Brevet FR2583476A1 — publié le 19861219

La présente invention a pour objet un joint de transmission homocinétique coulissant destiné aux véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention concerne les joints du type comprenant un tripode solidaire en rotation d'un arbre menant et pourvu de trois bras ra- diaux susceptibles de coulisser axialement sur des chemins de roulement plans, ménagés dans un barillet solidaire en rotation d'un arbre mené, des files d'ai- guilles de roulement interposées entre les bras du tripode et les chemins de roulement, ainsi que des cages de maintien des files d'aiguilles. Les cages sont..guidées latéralement par des rives parallèles dé- limitant les bords supérieur et inférieur des chemins de roulement, de telle manière que les cages demeurent exactement alignées parallèlement à l'axe général du chemin de roulement, lui-même parallèle à l'axe du barillet. De ce fait, les aiguilles, maintenues per- pendiculaires par la cage à l'axe longitudinal de celle-ci, roulent toujours exactement dans leur di- rection naturelle, c'est-à-dire sans glissement et sans engendrer d'efforts de frottements latéraux. Un tel joint est décrit dans le brevet français 81 10 796. - Or, afin de permettre le débattement angu- laire de l'arbre menant, il est nécessaire de sup- primer la rive de guidage intérieure près du bord du barillet, ce qui conduit à usiner dans ce dernier un chanfrein de fortes dimensions. Il en résulte qu'en fin de course d'élongation de l'arbre menant, la cage est mal guidée, et que des frottements indésirables apparaissent ainsi qu'une tendance au coincement. L'invention a donc pour but de proposer un joint du type ci-dessus qui soit réalisé de façon à supprimer ces inconvénients. Suivant l'invention, les cages comportent des organes saillants de guidage, agencés sur un seul côté de la cage qui est le côté situé vers l'extérieur du barillet et qui coulissent à-l'intérieur d'une ri- gole unique longitudinale usinée sur le bord extérieur du chemin de roulement ou reconstituée par des organes annexes rapportés. L'agencement de tels organes d'accrochage permet de supprimer la rive de guidage intérieure de la cage sur toute la longueur du barillet, lequel est alors alésé à un diamètre plus important, limité par la largeur efficace du chemin de roulement correspon- dant à la longueur de la partie cylindrique des ai- guilles. On conserve ainsi aux cages un excellent guidage, indépendamment du chanfrein nécessaire à l'obtention du coulissement maximum sous angle. Suivant un premier mode de réalisation pos- sible, les organes saillants d'accrochage sont consti- tués, pour chaque cage, par des socles ménagés aux ex- trémités ou au voisinage des extrémités de la cage. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent deux modes de réalisation à titre d'exemples non limitatifs: - la Figure 1 est une vue en coupe trans- versale avec élévation partielle d'un joint de trans- mission nomocinétique coulissant du type visé par l'invention montrant sur sa partie droite l'état de la technique, et sur sa partie gauche un mode de réa- lisation des cages et du barillet selon l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe axiale avec élévation partielle du joint coulissant de la Figure 1. - la Figure 3 est une vue partielle à échelle agrandie, suivant III-III de la Figure 5 de la cage de retenue des aiguilles et'du barillet corres- pondant à la partie gauche de la Figure 1, suivant un premier mode de réalisation; - la Figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la Figure 5 de la cage de retenue des aiguil- les; - la Figure 5 est une vue en élévation lon- gitudinale avec coupe partielle de la cage de la Figure 4; - la Figure 6 est une vue en perspective à échelle agrandie de la cage des Figures 3 à 5; - la Figure 7 est une vue analogue à la Figure 4 d'une variante de réalisation de la cage selon l'invention; - la Figure 8 est une vue en coupe suivant VIII-VIII de la Figure 1; - la Figure 9 est une vue en coupe trans- versale d'une ébauche tubulaire à partir de laquelle peut être fabriquée la cage prévue par l'invention; - la Figure 10 est une vue analogue à la Figure 3 d'une troisième forme de réalisation de la cage; - la Figure 11 est une vue analogue à la Figure 3 d'une quatrième forme de réalisation de la cage; - la Figure 12 est une vue en perspective de la cage de la Figure 11. - la Figure 13 est une demi-vue en coupe transversale suivant XIII-XIII de la Figure 14 d'une cinquième forme de réalisation du joint selon l'inven- tion. - la Figure 14 est une vue en coupe axiale suivant XIV-XIV de la Figure 13. Le joint de transmission représenté aux Fi- gures 1, 2 et 8 est destiné aux véhicules automobiles, et comprend un tripode 1 solidaire en rotation d'un arbre menant 2 et pourvu de trois bras radiaux 3 susceptibles de coulisser axialement sur des chemins de roulement plans 4 ménagés dans un barillet 5 solidaire en rotation d'un arbre mené (non représen- té). Des files d'aiguilles de roulement 7 et des coussinets ou godets 8 sont interposés entre les bras 3 et les chemins de roulement 4, et des cages 9 maintiennent les files d'aiguilles 7 sur les chemins 4. Ces derniers sont délimités chacun par deux rives longitudinales 11, 12 agencées de telle manière que les cages 9 demeurent exactement alignées parallèlement à l'axe général A du chemin de roulement 4, lui-même parallèle à l'axe B du barillet 5. De ce fait, les aiguilles 7 maintenues perpendiculaires par la cage 9 à l'axe longitudinal A, roulent toujours exactement dans leur direction naturelle, c'est-à-dire sans glissement et sans engendrer d'effort de frottement latéraux. Pour permettre un débattement angulaire maximum de l'arbre menant 2, un chanfrein 13 de grandes dimensions est usiné dans le barillet 5. Suivant l'invention, les cages 14 comportent des organes saillants de guidage sur le barillet 5, qui viennent se loger dans des dégagements ou rigoles correspondants 15 formés dans le barillet 5, ces orga- nes de guidage étant formés uniquement sur le côté de la cage 14 situé vers l'extérieur du barillet 5. Dans le mode de réalisation illustré aux Fi- gures 3 à 5 et 8, ces organes saillants sont consti- tués, pour chaque cage 14, par des socs ou prolonge- ments 16 ménagés aux extrémités du longeron extérieur 17 de la cage, ce longeron étant relié au longeron opposé par des traverses 18. En variante (Figure 7), les socs 16a sont agencés au voisinage des extrémités du longeron 17. Pour chaque cage 14, ces organes saillants peuvent également être uniques et s'étendre sur toute la longueur de la cage. Les socs 16 ou les prolonge- ments précités de chaque cage 14 sont incurvés, par exemple en forme de quart ou de demi-coude, et pren- nent appui par leur dos 19 sur un flanc intérieur 15a du dégagement 15, ce flanc intérieur débouchant sur le chemin de roulement correspondant 22. Au droit de cha- que soc 16 ou 16a, le longeron correspondant 17 est raccordé au soc par un dos bombé 23 en appui glissant sur une rive 24 délimitant, avec le flanc intérieur 10, le dégagement 15 associé au chemin de roulement 22, le fond du dégagement 15 étant de préférence circulaire (Figure 3). La cage 14 est pourvue à ses extrémités, de bords transversaux repliés 10 qui servent de butées de fin de course à la cage, par contact avec les extrémi- tés des godets 8 (Figure 8). Les rives intérieures 12 du joint antérieur (Figure 2) étant supprimées, le barillet 5 du joint selon l'invention présente un alésage 25 (Figures 1 et 3) dont le diamètre est nettement supérieur à celui de l'alésage 26 (partie droite de la Figure 1) nécessaire dans la technique antérieure, l'alésage 25 étant li- mité par la largeur efficace du chemin de roulement 22 correspondant à la longueur de la partie cylindrique des aiguilles 7. Le chanfrein 27 (partie gauche de la Figure 1) ménagé en bout de barillet ne nuit évidem- ment en aucune manière au guidage des aiguilles 7. L'agencement de l'alésage 25 permet également de sup- primer les parties saillantes fragiles 28 situées, dans l'état de la technique antérieure, entre les rives intérieures 12 de deux chemins de roulement contigus (partie droite de la Figure 1). Le joint homocinétique coulissant selon l'invention présente les avantages techniques sui- vants: - l'agencement d organes d'accrochage 16, 16a de retenue des cages 14 et de leurs aiguilles 7, ainsi que de logements 15 pour ces organes d'accro- chage 16, 16a, permet de conserver un excellent guidage aux cages 14. indépendamment du chanfrein nécessaire à l'obtention du maximum de coulissement sous angle. Cette caractéristique essentielle de l'invention permet également une fabrication plus simple et moins onéreuse, tout en réduisant le poids du joint homocinétique, en particulier grâce à la suppression des parties fragiles 28; - l'alésage agrandi 25 permet d'utiliser des ébauches forgées plus simples et plus légères que dans les joints antérieurs; - la trempe superficielle à haute dureté des chemins de roulement 22, généralement effectuée après chauffe rapide par induction, ne pose plus de problème de tapures, la partie fragile 28 étant supprimée; - enfin, il est possible d'obtenir une ébau- che très approchée et simple du barillet 5, constituée par un tube profilé 29 (représenté à la Figure 8). L'usinage consiste alors en un tronçonnage des profilés 29 à la longueur souhaitée, en un brochage assurant en même temps le profil du chemin de roule- ment 22, du dégagement 15, de la rive 24 et du plat 31 contigu à l'arête de la rive 24, et en un tournage du chanfrein intérieur 27 à l'extrémité du barillet 5. On a ainsi simplifié l'usinage, effectué avec une broche plus simple et plus robuste, facilité la trempe superficielle des chemins de roulement 22, et réduit le poids de la matière utilisée tout en assurant un excellent guidage de la cage 14 jusqu'à la fin de la course d'élongation. La Figure 10 représente une variante de réa- lisation dans laquelle seules les parties terminales 32 des socs 33 sont engagées dans des dégagements du barillet 5, formés par des saignées 35 sur les flancs 36, 37 desquelles lesdites parties terminales 32 pren- nent appui, les dos 34 prolongeant celles-ci étant ex- térieurs aux saignées 35. Ainsi, les dos 34 ne sont plus utilisés pour le guidage de la cage, qui est assuré uniquement par les extrémités d'accrochage 32, tant en direction axiale qu'en translation vers l'in- térieur et vers l'extérieur du barillet 5, sans né- cessiter les rives 11 ou 24 du barillet 5 (Figures 1 et 3). Il en résulte une simplification du contour du barillet, qui permet un profil à épaisseur prati- quement constante, et de ce fait sa réalisation éco- nomique à partir d'une tôle d'-acier emboutie ou roulée ou pliée. Dans la forme de réalisation des Figures 11 et 12, chaque cage 50 comporte des flancs 38a, 38b d'accrochage au barillet 5, dont l'un 38a pénètre dans une saignée correspondante 39 usinée ou formée à froid dans la paroi 41 du barillet. La saignée 39 assure le guidage latéral et axial de la cage 50, et les flancs longitudinaux' 38a, 38b sont percés de trous coniques dans lesquels viennent tourillonner les pointes 42 des aiguilles 43. La cage 50 est munie à ses extré- mités, entre les flancs 38a, 38b, de bords repliés 44 servant de butées de limitation de la course de la ca- ge., par contact avec les bords 45 de godets 46 in- terposés entre les aiguilles 43 et le bras associé 3. La pénétration du flanc 38a dans la saignée 39 assure à la cage 50 un excellent guidage en trans- lation latérale et dans la direction axiale. Les flancs 38a, 38b sont réalisés par pliage après découpe et perçage d'une tôle d'acier ébauche, opérations à l'issue desquelles on obtient la cage 50 visible à la Figure 12. La cinquième forme est un exemple de réali- sation de l'invention, illustrée aux figures 13 et -14: les rigoles longitudinales de guidage des cages ne sont plus usinées dans le barillet, mais reconstituées au moyen d'organes annexes rapportés au barillet. Ainsi, l'invention prévoit ici un clips 52 en forme d'étoile à six pattes radiales 53, réalisé de préférence en tôle d'acier trempé, et ayant une base 52a qui s'appuie contre le fond 54 du barillet 60. Chaque patte 53 est en appui contre le barillet 60 et présente une face intérieure 55 formant un chemin de roulement pour les aiguilles 56 contenues dans les cages 57, tandis que les bords 58 des pattes 53 situés vers l'extérieur du barillet 60 constituent l'un des deux flancs de rigoles 59 de guidage recevant les organes de guidage 61 des cages 57, dont le second flanc 62, extérieur, est usiné dans le barillet 60. Ainsi, la rigole ou glissière 59 de guidage unique, située sur le côté externe du chemin de roule- ment 55 est rapportée à l'intérieur du barillet 60. 2 583476 Des moyens sont prévus pour retenir axiale- ment le clips 52 au barillet 60: dans l'exemple dé- crit, ces moyens sont constitués par un capot 63 en tôle ou en matière plastique, qui enserre-le bord libre du barillet 60 sur lequel il est serti ou encli- queté en 64, et remplit en fait une double fonction. En effet d'une part il empêche le déboîtement intem- pestif de l'équipage mobile (non représenté) réalisé de manière connue en soi, et d'autre part il retient axialement le clips 52 par contact sur les extrémités de ses six pattes 53. La base 52a du clips 52 peut être ajourée pour guider et maintenir une butée élas- tique 66 de fin de course de compression de l'arbre (non représenté). La cage 57, dont le flanc extérieur 61 est guidé par la rigole 59, est du type dans lequel les aiguilles 56 tourillonnent individuellement dans les trous 40 percés dans ses deux longerons (cage 50 de la figure 12), mais peut être évidemment remplacée par une cage du type à socs telle que la cage 14 (figure 6). Les extrémités des pattes 53. opposées au fond 52a sont tronquées suivant des biseaux 66 pour ne pas dé- border du cône du chanfrein 67 du barillet 60, lui- même prévu pour accroître l'angle et la longueur de coulissement du joint. Malgré le chanfrein 67, lorsque le joint est en position d'extension maximum, les cages 57 ou 14 d'aiguilles sont guidées positivement par les gli- ssières ou rigoles 59 situées sur le côté extérieur du chemin de roulement 55, cette rigole ou glissière uni- que pour chaque cage 57,14 se prolongeant jusqu'au bord du barillet 5, 60. REVENDICATIONS 1 - Joint de transmission coulissant, des- tiné aux véhicules automobiles, comprenant un tripode (1) solidaire en rotation d'un arbre menant (2) et pourvu de trois bras radiaux (3) susceptibles de cou- lisser axialement sur des chemins de roulement plans (22) ménagés dans un barillet (5) solidaire en rota- tion d'un arbre mené, des files d'aiguilles de roule- ment (7) interposées entre les bras (3) du tripode (1) et les chemins de roulement (22), ainsi que des cages (14) de maintien des files d'aiguilles (7), caractéri- sé en ce que les cages (14) comportent des organes saillants-(16) de guidage, agencés sur un seul côté de la cage (14) qui est le coté situé vers l'extérieur du -barillet (5) et qui coulissent à l'intérieur d'une ri- gole unique longitudinale (15,59) usinée sur le bord extérieur du chemin de roulement (22) ou-reconstituée par des organes annexes rapportés (52.53). 2 - Joint selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les organes saillants d'accrochage sont constitués, pour chaque cage, par des socs (16) ménagés aux extrémités ou au voisinage (16a) des extrémités d'un côté de la cage (14). 3 - Joint selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les organes saillants sont consti- tués, pour chaque cage, par un prolongement s'étendant sur toute la longueur de la cage (14). 4 - Joint selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les socs (16, 16a) et le prolongement de chaque cage (14) sont incurvés, par exemple en forme de quart ou de demi-coude, et pren- nent appui par leur dos (19) sur un flanc intérieur (10) des dégagements (15) constituant les rigoles précitées. S - Joint selon la revendication 4, carac- térisé en ce que chaque cage (14) comprend un longeron 6 - Joint selon la revendication 2, cara- ctérisé en ce que seules les parties terminales (32) des socs (33) sont engagées dans des dégagements du barillet (5), formés par des saignées (35) sur les flancs (36. 37) desquelles lesdites parties terminales (32) prennent-appui,- les dos (34) prolongeant celles- ci étant extérieurs aux saignées (35). 7 - Joint selon la revendication 1, cara- ctérisé en ce que chaque cage (50) comporte des flancs (38a, 38b) d'accrochage au barillet (5) dont l'un (38a) pénétre dans une saignée correspondante (39) usinée dans la paroi (41) du barillet, et assurant le guidage latérale axial de la cage (50), et ces flancs (38a, 38b) sont percés de trous (40) agencés pour re- cevoir les pointes (42) des aiguilles (43), et la cage (50) est munie de bords repliés (44) servant de butées de limitation de la course de la cage par contact avec les bords (45) de godets (46) interposés entre les ai- guilles (43) et le bras associé (3). 8 - Joint selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend un clips (52) en forme d'é- toile à six pattes radiales (53) et ayant une base (52a) qui s'appuie contre le fond (54) du barillet (60), chaque patte (53) étant en appui contre le ba- rillet et présentant une face (55) formant chemin de roulement pour les aiguilles (56) contenues dans les cages (57) tandis que le bord (58) de cette patte (53) situé vers l'extérieur du barillet constitue l'un des deux flancs d'une rigole (59) de guidage recevant les organes de guidage (61) de la cage, dont le second flanc (62) est usiné dans le barillet (60). 9 - Joint selon la revendication 8, caracté- risé en ce que des moyens sont prévus pour retenir axialement le clips (52) au barillet (60), par exemple un capot (63) serti ou encliqueté sur le bord libre du barillet (60) et en appui sur les extrémités des pat- tes (53) du clips (52), lesquelles sont tronquées en biseaux (66) afin de ne pas déborder du cône d'un chanfrein (67) ménagé dans le barillet (60) pour ac- croître l'angle et la longueur de coulissement du joint.