Brevet FR2594505A2 — publié le 19870821

FR 2594505 A2 19870821 FR 8602322 A 19860220 La présente addition a pour objet des perfectionnements au joint de transmission homocinétique pour véhicules automobiles décrit au brevet principal. Le brevet principal décrit un joint de transmission homocinétique, partiellement représenté à la Figure 1 annexée, qui comporte un organe male susceptible d être entrainé en rotation par un arbre menant AM et pourvu de bras ou tourillons radiaux 340. par exemple au nombre de trois formant un tripode. Sur chaque bras 340 est monté un élément de roulement constitué par deux secteurs séparés dont l un seulement 310 a été représenté à la Figure 1, et qui coo pèrent chacun avec un chemin de roulement R ménagé dans un organe femelle (barillet 3121 solidaire en rotation d un arbre mené (non représenté). Des coussinets élastiques expansibles sont interposés entre les bras 340 et les secteurs de roulement 310, chaque coussinet 320 étant formé par deux demi-coussinets cylindriques 320A et 320e, équipés chacun d un bord terminal recourbé 330 constituant un point d'ancrage engagé dans un trou ménagé radialement dans le bras 340. Les demi-coussinets 320A, 320B sont élastiques et adaptés pour pouvoir s expanseur radialement par pincement du bras associé 340 entre leurs extrémités. Le trou usiné dans le bras 340 et qui reçoit le point d'ancrage constitué par le bord recourbé 330 est déphasé angulairement de 90 relativement à la direction moyenne Y-Y de la charge P appliquée au coussinet 320. Or. dans le cas où 1 angularité du joint est maximum, lorsque le segment de roulement 310 tourillonnant sur le coussinet 320 se trouve dans sa position extrême et amorce sa course de retour, la force P s'est déplacée en P et le coussinet 320 est découvert d'un arc o( excédant 90-. Une force de frottement F apparait alors au point 500 situé à l'intersection de la surface intérieure du segment de roulement 310 et du demi-coussinet correspondant 3206. Cette force F tend à entrainer le demi-coussinet 3206 en rotation et provoque l'apparition d'une réaction Q appliquée au bord terminal d'indexage 330. i étant la distance entre le point 500 et le point d'application de la réaction Q, il en résulte un moment de flexion Qi au point 500 dans le demi-coussinet 320B, qui fléchit en modifiant sa courbure dans sa zone d'entrée sous le segment 310. Cette modification de courbure accroit exagérément la pression locale dans cette zone 500 et détruit le film de lubrifiant, ce qui amorce un début de grippage entre le segment 310 et le demi-coussinet 3206. Corrélativement, l'effort de retenue de l'extrémité d'indexage 330 s'accroit brutalement, de meme que la flexion. ce qui peut provoquer la rupture du demi-coussinet 3208 au point 500. L'addition a donc pour but de réaliser un coussinet radialement expansible, pour un joint homocinétique conforme au brevet principal et qui soit capable de fonctionner dans toutes les configurations dans d'excellentes conditions de fiabilité, sans risque de rupture sous angularité maximum. La présente addition vise également un outillage de fabrication industrielle de ces coussinets, ainsi que leur assemblage rationnel sur les tourillons du joint homocinétique, de manière à ce que leur fonctionnement soit également satisfaisant pour toutes les valeurs du couple à transmettre en permettant la formation et la conservation du film lubrifiant. Conformément à la présente addition, chaque demi-coussinet est pourvu d'un plot d'indexage sur le bras associé, situé intérieurement audit demicoussinet sur son axe de symétrie. Ainsi, le point d'ancrage de chaque demicoussinet étant déplacé de son extrémité à sa zone centrale, il ne peut plus se produire d'accroissement brutal de l'effort de retenue de l'organe d'indexage lorsque le joint est sous angularité maximum. De ce fait, l'apparition du moment de flexion susceptible de provoquer alors la rupture du demi-coussinet est exclue, et ainsi les coussinets peuvent fonctionner en toute fiabilité dans toutes les configurations du joint, y compris sous angularité maximum. Suivant un mode de réalisation de l'addition, chaque plot est soudé sur la surface intérieure du demi-coussinet associé dans la zone centrale de celui-ci, et engagé à coulisse dans un alésage du bras ménagé perpendiculairement à l'axe de ce dernier et coaxial à l'axe de symétrie des demi-coussinets, et un organe de rappel élastique des demi-coussinets vers leur position expansée est logé dans cet alésage, qui traverse le bras de part en part. L'outillage également visé par l'addition est adapté a la fabrication par filage à froid de demi-coussinets dont les plots sont évidés en forme de godets, et comprend une matrice ainsi qu'un poinçon de filage d'une ébauche. Suivant 1 addition, une entaille à fond cylindrique est menagée dans la matrice et le poinçon présente un contour cylindrique conjugué dans lequel est formé un évidement annulaire central complémentaire de la configuration du plot à filer, placé en appui dans l'entaille de la matrice. D'autres particularités et avantages de l'addition apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent plusieurs formes de réalisations à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue en élévation partielle du joint homocinétique conforme au brevet principal, - la Figure 2 est une vue en coupe transversale suivant II-II de la Figure 3 du tripode d'un joint de transmission homocinétique conforme au brevet principal et équipé de coussinets expansibles suivant une première forme de réalisation de l'addition; - la Figure 3 est une vue mi-coupe axiale, mi-élévation du tripode et de l'arbre menant correspondant suivant III-III de la Figure 2; ; - la Figure 4 est une vue en coupe transversale d'un bras du tripode des Figures 2 et 3 suivant IV-IV de la Figure 2 dans un plan parallèle à l'axe général du joint homocinétique; - la Figure 5 est une demi-vue en coupe transversale a échelle agrandie d'un bras d'un tripode du joint équipé d'un demi-coussinet selon un second mode de réalisation; - la Figure 6 est une vue en coupe longitudinale suivant VI de la Figure 7 d'un troisième mode de réalisation du demi-coussinet selon l'addition; - la Figure 7 est une vue mi-coupe, miélévation suivant VII de la Figure 6; - la Figure 8 est une vue en élévation avec coupe partielle d'un outillage de fabrication de demi-coussinets conformes à l'addition; - la Figure 9 est une vue en coupe transversale suivant IX-IX de la Figure 8; - la Figure 10 est une vue en élévation du demi-coussinet visible aux Figures 8 et 9;; - la Figure 11 est une vue en élévation d'une ébauche à partir de laquelle est obtenu le demi-coussinet de la Figure 10 par mise en oeuvre de l'outillage des Figures 8 et 9: - les Figures 12 et 13 sont des demi-vues en coupe transversale d'un bras du tripode et de deux autres formes d'exécution d'un demi-coussinet associé celui-ci; - les Figures 14 et 15 sont des vues en élé- vation latérale de deux autres variantes de realisa- tion de deux coussinets associés à un même bras du tripode, montrant en coupe les plots d'indexage correspondant dans un plan contenant l'axe du bras; - la Figure 16 est une vue de dessus d'un segment de roulement associé à un bras du tripode du joint visé par l'addition, illustrant la répartition des forces exercées par ce bras sur le segment;; - la Figure 17 est une vue de dessus en plan schématique d'un bras et du coussinet associé, avec illustration de la répartition des forces exercées sur le coussinet et le bras par le segment de roulement correspondant. Dans le premier mode de réalisation du joint illustré aux Figures 2 à 4, celui-ci comporte un arbre menant A M pourvu d'un tripode terminal T constitué de trois bras radiaux 340 chacun équipés de deux segments de galets 310 roulant sur des pistes R ménagées dans le barillet 312, un perçage axial 341 étant formé dans chaque bras 340. Les bras 340 sont respectivement munis de deux demi-coussinets semi-cylindriques 600 entourant le bras associé 340 et radialement expansibles de part et d'autre de celui-ci. Suivant l'addition, chaque demi-coussinet 600 est pourvu d'un plot 410 d'indexage sur le bras associé 340, situé intérieurement au demi-coussinet 600 sur son axe de symétrie Y-Y' (Figure 4). Dans ce mode de réalisation, chaque plot d'indexage 410 présente la forme d'un godet ou d'une cuvette, et est soudé par sa surface extérieure cylindrique à la surface intérieure du demi-coussinet correspondant 410 dans la zone centrale de celui-ci.De plus, chaque plot 410 est engagé â coulisse dans un alésage 370 cy cylindrique dans l'exemple décrit, intérieur au bras 340 et ménagé perpendiculairement à l'axe Z-Z' de ce dernier et à l'axe X-X' de l'arbre A M du joint homoci nétique. Chaque alésage transversal 370 contient un organe de rappel élastique des deux demi-coussinets 410 vers leur position expansée autour du tourillon 340, cet organe de rappel étant constitué dans l'exemple décrit par un ressort hélicoïdal 390 en appui par ses extrémités sur le pourtour des godets 410. La soudure de ces derniers sur les demi-coussinets 600 peut être exécutee par toute technique connue, par exemple décharge électrique, bombardement électronique, laser, friction, etc.Il convient enfin de noter que la surface laterale 420 des plots 410 est cylindrique afin d'éviter tout risque de coincement dans l'alésage 370 lors de l'expansion radiale des demi-coussinets 600, cette surface latérale pouvant etre également sphérique comme dans une variante de réalisation qui sera décrite plus loin. Comme expliqué au brevet principal, l'expansion radiale des demi-coussinets 600 a pour but de résorber le jeu entre la surface 314 des tourillons 340 et les segments de galets 310 roulant sur les chemins R. On remarque également que dans la réali sation de la Figure 2, les perçages axiaux 341 des bras 340 s'étendent sur toute la longueur de ceux-ci et débouchent ensemble au centre du tripode T, alors que dans la variante des Figures 3 et 4, ces perçages ouverts 341 sont remplacés par des alésages borgnes 328. Les alésages 341 et 328 confèrent aux bras 340 une certaine souplesse élastique radiale leur permettant de s'ovaliser sous l'effet de la charge P reçue des segments de galets 310, par l'intermédiaire des demi-coussinets 600. L'épaisseur des parois 329 et 331 des bras 340 est telle que l'accroissement du rayon de courbure sous charge de ces parois corresponde à l'augemention du rayon de courbure des segments de galets correspondants 310. Cette particularité de l'invention a pour avantage de permettre de conserver une coïncidence de courbure entre les surfaces de glissement du segment 310 et du demi-coussinet 600 (rapport de conformité) et d'assurer les meilleures conditions de formation du film de lubrifiant. On évite également de la sorte le phénomène d'écrasement du film de lubrifiant à l'entrée sous le segment 310 en 500 (Figure 1) lorsque ce segment 310 est en position d angularite extrême.En effet, avoir Figure 16) l'effort P d'appui du segment torique 310 sur le chemin de roulement R est transféré par l'alésage 325 du segment 310 sur la surface de glissement du demi-coussinet 600, sous la forme d'une pression p1, P2,...Pn variable dans le film de lubrifiant, distribuée sur la surface de l'alésage 325 approximativement comme représente à la Figure 16, en décroissant de part et d'autre de la direction de la charge P. Il en résulte que le segment 310 a tendance à s'ouvrir en flexion comme représenté en traits in terrompus 310'. En contrepartie, comme on le voit à la Figure 17, le tourillon tubulaire 340 est soumis, par l'intermédiaire du demi-coussinet 600, à cette meme pression P distribuée angulairement comme indiqué par les flèches P1, P2,...Pn, et a tendance s'ovaliser en prenant la configuration 340' représentée en traits mixtes, tandis que le coussinet 600 prend corrélativement la configuration ovalisée 600'. Pour que la distribution de pression soit optimum pour toutes les valeurs prises par l'effort P, il suffit de dimensionner l'alésage 341 (ou 328) du tourillon 340 pour que les rayons de courbure des alésages 325 du segment 310 et de la portee du coussinet correspondant 600 varient dans la meme proportion, pour des charges P quelconques correspondant aux couples d'utilisation du joint homocinétique. Dans la forme de réalisation représentée à la Figure 5, le coussinet 414 est muni d'un plot massif ou pion 415 présentant une surface extérieure cylindrique solidarisée avec le demi-coussinet 414 par un cordon de soudure 416. Le pion 415 est centré par sa surface latérale cylindrique 420' à l'intérieur d un ressort hélicoidal 316 en fil rond ou carré, lui-même guidé à l'intérieur d'un alésage transversal 317 du tourillon 340, lequel est ici dépourvu d'ale- sage axial. Les Figures 6 et 7 montrent une autre forme d'exécution du demi-coussinet 601, dans laquelle son plot d'indexage 602 est massif et fait partie intégrante du demi-coussinet 601 avec lequel il est donc venu de matière. Ce dernier peut être obtenu en métal fritté, ou par formage à froid d'acier, de laiton ou de tous autres métaux aptes au glissement. Les Figures 8 à 11 illustrent une autre for me de réalisation du demi-coussinet 603, qui est ici muni d'un plot central d'indexage 327 évidé en forme de cuvette ou de godet et venu de matière avec le reste du demi-coussinet 603, ainsi que, représenté schematiquement, l'outillage de fabrication de ce demicoussinet par filage à froid. Cet outillage comprend une matrice 400 dans laquelle est ménagée une entaille 422 à fond cylindrique, et un poinçon 323 fixé à un porte-poinçon 385, le poinçon 323 présentant un contour cylindrique conjugué de l'entaille 422 et dans lequel est agencé un évidement annulaire central 324 complémentaire de la configuration du plot 603 à filer. Le porte-poinçon 385 transmet à la matrice 400 l'effort fourni par un piston de presse réalisé de façon connue en soi et non représenté. Avant le formage proprement dit, l'ébauche de départ est une billette 321 en acier convenablement recuit, posée sur la matrice 400 entre deux encoches supérieures 326 délimitant l'entaille 422. Lors de la descente du poinçon 323, la billette 321 est d'abord courbée en fer à cheval, puis aplatie ainsi que son excroissance 321' sous forte pression, et le métal vient se loger dans l'espace annulaire 324, en formant le plot central 327 d'indexage du demi-coussinet 603, ce dernier prenant la configuration visible à la Figure 10 à la fin de l'opération de formage. Cet outillage et sa mise en oeuvre présentent les avantages suivants : grande solidité et fiabilité des coussinets 603 et des plots d'indexage 327, surface de glissement polie et glacée, coût de fabrication réduit, très bonne géométrie de la surface de glissement. La Figure 12 montre une variante de réali sation du coussinet 60X dans laquelle celui-ci est muni d'un plot d'indexage 610 en forme de cuvette ou godet, à surface latérale 611 cylindrique pouvant glisser dans l'alésage transversal 370 du bras 340. Le plot 610 est soudé à la surface intérieure du demicoussinet 604 par une surface annulaire 612 située dans la zone centrale du demi-coussinet et sensiblement coaxiale à son axe Y-Y'. La Figure 13 montre une autre variante dans laquelle le demi-coussinet 605 est pourvu intérieu- rement d'un plot d'indexage 613 en forme de godet ayant une surface latérale dont seule la partie 614 la plus proche de l'axe du bras 340 est cylindrique et peut glisser sur la surface de l'alésage interne 370. Le plot 613 présente, en vis-å-vis du demi-coussinet 605, une excroissance centrale ou bossage 615, cylindrique et soudé à la surface intérieure du demi-coussinet 605. Les Figures 14 et 15 illustrent deux autres modes de réalisation des demi-coussinets selon l'addition, dans lesquels les extrémités en vis-à-vis de deux coussinets montés sur un même bras sont profilées de maniére à s'emboiter mutuellement en délimitant des surfaces de guidage. Ainsi, dans la variante de la Figure 14, les deux demi-coussinets associés 606, 607 pourvus de plots 608 en forme de godets soudés à la paroi intérieure des demi-coussinets respectifs, comportent des extrémités dans lesquelles sont ménagés des créneaux 609 recevant des languettes conjuguées 617, chaque extrémité étant pourvue d'une languette 617 et d'un créneau 609. Dans la variante de la Figure 15, les demicoussinets 606', 607' ont leurs extrémités pourvues de chevrons complémentaires 618, 619. Dans les deux cas, les extrémités des demi-coussinets ainsi convenablement profilées assurent un guidage mutuel de ceux-ci et une surface d'appui continue pour le segment de roulement lors de l'expansion radiale des demi-coussinets. Les coussinets conformes à l'addition peuvent être réalisés, comme déjà indiqué, en métal fritté ou par formage à froid d'acier ou d'autres métaux aptes au glissement, mais ils peuvent également être constitués en acier recouvert d'une couche antifriction en un métal plus malléable approprié, ou en matière plastique telle que le Nylon". L'épaisseur des coussinets peut être importante, car ils ne doivent satisfaire à aucune caractéristique élastique particulière. Par ailleurs, dans le cas où des aiguilles sont interposées entre les-segments de roulement 310 et les demi-coussinets (600, 41X, 601,...), les particularités prévues par la présente addition permettent une répartition équitable des charges sur les aiguilles, indépendamment du couple à tr,ansmettre. Dans toutes les formes de réalisation men tionnées ci-dessus, la fiabilité de fonctionnement des coussinets est assurée et les risques de rupture de ceux-ci lorsque le joint homocinétique est sous angularité maximum sont donc écartés, grâce à l'indexage des demi-coussinets sur leurs axes de symétrie. REVENDICATIONS 1 - 3oint de transmission homocinétique selon la revendication 1 du brevet principal, comportant un organe mâle susc.ptible d'être entraîné en rotation par un arbre menant (AM? t pourvu de bras radiaux (340) sur chacun desquels est monté un élément de roulement (310) emprisonné dans une paire de chemins de roulement (R) ménagés dans un organe femelle 1312) solidaire en rotation d'un arbre mené, des coussinets élastiques expansibles (600, 601, 603,...) interposés entre les bras radiaux (340) et les élé- ments de roulement (310), et chaque élément de roulement étant constitué par deux secteurs séparés 1310) coopérant chacun avec un chemin de roulement (R), dans lequel chaque coussinet est formé par deux demi-coussinets semi-cylindriques et équipés de moyens (410, 415,...) de solidarisation axiale et en rotation avec le bras associé (340) pourvu de moyens complémentaires (370, 390) aptes à coopérer avec lesdits moyens de solidarisation, ces demi-coussinets pouvant s'expanser radialement par pincement entre leurs extrémités du bras sur lequel ils sont montés, caractérisé en ce que chaque demi-coussinet (600, 601....) est pourvu d'un plot (410, 327, 415, 610....) d'indexage sur le bras associé (340), situé intérieurement audit demi-coussinet sur son axe de symetrie (YY'). 2 - Joint de transmission selon la revendication 1 de la présente addition. caractérisé en ce qu chaque plot (410, 415, 610,...) est soudé sur la surface intérieure du demi-coussinet (600, 414, 604,...) associé dans la zone centrale de celui-ci, et engagé à coulisse dans un alésage (370) du bras 1340) ménagé perpendiculairement à l'axe (ZZ') de ce dernier et coaxial à l'axe de symétrie (YY') des demi-coussi nets, et un organe de rappel élastique (390) des demi-coussinets vers leur position expansée est logé dans cet alésage (370). 3 - Joint selon la revendication 2, carac térisé en ce que les plots d'indexage sont massifs (415, 602) ou en forme de godets 4 - Joint selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plots (410, 610, 415,...) présentent une surface latérale sphérique (611, 614) ou cylindrique (420). 5 - Joint selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que chaque plot (602, 327) fait partie intégrante du demi-coussinet (601, 603), et peut être massif (602) ou en forme de godet (327). 6 - Joint selon l'une des revendications 1 à 5. caractérisé en ce que les plots d'indexage (410,..), réalisés en un métal, apte au glissement, sont recouverts d'une couche anti-friction malléable, métallique ou en matière plastique. 7 - Joint selon l une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les extrémités en vis-å-vis de deux demi-coussinets (606, 607) montés sur un même bras (340) sont profilées de manière à s'emboiter mutuellement en délimitant des surfaces de guidage, par exmple des entailles complémentaires en créneaux (609) et languettes (617), ou en chevrons (618. 619). 8 - Joint selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans chaque bras radial (340) de l'organe mâle (T), est ménagé un passage axial (341) communiquant au centre dudit organe mâle avec les autres perçages (341), ou un alésage axial borgne (328), dimensionné de façon que l'épaisseur de la paroi (331) du bras 9 - Outillage de fabrication de demi-coussinets (603) conformes à la revendication 1 et dont les plots (327) sont évidés en forme de godets, comprenant une matrice (400) et un poinçon (323) de filage à froid d'une ébauche (321), caractérisé en ce que dans la matrice (400) est ménagée une entaille