Brevet FR2550292A1 — publié le 19850208

La présente invention concerne les joints de transmission utilisés notamment sur des véhicules automobiles et destinés à pouvoir tourner à haute vitesse. On sait que les joints homocinétiques à tripodes utilisés principalement pour équiper les arbres de transmissions latérales d automobiles, tournant à des vitesses généralement inférieures à 2000 tr/mn, peuvent être réalisés avec des galets montés 10 sur aiguilles, le rendement mécanique de tels joints étant pratiquement aussi élevé que celui des joints de cardan, qui ont par contre le défaut de ne pas être homocinétiques Une telle version de joints à tripodes serait donc à priori mieux adaptée pour fonctionner à 15 haute vitesse, par exemple de l'ordre de 6000 tr/mn, que Ieg autres types de joints homocinétiques, par exemple les joints à billes dont on limite l'emploi à des angularités de quelques degrés, compte tenu de leur échauffement excessif. Cependant, sous leur forme actuelle, les joints homocinétiques à tripodes ne peuvent être utilisés à des vitesses élevées, car la force centrifuge importante qui s'exerce alors sur les galets a pour effet d'engendrer des pressions très élevées dans les 25 zones de contact entre les galets et les chemins de roulement, ces zones de contact étant situées le long des bords extérieurs des galets Il en résulte également une lubrification nulle dans ces zones de contact et une abrasion intense qui a pour effet une détério30 ration rapide des galets et le cas échéant des chemins de roulement dans ces zones de contact. Le but de cette invention est de réaliser un joint de transmission dans lequel cet inconvénient soit évité et qui puisse fonctionner dans des condi- tions satisfaisantes à des vitesses élevées. A cet effet, l'invention a pour objet un joint de transmission du type comprenant un premier organe délimitant au moins un tourillon radial sur 5 lequel est monté rotatif/par l'intermédiaire d'aiguilles, un galet ayant un contour extérieur sphérique et percé d'un alésage, et un deuxième organe délimitant au moins deux chemins de roulement pour le galet ces deux chemins de roulement ayant, en section dans un 10 plan perpendiculaire a leur ligne moyenne, une forme à peu près circulaire constituée par deux arcs de cercle de rayon légèrement supérieur à celui du galet, caractérisé en ce que les aiguilles étant disposées symétriquement par rapport à un plan perpendiculaire à 15 l'axe du tourillon et passant par le centre du galet, le galet s'étend radialement vers l'intérieur du joint, à peu près jusqu'au droit des extrémités internes des aiguilles et s'étend, radialement vers l'extérieur du joint, au-delà des extrémités externes 20 de ces aiguilles, les chemins de roulement associés présentant des angles d'enveloppement correspondants. Suivant une autre caractéristique, la surface sphérique du galet S étend, du côté situé radialement vers l'extérieur du joint, jusqu'au voisinage 25 de l'alésage, de ce même galet. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: 30 la Fig 1 est une vue schématique en coupe d'une partie d'un joint de conception classique; la Fig 2 est une vue analogue représentant un joint perfectionné suivant l'invention; les Fig 3 et 4 sont deux schémas illu- trant le fonctionnement à grande vitesse d'un joint suivant l'invention et d'un joint de l'art antérieur. On voit sur la Fig 1, une partie d'un joint à tripode classique comprenant une tulipe 1 délimitant 5 des chemins de roulement 2,3, et un tripode 4 délimitant trois tourillons radiaux 5 sur lesquels sont montés des galets 6, par l'intermédiaire d'aiguilles 7. Les moyens d'appui et de retenue de ces 10 aiguilles qui sont classiques dans ce type de joint ne seront pas décrits en détail. Chaque galet a une surface extérieure sphérique 8 et est percé d'un alésage 9 coaxial à l'axe X-X du tourillon sur lequel il est monté Les chemins 15 de roulement associés à un même galet sont constitués par deux portions de surface cylindrique ou torique dont la ligne moyenne passe par le point O, cette ligne moyenne étant soit rectiligne, soit constituée par un arc de cercle et étant en tout état de cause 20 perpendiculaire au plan du dessin. Dans ce joint classique, le galet, ses aiguilles, et ses chemins de roulement, sont disposés symétriquement par rapport à un plan diamétral passant par le point O, centre du galet, et perpendiculaire à 25 l'axe XX du tourillon. Sur la-Fig 2 est représenté un joint de même type, perfectionné suivant l'invention Les éléments correspondant à ceux du joint de la Fig 1 sont désignés sur cette figure par les mêmes références numéri30 ques, augmentées de 100 Suivant ce perfectionnement, les galets et leurs chemins de roulement ont une forme dissymétrique par rapport au plan diamétral (D) perpendiculaire à l'axe X-X du tourillon, ce qui dans le plan de la Figure, se traduit par une forme dissym- trique par rapport au diamètre (D) La partie du galet dirigée' radialement vers l'extérieur du joint est prolongée au-delà de l'extrémité des aiguilles ( 107), de préférence, de telle sorte que la surface 5 exté rieure sphérique 108 du galet vienne pratiquement couper l'alésage 109 Cependant, afin d'éviter une fragilisation dans cette zone, un congé arrondi 110 est prévu dans la zone de jonction de ces deux surfaces. De même, les deux chemins de roulement opposés 102,103 coopérant avec le galet sont prolongés radialement vers l'extérieur de façon à assurer un enveloppement correct du galet. Par contre du côté du plan (D) situé vers 15 l'intérieur du joint, le galet 106 ne s'étend que jusqu'au droit des extrémités internes des aiguilles 107. Il est à noter que ces dernières sont agencées symétriquement par rapport au plan D, contrairement au galet et à ses chemins de roulement. Sur les Fig 1 et 2, le joint a été représenté lorsque le couple à transmettre est important et la vitesse faible, ce qui se produit par exemple lors du démarrage du véhicule, aux plus bas rapports de la boite de vitesse La force motrice appliquée au galet 25 s'exerce alors comme représenté par la flèche F sur les Fig 1 et 2 Lorsque la vitesse de rotation augmente, et que le couple à transmettre est très faible, par exemple lorsque l'accélérateur est relâche, la force 30 transmise F' est inclinée d'un angle o( par rapport au plan diamétral D, par suite de l'importance relative prise par la force centrifuge F appliquée au galet, comparativement à la force motrice F m Le centre de l'ellipse de contact entre le galet et son chemin de roulement qui était situé dans le plan diamétral, en 11 et 111 dans le cas des Fig 1 et 2 s'est déplacé en 112 sur la Fig 3 Dans cette dernière configuration, le galet fonctionne cependant correctement et 5 l'ellipse de contact peut s'étendre jusqu'à la limite de la zone sphérique 102. Si l'on observe que la force F', résultante de la force motrice et de la force centrifuge, est plus faible que dans les conditions de la Fig 2, par 10 suite du faible couple transmis, on peut conclure que la pression de Hertz est relativement faible, ce qui permet une bonne lubrification, un faible frottement et une longue durée de vie. En effet, lors de la rotation à haute 15 vitesse, le lubrifiant est soumis à l'accélération centrifuge et la vitesse de roulement du galet est appréciable, de sorte que la lubrification dynamique maintient un film d'huile bénéfique entre la surface sphérique du galet et la surface cylindrique ou 20 torique du chemin de roulement, tout le long de l'ellipse de contact. Par ailleurs, la force de contact F' est toujours dirigée vers le centre du galet et elle équilibre parfaitement les forces centrifuges Fc et la 25 force motrice F, cette dernière étant comme précédemm ment située dans le plan de symétrie du chapelet d'aiguilles. On a représenté sur la Fig 4, le fonctionnement d'un galet de joint à tripode classique, dans les 30 mêmes conditions de haute vitesse et de faible couple. On peut alors remarquer que compte tenu de l'extension plus faible des surfaces sphériques en regard du galet et des chemins de roulement, sous l'effet de la force centrifuge, le galet vient rapidement en contact avec les bords supérieurs des deux chemins de roulement Il en résulte que: 1) la même force F' n'est plus suffisante pour contrebalancer l'effet de la force centrifuge ap5 pliquée au galet. 2) la force résultante P appliquée sur le bord supérieur 12 a du galet est égale à la somme géométrique de la force P' appliquée au bord 12 b du galet sur le chemin de roulement opposé, et de la 10 force F' Ces deux forces P et P' sont obligatoirement dirigées vers l'axe du chemin de roulement, passant par le point O. 3) les contacts en 12 a et 12 b sont théoriquement ponctuels, ce qui signifie la présence de trés 15 hautes pressions sur les bords des galets, une lubrification nulle et une abrasion intense. 4) la somme des forces P et P' appliquées au galet est nettement plus importante que la force F' appliquée au galet selon l'invention, dans les mêmes 20 conditions de couple et de vitesse de rotation. ) le contact en 12 b entre le galet et le chemin de roulement crée une résistance de frottement importante, car la vitesse entre le bord du galet et le chemin de roulement est grande Il en résulte une 25 perte mécanique appréciable et des pulsations axiales cycliques induites dans le joint homocinétique. La comparaison de ces deux fonctionnements démontre par conséquent, l'avantage incontestable qu'offre le perfectionnement suivant l'invention par 30 rapport à l'agencement classique. REVENDICATIONS 1 Joint de transmission du type comprenant un premier organe délimitant au moins un tourillon radial ( 105) sur lequel est monté rotatif par l'in5 termédiaire d'aiguilles, un galet ( 106) ayant un contour extérieur sphérique ( 108) -et percé d'un alésage ( 109), et un deuxième organe ( 101) délimitant au moins deux chemins de roulement ( 102, 103) pour le galet, ces deux chemins de roulement ayant, en section 10 dans un plan perpendiculaire à leur ligne moyenne, une forme à peu près circulaire constituée par deux arcs de cercle de rayon légèrement supérieur à celui du galet, caractérisé en ce que les aiguilles ( 107) étant disposées symétriquement par rapport à un plan (D) 15 perpendiculaire à l'axe (X-X) du tourillon ( 105) et passant par le centre ( 0) du galet ( 106), le galet ( 106) s'étend radialement vers l'intérieur du joint, a peu près jusqu'au droit des extrémités internes des aiguilles ( 107) et s'étend, radialement vers l'exté20 reiur du joint, au-delà des extrémités externes de ces aiguilles, les chemins de roulement associés ( 102,103) présentant des angles d'enveloppement correspondants. 2 Joint de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface sphérique 25 ( 108) du galet s'étend, du côté situé radialement vers l'extérieur du joint, jusqu'au voisinage de l'alésage ( 109). 3 3 oint de transmission suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface sphérique 30 ( 108) et l'alésage ( 109) sont raccordés par un congé ( 110).