FR2527718A1 - Transmission permettant de filtrer les vibrations radiales entre l'arbre moteur et l'axe des roues motrices - Google Patents
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Abstract
L'EQUIPAGE FORME DE L'ARBRE DE TRANSMISSION 6 ET DES PIECES 16, 18, 20 DES JOINTS HOMOCINETIQUES 5, 7 LIEES A CET ARBRE PRESENTE UN MOMENT D'INERTIE I AUTOUR D'UN AXE PERPENDICULAIRE A L'ARBRE DE TRANSMISSION ET PASSANT PAR LE CENTRE DE GRAVITE G DUDIT EQUIPAGE QUI EST DEFINI PAR LA RELATION IM.H.L, OU M EST LA MASSE DE L'EQUIPAGE ET H ET L SONT LES DISTANCES ENTRE LES CENTRES D'ARTICULATION A, B DES DEUX JOINTS ET LEDIT CENTRE DE GRAVITE G. ON OBTIENT AINSI DE FACON ECONOMIQUE UNE COUPURE EFFICACE DES VIBRATIONS RADIALES DE L'ARBRE MOTEUR 4 AU NIVEAU DU JOINT DE ROUE.
Description
La présente invention est relative à une transmis-
sion pour véhicule automobile, du type comprenant un arbre de transmission relié à un arbre moteur et à un
arbre mené par des joints homocinétiques respectifs.
Les arbres de transmission utilisés dans les véhi- cules automobiles pour transmettre la puissance du groupe
moteur aux roues motrices sont équipés de joints articu-
lés homocinétiques Certains de ces joints permettent un très libre coulissement et coupent ainsi les vibraticn:
I O axiales produites par le groupe moteur.
Mais on sait qu'aucun joint homocinétique équipant les arbres de transmission des véhicules automobiles ne permet d'arrêter la propagation des vibrations radiales de l'arbre moteur depuis le groupe moteur vers la roue I 5 et la structure du véhicule Cela tient au fait que ces joints de construction mécanique sont rigides rade lement et que le filtrage des vibrations radiales n Ac Y siterait une élasticité radiale incompatible avec la
transmission d'un couple important sous un faible volume-
Le brevet FR 78 03 978 de la Demanderesse propose
un dispositif comprenant deux joints à très faible frot;r-
ment et un palier de support de l'arbre de transmission, dispositif qui constitue une coupure dynamique efficace des vibrations radiales pour toutes les fréquences de
vibrations radiales engendrées par le groupe moteur.
Cependant, dans le cas d'une transmission latérale de véhicule à traction avant, la place disponible est souvent si réduite que l'utilisation d'un tel dispositif
devient problématique.
Le but de la présente invention est donc de proposer un arrangement produisant les mêmes avantages mais d'une construction simplifiée et de volume réduit de manière à autoriser une installation aisée sur tous les véhicules à traction avant Cependant, l'homme de l'art comprendra
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que l'invention peut s'appliquer également aux transmis-
sions longitudinales et latérales des véhicules à pro-
pulsion arrière.
L'invention a ainsi pour objet une transmission du type précité, caractérisée en ce que l'équipage formé de
l'arbre de transmission et des pièces des joints homoci-
nétiques liées à cet arbre présente un moment d'inertie
G' autour d'un axe perpendiculaire à l'arbre de trans-
mission et passant par le centre de gravité G dudit équipage, qui est défini au moins à peu près par la relaticr I = m h l, o m est 7 G la masse de l'équipage et h et 1 sont les distances entre les centres d'articulation des deux joints et ledit centre
de gravité.
Si au moins un joint homocinétique comporte des pièces intermédiaires entre sa partie portée par l'arbre de transmission et sa partie portée par l'arbre menant
ou mené correspondant, la filtration des vibrations radia-
les de l'arbre moteur est particulièrement efficace lors-
que le moment d'inertie IG fait intervenir la moitié du moment qu'auraient ces pièces intermédiaires par rapport
audit axe si elles étaient fixées à l'arbre de transmis-
sion. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, qui en représentent seulement quelques modes d'exécution Sur ces dessins: la Fig 1 est une vue schématique d'une transmission latérale conforme à l'invention; la Fig 2 est une vue schématique partielle en coupe de cette transmission; la Fig 3 est une vue analogue d'une variante; la Fig 4 représente à plus grande échelle un détail
d'une transmission du même type; et-
la Fig 5 est une vue, partiellement en coupe, d'une
autre variante.
On voit sur la Fig 1 un groupe motopropulseur 1 porté par le chassis 2 d'un véhicule à traction avant par l'intermédiaire de plots élastiques 3 De chaque côté du groupe 1 émerge transversalement un arbre 4 de sortie du différentiel relié par un joint homocinétique articulé 5 à un arbre de transmission 6 Ce dernier est à son tour relié par un joint homocinétique articulé 7
à une fusée de roue 8, laquelle entraîne une roue direc-
trice 9 La fusée 8 tourillonne dans un pivot de roue 10 pivotant par l'intermédiaire de deux rotules supérieure 11 et inférieure 12 sur l'extrémité extérieure de deux bras de suspension respectifs 13 et 14 dont l'extrémité intérieure est articulée sur le châssis 2 Entre le
bras supérieur 13 et le chassis 2 est interposé un dispo-
I 5 sitif 15 de suspension et dlamortissement Le joint 5 est un joint du type "coulissant", c'est-à-dire télescopique, tandis que le joint 7 est un joint "fixe", c'est-à-dire
à retenue axiale, permettant un grand angle de brisure.
Comme on le voit à la Fig 2, le joint 5 peut dtre un joint du type à tripode coulissant composé d'un tripode
16 et d'une tulipe 17,et le joint 7 un joint du type Rzeppa capo-
sé de deux noix intérieure 18 et extérieure 19, d'une
série de billes 20 retenues dans une cage et d'un bol 21.
Dans l'exemple de la -Fig 2, l'arbre 6 comprend un tube 22 muni à chaque extrémité d'un embout 23 à section en Y Cet embout est constitué d'une coupelle 24 sur le
fond de laquelle fait saillie un bout d'arbre cannelé 25.
Le bord de la coupelle 24 est fixé à l'extrémité corres-
pondante du tube 22.
Le tripode 16, que l'on voit mieux à la Fig 3, comprend un moyeu 26 d'o partent radialement trois bras
27 à 120 les uns des autres Sur chaque bras 27 touril-
lonne et coulisse un galet 28 extérieurement sphérique, par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 29 La tulipe 17 comprend un flt 30 fixé sur l'arbre 4 et trais pétales 31 d'orientation axiale Entre les pétales 31 sont ménagées trois-paires de chemins de roulement 32, chaque galet 28 étant reçu dans une de ces paires Le moyeu 26 est intérieurement cannelé pour coopérer avec le bout d'arbre 25 correspondant, et sa position axiale sur ce boutd'arbre est fixée par des circlips (non représentés)
De même, la noix intérieure 18 du joint 7 est inté-
IO rieurement cannelée et fixée en position axiale sur I*au-
tre bout d'arbre 25, tandis que la noix extérieure 19 est
solidaire du bol 21 fixé sur la fusée 8.
Lesvibrations axiales(Fig l, flèche f) de l'arbre -moteur
4 sont-effiàacement filtrées par le très libre coulisse-
I 5 ment du joint à tripode 5 et ne se transmettent pas à l'arbre 6 Par contre, dans les agencements classiques, les vibrations radiales de haute fréquence en provenance du groupe motopropulseur I,selon les flèchnes F de la Fig 1, sont transmises dynamiquement, par suite de la masse et de la rigidité de l'arbre 6, depuis le joint homocinétique 5 jusqu'au joint homocinétique 7 de la roue et cheminent, par la fusée 8, le pivot 10 et les bras 13 et 14, vers le châssis 2 Par ailleurs, une partie des vibrations peut remonter par la commande de direction (non représentées)
jusqu'au volant de direction (non représenté).
Or, suivant la présente invention, il est prévu des moyens pour empêcher les vibrations radiales d'atteindre la fusée de roue 8 Ces moyens sont constitués par le fait que l'équipage constitué de l'arbre 6 et des pièces qulil porte présente un moment d'inertie IG, autour d'un axe perpendiculaire à l'arbre 6 et passant par le centre de gravité G de l'équipage, qui vérifie la relation: IG = m h 1 () o m est la masse de cet équipage et h et 1 sont les distances-entre les centres A et B d'articulation des joints 4 et 7 et le centre de gravité G. Les pièces intervenant dans la masse m à considérer pour le calcul de I sont: G le tube 22; les embouts de raccordement 23; le tripode 16 muni de ses galets 28 considérés comme fixes par rapport à l'arbre 6; et
la noix intérieure 18, ainsi que les billes 2.
et leur cage, du joint Rzeppa 7.
En ce qui concerne les billes 20 et la cage du joint Rzeppa 7, qui se déplacent sur un angle égal à la moitié de l'angle du joint,onpeut prendre en cocte dans IG la moitié du moment d'inertie qu'ils auraient s'ils étaient fixes I 5 relativement à l'arbre 6 En praticue,dans le cas général,on calcule les valeurs de len première aproyxiuation, et on les détermine avec précis tn
par des essais sur banc, en déplaçant légèrement le tri-
pode 16 et la noix 18 jusqu'à obtenir une coupure total-
des vibrations au niveau du joint 7 Ceci fournit la position des gorges à circlips à prévoir sur les bouts d'arbre 25 pour fixer la position axiale du tripode 16
et de la noix 18.
En effet, grâce à la relation ci-dessus,les vibra-
tions radiales provoquées au centre de l'un des deux joints s'annulent au centre de l'autre joint On obtient ainsi une coupure dynamique des vibrations radiales de l'arbre moteur 4 au niveau du joint fixe 7 et, inversement, les vibrations radiales de sautillement de la roue, sur des pavés par exemple, ne sont pas transmises au groupe moteur. La variante de la Fig 3 diffère de la précédente par le fait que le joint Rzeppa 7 est remplacé par un joint 7 A du type tripode fixe axialement Ce joint 7 A comprend un tripode 18 A à galets montés s ur aiguilles, analogue au tripode 16, et un bol ou tulipe 21 A fixé à la
fusée 8 Chaque galet est reçu entre deux chemins de rou-
lement 33 à ligne des centres courbe dubol 21 A Le moyeu du tripode 18 A est cannelé intérieurement et peut être fixé en position axiale déterminée sur le bout d'arbre 25
correspondant par des circlips (non représentés).
La relation IG = m h l est encore sensiblement véri-
fiée, m désignant ici la masse de l'arbre 7 et des deux
0 I tripodes 16 et 18 A pourvus de leurs galets.
Cependant, lorsque l'arbre 6 est court, du fait de l'influence de l'inertie des galets autour de leur propre
axe de rotation, cette formule ne constitue plus une ap-
proximation suffisante Ainsi, dans le cas de transmis-
I 5 sions équipées de deux joints à-tripode, dont les tripodes sont solidaires de l'arbre intermédiaire, si l'on appelle: I = inertie de l'ensemble de l'arbre de transmission,des tripodes et des galets autour d'un axe perpendiculaire à cet arbre 6 et passant par le centre de gravité G; m = masse de cet ensemble; J = moment d'inertie d'un galet autour de son
axe de rotation; -
r = distance du centre d'un galet à l'axe de transmission; et R = rayon de roulement d'un galet, ou rayon sphérique du galet, la coupure dynamique des vibrations radiales est obtenue lorsque la relation suivante est vérifiée: T + 3 Jr 2 t G + 3 J ( t)2 h l = G ( 2) m Cette disposition, qui tient compte de l'inertie
des galets autour de leur axe de rotation, permet d'obte-
nir la coupure totale des vibrations sans mesuresexpéri-
mentalespréalables On peut noter qu'elle conduit à une
distance entre les tripodes, plus importante que la for-
mule simplifiée I-G = m h l, que l'on retrouve d'ailleurs
si J = 0.
Les agencements des Fig 2 et 3 permettent d'obte-
nir la relation indiquée de façon économique, car la
cavité des coupelles 24 des embouts 22 éloigne suffisam-
ment les centres de gravité de ces embouts du point G; ceci est rendu possible par la manière dont les éléments intérieurs 16, 18, 18 A des deux joints sont montés sur
IO Les bouts d'arbre 25, ceux-ci pouvant si nécessaire dépas-
ser vers l'extérieur de ces éléments de distances a et b
appropriées (Fig 3).
Par ailleurs, pour vérifier la relation IG = m h l, il est en pratique nécessaire que le tube de liaison 22 I 5 soit aussi léger que possible tout en gardant une grande rigidité en flexion, afin de ne pas entrer en résonance avec les fréquences de vibrations radiales engendrées par le moteur, et une résistance suffisante en torsion afin de présenter une garantie normale de tenue lors des pointes de couples dues aux fautes de conduite, par exemple lors d'embrayages violents Le tube de liaison 22 peut être par
exemple en acier à haute résistance et de faible épaisseur ou.
en tout autre matériau léger et suffisamment rigide et résistant permettant, après fixation sur les embouts 23 et assemblage avec les pièces intérieures des joints, de
réaliser la condition indiquée plus haut.
Par exemple, pour un véhicule d-ertourisme depuissance moyenne, le tube en acier pourra avoir une épaisseur de 1 mm pour un diamètre extérieur de 40 mm Il pourra être soit soudé sur le chant des embouts 23 par bombardement électronique ou laser, soit simplement brasé ou soudé
par résistance ou par tout autre moyen connu.
La Fig 4 montre un exemple de fixation d'un tube
mince 22 à haute résistance à l'intérieur d'un embout 23.
Le tube est emmanché dans une partie d'entrée cylindrique de la coupelle 24 et est en butée contre un épaulement de celle-ci La liaison entre les deux surfaces cylindriques en contact est assurée par collage, brasage ou tout autre moyen connu. Il est à noter que, dans certaines applications, il peut être avantageux de fixer au moins l'un des bouts
d'arbre 25 non pas à la pièce intérieure du joint homoci-
nétique adjacent, mais à une autre pièce de ce joint, en Io particulier à un bol constituant la pièce extérieure
d'un joint à tripode.
La Fig 5 montre un autre montage de roue auquel
s'applique l'invention Une pièce unique 21 B forne le bol ou tu-
lipedu joint de roue fixe à tripode 7 B, dont le tripode 18 B est venu de matière avec l'embout 23 correspondant, le moyeu de roue portant le flasque de roue 34,et la bague
intérieure d'un roulement à billes 35 dont la bague exté-
rieure 36 est fixée au pivot 10 Une masse 37, appropriée pour vérifier la relation ( 1) ou ( 2) précitée dans les conditions indiquées plus haut à propos des Fig 2 et 3,est fixée à l'extrémité de l'arbre 6, en porte à faux relati-;
vement au point B d'articulation du joint Comme représen-
té, cette masse peut présenter une surface extrême sphéri-
que et servir d'appui rotulant du tripode contre le fond
sphérique 38 de la tulipe, éventuellement avec interposi-
tion d'une couche anti-friction.
La transmission suivant l'invention coupe d'autant mieux les vibrations radiales que les joints 5 et 7 sont le siège de moins de frottements Ainsi, sous couple important, la variante de la Fig 3, dont les deux joints homocinétiques sont d'un type présentant le -minimum de frottements internes, est beaucoup plus satisfaisante que celle de la Fig 2 et s'est révélée donner d'excellents résultats.
Claims (8)
1. Transmission pour véhicule automobile, du type comprenant un arbre de transmission ( 6) relié à un arbre
moteur ( 4) et à un arbre mené ( 8) par des joints homoci-
nétiques respectifs ( 5, 7; 7 A, 7 B), caractérisée enceque l'équipage formé de l'arbre de transmission ( 6) et des pièces ( 16, 18, 20; 18 A; 18 B) des joints homocinétiques liées à cet arbre présente un moment d'inertie IG autour d'un axe perpendiculaire à l'arbre de transmission t passant par le centre de gravité (G) dudit équipage qui IO estdëfini au moins à peu près par la relation IG=m h l,o m est la massedel'éequiageethet 1 sont les distances entre les centres d'articulation (A, B) des deux joints et ledit
centre de gravité (G).
2. Transmission suivant la revendication 1 t dans I 5 laquelle au moins un joint homocinétique ( 7) comporte de:s pièces intermédiaires ( 20) entre sa partie ( 18) portée par l'arbre de transmission ( 6) et sa partie ( 19, 21)
portée par l'arbre menant ou mené correspondant, caracté-
risée en ce que le moment d'inertie IG fait intervenir l a moitié du moment qu'auraient ces pièces intermédiaires par rapport audit axe si elles étaient fixées à l'arbre
de transmission.
3. Transmission suivant l'une des revendications 1
et 2, caractérisée en ce que, pour l'un au moins des deux joints ( 5, 7; 7 A),l'arbre de transmission ( 6) dépasse sur une longueur prédéterminée (a, b) au-delà du moyeu ( 26) de la pièce ( 16, 18; 18 A) de ce joint qui est fixée sur
l'extrémité correspondante de l'arbre de transmission.
4. Transmission suivant l'une quelconque des reven-
dications 1 à 3, caractérisée en ce que l'arbre de trans-
mission ( 6) est constitué d'un tube ( 22) sur chaque extré-
mité duquel est fixé un embout ( 23) dont la partie ( 24)
adjacente au tube est évidée.
10.
5. Transmission suivant la revendication 4, carac-
térisée en ce que le tube ( 22) est emmanché et fixé dans
une entrée cylindrique de la partie évidée ( 24) des em-
bouts ( 23).
6 Transmission suivant l'une quelconque des reven-
dications 1 à 5, dans laquelle au moins un joint homociné-
tique ( 7 B) est un joint à tripode, caractérisée en ce que l'extrémité correspondante de l'arbre de transmission ( 6) porte une masse ( 37) en porte à faux au-delà du centre
d'articulation (B)de ce joint.
7. Transmission suivant la revendication 6, dans laquelle le joint de roue( 7 B) est un joint à tripode, caractérisée en ce que ladite masse ( 37) est prévue dans ce joint et s'applique sur le fond de la tulipe ( 21 B) de I 5 celui-ci, éventuellement avec interposition d'une couche antifriction.
8. Transmission suivant l'une des revendications 6
et 7, dans laquelle les deux joints homocinétiques ( 5,7 A; 7 B) sont des joints à tripode dont les tripodes ( 16, 18 A;
18 B) sont solidaires de l'arbre de transmission ( 6), ca-
ractérisée en ce que, si l'on appelle:
IG = inertie de l'ensemble de l'arbre de transmis-
sion,des tripodes et des galets ( 28) autour d'un axe perpendiculaire à cet arbre et passant par le centre de gravité (G); m = masse de cet ensemble; J = moment d'inertie d'un galet autour de son axe de rotation;
r = distance du centre d'un galet à l'axe de trans-
mission; et
R = rayon de roulement d'un galet, ou rayon sphé-
rique du galet, la relation suivante est vérifiée: IG + 3 j (-r)2
G R
h 1 m
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