Brevet FR2523235A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne les joints homociné- tiques à grande angularité. Les joints homocinétiques connus à grande angula- rité, conçus pour l'entraînement des roues motrices et directrices des véhicules automobiles à traction avant, comportent généralement des corps roulants transférant les forces de conduite par pression de leur surface sur des chemins de roulement Cette pression de contact dite de "Hertz" devient très élevée principalement lorsque IO ces joints travaillent sous grande angularité car la direction des forces pressantes s'excentre relativement au plan de symétrie des chemins de roulement Ainsi, la pression de contact engendre-t-elle sous la surface pressée des contraintes de cisaillement qui excèdent la I 5 résistance des aciers traités, ce qui limite le couple admissible sous angle maximum Or, le fait de pouvoir disposer d'un couple élevé sous angle est nécessaire, notamment dans les cas de démarrage critique, par exemple pour sortir un véhicule embourbé, direction braquée au maximum. Le but de cette invention est d'apporter une solu- tion à ce problème en proposant un joint homocinétique n'utilisant pas le principe des pressions de Hertz et conservant sous grande angularité sa capacité nominale. Ce résultat est obtenu dans un joint destiné à relier de façon homocinétique deux arbres d'axes respec- tifs X-X et Y-Y, ce joint comprenant deux organes soli- daires respectivement de l'un des arbres et disposés coaxialement à l'arbre associé, caractérisé en ce que les deux organes sont reliés par des étriers, chaque étrier étant articulé d'une part sur l'un desdits organes autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de cet organe, et d'autre part sur l'autre desdits organes par une articulation double et par une liaison à coulissement suivant un axe perpendiculaire à l'axe du deuxième organe. Suivant d'autres caractéristiques: l'articulation double comprend une liaison à ro- tation autour d'un premier axe parallèle à l'axe de l'organe associé et une deuxième liaison autour d'un deuxième axe coupant le premier et perpendiculaire à l'a- xe de l'organe associé; les deux organes ont l'un la forme d'un bol et l'autre la forme d'une étoile; suivant un mode de réalisation, il est prévu trois étriers, chaque étrier étant articulé, d'une part, à ses deux extrémités, sur le bol autour d'un axe perpen- diculaire à l'axe de ce bol et, d'autre part, dans sa partie médiane sur l'une des branches d'une étoile à trois branches, par l'intermédiaire de l'articulation double et de la liaison à coulissement; suivant un autre mode de réalisation, il est prévu trois étriers, chaque étrier étant articulé, d'une part, à ses extrémités, sur deux branches diamétralement opposées d'une étoile à six branches et, d'autre part, dans sa partie médiane, sur le bol par l'intermédiaire de l'articulation double et de la liaison à coulissement. L'invention va être décrite plus en détail ci- dessousense référant aux dessins annexés, donnés unique- ment à titre d'exemples et sur lesquels: la Fig 1 est une vue en élévation latérale avec arrachement et coupe partielle d'un joint homocinétique suivant l'invention; la Fig 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig 1, certaines parties étant par ailleurs arrachées; la Fig 3 représente en élévation avec arrachement le joint sous angle; la Fig 4 est une vue de détail d'une variante; la Fig 5 est une vue en coupe suivant la ligne -5 de la Fig 4; la Fig 6 est une vue de détail d'une autre variante; la Fig 7 est une vue en coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig 6; la Fig 8 est une vue analogue à celle de la Fig 2 d'une autre variante de réalisation; et Io la Fig 9 est une vue suivant la flèche F de la Fig 8. On voit sur la Fig 1 deux arbres 1,2 d'axes respectifs X-X et Y-Y qui, dans la position représentée au dessin, sont alignés Suivant une application, l'arbre 1 peut I 5 constituer une fusée de support d'une roue motrice et directrice (non représentée) tandis que l'arbre 2 consti- tue un arbre de transmission relié à un groupe motopro- pulseur. Entre ces deux arbres est disposé un joint homoci- nétique suivant l'invention Ce joint comprend un bol 11 solidaire de l'arbre 1 ou fixé sur cet arbre et également d'axe X-X L'arbre 2 porte une étoile 12 à trois branches 13 disposées à 1200 l'une par rapport à l'autre et s'é- tendant dans un plan radial par rapport à l'axe Y-Y Le centre de l'étoile se trouve sur l'axe Y-Y. La liaison entre l'étoile et le bol est réalisée au moyen de trois étriers 14 dont la forme relativement complexe est visible sur les Fig 1 et 2 Chaque étrier est articulé à ses extrémités au moyen de deux tourillons 15 reçus dans des alésages 16 diamétralement opposés déli- mités dans le bol Chaque étrier est donc articulé sur le bol autour d'un axe Z-Z perpendiculaire à l'axe X-X, les trois axes Z-Z étant concourants et délimitant entre eux des angles de 600 Chaque étrier comporte par ailleurs au voisinage de ses deux tourillons d'articulation des surfaces d'appui 17, planes ou sphériques, en contact avec la paroi interne ila du bol. Chaque étrier est articulé par sa partie médiane sur l'une des branches de l'étoile A cet effet, àhaque branche 13 comporte à son extrémité une surface cylindri- que 18 d'axe V-V parallèle à l'axe Y-Y et porte deux aemi-coussinets 19 délimitant une surface interne cylin- drique 20 correspondant à la surface cylindrique de Io l'étoile et une surface externe 21 également cylindrique mais d'axe radial W-W perpendiculaire aux axes V-V et Y-Y, coopérant avec un alésage 22 prévu dans l'étrier associé Les surfaces 21 et 22 constituent également une liaison à coulissement suivant l'axe W-W. I 5 Vus sur la Fig 1, les étriers ont une forme géné- rale en S et sont imbriqués les uns dans les autres, leur forme étant adaptée pour autoriser les débattements du joint sur toute la plage de fonctionnement angulaire de ce joint, qui peut atteindre ou dépasser 500. Chaque étrier est donc relié au bol 11 par une articulation autour de l'axe Z-Z perpendiculaire à l'axe X-X de ce bol Il est par ailleurs relié à l'étoile 12 par une double articulation, respectivement autour de l'axe V-V parallèle à l'axe Y-Y de l'étoile et autour de l'axe radial W-W perpendiculaire à cet axe Y-Y, et ce par l'intermédiaire du coussinet 19 Il estde plusprévu entre chaque étrier et la branche associée de l'étoile une liaison à coulissement suivant le dernier axe radial cité W-W. Grâce à une telle disposition, on autorise le dé- battement angulaire de l'étoile 12 et donc de l'arbre 2 par rapport au bol 11 et à l'arbre 1, dans n'importe quelle direction, mais en interdisant tout déplacement axial de l'arbre 2 et de l'étoile par rapport à l'ensemble constitué par le bol et l'arbre 1 De plus, en toute circonstance de fonctionnement, le plan radial contenant les branches de l'étoile contient le point de concourance des trois axes Z-Z des alésages ménagés dans le bol, ce qui assure la fixité axiale de l'arbre 2 et de l'étoile par rapport au bol En effet, l'axe de chaque paire de surfaces 18,20, perpendiculaire au plan radial contenant les branches de l'étoile,demeure constamment perpendicu- laire à l'axe W-W de l'alésage central de l'étrier 22, qui passe par le point de concourance des axes Z-Z des alésages 16 du bol. Dans cet agencement, le couple moteur est transmis depuis l'arbre 2, par l'étoile 12 aux coussinets 19 puis aux étriers 14 et au bol 11, les coussinets 19 pouvant osciller autour des axes V-V et tourner et coulisser dans les alésages 22 des étriers 14 Ces derniers peuvent osciller par rapport au bol autour des axes Z-Z. Les Fig 4 et 5 représentent une première variante de réalisation de la liaison entre chaque étrier 14 et la branche associée 13 de l'étoile 12 Suivant cette va- riante, chaque branche de l'étoile porte un axe 30 dispo- sé parallèlement à l'axe Y-Y et sur lequel peut osciller un coussinet 31 évidé pour recevoir l'extrémité de la bran- che de l'étoile et comportant dans ses deux côtés opposés 32 des alésages 33 recevant l'axe 30 Ce coussinet a une paroi extérieure cylindrique 34 et il est reçu dans l'alésage 22 del'étrier tout en pouvant coulisser axiale- ment dans cet alésage. Dans la variante représentée aux Fig 6 et 7, les branches 13 de l'étoile ont une section de forme rectan- gulaire La liaison à coulissement entre chaque étrier et la branche correspondante de l'étoile, suivant l'axe radial W-W perpendiculaire à l'axe Y-Y, s'effectue le -long de deux faces opposées 40 de ces branches et il est prévu deux demi-coussinets 41 fixés axialement à l'inté- rieur de l'alésage central 22 de chaque levier, par des joncs élastiques 42, circlips ou autres moyens connus. Les deux demi-coussinets délimitent dans leurs faces 43 dirigées vers la branche de l'étoile des logements cylin- driques concaves d'axe V-V parallèles à l'axe Y-Y et le mouvement d'oscillation de chaque demicoussinet est autorisé par une pièce 44 en forme de demi-lune ou de forme plan-convexe interposée entre la face adjacente 40 Io de la branche de l'étoile et chaque demi-coussinet 42. Dans le mode de réalisation représenté aux Fig 8 et 9, l'étoile 112 comporte six branches 113 disposées à 600 les unes par rapport aux autres et comportant cha- cune un tourillon 113 a Les tourillons de deux branches I 5 diamétralement opposées d'axe Zi-z 1 reçoivent les extré- mités des deux branches d'un étrier 114 qui comportent à cet effet des alésages coaxiaux 115, et des surfaces d'appui 116 contre des surfaces d'appui complémentaires 117 de l'étoile Chaque étrier est par ailleurs articulé par sa partie centrale sur un pivot 118 porté par le bol 111 La liaison entre l'étrier et son pivot est consti- tuée par une première articulation d'axe VQ-Vl parallèle. à l'axe X-X (Fig 9), constituée par une portée cylindri- que 119 prévue à l'extrémité interne du pivot et coopérant avec une surface cylindrique 120 d'un coussinet 121, et par une deuxième articulation d'axe radial W 1-Wl perpendi- culaire à l'axe X-X, cette deuxième articulation étant obtenue par la coopération d'une surface extérieure cylindrique 122 du coussinet et d'un alésage 123 prévu dans l'étrier Cette dernière liaison constitue également une liaison à coulissement suivant l'axe radial W -Wl. Comme précédemment, les trois étriers 114 sont im- briqués les uns dans les autres et ont une forme adaptée pour permettre le fonctionnement du joint sous angle. Dans ses diverses configurations, ce joint fonc- tionne sans corps roulant et par conséquent sans mettre en oeuvre les pressions de Hertz dont les inconvénients ont été analysés dans le préambule de cette description. Un tel joint est parfaitement homocinétique et résoud par conséquent de façon efficace le problème posé. Il est à noter qu'en ce qui concerne le montage, le bol 11, 111 peut avantageusement être réalisé en deux parties et soudé par bombardement électronique, après I introduction des étriers et de l'étoile. Par ailleurs, d'autres modes de réalisation de l'articulation entre les étriers et le bol ou l'étoile peuvent être proposés sans sortir du domaine de protec- tion de cette demande En particulier, s'il n'est pas I 5 nécessaire de retenir axialement l'étoile par rapport au bol, l'une des articulations, telle l'articulation autour de l'axe V-V ou V 1-V 1,peut être constituée par une rotule sphérique Dans ce cas, soit le joint a une certaine latitude de coulissement axial, soit on peut lui adjoindre des moyens supplémentaires de retenue axiale. REVENDICATIONS - 1. Joint homocinétique destiné à relier deux arbres d'axes respectifs (XX) et (Y-Y), comprenant deux organes ( 11,12; 111,112) solidaires respectivement de l'un des arbres et disposés coaxialement à l'arbre asso- cié, caractérisé en ce que les deux organes sont reliés par des étriers ( 14; 114), chaque étrier étant articulé d'une part sur l'un desdits organes autour d'un axe (Z-Z; Z -z 1) perpendiculaire à l'axe de cet organe, et IO d'autre part sur l'autre desdits organes par une articu- lation double et par une liaison à coulissement suivant un axe perpendiculaire à l'axe du deuxième organe. 2. Joint homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque articulation double comprend I 5 deux articulations à rotation autour de deux axes con- courants perpendiculaires (V-V, W-W; V 1-Vl, Wl-W 1). 3. Joint homocinétique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les axes de ces articulations à rotation sont respectivement parallèles et perpendicu- laires à l'axe du deuxième organe. 4. Joint homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque articulation double comprend une articulation & rotule et une articulation à rotation autour d'un axe (W-W; W 1-W 1) perpendiculaire à l'axe du deuxième organe. 5. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé'en ce que chaque articulation double comporte au moins un coussinet ( 19) interposé entre chaque étrier ( 14; 114) et le deuxième organe ( 12; 112). 6. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'arti- culation à rotation d'axe (W-W; W 1-W 1) perpendiculaire à l'axe du deuxième organe constitue simultanément la liaison à coulissement. 7. Joint homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux organes ont l'un la forme d'un bol ( 11; 111) et l'autre la forme d'une étoile ( 12; 112). 8. Joint homocinétique suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu trois étriers ( 14), chaque étrier étant articulé, d'une part, à ses deux ex- trémités sur le bol ( 11) autour d'un axe (Z-Z) perpendi- culaire à l'axe (X-X) de ce bol et, d'autre part, dans sa partie médiane, sur l'une des branches ( 13) d'une étoile ( 12) à trois branches, par l'intermédiaire de l'articulation double et de la liaison à coulissement. I 5 9 Joint homocinétique suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chaque étrier ( 14) comporte à ses deux extrémités des tourillons ( 15) reçus dans des alésa- gés ( 16) diamétralement opposés ménagés dans le bol, les axes de ces alésages étant contenus dans un même plan radial perpendiculaire à l'axe (X-X) du bol et formant entre eux des angles de 60 . 10. Joint homocinétiqsue suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu trois étriers ( 114), chaque étrier étant articulé, d'une part, à ses extrémi- tés sur deux branches ( 113) diamétralement opposées d'une étoile ( 112) à six branches et, d'autre part, dans sa partie médiane, sur le bol ( 111) par l'intermédiaire de l'articulation double et de la liaison à coulissement. 11. Joint homocinétique suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le bol ( 111) porte trois supports ou pivots ( 118) faisant saillie radialement vers l'inté- rieur et sur lesquels les étriers sont articulés. 12. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que, vus suivant une direction parallèle à l'axe (W-W; W 1-W 1) de la liaison à coulissement, les étriers ( 14; 114) ont une forme générale en S. S