Brevet FR2586767A1 — publié le 19870306

JOINT A DOUBLE CARDAN DU TYPE TRIPODE La présente invention concerne un perfectionnement aux joints à double cardan du type tripode. L'on sait qu'un joint à double cardan classique du type tripode reçoit des forces axiales, trois fois par révolution au cours de sa rotation avec un couple lorsqu'il est actionné suivant un certain angle. En raison du fait que la force axiale varie en fonction de l'impor- tance de l'angle du joint, du couple de transmission etc., en particulier dans un véhicule récent à grande puissance, la variation de ladite force axiale est 0 susceptible de devenir plus importante ou de s'accroître. En outre, dans les cas o le cycle d'apparition de la force axiale correspond à celui de la fréquence propre d'une carrosserie de véhicule, d'une suspension de véhicule, et d'équipements assimilés, et o la force axiale est suffisamment élevée pour entraîner une covibration du véhicule, il se pose ce problème gênant que les équipiers à bord du véhicule ressentent des secousses latérales inconforta- bles. Pour résoudre ce problème gênant, une proposition a été faite dans la demande de brevet français n' 85 10140 déposée au nom de la présente demande- resse. Le joint à double cardan selon cette demande antérieure, qui est représenté partiellement sur les Figures 3 et 4, comporte trois moyens formant organes d'alignement en forme de U disposés entre trois chemins de roulement 1 situés dans un logement H, et trois galets cylindriques R, les moyens d'alignement étant emboîtés dans les chemins de roulement 1 et serrant les galets cylindriques dont chacun est monté de manière mobile sur un tourillon 2 prévu sur un arbre S. Chaque moyen formant organe d'alignement U possède une surface cylindrique r2 continue ou discontinue en contact avec une surface cylindrique rl du chemin de roulement 1 correspondant et est fixé au logement H de manière relativement mobile dans le chemin de roulement, sa surface latérale interne formant un plan plat P en contact avec la surface du galet cylindrique R, lequel roule sur ledit plan plat P et est ainsi apte à réduire la force axiale. En outre, sur le dessin, la référence 3 désigne une aiguille et la référence 4 un anneau-percuteur fixé à un anneau de butée 5. Cependant, comme les moyens formant organes d'alignement utilisés ici sont formés à partir d'un matériau en acier étiré et soumis à un traitement - 2 - thermique destiné à améliorer sa durabilité, il n'a pas été possible d'éviter que des défauts de fabrication ou des déformations dues au traitement thermique ne soient occasionnés au cours de ces procédés et que des contacts linéaires discontinus ou partiels, différents des contacts linéaires idéalement continus, ne s'établissent entre les galets cylindriques R et les surfaces planes P des moyens formant organes d'alignement U. Un problème gênant restait par conséquent posé, à savoir que la force axiale engendrée par une force de résistance de frottement due au roulement des galets cylindriques R contre les organes d'alignement U et soumettant le véhicule à des secousses n'est pas suffisamment réduite. La partie suivante résulte de l'analyse des causes du fonctionnement cidessus. Le dessin de la Figure 5 montre les relations mutuelles des forces de glissement et de roulement qui apparaissent dans l'état de contact ou dans la partie de contact du galet cylindrique R avec le plan plat P, dans leurs dimensions exactes. De plus, comme il sera expliqué ultérieurement, le but de la présente invention étant de réduire la force axiale en analysant une force de résistance de frottement intervenant au cours du mouvement de roulement du galet cylindrique R sur le plan plat P, les autres forces ne sont pas prises en compte ici. Sur le dessin, O représente le centre de joint, e est un angle de joint, OY1 est un axe médian d'un tourillon dans l'angle de joint O, OY2 est l'axe médian du tourillon dans le cas d'un angle de joint nul, seul cas considéré sur ce dessin. A, B, C sont trois points facultatifs exerçant chacun une charge sur la partie (ligne) de contact OY1 du galet cylindrique R avec le plan P. Lorsque le galet cylindrique R se déplace dans la direction allant de OY1 à OY2, B devient un point destiné à montrer le simple mouvement de roulement, et A et C deviennent des points o s'exercent des mouvements de glissement maximum, A et C agissant tous deux dans une direction opposée l'un par rapport à l'autre. fA, fB, fC sont des forces de résistance de frottement agissant sur le rouleau cylindrique au niveau desdits points A, B et C. fA et fC se produisent sous l'effet d'un mouvement de glissement, fB se produit sous l'effet d'une force de frottement qui s'exerce entre le galet cylindrique R et - 3 - le tourillon 2, et d'une force de frottement qui s'exerce entre le galet cylindrique et l'anneau-percuteur 4, chacune des forces de résistance de frottement agissant dans les directions représentées par chacune des flèches. fl et fo sont des forces qui s'exercent au centre du joint et influent sur la force axiale; fl est une force de résistance de frottement due au roulement qui influe sur la force axiale engendrée par fB et il est possible que fl = fB, et fo est une force antagoniste engendrée par fA et fC, que l'on peut calculer de la manière suivante. A savoir, soit OB = Lb et AC = L1 (presque équivalente à la largeur du moyen formant organe d'alignement), en supposant que fA = fC pour faciliter un calcul, fo x lb = fA x 11 devient fo = 11/lb x fA. Grâce à cette analyse, on peut voir que fo et fl sont dans une direction opposée l'une par rapport à l'autre et que fA et fC engendrées par le mouvement de glissement agissent effectivement pour réduire la force axiale. Néanmoins, étant donné qu'il existe certains défauts de fabrication ou déformations dues au traitement thermique, comme il a été expliqué cidessus, un mouvement de glissement ne se produit pas sans contacts au niveau des points A et C pour les motifs mentionnés précédemment, et en raison d'un contact seulement partiel au point B ou dans son voisinage, seule une force de résistance de frottement due au roulement s'exerçait dans la pratique. En conséquence, fl subsistait à ce point sous la forme d'une force axiale et provoquait toutes sortes de vibrations. A partir de cette analyse, la présente invention a pour objet de réduire l'influence de la force de résistance de frottement fl due au roulement d'un galet cylindrique sur la force axiale en faisant en sorte qu'un mouvement de glissement ait véritablement lieu, même dans le cas o le moyen formant organe d'alignement en forme de U présente certains défauts de fabrication ou certaines déformations dues à un traitement thermique. Le joint à double cardan du type tripode de la présente invention comporte trois chemins de roulement situés dans un logement et trois moyens formant organes d'alignement en forme de U, dont chacun est disposé entre le chemin de roulement et un galet cylindrique monté de manière mobile sur un tourillon lui-nméme monté sur un arbre, de telle manière que ledit moyen serre le galet cylindrique, le moyen formant organe d'alignement possédant une surface de contact avec le chemin de roulement sous la forme d'une surface - 4 - cylindrique, étant fixé au logement de manière relativement mobile dans ledit chemin de roulement, possédant également une surface de contact avec ledit galet cylindrique sous la forme d'un plan plat, lequel sert le plan de roulement audit galet cylindrique, et est caractérisé en ce qu'une gorge est prévue sur le plan du moyen formant organe d'alignement ou dans la partie centrale de la surface périphérique dudit galet cylindrique, et en ce que des parties de contact avec le galet cylindrique ou avec le moyen formant organe d'alignement sont formées de chaque côté de la gorge. Selon la présente invention, une gorge est prévue dans le plan du moyen formant organe d'alignement ou dans la partie centrale de la surface périphérique du galet cylindrique. La gorge définit ainsi deux plans séparés, ou deux zones périphériques séparées, formés parallèlement dans les deux zones marginales, lesdites surfaces constituant la zone de contact avec le galet cylindrique ou le moyen formant organe d'alignement. Par conséquent, même si le moyen formant organe d'alignement présente certains défauts de fabrication ou certaines déformations dues & un traitement thermique, il est possible de maintenir de manière permanente la surface périphérique du galet cylindrique en contact avec lesdits deux plans séparés, ou lesdites deux zones périphériques en contact avec le plan du moyen formant organe d'alignement. En outre, compte tenu du fait que des mouvements de glissement sont importants dans les zones de contact entre cette surface périphérique et les deux plans séparés, ou entre les deux zones périphériques séparées et les plans plats, la force de résistance de frottement engendrée par les mouvements de glissement s'exercera dans ces zones. Pour cette raison, en référence à la Figure 5, fo engendrée au niveau du centre de joint 0 par ladite résistance de frottement agissant dans la direction opposée à celle de la force de résistance de frottement due au roulement réduit cette force. L'influence de la force de résistance de frottement fl due au roulement sur la force axiale va par conséquent décroître. Des modes de réalisation préférés de la présente invention vont maintenant être décrits à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins dans lesquels: - la Figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de la présente invention; - 5 - - la Figure 2A est une vue en perspective du moyen formant organe d'alignement représenté sur la Figure 1; - la Figure 2B est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du moyen formant organe d'alignement; - la Figure 3 est une vue en coupe d'un joint à double cardan classique du type tripode; - la Figure 4 est une vue en perspective du moyen formant organe d'alignement représenté sur la Figure 3; et - la Figure 5 est un diagramme expliquant le fonctionnement d'un joint à double cardan du type tripode généralement utilisé. Sur les dessins, les mêmes références correspondent aux mêmes pièces. Sur les Figures 2A et 2B, U1 et U2 désignent un moyen formant organe d'alignement et le moyen formant organe d'alignement Ul présente une surface cylindrique r2 formée sur toutes les zones externes de celui-ci. Le moyen formant organe d'alignement U2 est formé d'une surface cylindrique discontinue r2 dont une partie K est découpée le long de la partie centrale de sa zone externe. P1 et P1 sont deux plans séparés formés sur les moyens formant organes d'alignement U1 et U2 et font fonction de surfaces de contact avec une périphérie 6 (surface cylindrique) d'un galet cylindrique R. Les plans séparés P1 et P1 sont situés sur le même plan et s'étendent parallèlement l'un à l'autre dans les zones marginales de la largeur du moyen formant organe d'alignement U1 et U2. m est une gorge ménagée entre les deux plans séparés P1 et P1. A la différence du moyen formant organe d'alignement classique visible sur la Figure 4, les deux plans séparés comportent une gorge m dans la partie centrale de la largeur du plan. La largeur des deux plans séparés P1 et P1 est déterminée en tenant compte de la pression de contact, de la durabilité etc. La gorge m est donc prévue en fait pour éliminer un contact avec le galet cylindrique R et, par conséquent, les formes et les dimensions de la gorge ne sont pas limitées aux modes de réalistions proposées à titre d'exemple. Selon la construction ci-dessus, la surface périphérique 6 du galet cylindrique R et les deux plans séparés P1 et P1 du moyen formant organe d'alignement U1 ou U2 sont en contact permanent les uns avec les autres au cours du fonctionnement réel du joint. En outre, étant donné que dans les - 6 - zones de contact de la surface périphérique 6 et des deux plans séparés P1 et P1, il existe un mouvement de glissement important entre le galet cylindrique R et U1 ou U2, une force de résistance de frottement engendrée par le mouvement de glissement s'exerce dans cette zone. Ainsi, en référence à la Figure 5, il se développe une force antagoniste fo au niveau du centre de joint O, laquelle est occasionnée par la force de résistance de frottement ci-dessus, et cette force antagoniste fo s'exerce dans la direction opposée à celle de la force de résistance de frottement fl due au roulement du galet cylindrique et réduit la force fl. De cette manière, l'influence de la force de résistance de frottement fl due au roulement sur la force axiale va décroître de sorte que les vibrations du véhicule peuvent être éliminées. Dans ce mode de réalisation, une gorge m est formée sur le plan P du moyen formant organe d'alignement, les plans séparés P1 et P1 étant formés sur les deux côtés de la gorge qui constituent les surfaces de contact avec la surface cylindrique du galet. Inversement, on peut utiliser le moyen formant organe d'alignement comme plan tel qu'il est et former une gorge dans la partie centrale de la périhérie du galet cylindrique, en assurant un contact entre les zones périphériques extrêmes de celui-ci et la surface plane du moyen formant organe d'alignement. Ceci ne constitue pas une différence essentielle par rapport au mode de réalisation en fonctionnement réel (non représenté). Comme il a été expliqué précédemment, il est possible, selon la présente invention de réduire l'influence de la force de résitance de frottement due au roulement sur la force axiale en prévoyant une gorge dans le plan du moyen formant organe d'alignement ou dans la partie centrale de la surface périphérique d'un galet cylindrique, dans le sens de la hauteur de celui-ci, et comme le contact se produit dans les zones o les forces de glissement entre le galet cylindrique et le moyen formant organe d'alignement sont importantes, on peut réduire l'influence de la force de résistance de frottement due au roulement du galet cylindrique sur la force axiale. - 7 - REVENDICATIONS 1. Joint à double cardan du type tripode comportant trois chemins de roulement (1) situés dans un logement (H); trois moyens formant organes d'alignement en forme de U, dont chacun est disposé entre le chemin de roulement correspondant (1), et trois galets cylindriques (R) montés de manière mobile sur trois tourillons (2) montés sur un arbre (S), lesdits moyens serrant les galets cylindriques (R), caractérisé en ce que les moyens formant organes d'alignement (U) possèdent une surface de contact avec ledit chemin de roulement (1) sous la forme d'une surface cylindrique, sont fixés au logement (H) de manière relativement mobile dans ledit chemin de roulement (1), possèdent également une surface de contact avec le galet cylindrique correspondant (R) sous la forme de plans (P1), une gorge m étant formée le long de la partie centrale des moyens formant organes d'alignement (U) dans le sens de la largeur de ceux-ci, lesdits plans (P1) faisant fonction de surfaces de roulement du galet cylindrique correspondant (R). 2. Joint à double cardan du type tripode comportant trois chemins de roulement (1) situés dans un logement (H); trois moyens formant organes d'alignement en forme de U, dont chacun est disposé entre ledit chemin de roulement correspondant (1), et trois galets cylindriques (R) montés de manière mobile sur trois tourillons (2) montés sur un arbre (S), lesdits moyens serrant les galets cylindriques (R), caractérisé en ce que les moyens formant organes d'alignement (U) possèdent une surface de contact avec ledit chemin de roulement (1) sous la forme d'une surface cylindrique, sont fixés au logement (H) de manière relativement mobile dans ledit chemin de roulement (1), la surface de contact des galets cylindriques (R) avec le plan du moyen formant organe d'alignement correspondant (U) se présentant sous la forme de surfaces cylindriques, une gorge (m) étant formée le long de la partie centrale de la surface périphérique des galets cylindriques (R), dans le sens de la hauteur de ceux-ci, les galets cylindriques (R) roulant sur les plans des moyens formant organes d'alignement (U). 3. Joint à double cardan du type tripode selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les surfaces de contact des moyens formant organes d'alignement (U) avec le chemin de roulement correspondant (1) du logement (H) comportent des surfaces cylindriques continues sur toutes leurs zones. 4. Joint à double cardan du type tripode selon la revendication 1 - 8 - ou 2, caractérisé en ce que les surfaces de contact des moyens formant organes d'alignement (U) avec le chemin de roulement correspondant (1) du logement (B) comportent en partie des surfaces cylindriques discontinues.