Brevet FR2496798A1 — publié le 19820625

La présente invention est relative aux joints homocinétiques de transmission de puissance, destinés notamment à l'entraînement des roues avant directrices des véhicules à traction avant, du type comprenant une mâchoire délimitant trois paires de chemins de roulement à section circulaire, et un tripode comprenant trois bras portant chacun à rotation et à coulissement un galet sphérique disposé dans une paire de chemins de roulement. On sait que les roues motrices et directrices Io des véhicules à traction avant sont entraînées par l'in- termédiaire de joints homocinétiques logés au droit du pivot de roue, près ou à l'intérieur du moyeu de roue. Les mécanismes de ces joints sont généralement considérés comme un point fragile des véhicules à traction avant, et i5 ce d'autant plus que leur angle de travail maximal est plus élevé. En effet, lorsque l'angle maximal d'utili- sation augmente, les contraintes s'exerçant sur les compo- sants du mécanisme croissent rapidement ainsi que les frot- ments et donc que la tendance au coincement et au grip- page, et les pièces constitutives,et notamment la tulipe ou mâchoire, doivent être de plus en plus réduites et ajourées pour éviter les interférences entre les diffé- rents éléments du joint, ce qui les rend évidemment moins résistantes. Or ces joints sont des pièces de sécurité dont le grippage ou la rupture peut entraîner des acci- dents. On a donc choisi jusqu'à maintenant soit de limiter l'angularité de ces joints entre 400 et 450, soit de les surdimensionner largement. Mais ce deuxième remède est coûteux et conduit,pour des raisons de plus fort encombrement, à la réduction relative du braquage de la roue, ce qui va à l'encontre du résultat recherché. L'invention a pour but de fournir un joint homocinétique capable de conserver sous des angles de brisure de 500 et plus pratiquement la même résistance mécanique que lorsqu'il est aligné, ce malgré un faible encombrement radial et une grande simplicité de réalisa- tion. A cet effet, l'invention a pour objet un joint homocinétique du type précité, caractérisé en ce que le tripode est fixé sur une extrémité d'un tronçon drarbre dont l'autre extrémité porte un deuxième tripode décalé angulairement de 600 par rapport au premier et dont les galets sont disposés dans les trois paires de IO chemins de roulement d'une deuxième mâchoire. Suivant d'autres caractéristiques de l'in- vention: - chaque mâchoire est prolongée axialement, entre ses paires de chemins de roulement, par trois becs I5 intérieurement sphériques, les six becs coopérant avec la surface extérieure sphérique d'une bague qui entoure avec jeu le tronçon d'arbreentre les deux tripodes; - lorsque joint est en ligne, les six galets sont sensiblement tangents aux deux faces d'extrémité de la bague. L'une des mâchoires peut être solidaire d'un arbre de transmission suspendu et l'autre être solidaire d'un moyeu ou d'une fusée de roue. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, qui en représentent seulement quatre modes d'exécution. Sur ces dessins: la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un joint homocinétique conforme à l'invention; la Fig. 2 est une vue prise en coupe trahs- versale suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue analogue à la Fig. 1 montrant le joint sous son angle de brisure maximal; la Fig. 4 est une vue partielle d'une varian- te prise en coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3; la Fig. 5 est une vue analogue à la Fig. 3 d'une variante d'application du joint des Fig. 1 à 3; la Fig. 6 est une vue partielle sous angle maximal d'une autre variante d'application du même joint; la Fig. 7 est une vue d'une variante de l'objet de la Fig. 6. Le joint homocinétique 1 représenté aux Fig. 1 à 3 comprend deux éléments femelle ou mâchoires IO 2,3, un tronçon d'arbre cylindrique 4 portant à chaque extrémité un tripode 5, une bague 6 extérieurement sphérique et intérieurement cylindrique,et un soufflet 7 en caoutchouc. Pour les besoins de la description, on supposera le joint 1 aligné sur un axe X-X horizontal. I5 La mâchoire motrice 2 a la forme d'une tulipe. Elle comprend un fût 8 destiné à être rendu soli- daire de l'arbre suspendu 9 d'une transmission latérale de véhicule à traction avant.Ace fût se raccordent trois pétales 10 parallèles à l'axe X-X qui délimitent entre eux trois paires de chemins de roulement hl (Fig. 3). Les deux chemins de roulement d'une même paire se font face et sont situés sur un même cylindre d'axe Y-Y parallèle à l'axe X-X. Les trois axes Y-Y sont espacés angulaire- ment de 120 les uns des autres. Chaque pétale 10 est prolongé axialement par un bec 12. La mâchoire 3 est constituée essentiellement d'un corps annulaire 13 dans lequel sont ménagés trois évidements à section circulaire parallèles à l'axe X-X, à 120 les uns des autres, définissant trois paires de chemins de roulement 14 analogues aux chemins 1l de la tulipe 2. Une bride extérieure 15 fait saillie radia- lement à une extrémité du corps 13, tandis que trois becs 16 font saillie axialement sur la face d'extrémité opposée, entre les évidements 14 (Fig. 2). Chaque tripode 5 comprend trois bras radiaux 17 à les uns des autres (Fig. 2),sur chacun desquels tou- rillonne et coulisse un galet 18 extérieurement sphérique, par exemple,comme représenté,par l'intermédiaire d'un rou- lement à aiguilles 19 (Fig.l et 3).Les deux tripodes sont décalés angulairement de 60 l'un par rapport à l'autre,et chacun des six galets 18 est disposé dans une des paires de chemins de roulement 11,14.Les bras 17 peuvent consti- tuer une partie intégrante du tronçon d'arbre 4,ou bien être fixes sur celui-ci par l'intermédiaire d'un manchon central. Les six becs 12 et 16 s'interpénètrent..Leurs surfaces intérieures sont sphériques et coopèrent avec la surface extérieure 20,également sphérique,de la bague 6,dont l'a- I5 lésage cylindrique intérieur 21 a un diamètre très supé- rieur au diamètre extérieur du tronçon d'arbre4 et entoure celui-ci entre les deux tripodes 5. Comme on le voit à la Fig. 1,lorsque le joint est en ligne,les six galets 18 sont tangents aux faces d'extrémi- té 22 de la bague 6.Ainsi,l'équipage 5-4-5 est positionné axialement par la bague 6,et en contre-partie oriente cet- te bague parallèlement à l'arbre 4. Lorsque le joint est brisé, le positionnement axial de l'équipage 5-4-5 est assuré par le contact successif des galets 18 avec la surface extérieure 23 des becs 12,16 en regard,le profil de cette surface 23 correspondant à l'enveloppe intérieure du profil extérieur des galets 18 lorsque le joint tourne sous un angle de brisure variable. De plus,le dimensionnement des galets 18 est choisi de fa- çon qu'une partie au moins de ceux-ci reste voisins des chants de la bague 6 quel que soit l'angle de brisure du joint,de sorte que la bague 6 possède tout au plus une petite liberté de débattement angulaire par rapport à l'é- quipage 5-4-5.Des considérations géométriques montrent que la bague 6 reste ainsi sensiblement dans le plan bissecteur P du joint, tandis que les axes de l'arbre 9 et de la bride 15 restent concourants au centre O de la bague 6. Ainsi, la bague 6 ne risque pas de sortir des becs 12, 16 par basculement. Il est à noter que le profil indiqué pour les surfaces 23 est celui qui donne aux becs 12 et 16 une solidité maximale. La brisure maximale i du joint 1 (Fig. 3) est obtenue lorsque le tronçon d'arbre 4 arrive tangen- IO tiellement au contact de l'alésage 21 de la bague 6, ce qui constitue une limite continue de sécurité lorsque le joint est sollicité au-delà de sa capacité angulaire géométrique. Pour permettre d'atteindre cette position, un évidement 24 peut être prévu à la base de chaque bras 17, I5 dans le manchon qui porte ces bras ou dans le tronçon d'arbre4 lui-même, afin de recevoir l'extrémité du bec 12,16 situé dans l'ensemble dans le même plan radial. Dans cette positionles galets 18 atteignent les extré- mités de leurs chemins de roulement 11, 14. En variante, pour éviter d'affaiblir ainsi l'arbre 4, on peut chanfreiner l'extrémité des becs 12,16, comme représenté en 25 à la Fig. 4. On voit sur cette Fig. 4 que les becs ont à peu près, en plan, une forme en troisquarts de cercle raccordée au reste de la tulipe par une zone d'attache 26 à bords à peu près parallèles. Cette forme est conçue pour donner aux becs le maximum de surface d'appui sur la bague 6 sans produire d'inter- férence au cours des débattements du joint, compte tenu des déformations élastiques sous couples extrêmes. Chaque bec 12,16 est de plus dimensionné pour pouvoir pénétrer dans la paire de chemins de roulement 14, 11 de la mâchoi- re opposée 3, 2 située dans le même plan radial au cours de la rotation du joint sous angle. De préférence, la rectification des surfaces sphériques intérieures des becs 12 et 16 est limitée à la seule région fonctionnellement utile. Pour cela, on peut prévoir des dégagements 12A, 16A à la racine de ces becs audelà de cette région utile, comme représenté aux Fig. 1, 3 et 4. L'ensemble du joint 1 est protégé par le soufflet 7 qui retient le lubrifiant et dont seule une moitié a été représentée à la Fig.1 à titre d'exemple, ce soufflet ayant été omis sur les autres figures dans un but de clarté. Une extrémité de ce soufflet entoure la tulipe 2 et est IO fixée à son fût 9, et son autre extrémité est fixée sur la périphérie du corps 13 de la mâchoire 3, près de la racine des becs 16 de celle-ci. A peu près à milongueur, le soufflet 7 présente un bourrelet intérieur 27 venu de matière qui s'appuie sur la périphérie des becs 12 et 16 I5 et empêche ces becs d'entrer en contact avec les plis du soufflet. La bride 15 est destinée à être fixée à un moyeu de roue. En variante (Fig. 5),la mâchoire 3 peut faire partie intégrante du moyeu 28, lequelporte un flasque 29 de fixation de la roue et forme l'élément intérieur d'un roulement à billes double 30 dont l'élé- ment extérieur 31 est destiné à être fixé à un pivot de roue. Dans une autre variante d'application (Fig.6), la bride 15 est supprimée et le corps 13 est soudé à une coupelle 32 solidaire d'une fusée de roue 33. En variante, comme représenté à la Fig. 7, le corps 13 peut faire par- tie intégrante de la fusée 33. Bien entendu, plus généralement, on peut en- visager tout type de conformation et de liaison approprié entre les deux mâchoires et les éléments menant et mené dont elles sont solidaires. En particulier, le joint pourrait comprendre deux mâchoires à pétales du type de la tulipe 2 ou deux mâchoires sans pétales du type de la mâchoire 3. Le joint de l'invention peut fonctionner sans diminution de sa résistance mécanique jusqu'à des angles \ au moins égaux à 500 (52 dans les exemples représentés). Sa structure est simple et robuste,-sa réalisation est facile et ne requiert pas d'ajustement précis. Son encombrement radial est faible. uQ - REVENDICATIONS - 1.- Joint homocinétique de transmission, notamment pour roue motrice de véhicule à traction avant, du type comprenant une mâchoire délimitant trois paires de chemins de roulement à section circulaire, et un tri- pode comprenant trois bras portant chacun à rota-ion et à coulissement un galet sphérique disposé dans une paire de chemins de roulement, caractérisé en ce que le tripode (5) est fixé sur une extrémité d'un tronçon d'arbre (4) dont l'autre extrémité porte un deuxième tripode ( 5) décalé angulairement de 600 par rapport aux premier et dont les galets (18) sont disposés dans les trois paires de chemins de roulement (14) d'une deuxième mâchoire (3). 2.- Joint homocinétique suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que chaque mâchoire (2, 3) est prolongée axialement,entre ses paires de chemins de roulement (11, 14),par trois becs (12, 16) intérieurement sphériques, les six becs coopérant avec la surface exté- rieure sphérique (20) d'une bague (6) qui entoure avec jeu le tronçon d'arbre (4) entre les deux tripodes (5). 3.- Joint homocinétique suivant la revendi- cation 2, caractérisé en ce que lorsque le joint (1) est en ligne, les six galets (18) sont sensiblement tangents aux deux faces d'extrémité (22) de la bague (6). 4.- Joint homocinétique suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que les galets (18) maintiennent la bague (6) sensiblement dans le plan bissecteur (P) du joint lorsque celui-ci est sous angle et empêchent ainsi cette bague de se déboîter7 des becs (12,16) par bascule- ment. 5.- Joint homocinétique suivant la revendica- tion 4, caractérisé en ce que la surface extérieure (23) des becs (12,16) correspond à l'enveloppe intérieure des galets (18) lorsque le joint tourne sous un angle de bri- sure variable,de sorte que les becs positionnent axialement l'équipage tronçon d'arbre (4) - tripodes (5) lorsque le joint (1) est sous angle. 6.- Joint homocinétique suivant l'une quel- conque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité libre de chaque bec (12,16) présente un chan- frein (25) destiné à venir en contact avec le tronçon d'arbre (4) lorsque ce dernier devient tangent à la sur- face intérieure cylindrique (21) de. la bague (6). 7.- Joint homocinétique suivant l'une quel- IO conque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le tronçon d'arbre (4), ou le moyeu des tripodes (5), compor- te des évidements (24)destinés à recevoir l'extrémité li- bre de chaque bec (12,16) lorsque le tronçon d'arbre devient tangent à la surface intérieure cylindrique (21) I5 de la bague (6). 8.- Joint homocinétique suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un soufflet élastique (7) est fixé aux deux machoires (2,3), la partie médiane de ce soufflet (7) étant pourvue d'un bourrelet intérieur (27) venant en appui sur la surface extérieure des mâchoires (2,3). 9.- Joint homocinétique suivantl'une quel- conque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'une (2) des mâchoires est solidaire d'un arbre de trans- mission suspendu (9) et l'autre (3) d'un moyeu de roue (28). 10.- Joint homocinétique suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'une (2) des mâchoires est solidaire d'un arbre de transmission suspendu (9) et l'autre (3) d'une fusée de roue (33).