Brevet FR2530754A1 — publié le 19840127

Joint universel pour systèmes de direction L'invention concerne un joint universel pour système de direction d'un véhicule automobile. Dans de nombreux véhicules, l'arbre de transmission de couple entre le volant et le boiter de direction est scindé en plusieurs tronçons formant une ligne brisée, soit à cause de l'implantation du volant et du boîtier de direction, soit pour la sécurité du conducteur en cas d'accident. Les joints universels qui relient les tronçons successifs sont habituellement des joints de type Cardan, de construction très simplifiée dans la mesure où les contraintes de fonctionnement ne sont pas sévères ainsi que pour des raisons de coût. On sait que ces joints- universels ne sont pas homocinétiques et transmettent un couple variable en fonction de leur position angulaire. Ce défaut n'est pratiquement pas perceptible au conducteur car cette variation est de relativement faible amplitude. Par contre, ce défaut doit être pris en compte pour le dimensionnement du système de direction. En effet, que l'on considère le couple effectivement disponible au boîtier de direction ou le couple de réaction ressenti au volant en fonction des irrégularités de la route, ce dimensionnement doit tenir compte du coefficient de transmission le plus défavorable. Pour éviter ces inconvénients, la solution est naturellement de prévoir un joint universel homocinétique, ce qui permet un dimensionnement optimal du système de direction. Malheureusement, les joints universels homocinétiques les plus couramment disponibles, du type à billes et rampes, sont d'un coût sans rapport avec le gain escompté par ailleurs. Compte tenu de ce contexte, l'invention propose un joint universel homocinétique, pour système de direction,composé de deux têtes fixées respectivement à deux tronçons successifs d'un arbre de direction, caractérisé en ce que lesdites têtes sont raccordées l'une à l'autre par une série de voiles troncôniques alternés, lesdits voiles étant raccordés entre eux par leurs bords internes et externes successivement par des liaisons à charnière. Les particuliarités et avantages d'une telle structure apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre et se rapporte aux trois figures annexées qui illustrent trois modes de réalisation de l'invention. Dans les trois figures, le joint universel 10 est interposé entre deux tronçons 12 et 14 d'un arbre de directionorientés d'un angle c entre eux, le tronçon 12 étant relié par exemple a un volant 16 et le tronçon 14 étant relié par exemple à un boîtier de direction 18. Le joint 10 comprend deux têtes 20 et 22, fixées respectivement aux tronçons 12 et 14 et raccordées l'une à l'autre, en vue de la transmission du couple de rotation d'un tronçon à l'autre, par une série de voiles tron côniques alternés 24, 26. Les voiles 24, 26 sont raccordés aux voiles adjacents par leurs bords internes 28 et externes 30 successivement par des liaisons à charnières réalisées de manières différentes selon les trois modes de réalisation. Dans le mode de réalisation de la Figure 1, les voiles sont soudes les uns aux autres par leurs bords internes 28 et externes 30, successivement; 20-22 les voiles au contact des tetes/sont soudés à ces dernières. Dans le mode de réalisation de la Figure 2, 11 ensemble des voiles constitue un composant unique sous la forme d'un soufflet 32, dans lequel les voiles sont raccordés les uns aux autres par des portions demi-toriques 28 et 30. A ses deux extrémités le soufflet est soudé aux têtes 20 ,22. Dans le mode de réalisation de la Figure 3, chaque voile 24, 26 comporte des dentures internes et externes 28 et 30 imbriquées avec les dentures correspondantes des voiles adjacents. Les têtes 20, 22 comportent des cannelures 36 dans lesquelles viennent s'engager les dentures des voiles d1 extrémité En fonctionnement, pour les trois modes de réalisation, la transmission du couple d'un tronçon d'arbre à l'autre s'effectue de manière parfaitement homocinétique, puisque chaque voile 24, 26 subit au cours de la rotation des tronçons d'arbre 12, 14 autour de leurs axes respectifs une déformation élastique dans laquelle les bords internes et externes 28, 30 demeurent dans des plans fixes, chacun de ces plans faisant un anglet(/N avec les plans adjacents (N étant le nombre total de voiles). Bien entendu, pour que la déformation de chaque voile demeure dans des limites acceptables, on aura intéret à moduler le nombre de voiles en fonction de l'angle c A cet égard, le troisième mode de réalisation dans lequel on réalise un empilage de voiles identiques se prête partieulièrement bien à la réalisation de joints destinés à accoupler des tronçons d'arbres faisant entre eux des angles o( différents. A titre de particularité, on remarquera que dans ce mode de réalisation, l'empilage des voiles doit se faire sous une certaine précontrainte de manière à éviter leur séparation dans la zone extérieure où la déformation est la plus faible. Pour terminer cette description, on remarquera deux caractéristiques annexes: En premier lieu, comme représenté à la Figure 1, les deux têtes 20 et 22 peuvent être également reliées via une rotule 34 qui permet de maintenir concourrants les axes de deux tronçons 12 et 14 si le dispositif de support de ces tronçons ne le permet pas. On peut grâce à cette disposition supprimer le supportage de l'un des tronçons. En second lieu, on peut prévoir en sus du dispositif-selon l'invention une liaison d'entraînement dite de sécurité qui permet de maintenir la direction opérationnelle en cas de rupture de l'empilage de voiles. Cette liaison de sécurité (non représentée) peut consister en une liaison à angle mort au niveau de la rotule. REVENDICATIONS 1. Joint universelhomocinétique (10), pour système de direction, composé de deux têtes (20,22) fixées respectivement à deux tronçons successifs (12,14) d'un arbre de direction, caractérisé en ce que lesdites têtes (20,22) sont raccordées l'une à l'autre par une série de voiles troncôniques alternés (24,26), lesdits voiles étant raccordés entre eux par leurs bords internes (28) et externes (30) successivement par des liaisons à charnière. 2. Joint universel selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits voiles (24,26) sont soudés entre eux par leurs bords internes (28) et externes (30) sucessivement. 3. Joint universel selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits voiles (24,26) constituant ensemble un composant unique sous la folme d'un soufflet (32) dans lequel lesdits voiles dont raccordés entre eux par des portions demi-toriques. 4. Joint universel selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les voiles adjacents auxdites têtes (20,22) sont soudés à ces dernières. 5. Joint universel 'selon la"-revendication 1, caractérisé en ce que chaque voile -(24,26) comporte des dentures internes (28) et externes (30) imbriquées avec les dentures correspondantes des voiles adjacents. 6. Joint universel selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits têtes (20,22j comportent des cannelures (36) dans lesquelles viennents'engager les dentures des voiles (24,26) qui leur. sont adjacents. 7. Joint universel selon l'une ou l'autre des revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits voiles (24,26) sont empilés sous une précontrainte déterminée. 8. Joint universel selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que- lesdits têtes (20,22) sont de plus reliées par une-liaison à rotule (34). 9. Joint universel selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites têtes comportent en outre une liaison de sécurité à angle mort.