Brevet FR2603957A1 — publié le 19880318

JOINT UNIVERSEL HOMOCINETIQUE La présente invention se rapporte à un joint universel homocinétique utilisé principalement pour des véhicules à roues avant motrices, et en particulier à un joint universel homocinétique de type tripode. Comme joint universel usuel de ce type, on connatt celui qui est représenté sur la figure 10 annexée, qui comprend une pièce extérieure 1 ou tulipe, comportant dans sa surface intérieure trois gorges de guidage cylin- driques 2 s'étendant axialement, une pièce tripode 3 montée dans la pièce extérieure 1 et comportant trois tourillons 4 disposés radialement, et des galets sphéri- ques 5 rotatifs et axialement coulissants, montés sur les tourillons 4. Chaque galet sphérique 5 est prévu pour entrer en contact avec des surfaces de guidage 6 formées sur les deux côtés de la gorge de guidage 2. Dans un joint universel homocinétique de ce type, lorsqu'on transmet une rotation et que la pièce extérieure 1 est inclinée suivant un angle de travail par rapport à la pièce tripode 3, chaque galet sphérique se déplace obliquement en translation par rapport à la surface de guidage 6 de la gorge de guidage cylindrique 2, comme représenté sur les figures 10 et 11 annexées, de sorte qu'un mouvement de roulement normal du galet sphérique 5 est empêché. Plus précisément, bien que chaque galet sphérique 5 tende à rouler dans la direction indiquée par une flèche (a) sur la figure 10, il est obligé de se déplacer le long de chaque gorge de guidage 2 qui est cylindrique et parallèle à l'axe de l'anneau exté- rieur 1. Par suite, un glissement peut se produire entre les surfaces de guidage 6 des gorges de guidage 2 et les galets sphériques 5, ce qui engendre une éléva- tion de température et une poussée favorisant les vi- brations. La figure 12 annexée est un graphique illustrant la relation entre l'angle de phase du joint et la poussée induite. Le mécanisme de la poussée induite ainsi créée est décrit plus loin avec référence à la figure 9 annexée, qui illustre la façon dont les pièces sont placées pendant la transmission de la rotation lorsque la pièce extérieure 1 forme un angle de travail par rapport à la pièce tripode 3. Lorsque le joint tourne, les galets sphé- riques 5 montés sur les tourillons 4 de la pièce tripode 3 effectuent une translation en va-et-vient dans la direction axiale de la pièce extérieure 1, le long des surfaces de guidage 6 sur la pièce extérieure 1. Comme représenté sur la figure 9, trois galets sphériques 5 effectuent un mouvement coulissant du point P au point P', de Q à Q' et de R à R', respectivement, et revien- nent ensuite à la position initiale, effectuant un aller- retour sur chaque surface de guidage 6 à chaque tour du joint. La force de contact agissant entre les surfaces de guidage 6 et les galets sphériques 5 induit une poussée. La direction et l'intensité de la poussée produite par chaque galet sphérique 5 varient avec la phase de rotation. Comme représenté sur la figure 9, deux des trois galets sphériques 5 sont tirés vers le côté gauche de la pièce extérieure 1 et l'autre galet est tiré vers son c8té droit, de sorte qu'une poussée est induite. Comme il apparaît sur la figure 12 annexée, la somme des poussées produites par les trois galets sphériques 5 varie périodiquement d'une valeur positive à une valeur négative, et vice versa, trois fois par tour du joint. L'amplitude est assez grande pour provo- quer divers problèmes de vibrations sur les véhicules. La présente invention a pour objet un joint universel homocinétique de type tripode, qui évite les inconvénients précités et qui réduit la poussée induite, éliminant ainsi les problèmes liés aux vibrations. Conformément à la présente invention, le galet monté sur chaque tourillon comprend un anneau intérieur et un anneau extérieur, l'anneau intérieur présentant une périphérie extérieure sphérique et l'anneau extérieur présentant une périphérie intérieure cylindrique. L'anneau intérieur est en contact avec l'anneau extérieur, entre la périphérie extérieure sphé- rique de l'anneau intérieur et la périphérie intérieure cylindrique de l'anneau extérieur. L'anneau extérieur présente une périphérie extérieure guidée dans une direc- tion parallèle à l'axe de la pièce extérieure par la surface de guidage de galet formée sur la pièce exté- rieure. Le joint universel homocinétique conforme à la présente invention procure les avantages suivants: (a) puisque l'anneau extérieur roule régulièrement le long des surfaces de guidage formées sur la gorge de guidage, dans une direction parallèle à l'axe de l'anneau extérieur, la résistance engendrée par le glissement est faible, de sorte que l'élévation de température et les vibrations résultant d'une poussée induite sont diminuées; (b) puisque l'anneau extérieur et l'anneau intérieur sont en contact mutuel entre la périphérie intérieure cylindrique de l'anneau extérieur et la périphérie exté- rieure sphérique de l'anneau intérieur, les mouvements relatifs entre ces anneaux et le fonctionnement du joint avec un certain angle de travail sont réguliers et le frottement et l'élévation de température dans le joint sont faibles; (c) puisque les anneaux intérieurs et extérieurs ont des configurations simples, leur usinage est très facile et économique. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description ci-après, avec référence aux dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est une vue de côté en coupe verticale d'un premier mode de réalisation d'un joint universel homocinétique conforme à la présente invention; - la figure 2 est une coupe transversale de ce joint; - la figure 3 est une coupe verticale de ce joint, présentant un certain angle de travail; - la figure 4 est un schéma illustrant la façon dont l'anneau intérieur se déplace par rapport à l'anneau extérieur; - la figure 5 est une coupe transversale partielle à plus grande échelle du premier mode de réalisation; - la figure 6 est une vue semblable d'un deuxième mode de réalisation; - la figure 7 est une vue semblable d'un troisième mode de réalisation; - la figure 8 est une vue semblable d'un quatrième mode de réalisation; - la figure 9 est un schéma illustrant le mouvement d'un joint usuel; - la figure 10 est une vue de côté en coupe verticale d'un joint suivant l'art antérieur; - la figure 11 est une vue en perspective illustrant le roulement du galet sphérique dans le joint suivant l'art antérieur; et - la figure 12 est un graphique illustrant la relation entre la poussée induite et l'angle de phase de chaque tourillon. Les figures 1 à 5 représentent le premier mode de réalisation de la présente invention. Une pièce extérieure 10 ou tulipe comporte, à son extrémité fermée, un premier arbre solidaire 11 et elle comporte, dans sa surface intérieure, trois gorges de guidage axiales 12 disposées à intervalles angulaires égaux de 1200, comme dans un joint homocinétique usuel. Chaque gorge de gui- dage 12 présente, de chaque côté, une surface 13 de guidage de galet. Une pièce tripode 15 montée dans la pièce extérieure 10 s'engage sur une partie striée 17 formée sur une extrémité d'un deuxième arbre 16 et elle est tenue entre un épaulement 18 et un anneau élastique 19, de façon à l'empêcher de glisser. La pièce tripode 15 comporte trois tourillons 20 sur chacun desquels est monté de façon tournante un galet comprenant un anneau intérieur 21 et un anneau extérieur 22. Chaque anneau intérieur 21 est monté sur le tourilion 20 par l'intermédiaire d'éléments de roule- ment 23 et il est tenu entre un épaulement 26 de la pièce tripode 15 et un anneau élastique 27 de sorte qu'il ne peut pas se déplacer dans la direction axiale du tou- rillon 20. L'anneau extérieur 22 est monté sur une péri- phérie extérieur sphérique 24 de l'anneau intérieur 21 et il présente une périphérie extérieure sphérique 25 qui est guidée par les surfaces 13 de guidage de galet. L'anneau intérieur 21 rencontre l'anneau extérieur 22 par contact entre la périphérie extérieure sphérique 24 de l'anneau intérieur et une périphérie intérieure cy- lindrique 28 de l'anneau extérieur. La figure 3 illustre le premier mode de réalisation, disposé suivant un certain angle de travail. L'anneau intérieur 21 est incliné par rapport à l'anneau extérieur 22 et se déplace le long de la périphérie in- térieure cylindrique 28 de l'anneau extérieur 22. L'an- neau extérieur 22 roule régulièrement le long des sur- faces de guidage 13, sur la pièce extérieure 10, dans une direction parallèle à l'axe de la pièce extérieure 10. Par suite, la résistance de glissement est diminuée. La figure 4 illustre la façon dont l'anneau intérieur 21 se déplace par rapport à l'anneau extérieur 22. Le centre A de la pièce tripode 15 se trouve sur l'axe X de la pièce extérieure 10, lorsque l'angle de travail est nul. L'axe de l'anneau extérieur 22 et le centre C de l'anneau intérieur 21 se trouvent sur l'axe B de la surface 13 de guidage de galet. Lorsque les arbres forment un angle de travail Q., le centre de la pièce tripode 15 se déplace de A à A', qui est au-dessous de l'axe X. Ainsi, l'anneau intérieur 21 est incliné par rapport à l'anneau extérieur 22 et le centre de l'anneau intérieur 21 se déplace du point C au point C', qui est au-dessous du centre de l'anneau extérieur 22. Puisque la périphérie extérieure sphérique 24 de l'anneau inté- rieur 21 roule le long de la périphérie intérieure cylin- drique 28 de l'anneau extérieur 22, le mouvement de l'anneau intérieur par rapport à l'anneau extérieur est très doux. La figure 5 est une coupe transversale illus- trant la façon dont la surface 13 de guidage de galet, l'anneau extérieur 22 et l'anneau intérieur 21 sont en contact mutuel. Les centres des rayons de courbure R et R2 des périphéries extérieures sphériques 24 et 25 de l'anneau intérieur 21 et de l'anneau extérieur 22, -7 respectivement, sont tous deux situés sur l'axe du tourillon 20. La surface de guidage 13 formée sur la pièce extérieure 10 comprend deux surfaces cylindriques 29 et 30 ayant toutes deux des rayons de courbure plus grands que le rayon de courbure R2 de la périphérie extérieure sphérique 25 de l'anneau extérieur 22. La périphérie extérieure sphérique 25 de l'anneau extérieur 22 est en contact angulaire avec la surface de guidage 13, en deux points D et E. Du fait du contact angulaire, l'anneau extérieur 22 est guidé dans une direction pa- rallèle à l'axe de la pièce extérieure 10. La partie centrale de la surface de guidage 13 sert de réserve de graisse. La figure 6 représente le deuxième mode de réalisation de l'invention. Sa construction est la même que celle du premier mode de réalisation, à l'excep- tion de la configuration d'une surface de guidage 13a et de celle de la périphérie extérieure de l'anneau extérieur 22a. La surface 13a de guidage de galet comprend deux plans 31 et 32 formant un angle l'un avec l'autre. La périphérie extérieure de l'anneau extérieur 22a est définie par deux surfaces coniques 33 et 34, en confor- mité avec la configuration de la surface de guidage 13a. L'anneau extérieur 22a est guidé dans une direction parallèle à l'axe de la pièce extérieure 10, par le contact entre les deux plans 31 et 32 de la surface de guidage 13a et les deux surfaces coniques 33 et 34 de l'anneau extérieur 22a. Bien que, dans ce mode de réa- lisation, l'anneau extérieur soit convexe, en section, et que la surface de guidage de galet soit concave, l'inverse est possible. La figure 7 représente le troisième mode de réalisation, qui diffère du premier seulement par la configuration d'une surface de guidage 13b et de la péri- phérie extérieure d'un anneau extérieur 22b. La surface de guidage 13b est un plan pré- sentant des épaulements 35 et 36 aux deux extrémités. Une périphérie extérieure 37 de l'anneau extérieur 22b est cylindrique et ses parties d'extrémité sont guidées par les épaulements 35 et 36 dans une direction paral- lèle à l'axe de la pièce extérieure 10. La figure 8 représente le quatrième mode de réalisation, dans lequel une périphérie extérieure 25c d'un anneau extérieur 22c est sphérique, comme dans le premier mode de réalisation. Son rayon de courbure R3, qui est plus petit que le rayon de courbure R2 de l'anneau extérieur du premier mode de réalisation, est fixé à 40 % environ de la distance entre l'axe de tou- tillon 20 et la surface 13c de guidage de galet. La surface de guidage 13c a la forme d'un arc gothique, en section, comprenant deux surfaces cy- lindriques 29c et 30c ayant toutes deux des rayons de courbure plus grands que le rayon de courbure R3. La périphérie extérieure sphérique 25c de l'anneau exté- rieur 22c est en contact angulaire avec la surface 13c de guidage de galet en deux points Fet G, suivant un angle de contact a de 200 environ. La largeur de l'anneau extérieur 22c est plus petite que celle de l'anneau intérieur 21, de sorte que le diamètre extérieur de la pièce extérieure est plus petit que ce diamètre dans les autres modes de réalisation. Un épaulement 38 faisant saillie le long de l'anneau extérieur 22c est prévu à l'angle de la surface 13c de guidage de galet, sur le côté de la gorge de guidage 12, afin de limiter à une valeur minimale la déviation de l'anneau extérieur 22c. REVENDICATIONS 1. Joint universel homocinétique compre- nant: une pièce extérieure (10) comportant dans sa surface intérieure trois gorges de guidage (12) s'éten- dant axialement et également espacées angulairement autour de son axe, chacune de ces gorges de guidage présentant de chaque c8té une surface (13) de guidage de galet qui s'étend dans la direction axiale de la pièce extérieure; une pièce tripode (15) comportant trois tourillons (20) dirigés radialement et également espacés angulairement autour de son axe, ladite pièce tripode étant montée dans ladite pièce extérieure de sorte que les tourillons de la pièce tripode pénètrent dans les gorges de guidage respectives de la piece extérieure. Un galet monté de façon tournante sur chaque tourillon et guidé par la surface de guidage de galet; caractérisé en ce que ledit galet comprend un anneau intérieur (21) et un anneau extérieur (22), ledit anneau intérieur présentant une périphérie extérieure sphérique (24) et ledit anneau extérieur présentant une périphérie intérieure cylindrique (28), l'anneau intérieur étant en contact avec l'anneau extérieur entre ladite périphérie extérieure sphérique de l'anneau intérieur et ladite périphérie intérieure cylindrique de l'anneau extérieur, l'anneau extérieur présentant une périphérie extérieure (25) guIdée dans une direction parallèle à l'axe de la pièce extérieure par ladite surface (13) de guidage de galet formée sur la pièce extérieure. 2. Joint universel homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (13a) de guidage de galet comprend deux plans (31, 32) formant un angle l'un avec l'autre, et en ce que la périphérie extérieure de l'anneau extérieur comprend deux surfaces conique (33, 34) en conformité à la configuration de ladite surface de guidage de galet. 3. Joint universel homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de guidage de galet comprend un plan (13b) présentant deux épaulements (35, 36) à ses deux extrémités, et en ce que l'anneau extérieur présente une périphérie extérieure cylindrique (37). 4. Joint universel homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (13c) de guidage de galet a une section en forme d'arc gothique comprenant deux surfaces cylindriques (29c, c) et en ce que l'anneau extérieur présente une périphérie extérieure sphérique (25c) en contact angu- laire en deux points (F, G) avec la surface de guidage de galet.