Brevet FR2579700A1 — publié le 19861003

La presente invention concerne les joints homocinétiques et notamment des joints présentant un très libre coulissement et pouvant etre utilisés dans des transmissions à haute vitesse. Les joints de Cardan (ou de Hooke) utilisés principalement dans 1 automobile sont des équipements mécaniques simples et fiables possédant un excellent rendement et utilisés universellement. Cependant, le domaine d utilisation de ces mécanismes est limité par deux handicaps fondamentaux bien connus a) le défaut d'homocinétie du cardan qui introduit des pulsations torsionnelles dont l'amplitude croit comme le carré de l'angle de travail; b) l'opposition au coulissement du dispositif télescopique à cannelures généralement associé au cardan pour permettre l'adaptation en longueur de l'arbre. par compression et extension. Si ce dispositif coulissant montre un fonctionnement très doux lorsqu'il est vérifié a la main, il est par contre pratiquement bloqué lorsqu'un couple lui est appliqué comme c'est le cas général en utilisation. On a tenté de pallier ces deux inconvénients majeurs du cardan en lui substituant des joints homocinétiques coulissants tels que ceux utilisés dans les transmissions latérales des véhicules à traction avant ou à prolulsion arrière a roues indépendantes. Malheureusement, les deux familles de joints homocinétiques utilisées sur ces transmissions latérales, joints à billes et joints à tripode, présentent chacune de par leur type de fonctionnement propre, une limite a l'utilisation a haute vitesse pour les angles de valeur moyenne souhaités. Cette limite peut ètre caractérisée par le produit : p.N maximum possible, ou p représente l'angle continu de travail et N la vites se continue de travail dans les conditions de longévité, de fiabilité et de confort requises. Si l'on prend en en degrés et N en tours par minute, il est admis généralement par expérience que la limite supérieure du produit P .N pour un cardan, se situe autour de 20.000 à 30.000 selon la dimension. Dans ce cas, la limite est due au couple pulsé résultant de l'accélération torsionnelle de non homocinétie proportionnelle au carré de : Dans le cas des joints à billes, les limites sont fixées par leur échauffement et leur vitesse d'usure excessive résultant de pertes mécaniques beaucoup plus élevées que celles du cardan, Si bien que le admissible est inférieur à celui du cardan. Dans le cas des joints à tripode qui présentent un excellent rendement et une longévite suffisante, la limite résulte du mouvement planétaire qui n'est pas admissible à très haute vitesse. On connait également d'après le brevet US. 2 777 306 un joint qui dans une de ses variantes comprend un premier organe ou fût délimitant quatre paires de chemins de roulement plans coopérant avec quatre galets cylindriques montés rotatifs sur des tourillons eux-memes portés par les quatre branches d'une tête solidaire d'un deuxiéme organe constitué par un arbre. Ces tourillons sont mutuellement en prise par l'intermédiaire de dentures coniques ménagées au voisinage de leurs extrémités les plus proches du centre du joint, Dans cet agencement, les axes desdites branches sont inclinés par rapport à l'axe de l'arbre (ou en d'autres termes disposés sur une surface conique) et les axes des surfaces internes et externes des tourillons forment donc entre eux un angle aigu. Un tel joint ne peut fonctionner sous angle. En effet, lorsque les tourillons ont pivotés autour de leurs branches respectives, les axes des galets cylindriques ne sont plus contenus dans un plan perpendiculaire à l'arbre mais dans une surface conique. Autrement dit, les axes des galets se sont inclinés vers les axes des branches et les axes des galets ne sont plus alignés deux à deux. Il en resulte que la mise sous angle de l'arbre par rotation autour de deux galets opposés tendrait à faire basculer le galet autour d'un axe parallèle à l'axe du premier organe alors que ce mouvement est interdit par la tangence de sa surface cylindrique extérieure avec les deux chemins de roulement plans entre lesquels il est retenu. De plus, ce joint ne pourrait pas fonctionner à haute vitesse par suite des frottements élevés engendrant une température inadmissible pour le lubrifiant ainsi que des réactions cycliques génératrices de vibration. Le but de cette invention est donc de proposer un joint homocinétique à haut rendement, offrant un coulissement axial très libre et une forte capacité de transmission de couple dans un encombrement donné. L'invention a donc pour objet un joint de transmission homocinétique, du type comprenant un premier organe comportant des chemins de roulement à section transversale circulaire et un deuxième organe comportant des tourillons radiaux sur lesquels sont montés rotatifs et coulissants des galets de forme sphérique reçus dans les chemins de roulement, ces deux organes ayant des axes respectifs qui peuvent etre décalés angulairement l'un par rapport a l'autre, caractérisé en ce qu'il est prévu quatré paires de chemins de roulement coopérant avec quatre galets de forme sphérique, le deuxième organe comportant un croisillon dont les quatre branches d'axes perpendiculaires à l'axe du deuxième organe et espacés entre eux de S0 . portent chacune un tourillon supportant un galet, chaque tourillon délimitant des portées intérieure et extérieure excentrées, cylindriques et d'axes parallèles, chacun de ces tourillons étant monté rotatif sur la branche associée du croisillon et comportant une denture en prise avec les dentures des tourillons adjacents, de façon à provoquer des rotations égales et de sens opposés des tourillons lorsque le joint fonctionne sous angle. Suivant d'autres caractéristiques - chaque tourillon comporte au voisinage de son extrémite radiale la plus proche du centre du joint une collerette radiale sur laquelle est formée ladite denture; - les dentures sont des dentures coniques. les sommets des cônes étant situés au voisinage du centre du joint. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se reférant au dessin annexe, sur lequel: - la Fig.1 est une vue en coupe transversale d'un joint suivant l'invention, certaines parties étant arrachées ou supprimées; - la Fig.2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fiv.1; - la Fig.3 est unevue d'un tourillon suivant la flèche F de la Fig.2. On voit sur le dessin un joint de transmission suivant l'invention comprenant un premier organe ou organe extérieur 1 constitué par un fût de forme genérale cylindrique qui peut être rivé par exemple au moyen d'un flasque et de boulons ou par tout autre moyen connu sur l'un des arbres ou autres organes mécaniques à relier. Ce fût délimite quatre paires de chemins de roulement 2 à section transversale circulaire et qui, dans 1 exemple choisi, sont de forme cylindrique, de génératrices parallèles à l'axe du fût. Le joint comporte un deuxième organe cons titué ici par un arbre 10 portant à son extrémité située dans le joint un croisillon 11 fixé à l'arbre par des cannelures 12 ou par tout autre moyen convenable. La forme des branches 13 du croisillon apparait clairement sur la Fig.1, notamment dans la partie droite de cette Figure, où la branche du croisillon est représentée nue. Chaque branche de ce croisillon comporte une surface latérale cylindrique 14 de section circulaire et dont l'axe passe par l'axe de l'arbre 10. Chacune de ces branches porte un tourillon 15 monté de préférence avec interposition d'aiguilles 16. Ce tourillon 15 délimite deux surfaces 17,18 respectivement intérieure et extérieure, cylindriques et excentrées dont les axes sont parallèles mais légèrement décalés d'une distance e, comme représenté sur la Fig.2. Chaque tourillon supporte par sa surface extérieure un galet 19 de forme sphérique qui coopère avec le chemin de roulement associe. De préférence, des aiguilles 20 sont interposées entre la surface externe du tourillon et le galet adjacent. Chaque tourillon est maintenu sur la branche associée du croisillon par une rondelle 21, des rondelles anti-friction 22 et un jonc 23 montés sur l'extrémité de cette branche. A son extrémité la plus proche du centre du joint, chaque tourillon comporte une collerette radiale 24 dans laquelle sont taillées ou formées deux dentures 25 diamétralement opposées qui sont en prise avec les dentures analogues des tourillons adjacents. Ces différentes dentures sont coniques et les sommets des cônes sont situés au voisinage du centre O du joint défini comme l'intersection de l'axe de l'arbre 10 avec les axes des branches du croisillon. Lorsqu'un tel joint fonctionne sous angle, les axes de rotation des galets 19 sont toujours coplanaires et lorsqu'un couple est appliqué, les dentures 25 en prise empêchent la rotation des tourillons excentrés sous l'effet de ce couple, Par contre, l excentration des tourillons permet la modification de l'angle au centre formé avec les centres de deux galets consécutifs car les rotations possibles de deux galets consécutifs sont de sens opposés et égales en valeur absolue ce qui assure l'homocinétie du joint et la rotation parfaitement centrée pendant le travail sous angle. Un tel joint possède à encombrement égal une capacité de transmission de couple très supérieure à celle d'un joint de cardan. En effet, dans un joint de cardan, deux tourillons sont à considérer pour le calcul de la capacité, alors que dans le joint selon l'invention, le couple est transféré simultanément par les quatre tourillons. La charge est répartie équitablement sur les quatre tourillons et la pression est constante axialement le long de ces tourillons. Un autre avantage important d'un tel joint est qu'il présente une possibilité intéressante de libre coulissement axial sous couple, en ligne et sous angle. Bien entendu, un tel joint peut faire l'ob jet de nombreuses variantes sans sortir pour autant du cadre de ce brevet. En particulier, il peut être adapté, de façon connue, de façon à présenter une capacité de coulissement axial. Ce joint peut également être utilisé avantageusement pour l'équipement de transmissions latérales de voitures à traction avant ou à propulsion à roues indépendantes. Dans ce cas, l'une ou les deux couronnes d'aiguilles peuvent être supprimées puisque la vitesse de rotation est réduite et le galet 19 tourillonne et coulisse directement sur la surfce cylindrique du tourillon 15 qui lui-meme pivote par son alésage 17 sur la surface cylindrique des portees du oroi- sillon. REVENDICATIONS 1. Joint de transmission homocinétique, du type comprenant un premier organe (1) comportant des chemins de roulement (2) à section transversale circulaire et un deuxième iorgane (10) comportant des tourillons radiaux sur lesquels sont montés rotatifs et coulissants des galets (19) de forme sphérique reçus dans les chemins de roulement, ces deux organes ayant des axes respectifs qui peuvent être décales angulairement 1 un par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il est prévu quatre paires de chemins de roulement 12) coopérant avec quatre galets (19) de forme sphérique, le deuxième organe comportant un croisillon (11) dont les quatre branches (13 > d'axes perpendiculaires à l'axe du deuxieme organe (10) et espacés entre eux de 90 , portent chacune un tourillon (15) supportant un galet, chaque tourillon délimitant des portées intérieure (17) et extérieure (18) excen trées, cylindriques et d'axes parallèles, chacun de ces tourillons étant monté rotatif sur la branche as sociee du croisillon et comportant une denture (25) en prise avec les dentures des tourillons adjacents, de façon à provoquer des rotations égales et de sens opposés des tourillons lorsque le joint fonctionne sous angle. 2. Joint de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tourillon (15) comporte au voisinage de son extrémité radiale la plus proche du centre du joint une collerette radiale (24) sur laquelle est formée ladite denture (25). 3. Joint de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les dentures (25) sont des dentures coniques, les sommets des cônes étant situés au voisinage du centre (O) du joint. 4. Joint de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque tourillon (5) comporte deux dentures (25) diamétralement opposées.