueur L2 de la cannelure femelle est comprise entre 25 mm et 40 mm. La longueur L3 de la portion centrale peut être comprise entre 60 mm et 120 mm, sachant que la longueur totale de l'arbre intermédiaire 1 est choisie telle qu’elle rattrape le décalage à gauche du différentiel par rapport à l'axe longitudinal médian du véhicule, de manière à ce que les liaisons de transmission gauche et droite aient sensiblement ou strictement la même longueur. En fonction de la voie du véhicule, la longueur des liaisons de transmission transversale peut aller de 60 cm à 90 cm. Pour compléter l'assemblage, la liaison de transmission gauche 2, en particulier sa tige à cannelure 22, est insérée dans le manchon central du pignon planétaire conique gauche du différentiel, et la liaison de transmission droite 3, en particulier sa tige à cannelure 31, est insérée dans la cannelure femelle 12 de l'arbre intermédiaire 1. En outre, il est prévu un dispositif de palier 62, visible à la FIG. 2 , pour supporter l’arbre intermédiaire 1 du côté de sa deuxième extrémité E2. Un système d'amenée d'huile permet de lubrifier cette zone, sachant que le dispositif d'étanchéité 38 déjà mentionné, par exemple un joint agencé sur la liaison de transmission droite, complète le système de lubrification de cette zone. Grâce aux dispositions concernant le troisième accouplement, les trois accouplements à cannelures C1, C2 et C3 sont lubrifiés et protégés d'un éventuel phénomène de corrosion sous contrainte. Véhicule automobile (7), équipé d’un moteur (6) configuré pour fournir un couple à des roues du véhicule automobile, via une transmission centrale avec différentiel (4), et un ensemble de transmissions transversales, l’ensemble de transmissions transversales comprenant : - une liaison de transmission gauche (2) entrainée par une sortie gauche du différentiel, via un premier accouplement à cannelures (C1), - un arbre intermédiaire (1) entrainé par une sortie droite du différentiel via un deuxième accouplement à cannelures (C2), - et une liaison de transmission droite (3) entrainée par l’arbre intermédiaire, via un troisième accouplement à cannelures (C3), caractérisé en ce que le premier accouplement à cannelures comprend un premier nombre de cannelures, le troisième accouplement à cannelures comprend un troisième nombre de cannelures, et le troisième nombre de cannelures est différent du premier nombre de cannelures. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison de transmission droite (3) comprend un joint d’étanchéité spécifique (38). Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le premier nombre de cannelures est compris entre 20 et 30 et le troisième nombre de cannelures est compris entre 20 et 30. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le deuxième accouplement à cannelures (C2) comprend un deuxième nombre de cannelures, le deuxième nombre de cannelures étant égal au premier nombre de cannelures. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’arbre intermédiaire (1) comprend une première extrémité (E1) avec une cannelure mâle engagée dans un pignon satellite (41) du différentiel, et une deuxième extrémité (E2) avec une cannelure femelle (12) apte à recevoir la cannelure mâle (31) de la liaison de transmission droite. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier nombre de cannelures est supérieur au troisième nombre de cannelures. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le troisième accouplement à cannelures (C3) est lubrifié. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la liaison de transmission gauche (2) et la liaison de transmission droite (3) ont des caractéristiques de rigidité et de longueur identiques. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moteur (6) est un moteur électrique et la transmission centrale comprend un réducteur. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque liaison de transmission, droite et gauche, comprend deux joints homocinétiques (34,36).