Brevet FR2324939A1 — publié le 19770415

La présente invention due à la collaboration de M. Gerard GALLAS, se rapporte aux joints de transmission élastiques destinés à la transmission d'un mouvement de rotation et qui relient un arbre menant et un arbre mené pouvant notamment constituer deux tronçons articulés d'une colonne de direction de vehicule. On connaît, par le brevet français 1222674 déposé au nom de la Régie Nationale des Usines RENAULT, un joint de transmission élastique réalisé sous la forme d'un joint de cardan qui possede un support d'axe d'articulation solidaire de l'arbre menant, un élément élastique intermédiaire et un organe de liaison dudit élément a l'arbre mené. Dans un tel accouplement, la transmission du mouvement de rotation entre l'arbre menant et mené est réversible Pour permettre la transmission du couple de rotation de l'arbre menant a l'arbre mené, l'organe de liaison est associe a un tourillon d'articulation par l'intermédiaire d'un palier lisse ou à aiguilles. L'invention a principalement pour objet un joint de transmission élastique simplifié sans organe de tourillonnement du type comportant une tête d'articulation percée d'une lumiere bidivergente solidaire de l'un desdits arbres et traversée par l'axe d'articulation. Dans ce type de joint, le mouvement de l'axe d'articulation se décompose en trois mouvements élémentaires - un premier mouvement de rotation autour de l'axe de rotation de l'organe support de l'axe d'articulation, - un deuxieme mouvement de rotation alterné selon l'axe d'articulation, - un troisième mouvement de rotation alterné autour d'un axe perpendiculaire au plan formé par l'axe de rotation de l'organe support et par l'axe d'articu lation et qui passe sensiblement par le centre de la tette d'articulation. L'invention a pour but d'améliorer le fonctionnement de ce type de joint. A cet effet, la tête d'articulation constitue le logement de deux blocs élastiques qui délimitent la fente bidivergente de deux coquilles conformées à ladite fente, ces dernieres comportant respectivement deux bossages qui délimitent l'orifice de passage de l'axe d'articulation et étant séparés de ce dernier par un jeu de fonctionnement délimité par une partie desdits bossages et qui est orienté selon un axe différent de celui de l'arbre menant ou mené. Dans le joint ainsi réalisé le troisième mouvement de rotation peut s'effectuer sans jeu appréciable suivant les axes des arbres menant et mené car l'axe d'articulation reste en contact avec la partie d'un bossage et la partie diamétralement opposée de l'autre bossage. Par contre, la distance entre les bossages des coquilles varie lors dudit mouvement de rotation.Bien que le mouvement relatif des coquilles consécutif au troisième mouvement de rotation de l'axe d'articulation engendre une contrainte de cisaillement dans le bloc élastique, la souplesse de ce dernier permet d'absorber ce type de contrainte. D'autres caracteristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en perspective avec coupe partielle du joint de transmission, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du joint représenté à la figure 1, - les figures 3 et 4 se rapportent à 2 modes de réalisation d'un bloc élastique, - la figure 5 représente un joint assemblé avec son soufflet de protection, - la figure 6 décrit une colonne de direction comportant 2 joints de transmis sion conformes à l'invention. Le joint de transmission, objet de la présente invention, est décrit sur les figures 1 et 2. il permet la transmission de mouvement entre un arbre menant 1 et un arbre mené 4. Un support tel qu'une chape ou une pièce en forme de cloche 2 est solidaire de l'arbre 1 et supporte l'axe d'articulation 3 Cet axe 3 peut être immobilisé par rapport à la pièce 2. Il peut également être libre de tourner autour de son axe longitudinal. L'axe d'articulation 3 est immobilise dans le sens axial, par exemple à l'aide de circlips non représentés. L'arbre mené 4 comporte à son extrémité une tête d'articulation creuse 5 réalisée à partir d'une tôle cintrée qui constitue le logement des éléments élastiques. Ceux-ci sont constitués de blocs en élastomère 6 et 6' adhérisés à deux coquilles 7 et 7' dont les faces planes en regard servent de surfaces de glissement par rapport a l'axe 3. Les coquilles 7, 7' sont liees aux éléments élastiques 6, 6' par collage, par adhésion ou meme simplement par contact. Les éléments élastiques sont maintenus dans la tête 5 par accrochage mécanique, à l'aide de pions 8 et 8' par exemple. Ils peuvent être également collés ou adhérés à la paroi intérieure de la tête 5. L'ensemble constitué par les deux éléments élastiques peut avantageusement etre précontraint de façon à exercer un serrage sur l'axe 3. Ce serrage maintient l'ensemble en place, permet le rattrapage des jeux éventuels et est favorable à un bon comportement en endurance. Le matériau utilisé pour la réalisation des coquilles 7 et 7' peut être un métal compact ou fritté, un alliage métallique ou une matière plastique. La partie de coquille en contact avec l'axe 3 peut avantageusement etre traitée pour diminuer son coefficient de frottement. Selon un autre mode de réalisation, représenté sur la figure 4, les coquilles telles que 47 sont constituées d'une armature métallique 9 recouverte, par surmoulage, par exemple, d'un matériau à bas coefficient de frottement 10 tel qu'une matière plastique, comme un polyamide 6 x 6 chargé au bisulfure de molybdène, une résine acétal type Delrin ou une fine pellicule de polytétra- fluorure d'éthylène (Téflon). Un graissage de l'ensemble peut également être utilisé pour obtenir le glissement cherché. Dans ce cas, une étanchéité à la graisse et aux poussières extérieures est obtenue à l'aide d'un soufflet 14 comme représenté sur la figure 5. La forme et le profil extérieur des coquilles 7 et 7' sont prevus pour assurer correctement le guidage de l'axe 3. Transversalement aux arbres 1 et 4, le guidage de la jupe de la cloche 2 est assuré par les profils convexes extérieurs 11 des demi-coquilles 7 et 7' qui délimitent une fente bidivergente. Dans le sens longitudinal, deux bossages 12 et 12' positionnent l'axe 3 pour accroître la résistance de l'ensemble à un effort appliqué suivant l'axe des arbres 1 et 4. Ces bossages 12 et 12' ne sont pas symétriques par rapport au plan horizontal médian de la figure 2. L'un d'eux au moins est en retrait par rapport à ce plan, de façon à permettre le fonctionnement du joint comme décrit ci-après. Le jeu entre les sommets des bossages 12 et 12' et l'axe est supprimé par suite du montage en tete-bêche des éléments élastiques qui sont identiques et proviennent d'un même moule. Le joint élastique suivant l'invention transmet, tout en filtrant les vibrations, un couple de rotation transmis par l'arbre menant 1 à l'arbre mené 4 ou inversement, les axes de ceux-ci faisant entre eux un certain angle (a). Lors de l'application d'un couple de rotation à l'arbre menant 1, ce dernier entralne, par l'intermédiaire de la cloche 2, l'axe 3 en rotation, cette rotation s'effectuant suivant l'axe de l'arbre 1, perpendiculairement à l'axe 3. Le couple de rotation se transforme alors en un effort de contact de l'axe 3 sur les faces d'appui des coquilles 7 ou 7'. Cet effort de contact est retransmis à l'élément élastique intéressé 6 ou 6' par la face de la demi-coquille située du côté opposé à sa surface d'appui. Sous cet effort, l'élément élastique est comprimé et se déforme en créant une réaction élastique qui assure le filtrage des vibrations mentionné ci-dessus. A travers l'élément élastique et après filtrage des vibrations éventuelles, l'effort est appliqué sur la paroi interne de la tête 5, effort qui se traduit par un couple transmis à l'arbre mené 4. Pour obtenir la rigidité en torsion convenable, on peut modifier l'épaisseur des blocs élastiques 6 et 6', la dureté du mélange caoutchouc ou la précontrainte de serrage. En raison de l'existence de l'angle géométrique entre les arbres 1 et 4, l'axe 3 subit divers mouvements lors de sa rotation - un premier mouvement de rotation autour de l'axe X de l'arbre 1, une rotation alternative autour de son propre axe Y, due au décalage angulaire entre l'arbre menant et l'arbre mené. Ce mouvement est guidé par les profils divergents arrondis des coquilles dont l'ensemble constitue la fente bidiver gente 11, - une rotation alternative également autour d'un axe perpendiculaire au plan des deux axes de rotation précédents, passant par un point situé près du milieu I de la distance séparant les bossages 12 et 12'. Ce mouvement est dû au décalage angulaire entre l'arbre menant et l'arbre mené. A chaque tour complet de l'arbre menant 1, l'axe 3 effectue donc les deux derniers mouvements de rotation cités, avec des amplitudes égales au décalage angulaire "a" des arbres 1 et 4, ces amplitudes s'effectuant de part et d'autre d'une position moyenne de l'axe 3. Afin de permettre à l'axe 3 d'effectuer la rotation alternative suivant le troisième mouvement cité, la distance entre les bossages 12 et 12' est légè- rement supérieure au diamètre de l'axe 3. il subsiste donc un jeu résiduel entre demi-bossages et axe 3. Dans le but d'éviter un jeu suivant les axes des arbres menant et mené, ce qui serait nuisible à leur positionnement relatif correct et pourrait constituer une source de bruit, on monte en téte-bche les deux élé- ments élastiques. L'axe 3 porte alors sur le demi-bossage supérieur de l'élément élastique 6 et sur le demi-bossage inférieur de l'élément 6', ou vice versa, ce qui supprime le jeu.Lors de la rotation alternative de l'axe 3, la distance l entre ces demi-bossages, en contact avec l'axe varie et le jeu "j" délimité entre l'axe 3 et une partie des bossages est orienté selon un axe différent de l'axe de rotation des arbres menant et mené La variation de la distance l entraîne un mouvement relatif des coquilles 7 et 7' parallèlement à leurs faces en regard. il en résulte une sollicitation en cisaillement des éléments élastiques 6 et 6', laquelle est de faible amplitude car le bloc élastique est beaucoup plus souple en cisaillement qu'en compression. La figure 6 représente un exemple de montage du joint sur une colonne de direction de véhicule automobile. Deux joints élastiques A, B conformes à l'invention sont utilisés. Ce montage permet de réaliser une transmission homocinétique entre l'arbre 20 lié au volant V et l'arbre 21 parallèle consandant le mecanisme 22 de direction comportant, par exemple, un pignon d'entrée et une crémaillère. Ainsi qu'il est connu? un tel montage est très sûr en cas de choc, les arbres extrêmes 21, 20 se déplaçant l'un par rapport à l'autre sans transmettre un effort axial au volant. De par sa conception, le joint élastique selon l'invention présente, méme dans le cas où il est monté seul sur la direction d'un véhicule automobile, un élément de sécurité passive en cas de choc. En effet, lors d'un effort axial transmis par l'arbre menant 1 (poitrine du conducteur venant en contact brutal avec le volant) ou par l'arbre mené 4 (choc à l'avant du véhicule transmis axialement à la direction), l'axe 3 est forcé entre les demi-coquilles 7 et 7' au niveau des bossages 12 et 12'. L'écartement des demi-coquilles 7 et 7' déforme en cisaillement et compression les blocs élastiques 6 et 6'. Cette déformation absorbe ainsi tout ou partie de l'énergie fournie par le choc. REVENDICATIONS 1 - Joint de transmission élastique destiné à être interposé entre un arbre menant et un arbre mené,qui comporte:un support d'axe d'articulation soli daire de l'un desdits arbres, un élément élastique intermédiaire relié à l'autre arbre par un organe de liaison et une tête d'articulation percée d'une lumière bidivergente solidaire de l'un desdits arbres,et qui est traversée par l'axe d'articulation, caractérisé par le fait que la tête d'articulation (5) constitue le logement de deux éléments élastiques (6, 6') qui délimitent la fente bidivergente (11),et de 2 coquilles (7, 7') con formées à ladite fente solidaires desdits blocs elastiques, ces dernières comportant respectivement deux bossages (12, 127) qui délimitent l'orifice de passage de l'axe d'articulation (3) et étant séparés de ce dernier par un jeu de fonctionnement (j),délimité par une partie desdits bossages,qui est orienté selon un axe différent des axes de rotation des arbres menant ou mené. 2 - Joint de transmission selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les éléments élastiques (6, 6') sont liés rigidement à leur coquille respec tive et sont disposés en tête-bêche dans la tête d'articulation (5). 3 - Joint de transmission selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait que les blocs élastiques sont précontraints. 4 - Joint de transmission selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les coquilles (7, 7') solidaires des éléments élastiques, possèdent respec tivement une surface d'appui à coefficient de frottement réduit,tournbe vers l'axe d'articulation. 5 - Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 carac térisé par le fait que les coquilles 7, 7' solidaires des éléments élasti ques sont séparables sous l'action d'un effort de commande exercé par l'axe d'articulation 3 sur les éléments élastiques.