Brevet FR2581142A1 — publié le 19861031

La présente invention concerne les joints homocinétiques pouvant etre utilisés notamment dans des transmissions latérales de véhicules à traction avant ou à propulsion, à roues indépendantes, ainsi que dans les transmissions longitudinales habituel- lement équipées de joints de cardan. On connait par le brevet FR-A-81 10 796 un joint homocinétique télescopique comprenant un premier organe comportant trois paires de plans régulièrement espacées angulairement autour d'un premier axe, les plans de chaque paire étant parallèles entre eux et à ce premier axe, un deuxième organe délimitant trois portées sphériques régulièrement espacées angulaire- ment autour d'un deuxième axe, et des éléments inter- médiaires comportant, d'une part. des surfaces planes, parallèles respectivement aux plans précités et, d'autre part, des surfaces sphériques coopérant avec les portées sphériques précitées, des éléments de rou- lement, en l'occurence des aiguilles, étant interposés entre les surfaces planes des éléments intermédiaires et les plans du premier organe. Un tel joint procure une amélioration impor- tante du confort du véhicule sur lequel il est instal- lé, par son très libre coulissement sous couple pour les petites angularités (inférieures à 5'), et par une neutralité totale en translation axiale et en moment de flexion lorsqu'il travaille sous angularité moyen- ne, par exemple entre 8 et 16'. Cependant, pour les applications dans les- quelles la transmission tourne à vitesse élevée (par exemple supérieure à 4 000 tours/mn) cette technique, performante à vitesse modérée, n'est plus tout-à-fait satisfaisante. Le but de cette invention est de proposer un 2 5 8 1 1 4 2 joint homocinétique possédant toutes les qualités de confort du joint décrit au brevet français précité et capable, de plus, de fonctionner dans de meilleures conditions à haute vitesse. A cet effet, l'invention a pour objet un joint de transmission homocinétique, comprenant un premier organe ayant un premier axe et comportant plusieurs paires de chemins de roulement régulièrement espacées autour dudit axe, les chemins de roulement de chaque paire étant parallèles entre eux et audit pre- mier axe, un deuxième organe ayant un deuxième axe sécant ou aligné avec le premier et comportant des surfaces de portée sphériques, en nombre égal au nombre de paires de chemins de roulement du premier organe, et régulièrement espacées autour du deuxième axe, et des éléments intermédiaires disposés entre les chemins de roulement et les surfaces de portée sphéri- ques, des éléments de roulement étant interposés entre les éléments intermédiaires et les chemins de roule- ment, caractérisé en ce qu'il est prévu quatre paires de chemins de roulement et quatre surfaces de portée sphériques, l'un des deux éléments de chaque couple "paire de chemins de roulement-surface de portée sphé- rique" étant monté par rapport à l'organe auquel il est associé de façon à pouvoir osciller autour d'un axe parallèle à l'axe dudit organe associé et décalé radialement par rapport au centre de la surface de portée sphérique correspondante, chaque élément os- cillant comportant des dentures en prise avec des dentures complémentaires des éléments oscillants ad- jacents, ces dentures étant adaptées pour permettre les mouvements des éléments oscillants par rapport à l'organe associé. Suivant d'autres caractéristiques: - les chemins de roulement sont plans et les éléments intermédiaires ont des faces planes en regard, les éléments de roulement étant des aiguilles maintenues par au moins une cage;- les chemins de roulement ont une forme cylindrique, dont les génératrices sont parallèles à l'axe du premier organe et il est prévu des chemins de roulement de forme analogue dans les éléments intermédiaires, les éléments de roulement étant des billes maintenues par au moins une cage; - l'un des deux organes comprend un croisil- lon ayant quatre branches et les faces opposées de ces branches délimitent l'un des éléments du couple "paire de chemins de roulement- surface de portée sphérique"; - l'un des deux organes comprend un fût de forme cylindrique sur la surface interne duquel sont montées oscillantes quatre mâchoires délimitant chacune l'un des éléments du couple "paire de chemins de roulement-surface de portée sphérique", chaque mâchoire comportant une voûte dont la paroi extérieure comporte des moyens d'oscillation-coopérant avec des moyens conjugués ménagés sur la paroi interne du fût, ces mêmes mâchoires comportant le long de leurs bords libres les dentures en prise avec les dentures com- plémentaires des mâchoires adjacentes; - la liaison entre chaque élément oscillant et l'organe associé est une liaison de roulement sans glissement entre des dentures conjuguées; - la liaison entre chaque élément oscillant et l'organe associé est constituée par un axe formant pivot. L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue en coupe transver- sale d'un premier mode de réalisation d'un joint sui-vant l'invention, certaines parties de ce joint étant cependant omises, dans un but de simplification et de clarté; - La Fig. 2 est une vue en coupe longitudi- nale du joint, certaines parties étant cependant arra- chées ou omises pour montrer en élévation une partie de deux organes essentiels du joint; - La Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1 montrant la position de cer- tains éléments du joint lorsque ce dernier est sous angle; - La Fig. 4 est une vue partielle en coupe transversale d'un deuxième de réalisation d'un joint suivant l'invention; et, - La Fig. 5 est une vue en coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. 4. En se référant tout d'abord aux Fig. 1 à 3, on voit sur le dessin un joint comprenant un premier organe constitué par un arbre 1 d'axe X-X comportant, venu de matière ou rapporté par tout moyen convenable, un croisillon 2 dont les quatre branches 3 sont dispo- sées radialement et à 90 les unes par rapport aux autres. Chacune de ces branches délimite deux surfaces planes 4 parallèles entre elles et à l'axe X-X, qui constituent des chemins de roulement. Le deuxième organe de ce joint est constitué par un fût ou barillet 11 de forme cylindrique d'axe Y-Y et qui peut être fixé à un arbre non représenté par des moyens connus: bride boulonnée, fusée canne- lée ou brochée, soudure, etc... Ce fût est muni inté- rieurement de quatre chemins dentés 12 s'étendant longitudinalement et régulièrement espacés le long de la périphérie interne de ce fût. 2 5 8 1 1 4 2 25811'42 A l'intérieur de ce dernier, sont montées quatre mâchoires 13 comportant une voûte 14 et deux flancs 15. Le long de la surface extérieure de leur voûte, les mâchoires comportent des dentures longi- tudinales 16 en prise avec les dentures internes 12 du fût, les profils de ces dentures étant choisis de fa-çon à pouvoir autoriser une oscillation de chaque mâchoire autour d'un axe parallèle à l'axe Y-Y. Ces dentures ont par exemple un profil en développante. i0 Les oscillations des quatre mâchoires sont conjuguées au moyen de dentures longitudinales 17 prévues aux extrémités des flancs de ces mâchoires et qui sont mutuellement en prise. Les profils de ces dentures conjuguées sont choisis de telle façon que chaque mâchoire puisse osciller par rapport au barillet. Grâce à un tel agencement, chaque mâchoire oscille en sens inverse des deux mâchoires adjacentes. De plus, chaque mâchoire comporte dans des parties en regard de ses flancs, des logements sphéri- ques concaves 18, centrés sur les plans de symétrie longitudinaux des ailes du croisillon. Les axes d os- cillation des mâchoires par rapport au fût sont donc disposés radialement à l'extérieur des centres des portées sphériques 18. Des éléments intermédiaires 21, en forme de ménisque ou de lentille plan-convexe, sont disposés entre les faces latérales 4 des ailes du croisillon et les surfaces de portée 18 des mâchoires. Les surfaces planes 22 de chacun des éléments intermé- diaires portent et roulent sur un chapelet d'aiguilles 23portant et roulant elles-mêmes sur les chemins de roulement 4. Ces aiguilles peuvent être jointives comme représenté à la Fig. 3 et maintenues par leurs extrémités dans une cage 24 réunissant deux chapelets d'aiguilles. En variante, elles peuvent également être 2 5 8 1142 espacées les unes des autres et disposées en deux cha- pelets séparés. Des plaquettes de retenue 25 maintien- nent radialement ces chapelets d'aiguilles en leur 1- aissant le jeu de fonctionnement nécessaire vers une surface de guidage intérieure 25a. Les cages comprennent chacune deux pontets 26 servant aussi de butée de fin de course de roule- ment, en contact avec les extrémités 3a des ailes du croisillon ou quadriplan 2. Les surfaces convexes 27 des éléments 21 sont reçues dans les logements sphériques concaves 18 des mâchoires, Les mâchoires 13 sont retenues axialement par des joncs ou circlips 28 reçus dans des gorges du fût, bien que d'autres moyens équivalents puissent être utilisés. Des dégagements 29 (Fig.3) prévus sur ces mâchoires permettent la rotation sous angle de l'arbre 1 par rapport au fût 11. Lorsqu'un couple est appliqué à l'arbre 1 et donc au croisillon 2, les mâchoires 13 ne peuvent os- ciller relativement au fût car leurs mouvements dûs au couple se contrarieraient par le jeu des dentures de conjugaison 17, qui a pour effet de prévenir toute oscillation des mâchoires sous l'action du couple. Par contre, les efforts appliqués sont répartis de façon égale entre les quatre mâchoires, ceci se vérifiant même en dépit d'un défaut de division circulaire soit du croisillon, soit des cannelures internes du fût. En d'autres termes, la liaison croisillon/mâchoires est isostatique. Un tel joint est parfaitement homocinétique. De plus, il présente une capacité très élevée de transmission de couple, très supérieure à celle d'un joint de cardan présentant le même encombrement. Il 258114Z offre également une possibilité intéressante de très libre coulissement axial sous couple, en ligne et sous angle et une parfaite neutralité axiale et ceci même pour des vitesses de fonctionnement élevée. Les Fig. 4 et 5 représentent une variante d'un tel joint homocinétique. Par rapport au premier mode de réalisation, les positions des chemins de roulement et des surfaces de portée sphériques sont inversées. Les éléments correspondant à ceux des Fig. 1 à 3 sont désignés par les mêmes références numériques, mais augmentées de 100. Les surfaces de portée sphériques 118 sont déli- mitées par les branches 103 du croisillon 102, fixé par tout moyen convenable sur l'arbre 101. Les mâchoires 113 qui sont par ailleurs à peu près semblables à celles représentées aux Fig. 1 à 3 comportent dans leurs faces internes en regard des chemins de roulement plans 104 parallèles entre eux et à l'axe Y-Y. Les éléments intermédiaires 121 ont ici avantageusement une forme de révolution, en "godet" ou plan-concave, des éléments de roulement telles que des aiguilles 123 étant interposés entre les surfaces pla- nes 122 de ces godets et les chemins de roulement 104 des mâchoires Ces godets pourraient également avoir une forme rectangulaire ou ovale, vus en plan, sans sortir du domaine de l'invention. Les chapelets d'ai- guilles sont maintenus et guidés par des cages 124 dont la course relative est limitée par butée du chant a des godets sur un bord tombé 124a. Ces cages peuvent être réalisées conformément à ce qui est décrit dans les brevets FR-A-83 17 576 et FR-A-83 17 578 et com- porter les dispositifs de rappel prévus dans ces deux brevets antérieurs. Les surfaces concaves 127 des go- dets 121 peuvent osciller sur les portées sphériques 118 des tourillons 103. 2 5 8 1 1 4 2 Les mâchoires 113 et le fût 111 comportent comme dans le premier mode de réalisation des dentures 112, 116, 117 permettant l'oscillation des mâchoires par rapport au fût et leur oscillation conjuguée. Ces mâchoires sont également comme précédemment retenues axialement dans le fût ou le barillet par des circlips 128 ou tout autre moyen équivalent. Le fonctionnement et les avantages de ce deuxième mode de réalisation sont les mêmes que ceux du premier mode de réalisation. D'autres variantes peuvent bien entendu être envisagées: c'est ainsi que les éléments de roulement peuvent être constitués par des billes, auquel cas il est prévu dans les surfaces planes en regard, des che- mins'de roulement cylindriques à section circulaire de façon à pouvoir recevoir des billes. Par ailleurs, les moyens complémentaires permettant l'oscillation des mâchoires par rapport au fût ou barillet peuvent être réalisés autrement que par des dentures, par exemple au moyen d'un axe fixe matérialisé par une surface cylindrique portée par un pivot en acier trempé, logé, d'une part, dans une en- taille ou rainure cylindrique longitudinale usinée à l'intérieur du fût et, d'autre part, une rainure sem- blable usinée longitudinalement sur le dos de la mâ- choire adjacente. 258 1 142 REVENDICATIONS 1. Joint de transmission homocinétique, com- prenant un premier organe (1;111) ayant un premier axe et comportant plusieurs paires de chemins de roulement (4;104) régulièrement espacées autour dudit axe, les chemins de roulement de chaque paire étant parallèles entre eux et audit premier axe, un deuxième organe- (11;101) ayant un deuxième axe sécant ou aligné avec le premier et comportant des surfaces de portée sphé- riques (18;118), en nombre égal au nombre de paires de chemins de roulement du premier organe, et régulière- ment espacées autour du deuxième axe, et des éléments intermédiaires (21; 121) disposés entre les chemins de roulement et les surfaces de portée sphériques, des éléments de roulement (23;123) étant interposés entre les éléments intermédiaires et les chemins de roule- ment, caractérisé en ce qu'il est prévu quatre paires de chemins de roulement (4;104) et quatre surfaces de portée sphériques (18;118), l'un des deux éléments de chaque couple "paire de chemins de roulement-surface de portée sphérique" étant monté par rapport à l'orga- ne (11;111) auquel il est associé de façon à pouvoir osciller autour d'un axe parallèle à l'axe dudit orga- ne associé et décalé radialement par rapport au centre de la surface de portée sphérique correspondante, cha- que élément oscillant (13;113) comportant des dentures (17;117) en prise avec des dentures complémentaires des éléments oscillants adjacents, ces dentures étant adaptées pour permettre les mouvements des éléments oscillants par rapport à l'organe associé. - 2, 3oint suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que l'un des organes comprend un croisil- lon (2;102) ayant quatre branches, et les faces oppo- sées de ces branches délimitent l'un des éléments du 2 581 1 4 2 couple "paire de chemins de roulement-surface de por- tée sphérique". 3. Joint suivant l'une des revendications 1 et 2. caractérisé en ce que l'un des des deux organes comprend un fût (11; 111) de forme cylindrique sur la surface interne duquel sont montées oscillantes quatre mâchoires (13;113) délimitant chacune l'un des élé- ments du couple paire de chemins de roulement-surface de portée sphérique (11), chaque mâchoire comportant une voûte (14;114) dont la paroi extérieure comporte des moyens d'oscillation coopérant avec des moyens conjugués ménagés sur la paroi interne du fût, ces mêmes mâchoires comportant le long de leurs bords li- bres les dentures (17;117) en prise avec les dentures complémentaires des mâchoires adjacentes. 4. Joint suivant l'une quelconque des reven- dications 2 et 3. caractérisé en ce que la liaison entre chaque élément oscillant et l'organe associé est une liaison de roulement sans glissement entre des dentures conjuguées (12,16; 112,116). 5. Joint suivant l'une quelconque des reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce que la liaison entre chaque élément oscillant et l'organe associé est constituée par un axe formant pivot. 6. Joint suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que les mâchoires (13) comportent des flancs (15) délimitant dans leurs surfaces internes en regard des surfaces de portées sphériques, concaves (18), les chemins de roulement (4) étant délimités par les branches du croisillon. 7. Joint suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que les mâchoires (113) comportent des flancs (115) délimitant sur leurs surfaces internes en regard des chemins de roulement, les branches (103) du 2581 142 1 1 croisillon délimitant des surfaces sphériques convexes (118) coopérant avec des éléments intermédiaires (121) concaves, 8. Joint suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les che- mins de roulement (4) sont plans et les éléments in- termédiaires (21) ont des faces planes en regard, les éléments de roulement étant des aiguilles (23) mainte- nues par au moins une cage (24). 9. 3oint suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les che- mins de roulement ont une forme cylindrique, dont les génératrices sont parallèles à l'axe du premier organe et il est prévu des chemins de roulement de forme ana- logue dans les éléments intermédiaires, les éléments de roulement étant des billes maintenues par au moins une cage. 10. Joint suivant l'une quelconque des re- vendications 3 à 7, caractérisé en ce que les méchoi- res (13;113) comportent dans les faces internes de leurs flancs des dégagements (29) autorisant les dé- battements angulaires de l'autre organe (1) du joint.