Brevet FR2523236A1 — publié le 19830916

La présente invention est relative aux joints homocinétiques à tripode du type comprenant un bol muni de trois paires de chemins de roulement dont la ligne des centres est courbe, et un tripode fixe axialement à l'intérieur de ce bol, ce tripode comprenant trois bras qui portent chacun un galet coulissant le long de ce bras et de préférence rotatif autour de l'axe du bras. Ces joints sont généralement utilisés pour entraîner les roues motrices des automobiles à traction avant. Io L'invention a pour but de fournir un joint homocinétique de ce type qui présente une forte capacité de transmission de couple pour un volume et un poids réduits ainsi qu'un rendement élevé même sous de grands angles de brisure. I 5 A cet effet, l'invention a pour objet un joint du type précité, caractérisé en ce que chaque galet est également monté oscillant autour d'un axe unique paral- lèle ou à peu près parallèle à l'axe général du tripode. Grâce à cette caractéristique, la retenue axia- le du tripode peut être assurée uniquement par l'appui des galets sur les rives des chemins de roulement. Dans un mode de réalisation avantageux qui assure un très bon guidage des galets, chaque galet pré- sente une surface de roulement torique, chaque chemin de roulement présentantunesurface torique conjuguée bordée sur la rive extérieure par une zone sphérique centrée au centre du bol. De préférence, pour diminuer les risques de coincement, chaque chemin de roulement enveloppe le galet correspondant sur environ 1200. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, qui en représentent seule- ment quelques 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 en est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 2-2 de la Fig 1; la Fig 3 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle, d'un coussinet de ce joint; la Fig 4 est une vue du même coussinet, par- tiellement en plan de dessus et partiellement en coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig 3; la Fia 5 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de galet; Io la Fig 6 est une vue partielle en coupe longi- tudinale d'un joint suivant l'invention utilisant des galets tels que celui de la Fig 5; la Fig 7 est une vue partielle en coupe trans- versale d'une variante du joint suivant l'invention; et I 5 la Fig 8 est une vue en coupe prise suivant la ligne 8-8 de la Fig 7. Dans ce qui suit, on décrira les joints à tri- pode en position parfaitement alignée, comme représenté aux dessins Les joints ont alors une symétrie ternaire autour de leur axe X-X. Le joint 1 représenté aux Fig i et 2 est constitué essentiellement d'un élément mâle ou tripode 2 reçu dans un élément femelle ou bol 3. Le tripode 2 comprend un moyeu central 4 enfilé sur un arbre 5 et calé sur celui-ci, à une faible distance de son extrémité, par des cannelures 6 et un circlips 7. De ce moyeu partent radialement vers l'extérieur, à 1200 les uns des autres, trois bras 8 dont chacun a une forme cylindrique d'axe Y-Y parallèle à l'axe X-X et est déli- mité par deux faces planes d'extrémité 9, 10 perpendicu- laires à cet axe X-X Chaque bras 8 présente un perçage central 11 centré sur l'axe Y-Y Chaque bras 8 porte un galet 12 rotatif, coulissant et oscillant, par l'intermédiaire d'un coussinet 13. Chaque galet 12, symétrique par rapport à un plan médian P parallèle à l'axe X-X, comporte une surface extérieure constituée essentiellement par une zone torique 14 qui est prolongée par deux zones tronconi - ques 15 Intérieurement, le galet définit un alésage cylindrique 16 dont la dimension axiale est relativement grande grâce à la présence des deux zones 15. Un coussinet 13 est représenté aux Fig 3 et 4 Il comporte une surface extérieure 17 cylindrique, une IO lumière axiale 18 à section rectangulaire constante à peu près conjuguée de la section diamétrale du bras 8,et,àSmi- hauteur, un perçage diamétral 19 de même diamètre que le perçage 11 du bras 8 Sa face d'extrémité extérieure est pourvue de quatre chanfreins extérieurs 20 qui partent I 5 des extrémités des deux axes de symétrie de la lumière 18, et deux chanfreins intérieurs 21 diamétralement opposés sont prévus sur la face d'extrémité intérieure du cous- sinet, de part et d'autre du perçage 11. Chaque coussinet 13 est enfilé par sa lumière 18 sur un bras 8, et une broche 22, dont la longueur est un peu inférieure au diamètre du coussinet, est introdui- te à force dans le perçage Il et se prolonge de chaque côté dans le perçage 19 Ainsi, le coussinet est monté oscillant sur la broche-22 autour de l'axe Y-Y, et le galet 12 correspondant est monté rotatif et coulissant par son alésage 16 sur la surface cylindrique 17 du coussinet. Le bol 3 a la forme générale d'une demi-sphère à paroi mince qui se prolonge un peu au-delà de son plan diamétral transversal Q et est limitée par une surface plane qui définit une ouverture d'entrée 23 A l'opposé de celle-ci, le bol est solidaire d'un second arbre 24, relié à l'arbre 5 par le joint 1 et constituant par exemple une fusée de roue. La surface sphérique intérieure 25 du bol 3 est pourvue de trois nervures 26 (Fig 2) délimitant trois logements pour les galets 12 Chaque logement est bordé' latéralement par deux chemins de roulement 27 en vis-à- vis. Chaque chemin 27 a une forme torique concave: sa section transversale est constante, en arc de cercle, de rayon très légèrement supérieur à celui de la surface torique 14 des galets; sa ligne des centres 28 est égale- IO ment circulaire, et elle est contenue dans un plan R per- pendiculaire au plan P quand le joint est en ligne et pa- rallèle à l'axe de l'arbre 24,et centrée sur le diamètre D du bol perpendiculaire à ce plan R La ligne 28 s'étend sur environ 900 à partir de l'entrée 23 du bol,symétrique- I 5 ment par rapport au plan diamétral transversal Q du bol. Lorsque le joint est en ligne, le plan Q est également un plan axial des galets 12 Les plans moyens p de ceux-ci sont parallèles à l'axe X-X Les galets sont en contact tangent par leur surface 14 d'une part avec la section des chemins 27 contenue dans le plan Q (Fig 2), d'autre part avec un point 29 de la surface interne sphérique 25 du bol (Fig 1). Si l'on tire sur l'arbre 5, les galets butent sur la rive extérieure de leurs chemins 27 et, comme ils ne peuvent pas tourner autour d'un axe perpendiculaire à l'axe Y-Y de la broche 22, ils sont immobilisés Cette butée et, dans l'autre sens, les contacts 29, position- nent axialement le tripode dans le bol de façon positive et naturelle, même lorsque le joint est brisé, sans qu'au- cun organe supplémentaire soit nécessaire,car le contact tangentiel des trois tores 27, 14, 27 astreint l'axe de révolution de chaque galet à passer par le centre O du bol. On peut même se passer des contacts 29, qui sont assez difficiles à obtenir,en améliorant le guidage des galets de la façon suivante: on prolonge la rive ex- térieure de chaque chemin de roulement 27 par une petite zone sphérique 30 centrée au centre O du bol Les galets 12 sont alors légèrement plus petits et les tores 14 et 27 sont tangents entre eux et à la sphère 30 en un même point 31 de chaque côté du plan diamétral du bol passant par les axes X-X et Y-Y Géométriquement, ceci correspond IO à l'alignement des points 31 et O avec le centre T du chemin de roulement, point T qui appartient à la ligne des centres 28 de ce chemin. Cette brisure et l'oscillation des galets autour des axes Y-Y sont permis par leschanfreins 20 et 21 des I 5 coussinets 13 L'angle de brisure maximal é du joint est défini (Fig 1) par la venue de l'arbre 5 au contact de chanfreins 3 A prévus à l'entrée du bol Il peut atteindre 500 Le joint 1 est donc un joint à très grand angle de brisure qui possède sous un faible encombrement une capa- cité spécifique (ou capacité en couple rapportée au cube du diamètre extérieur) largement supérieure à celle des joints classiques, ce dernier avantage résultant notamment de la grande dimension des trois galets 12 inscrits à l'intérieur du bol 3 (Fig 2). Chaque chemin de roulement 27 enveloppe le galet 12 sur un arc d'à peu près 1200, ce qui évite tout coincement. La variante de joint l A des Fig 5 et 6 ne diffère de la précédente que par le fait que les galets 12 sont montés rotatifs et coulissants sur les coussinets 13, qui ne sont pas modifiés, par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 32 A cet effet, chaque galet présente dans son alésage 16 un chambrage 33 bordé par deux becquets 34 de retenue des aiguilles De plus, les extrémités 35 des broches 22 A sont sphériques et centrées au milieu de ces broches, ce qui assure une retenue des aiguilles en leur milieu et à chaque extrémité au droit des orifices par lesquels débouchent les perçages 19 des coussinets. Dans ce mode de réalisation le fonctionnement: du joint sous angle et sous couple s'effectue pratiquement par pur roulement, et donc avec un rendement élevé Ainsi est réalisé un joint homocinétique oui ne nécessite pas IO de refroidissement et peut donc fonctionner à l'intérieur d'un ensemble mécanique (moyeu de roue par exemple) Par ailleurs, cette qualité permet d'employer des lubrifiants possédant de très bonnes qualités de comportement aux grands froids, mais de moins bonnes caractéristiques à I 5 chaud, puisqu'il n'y a pratiquement pas de frottement, ce qui facilite considérablement la solution de la tenue au grand froid et à haute température. Comme on le voit aux Fig 7 et 8, le montage coulissant et oscillant des galets 12 peut s'effectuer par d'autres moyens Par exemple, comme représenté, chaque coussinet 13 A peut présenter une surface extérieure cylindrique 17 continue, c'est-à-dire sans perçage diamé- tral 19, avec une lumière axiale 18 A en forme de cylindre d'axe Y-Y coopérant directement avec une surface cylin- drique conjuguée 36 du bras 8 A du tripode Pour permettre le montage, comme représenté à la Fig 8, le coussinet peut être constitué de deux moitiés maintenues accolées par le galet associé. En variante encore, on peut envisager d'autres formes en section de la surface extérieure des galets, par exemple une forme cylindrique chanfreinée à chaque extrémité. La surface associée des chemins de roulement a alors une section sensiblement conjuguée, et l'on peut faire appel, pour faciliter laréalisation de ces surfaces, à des pièces 2523236 ' rapportées dans le bol De telles variantes sont repré- sentées dans la demande de brevet FR 81 10 797 de la Demanderesse On choisira là encore de grands angles d'enveloppement des galets par les chemins de roulement, de l'ordre de 1200. Dans chaque mode de réalisation, bien que l'on ne l'ait pas représenté, il est prévu un soufflet de protection du mécanisme et de retenue du lubrifiant De plus, l'axe de la ligne des centres 28 de chaque chemin IO de roulement peut, au lieu de passer par le centre O du joint comme aux Fig l et 2, être légèrement décalé par rapport au diamètre correspondant du bol, soit axialement, soit radialement, soit encore axialement et radialement. L'invention s'applique également aux joints à I 5 tripode fixes dans lesquels les bras du tripode sont convergents et non pas divergents et traversent radiale- ment le bol muni des chemins de roulement Cependant, on perd alors l'avantagé important de faible encombrement radial du joint Par ailleurs, la surface extérieure des galets peut également être concave, les chemins de roule- ment étant alors à profil convexe. REVENDICATIONS - 1. Joint homocinétique à tripode, du type comprenant un bol ( 3) muni de trois paires de chemins de roulement ( 27) dont la ligne des centres ( 28) est courbe, et un tripode ( 2) fixe axialement à l'intérieur de ce bol, ce tripode comprenant trois bras ( 8) qui por- tent chacun un galet ( 12) coulissant le long de ce bras et de préférence rotatif autour de l'axe du bras, caracté- risé en ce que chaque galet est également monté oscil- lant autour d'un axe unique (Y-Y) parallèle ou à peu près IO parallèle à l'axe général (X-X) du tripode. 2. Joint homocinétique suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la retenue axiale du tripo- de ( 2) est assurée uniquement par -l'appui des galets ( 12) sur les rives des chemins de roulement ( 27). I 5 3 Joint homocinétique suivant l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque galet ( 12) est monté rotatif sur un coussinet ( 13),et en ce qu'une broche d'oscillation ( 22; 22 A) est disposée dans un perçage diamétral ( 19) de ce coussinet et traverse un pergage ( 11) du bras correspondant ( 8) du tripode ( 2). 4. Joint homocinétique suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que le coussinet ( 13) présente unelumière axiale ( 18) à section rectangulaire constante traver- sée par le bras ( 8), qui possède une forme cylindrique s'adaptant dans cette lumière. 5. Joint homocinétique suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le coussinet présente sur ses deux faces des dégagements ( 20, 21) pour améliorer ses possibilités d'oscillation. 6 Joint homocinétique suivant l'une quelcon- que des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que cha- que galet ( 12) est monté rotatif sur le coussinet ( 13) par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles ( 32), et 2523236 ' en ce que la broche d'oscillation ( 22 A) présente des extrémités sphériques ( 35) centrées en son milieu. 7. Joint homocinétique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque galet ( 12) est monté rotatif sur un coussinet ( 13 A) qui présente une lumière diamétrale cylindrique ( 18 A) coopé- rant avec une surface cylindrique conjuguée ( 36) du bras correspondant ( 8 A) du tripode. 8. Joint homocinétique suivant l'une quelcon- IO que des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque galet ( 12) présente une surface de roulement tori- que ( 14), chaque chemin de roulement ( 27) présentant une surface torique conjuguée bordée sur la rive extérieure par une zone sphérique ( 30) centrée au centre ( 0) du IS bol ( 3). 9. Joint homocinétique suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque chemin de roulement ( 27) enveloppe le galet correspondant ( 12) sur environ 120 . 10 Joint homocinétique suivant l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la surface torique ( 14) de chaque galet ( 12) se prolonge en deux surfaces tronconiques ( 15).