Brevet FR2499645A1 — publié le 19820813

La présente invention concerne les joints homocinétiques à tripode ainsi que leurs applications, notamment aux moyeux de roue pour véhicule. De façon plus précise l'invention s'applique à des joints homocinétiques à tripode, du type comprenant une première pièce solidaire en rotation d'un tripode qui délimite trois tourillons sur lesquels sont montés rotatifs et coulissants trois galets sphériques, et une deuxième pièce délimitant trois chemins de roulement pour les galets, la première et la deuxième pièce comportant des surfaces sphériques complémentaires respectivement concave et convexe qui coopèrent entre elles pour constituer une articulation à rotule. Un tel joint dans lequel la liaison en rotation entre la première pièce et le tripode constitue de plus un accouplement homocinétique au- xiliaire, est décrit par exemple dans le brevet français n077 06 428 déposé le 4 Mars 1977 par la Société GLAENZER SPICER. Ces joints peuvent être utilisés de façon avantageuse dans des moyeux de roue de véhicule automobile car ils sont particulièrement compacts et ne nécessitent pas de refroidissement par courant d'air relatif. Le but de cette invention est de réaliser un joint du type défini cidessus dont l'assemblage soit particulièrement simple, de même que les moyens permettant d'en assurer la retenue axiale et qui se prête par conséquent à une production industrielle en grande série. L'invention a donc pour objet un joint homocinétique à tri- pode du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la première et la deuxième pièces sont rendues solidaires axialement au moyen d'une liaison du type à baïonnette. Suivant d'autres caractéristiques - la liaison à baïonnette est constituée par l'articulation à rotule, dont les parties complémentaires sont conformées de façon à permettre l'emboîtement ou l'engagement de la deuxième pièce dans la première pour une position angulaire relative déterminée - la surface sphérique convexe de la deuxième pièce est divisée en trois segments sphériques séparés par des dépressions et la surface sphérique concave de la première pièce est interrompue par trois dégagements qui débouchent sur le bord libre de cette même pièce et dont l'angle au centre est supérieur à l'angle au centre desdits segments sphériques - la liaison en rotation entre la première piè- ce et le tripode est réalisée, comme connue en soi, au moyen de dentures complémentaires qui peuvent être dégagées l'une de l'autre par un déplacement axial relatif; - la première pièce est ouverte à son extré- mité éloignée de la deuxième pièce et il est prévu à cette ex- trémité ouverte des moyens de retenue axiale du tripode; - lesdits moyens de retenue axiale délimitent une butée de forme sphérique pour le tripode qui comporte une butée de forme complémentaire; - il est prévu un organe de butée axiale entre les galets et la deuxième pièce; - ledit organe de butée axiale comporte des épaulements qui coopèrent avec la face interne des galets de façon à en assurer la retenue dans les chemins de roulement pour une position de brisure extrême du joint. L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un tel joint, caractérisé en ce qu'on met en pla- ce le tripode et ses galets dans la deuxième pièce, les galets étant reçus dans leurs chemins de roulement, on engage la deuxième pièce dans la première, les deux pièces étant alors alignées et occupant une position angulaire relative qui auto- rise cet engagement, on déplace le tourillon en l'éloignant de la deuxième -pièce. de façon à dégager les moyens complé- mentaires de liaison en rotation prévus entre le tripode et la première pièce, on fait tourner la deuxième pièce par rapport à la première de façon à verrouiller les moyens de liaison à baïonnette, on ramène le tripode vers la deuxième pièce de fa- çon à amener en prise lesdits moyens complémentaires de liaison en rotation, puis on met en place sur la première pièce les moyens de retenue axiale du tripode. L'invention a également pour objet l'application d'un tel joint dans un moyeu de roue pour véhicule automobile. L'invention va être décrite plus en détail ci- dessous en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel: - la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un moyeu de roue équipé d'un joint homocinétique suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue partielle en bout de l'un des éléments de ce joint; - la Fig. 3 est une vue en coupe transversale d'un 'autre élément du joint - la Fig. 4 est une vue analogue à celle de la Fig. 1 du joint en position intermédiaire d'assemblage. On voit sur la Fig. 1 un ensemble de moyeu de roue motrice pour véhicule automobile comprenant un moyeu proprement dit.l, un roulement 2 et un joint homocinétique 3. Dans ce mode de réalisation, une pièce unique 10 délimite un flasque porte-roue ll,une bague interne 20 du roulement et une première pièce 30 du joint homocinétique à tripode. Le roulement est ici du type comprenant deux rangées de billes 21, 22 maintenues écartées les unes des autres par une cage 23 et circulant entre la bague intérieure et une bague extérieure 24, le roulement étant rendu étanche par des garnitures latérales d'étanchéité 25. Le moyeu comporte des cannelures internes 12 qui sont destinées à coopérer avec une denture externe 31 ménagée sur un tronçon d'arbre 32 qui constitue le tripode. En effet, ce tronçon d'arbre -comporte trois tourillons 33 disposés à 120 les uns par rapport aux autres et sur lesquels sont mon- tés par l'intermédiaire d'aiguilles 34 trois galets 35 de forme sphérique. Les aiguilles sont maintenues sur le tourillon au moyen d'une rondelle 36 et d'un jonc élastique 37. Les moyens de retenue axiale du tripode par rapport au moyeu comprennent une plaque 38 de butée et de fer- meture maintenue en place par un jonc élastique 39 et qui déli- mite dans l'axe du moyeu un logement sphérique 40 dans lequel est reçue une sailli e 41 de forme complémentaire prévue à l'extrémité du tripode. La deuxième partie du joint est constituée par une pièce 42 en forme de bol délimitant trois chemins de roule- ment 43 à section circulaire, dans lesquels sont reçus les ga- lets. La ligne moyenne de chaque chemin de roulement est éga- lement circulaire dont le centre Oi se trouve sur l'axe du bol 42 relié à un arbre de transmission 44. La pièce 30 et le bol 42 comportent des sur- faces sphériques complémentaires 45-, 45- qui constituent une liaison à rotule. b La surface sphérique convexe 45- délimitée par le bol est divisée en trois segments sphériques séparés par des dépressions 46 (Fig. 2 et 3). La surface sphérique con- a cave 45- de la pièce 30 est par ailleurs interrompue par trois dégagements 47 qui débouchent sur le bord libre 48 de cette pièce, dirigé vers l'arbre de transmission, l'angle au centre de ces dégagements étant supérieur à l'angle au centre des seg- ments sphériques convexes 45-, afin de permettre l'assemblage du joint. Cet agencement constitue un dispositif de retenue du type à baïonnette, entre la pièce 30 et le bol 42. Entre les galets 35 et le fond 49 du bol qui constitue une porté sphérique est disposée une pièce de butée en matière plastique qui comporte une surface sphérique con- vexe 51 de forme complémentaire à celle du fond du bol. Cette pièce de butée comprend d'une part des surfaces radiales 52 con- tre lesquelles viennent en appui les surfaces latérales 35- des galets, et, d'autre part, des épaulements axiaux 53 contre les- quels peuvent venir en appui les faces internes 35_ des galets. Le montage de l'ensemble que l'on vient de dé- crire s'effectue de la façon suivante: - un sous-ensemble constitué par le bol 42, le tripode 32 et la pièce de butée 50 est introduit dans la pièce 30, à partir de la droite en considérant la Fig. 4, le bol 42 et la pièce 30 occupant une position angulaire relative décalée de 60 par rapport à celle des Fig. 1 et 2 et correspondant par consé- quent à la Fig. 4. Dans cette position, les segments sphériques convexes 45- du bol peuvent pénétrer dans les dégagements 47 de la pièce 30. On amène alors le tripode 32 dans la position représentée sur cette même Fig. 4, dans laquelle la denture 31 est dégagée des cannelures 12, la pièce de butée 50 étant éloi- gnée du fond sphérique du bol. Les surfaces sphériques complé- a b mentaires 45-, 45- de la pièce 30 et du bol 42 étant en contact, on fait tourner le bol de 600 relativement au moyeu de façon à le remettre en phase comme représenté sur les Fig. 1 et 2. Puis on repousse axialement le tripode 32 vers la droite en considérant le dessin de manière à amener en contact les surfa- ces sphériques complémentaires de la pièce de butée 50 et du bol, tout en mettant en prise la denture 31 et les cannelures 12. Le bol est ainsi bloqué angulairement par rapport à la pièce 30 et la liai- son à baïonnette se trouve verrouillée en rotation. Enfin, on met en place la rondelle ou plaque de fermeture 38 et son jonc de fixation 39 pour réaliser la retenue axiale du tri- pode et le verrouillage intégral de l'ensemble. Le mode de montage que l'on vient de décrire se prête particulièrement bien à une fabrication industrialisée et en grande série, sans pour autant nuire à la fiabilité et à la solidité de l'en- semble. En effet, il est à noter que le jonc 39 suffit à assurer le verrouillage mécanique de l'ensemble sans recevoir lui-même de poussée axiale en provenance de l'arbre 44, car cette poussée est absorbée directement par le couple de surfaces sphériques 45- et 45- constituant la liaison à rotule entre le bol 42 et la pièce 30. Le verrouillage est donc parfaitement fiable. Suivant une autre caractéristique, le centre 2 des sur- faces sphériques 45-, 45- constituant la liaison à rotule entre le bol et la pièce 30 est décalé axialement d'une valeur a par rap- port au centre des lignes moyennes des chemins de roulement, en direction de l'extrémité ouverte du bol 42. On augmente ainsi l'angle maximum de travail du joint car l'angle relatif entre l'ar- bre 44 et l'arbre 32 est aussi plus petit que l'angle fait -par l'ar- bre 44 avec le fût 1. Par ailleurs, en position angulaire extrême, le centre des galets se trouve amené à l'extérieur du bol et le dégagement de ces galets est empêché par la venue en appui de leur surface interne contre l'épaulement correspondant 53 de la pièce de butée 50. Cet accroissement qui peut être de l'ordre de 2 à 4 est obtenu pratiquement sans augmentation du coût et avec pour second avantage un renforcement et une rigidification du bord du bol. Ceci est tout à fait contraire aux techniques habituelles dans les- quelles l'accroissement de l'angularité au-delà de 450 se fait tou- jours au détriment de leur résistance ou de leur endurance. On notera également que ce nouveau joint trouve une application particulièrement intéressante dans les moyeux de roue de véhicule automobile, étant donné d'une part, son encombre- ment particulièrement faible. son faible échauffement en fonction- nement et, d'autre part, la réduction de coût et de poids qu'il apporte. Ces avantages s'ajoutent à une grande robustesse et à une grande fiabilité, dues notamment à un rendement mécanique beau- coup plus élevé que dans les joints et les moyeux classiques grâce à la disposition des galets qui tourillonnent sur des aiguilles et roulent sur des gorges toriques. - REVENDICATIONS - 1 - Joint homocinétique à tripode, du type compre- nant une première pièce solidaire en rotationd'un tripode qui délimite trois tourillons sur lesquels sont mortés rotatifs et coulissants trois galets sphériques, et une deuxième pièce déli- mitant trois chemins de roulement pour les galets, la première et la deuxièniè pièces L comportant des surfaces sphériques complé- mentaires respectivement concave et convexe qui coopèrent entre elles pour constituer une articulation à rotule, caractérisé en ce que la première et la deuxième pièces (30, 42) sont rendues soli- daires axialement au moyen d'une liaison du type à baïonnette. 2 - Joint suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison à baïonnette est constituée par l'articula- a b tion à rotule, dont les parties complémentaires (45-, 45-) sont conformées de façon à permettre l'emboîtement - ou-, l'engage- ment de la deuxième pièce dans la première, pour une position angulaire relative déterminée. 3 - Joint suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface sphérique convexe (45-) de la deuxième pièce est divisée en trois segments sphériques séparés par des dépressions (46) et la surface sphérique concave (45-) de la pre- mière pièce (30) est interrompue par trois dégagements (47) qui débouchent sur le bord libre (45) de cette même pièce, et dont l'angle au centre est supérieur à l'angle au centre desdits segments sphériques. 4 - Joint suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison en rotation entre la première pièce (30) et le tripode (32) est réalisée, comme connue en soi, au moyen de den- tures complémentaires qui peuvent être dégagées l'un de l'autre par un déplacement axial relatif. - Joint suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la première pi èce (30) est ouverte à son extrémité éloignée de la deuxième pièce (42) et il est prévu à cette extré- mité ouverte des moyens (38, 39) de retenue axiale du tripode. 6 - Joint suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue axiale délimitent une butée (40) de forme sphérique pour le tripode qui comporte une butée (41) de forme complémentaire. 7 - Joint suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu un organe de butée axiale (50) entre les galets (35) et la deuxième pièce (42) 8 - Joint suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe de butée axiale (50) comporte des épaule- b ments (53) qui coopèrent avec la face interne!(35-) des galets de façon à en assurer la retenue dans les chemins de roulement pour une position de brisure extrême du joint. 9 - Joint suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe de butée (50) comporte une surface de portée sphérique convexe (51) en contact avec une surface de portée complémentaire (49) ménagée dans la deuxième pièce (42). - Joint suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, dans lequel les chemins de roulement ont une ligne moyenne en forme d'arc de cercle, dont le centre (O1) se trouve sur l'axe de la deuxième pièce, caractérisé en ce que le centre (02) de l'articulation à rotule entre le première et la deuxième pièce est décalé par rapport au centre précité (O1), en direction de l'extrémité ouverte de la deuxième pièce. 11 - Procédé d'assemblage d'un joint suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on met en place le tripode et ses galets dans la deuxième pièce, les galets étant reçus dans leurs chemins de roulement, on engage la deuxième pièce dans la première, les deux pièces étant alors alignées et occupant une position angulaire relative qui autorise cet engagement, on déplac e le tourillon en l'éloi- gnant de la deuxième pièce, de façon à dégager les moyens com- plémentaires de liaison en rotation prévus entre le tripode et la première pièce, on fait tourner la deuxième pièce par rapport à la première de façon à verrouiller les moyens de liaison à baïonnette, on ramène le tripode vers la deuxième pièce de fa- çon à amener en prise lesdits moyens complémentaires de liai- son en rotation, puis on met en place sur la première pièce les moyens de retenue axiale du tripode. 12 - Moyeu de roue pour véhicule automobile, du type comprenant un moyeu proprement dit (1) ou flasque porte-roue, un roulement (2) et un joint homocinétique (3) à tripode, caractérisé en ce que le joint est tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, la première pièce (30) étant fixée ou venue de matière avec le moyeu, tandis que la deuxième pièce est solidaire d'un arbre de trans- mission (44).