Brevet FR2538478A1 — publié le 19840629

La présente invention a pour objet un joint homocinétique tripode, notamment pour transmission de véhicule automobile. On sait que les joints de ce type comprennent un tripode relié L un premier arbre et pourvu de trois tourillons sur lesquels sont montés rotatifs et coulis- sants des galets sphériques reçus dans des chemins de roulement formés dans une tulipe reliée à un second arbre Les joints trïpodes du type fixe comprennent en outre des moyens de retenue axiale du tripode dans la tulipe, comportant des calottes sphériques portées par le trïpode et en appui contre des surfaces corres- pondantes portées par la tulipe. Le brevet français 78 08 331 décrit un tel I 5 joint tripode, dans lequel les surfaces d'appui por- tées par la tulipe comportent dans leurs zones centra- les des empreintes concaves, dont les rayons de cour- bure sont légèrement supérieurs à ceux des surfaces sphériques solidaires du tripode Ainsi, la tulipe étant maintenue axialement contre le tripode au moyen d'une muselière constituant une attache élastique, cette muselière est en contact avec la surface sphé- rique du tripode par une empreinte sphérique de rayon approximativement égal à celui du tripode, et ménagée dans la surface plane de la muselière. De son côté, la tulipe est en contact avec la portée sphérique d'un champignon monté coulissant dans le tripode par une empreinte sphérique de rayon approximativement égal à&celui de la calotte sphéri- que du champignon, et ménagée dans la surface plane de la tulipe. Ces petites empreintes sphériques, appelées éga- lement ci-après "lunules", sont alignées sur l'axe du joint lorsque ce dernier n'est pas sous angle Les lunules permettent de diminuer considérablement les pressionsdes surfaces en contact,sous la charge induite par le montage d'une cale, dont l'épaisseur est légère- ment supérieure au jeu axial mesuré entre les surfaces planes en regard du champignon et du tripode. Les lunules restent pratiquement centrées sur IO le centre de la sphère du tripode pour les angularités de fonctionnement les plus fréquentes, amenant ainsi une diminution des pressions de contact pratiquement constante Par contre sous une forte angularité, un jeu axial apparaît entre le champignon et le tripode, ce jeu I 5 étant suffisant pmur que disparaisse la précontrainte induite par la cale C'est alors un ressort, logé à l'intérieur de la sphère du tripode et sollicitant le champignon, qui prend le relaispour maintenir axialement la tulipe. C'est avec les angularités intermédiaires entre l'angularité courante relativement faible et l'angularité maximale, que la présence des lunules est susceptible de présenter des inconvénients En effet, avec la mise sous angle, la tulipe s'excentre d'une valeur angulaire donnée par rapport à la sphère du tripode et au champi- gnon Ainsi le contact champignon-tulipe et le contact tripode-muselière ne se font plus sur les lunules, mais sur les parties planes de la tulipe et de la muselière, ce qui a pour résultat, pour une même charge, de multi plier les pressions hertziennes par deux dans un tel cas. De plus, l'excentration produite provoque la sortie des calottes sphériques du tripode et du champignon à l'extérieur des lunules, ce qui entraîne une déflexion supplémentaire de la muselière égale à deux fois la pro- fondeur des lunules Il en résulte un doublement de la charge sur les surfaces en contact. Finalement, les effets dus à la sortie des lunules se conjuguant à ceux de l'augmentation de charge, les pressions hertziennes initiales se trouvent multipliées par trois De ce fait, se trouvent alors réunies les conditions favorables' l'apparition de bruits et d'un grippage des surfaces sphériques du champignon et du tripode, produites par un glissement sous charge criti- que pour la lubrification IO L'invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients de telle manière que la distance entre deux plans parallèles et tangents aux calottes sphériques portées par le tripode, et par conséquent la charge, dimi nuent avec la mise sous angle de telle sorte que la I 5 pression hertzienne reste dans des limites raisonnables. Conformément à l'invention, le rayon de courbure d'au moins une calotte sphérique du tripode est tel que son centre de courbure est décalé vers la calotte sphérique par rapport au plan a*ial médian du tripode, orthogonal à l'axe de la tulipe. En effet, on vérifie qu'un tel profil des por- tées sphériques de contact du tripôde, ou seulement de l'une des ces deux portées, permet d'obtenir la diminution souhaitée de la distance entre les deux plans parallèles précités, quand l'angularité du joint augmen- te. L'invention prévoit que le décalage entre le centre de courbure de la(ou des)calotte(s) sphérique(s) du tripode', et le plan axial du tripode, est compris entre zéro et environ 40 fois la profondeur des lunules. Toutefois, la presence de ces lunules n'est pas indispensable à la mise en oeuvre de l'invention, qui - ne nécessite que le décalage précité entre le centre de courbure en cause et le plan axial du tripode. D'autres particularités et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La Figure 1 est une vue en coupe longitudinale et élévation partielle d'un joint homocinétique du type tripode visé par l'invention. La Figure 2 est une vue analogue à la Figure 1 IO montrant le joint sous un grand angle. La Figure 3 est une vue mi-coupe, mi-élévation à échelle agrandie de la sphère du tripode, du champi- gnon monté coulissant dans scelle-ci et de leurs surfaces -jecontact, agencés conformément à l'invention. I 5 La Figure 4 est une vue en élévation du champignon de la Figure 3 montrant le décalage entre le centre de courbure de la calotte sphérique de ce champignon et le plan axial du tripode. La Figure 5 est une vue en coupe partielle avec arrachement au moyeu du tripode, illustrant le décalage du centre de courbure de la calotte sphérique de celle- ci par rapport au plan axial du tripode. On a représenté aux Figures 1 et 2 un joint homocinétique du type tripode, reliant deux arbres 1, 2 dont le premier 1 peut être fixé-à une fusée de roue non représentée, tandis que le second arbre 2 peut être entraîné àpartir du groupe motopropulseur d'un véhicule automobile. Le joint comprend un tripode constitué d'un moyeu 3 et de trois bras ou tourillons 4 s'étendant radiale- ment eni étant séparés par des secteurs angulaires égaux, des galets s Dhériques 5 étant montés rotatifs et coulis- sants sur les tourillons 4 Ces derniers sont fixés à une cloche ou bol 6 solidaire de l'arbre 1, un soufflet d'étanchéité 10 reliant le bol 6 à l'arbre 2. Les galets 5 sont reçus dans des chemins de roulement 7 de sections circulaires, formés dans une pièce 8 appelée tulipe, qui est portée par l'arbre 2. Le joint comprend des moyens de retenue axiale du tripode 3, 4 dans la tulipe 8, qui comprennent une muselière 9 constituée par une attache élastique accro- chée de manière connue en soi sur les branches de la tulipe 8 Un champignon 11 est monté coulissant axialement dans le moyeu 3 du tripode, et est soumis IO à la sollicitation élastique d'un ressort 12 logé à l'intérieur du moyeu 3, et qui tend à maintenir la tête du champignon 11 appliquée contre la surface en regard de la tulipe 8 o Le moyeu 3 et le champignon 11 présen- tent respectivement des calottes sphériques 3 a et lla I 5 de retenue axiale du tripode dans la tulipe 8, qui sont en appui sur des surfaces correspondantes de la muse- lière 9 et de la tulipe 8. Dans l'exemple de réalisation représenté aux dessins, les surfaces d'appui de la tulipe 8 et de la muselière 9 présentent respectivement dans leurs zones centrales des empreintes concaves 8 a et 9 a (Figure 3) dites "lunules", dont les rayons de courbure sont sensi- blement supérieurs à ceux des calottes sphériques correspondantes lla et 3 a, conformément au brevet fran- çais précité, ces lunules 8 a, 9 a ayant une profondeur déterminée t Les calottes 3 a, lla ont un diamètre d correspondant à celui des lunules 9 a, 8 a afin de pou- voir se loger dans celles-ci et être alignées sur' l'axe du joint, lorsque ce dernier n'est pas sous angle. Les lunules 8 a, Ra permettent, comme déjà indiqué, de diminuer considérablement les pressions des surfaces en contact sous la charge induite par le montage d'une cale 13 de forme annulaire, coaxiale à l'axe X-X de la tulipe 8 et intercalée entre le champignon 11 et le moyeu 3 du tripode (Figure 3) L'épaisseur e de la cale 13 est légèrement supérieure au jeu axial mesuré entre les surfaces planes du champignon 11 et du tripode 3. Suivant l'invention, le rayon de courbure 1 (Figure 4) de la calotte sphérique lla du champignon 11 et/ou le rayon de courbure 13 de la calotte sphéri- que 3 a du tripode 3 est déterminé, de façon que son centre de courbure (respectivement 02 et 03) soit décalé vers la calotte sphérique correspondante lla, IO 3 a par rapport au plan axial médian P du tripode 3, 4 orthogonal à l'axe X-X de la tulipe 8 (Figure 5). En effet, ce décalage peut n'intéresser que l'un ou l'autre des deux éléments considérés, à savoir le tripode 3 et le champignon 11, ou les deux Dans le I 5 cas o les deux éléments 3, 11 sont concernés par ce décalage, celui-ci est également réparti sur chacun de ceux-ci, comme dans lexemple d'exécution illustré aux Figures 4 et 5. Pour le champignon 11, le décalage 01 02 est égal à la distance entre les centres de courbure 01 et 02 de deux calottes sphériques coaxiales et tangentes l'une à l'autre en leur centre, la première calotte sphérique de centre de courbure 01 et de rayon 12 étant représentée en traits interrompus (Figure 4), son centre O 1 étant situé sur le plan axial P du tripode 3. De même, le décalage O 1 03 du centre de courbure 03 de la calotte 3 a du tripode 3 est la distance entre le centre de courbure O 1 d'une calotte sphérique repré- sentée en traits interrompus (Figure 5) et de rayon 14 f situé sur le plan axial P, et le centre de courbure 03 de la calotte 3 a de rayon 13 Ainsi, 13 est légère- 3 13 ' = 3 meent inférieur à 1, et i 1 est légèrement Inférieur à 142 et ge tn _-2 ' En pratique, la somme des décalages 1 02 + 01 03 1 2 i 3 peut être comprise dans une fourchette allant de O à environ 40 fois la profondeur S des lunules 8 a et 9 a (la valeur zéro étant exclue, aux tolérances près de fabrica- tion) De préférence toutefois, ce décalage total est d'environ 20 fois la profondeur des lunuleso Il peut être réparti de façon' quelconque entre 0102 et 003 " A titre d'exemple numérique indicatif, sie= 0,1 mf I O 1 O 2 + 0103 = 2 mm. Dans ces conditions, on constate que sous une forte angularitéf du joint (Figure 3) correspondant à une excentration rqui provoque la sortie des calottes 3 a et lla des lunules 9 a, 8 a, la distance L' entre les I 5 plans tangents auxdites calottes sphériques 3 a, lia est inférieure à la somme L des rayons 1 et 13 du champignon 11 et du tripode 3 Les essais effectués ont permis de vérifier que la pression hertzienne reste alors en-deçà de limites raisonnables. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa- tion décrit et peut notamment être appliquée à un joint tripode dépourvu de lunules, qui pourra alors fonctionner de manière satisfaisante dans des situations géométriques qui sinon seraient favorables à l'apparition de phénomè- nes de bruit et de grippage L'invention peut également être mise en oeuvrequel que soit le mode de réalisation des portées ou calottes sphériques du moyeu du tripode. REVENDICATIONS - 1. Joint homocinétique tripode, notamment pour transmission de véhicule automobile> comprenant un tripo- de relié à un premier arbre ( 1) et pourvu de trois tou- rillons ( 4 > sur lesquels sont montés rotatifs et coulis- sants des galets sphériques ( 5) regus dans des chemins de roulement ( 7) formés dans une tulipe ( 8) reliée à un second arbre ( 2), et des moyens de retenue axiale du tripode ( 3 > 4) dans la tulipe C 8), comportant deux calot- tes sphériques ( 3 a, lia) portées par le tripode ( 3, 4) IO et en appui contre des surfaces correspondantes ( 8 a, 9 a) portées par la tulipe ( 8) , caractérisé en ce que le rayon de courbure d'au moins une calotte sphérique ( 3 a, lia) du tripode ( 3, 4) est telque son centre de courbu- re ( 02, 03) est décalé vers la calotte sphérique par I 5 rapport au plan axial médian (P)du trip Qde ( 3, 4), orthogo- nal à l'axe (X-X) de la tulipe ( 8) 2. Joint selon la revendication 1, dans lequel les surfaces d'appui portées par la tulipe ( 8) présen- tent dans leurs zones centrales des empreintes concaves ( 8 a, 9 a) dites "lunules" dont les rayons de courbure sont sensiblement supérieurs à ceux des calottes sphéri- ques correspondantes ( 11 a> 3 a), ces lunules ( 8 a, 9 a) ayant une profondeur () déterminéeet dans lequel une (la) des calottes sphériques portées par le tripode ( 3, 4) est agencée sur un champignon ( 11) monté coulis- sant dans le tripode, caractérisé en ce que le décalage entre le centre decourbure(O 3, 02) des calottes sphéri- ques ( 3 a, lia) portées par le tripode et le plan axial (P) du tripode ( 3, 4) est compris entre zéro et environ 40 fois la profondeur ( f) des lunules ( 8 a> 9 a)o 3. Joint selon la revendication 1, dans lequel les surfaces d'appui portées par la tulipe ( 8) présen- tent dans leurs zones centrales des empreintes concaves ( 8 a, 9 a) dites "lunules" dont les rayons de courbure sont sensiblement supérieuis à ceux des calottes sphé- riques correspondantes (lla, 3 a), ces lunules ( 8 a, 9 a) ayant une profondeur ( 6) déterhinée,et dans lequel une (lla) des calottes sphériques portées par le tripode ( 3, 4) est agencée sur un champignon ( 11) monté coulis- sant dans le tripodee caractérisé en ce que les centres de courbure ( 03 e 02) des calottes sphériques (lla, 3 a) portées par le tripode ( 3, 4) sont situés de part et d'autre du plan axial médian (P) du tripode, et distants IO de celui ci d'intervalles (O 1 2 ' O 1 03) dont la somme est comprise entre zéro et environ 40 fois la profondeur () des lunules ( 8 a, ga), et de préférence environ 20 fois.