Brevet FR2621370A1 — publié le 19890407

La présente invention a pour objet un joint homocinétique fixe pour transmissions de roues mo- trices de véhicules automobiles. Plus précisément, le joint visé par l'in- vention est du type comportant une tulipe solidaire d'un arbre d'entraînement, constituée de trois pétales s'étendant axialement, un tripode à trois bras radiaux portant des secteurs sphériques coopérant avec des portées sphériques intérieures de galets susceptibles de coopérer avec des chemins de roulement ménagés sur les pétales de la tulipe, ce tripode étant fixé à un bol solidaire d'un arbre de fusée de roue, et des mo- yens étant prévus pour solidariser axialement la tu- lipe avec le tripode. Ce type de joint homocinétique peut fonc- tionner sous une grande angularité, qui toutefois en pratique ne peut actuellement dépasser 46,5'. D'autre part, le diamètre relativement fai- ble de l'arbre de la tulipe oblige à prévoir une pièce intermédiaire entre celle-ci et l'arbre de liaison lorsque ce dernier a un diamètre élevé. L'invention a pour but, notamment, d'accroî- tre l'angularité maximale d'un joint du type ci-des- sus. Suivant l'invention, chaque bras du tripode comprend une partie décentrée dans un plan radial par rapport & une rotule centrale, et deux plats sont mé- nagés entre les secteurs sphériques, et les moyens pour solidariser axialement la tulipe avec le tripode comprennent une étoile centrale & trois branches adaptées pour coiffer de manière flottante radialement la rotule du tripode, et qui sont pourvues de moyens de retenue axiale dans la tulipe, cette étoile ayant ainsi deux degrés de liberté, radialement par rapport à la tulipe et en rotation avec la tulipe autour de l'axe général du joint. La combinaison de cette étoile flottante radialement et des parties décentrées des bras du tripode permet d'augmenter l'angularité maximale du joint, en la portant jusqu'à 50 et au-delà. En effet, lorsque le joint est sous angularité maximale, les branches de l'étoile viennent au contact de la partie décentrée des bras du tripode, qui les déplace radia- lement et angulairement dans la tulipe. D'autre part, la présence des plats entre les secteurs sphériques des bras du tripode, combinés au décentrage de ces bras, permet le montage sur cha- que bras d'un galet à portée intérieure sphérique. 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 un mode de réalisation à titre d'exemple non limitatif: - la Figure 1 est une vue en coupe axiale et élévation partielle d'un mode de réalisation du joint homocinétique selon l'invention, ce joint étant sous angularité nulle; - la Figure 2 est une coupe transversale suivant 2-2 de la Figure 1; - la Figure 3 est une vue en élévation dans la direction axiale de l'ensemble tripode constitué par le tripode proprement dit et par ses galets de roulement; - la Figure 4 est une vue en élévation la- térale de l'étoile de retenue axiale de la tulipe; - la Figure 5 est une vue en élévation dans la direction axiale de l'étoile de la Figure 4 engagée dans les pétales de la tulipe; - la Figure 6 est une vue en élévation du joint des Figures 1 et 2 sous angularité maximale; - les Figures 7 et 8 sont des vues en coupe axiale du joint dans les deux positions d'angularité maximale opposées; - la Figure 9 est une vue partielle illus- trant le mode de montage d'un galet sur la partie terminale sphérique du bras correspondant du tripode. Le joint représenté aux dessins est un joint homocinétique du type fixe, pour transmissions de roues motrices de véhicules automobiles. Ce joint comporte une tulipe 1 réalisée mo- nopièce avec un arbre d'entraînement 2 constituant la sortie d'un différentiel non représenté, un tripode 3 à trois bras radiaux 4 s'étendant à partir d'une ro- tule centrale 5, espacés d'intervalles angulaires égaux et qui portent chacun un galet 6 susceptible de coopérer avec un chemin de roulement 7 correspondant ménagé sur une face intérieure d'un pétale 8. Le tripode 3 est fixé à un bol 9 solidaire d'un arbre 11 de fusée de roue constituant la sortie du joint. Les pétales 8 sont angulairement espacés d'intervalles égaux et portent chacun deux chemins 7 de roulement aptes à coopérer avec un galet 6 res- pectif. Les chemins 7 s'étendent parallèlement à l'axe général X-X du joint, dont l'étanchéité est assurée, de manière connue en soi, par un soufflet 12 partiel- lement représenté. Le tripode 3 est constitué de la manière suivante: il comporte tout d'abord la rotule centrale , laquelle est formée d'une partie cylindrique 13 coaxiale à l'axe X-X et, de part et d'autre de cette partie cylindrique, de deux calottes sphériques 14 également coaxiales à l'axe XX. Les trois bras 4, réalisés monopièces avec la rotule 5, sont constitués chacun d'une partie radiale 15 décentrée par rapport à l'axe X- X du joint dans un plan radial, reliée à une partie terminale sphérique 16 par une zone intermé- diaire 17 évasée, limitée sur un côté par une surface 17a inclinée sur l'axe général X-X. Le décentrage des bras 15, de diamètre réduit par rapport à celui de la rotule 5, et les surfaces inclinées 17a délimitent ainsi des dégagements entre les parties terminales 16 et la rotule 5. La partie terminale 16 est constituée par deux secteurs sphériques 18 diamétralement opposés et orientés perpendiculairement à l'axe général XX auxquels se raccordent les surfaces inclinées 17a, et par deux plats 19 orientés axialement, perpendiculaires à l'axe X-X et ménagés entre les secteurs sphériques 18. Ces derniers peuvent coopérer avec des portées sphériques internes 21 des galets 6, qui présentent en outre des portées extérieures cylindriques 22 susceptibles de coopérer avec les pistes de roulement 7. Chaque bras 4 se termine par une extrémité saillante 23 sur laquelle est ménagé un plat permet- tant de souder le tripode 3 au bol 9 par laser ou par bombardement électronique. Pour solidariser axialement la tulipe 1 avec le tripode 3, le joint comprend une étoile centrale 24 à trois branches 25 adaptées pour coiffer de manière flottante radialement la rotule 5. A cet effet, les branches 25 sont incurvées et dimensionnées pour pou- voir venir s'intercaler entre les bras correspondants 4 (Figure 2) en roulant et en rotulant sur la calotte sphérique 14 par des portées concaves d'appui. De plus, l'étoile 24 est pourvue de moyens de retenue axiale dans la tulipe 1. Dans l'exemple de réalisation représenté, ces moyens de retenue comprennent, ména- gées & l'extrémité de chaque branche 25, une ailette transversale 27 monopièce avec le reste de l'étoile 24 et saillant radialement de la branche correspondante 25. Chaque ailette 27 est reçue avec un jeu radial mais sans jeu axial dans une gorge 28 formée dans le pétale correspondant 8, les ailettes 27 et les gorges 28 étant dimensionnées de façon que les ailettes 27 puissent se déplacer radialement dans les gorges 28, lesquelles débouchent à leurs extrémités sur les galets 6. Lorsque l'étoile 24 est montée sur le tripo- de 3 et que ses ailettes 27 sont reçues dans les gor- ges 28, cette étoile 24 est donc fixe axialement mais bénéficie de deux degrés de liberté, à savoir la pos- sibilité d'un débattement radial dans les gorges 28 et la possibilité de rotation avec la tulipe 1 autour de l'axe général X-X du joint. Des méplats sont ménagés sur la surface in- térieure du bol 9 en regard de chaque galet 6, & sa- voir: - un premier méplat transversal 29, séparé par un faible intervalle de la surface du galet 6, parallèle à l'axe général X-X, de faible largeur, mais de profondeur sensiblement égale au rayon du galet 6 (Figure 1); - et un second méplat 31, transversal et perpendiculaire au précédent, apte à coopérer avec la portée extérieure cylindrique 22 du galet associé 6. Enfin, lorsque l'étoile 24 est montée sur le tripode 3, elle est complétée par une muselière 32 de fermeture, coiffant la seconde calotte sphérique 14 et engagée dans des rainures 33 agencées aux extrémités des branches 25. La muselière 32 complète l'emprison- nement par l'étoile 24 de la rotule 5 et assure le maintien de l'ensemble du joint. L'effet technique et les avantages du joint qui vient d'être décrit sont les suivants. Tout d'abord, on procède comme suit au mon- tage du joint: on monte chaque galet 6 sur un bras 4 comme illustré à la Figure 9, c'est-à-dire qu'on pré- sente le galet 6 obliquement par rapport à l'axe gé- néral du bras 4, du côté de la surface inclinée 17a de celui-ci (flèche F1). Grâce aux plats 19 et au décen- trage de la partie 15 du bras 4, le galet 6 peut être glissé sur la partie terminale 16 jusqu'à ce qu'il vienne en butée sur la partie 15, entre la surface in- clinée 17a et la rotule 5 (position 6a sur la Figure 9). Il suffit alors de faire basculer le galet 6a autour d'un axe parallèle à l'axe général XX come indiqué par la flèche F2, pour terminer le montage du galet 6 sur le bras 4. On soude ensuite l'ensemble tripode 3 avec ses galets 6 sur le bol 9, de préférence au laser com- me indiqué ci-dessus. Cette technique de soudure au laser de l'ensemble 3, 6 sur le bol 9 présente l'avantage de ne provoquer qu'un faible échauffement des zones environnant la soudure. La zone de soudure 23 de chaque bras 4 s'étend sur toute la largeur du tripode, par exemple 16 mm, ce qui a pour avantage que le bol 9 participe à la résistance du tripode 3 lors- que le joint est soumis à un couple de torsion. Puis on met en place l'étoile 24 dans les gorges 28, et on introduit l'ensemble constitué par la tulipe 1 et son étoile 24 de retenue axiale sur l'en- semble bol 9-tripode 3 équipé des galets 6 et soudé au bol 9. On fait basculer le joint jusqu'à sa position de la Figure 7, dans laquelle il est possible de met- tre en place sur l'étoile 24 le couvercle constitué par la muselière 32 dont les bords recourbés viennent s'introduire dans les gorges 33 de l'étoile 24. Cette muselière 32, réalisée de préférence en acier à res- sort, assure le verrouillage de l'ensemble du joint. Les méplats 29, 31 du bol 9 ont une double fonction: d'une part, ils maintiennent les galets 6 dans une position approximativement tangentielle à la trajectoire T du centre du galet 6 sur la piste 7 de la branche 8 et/ou perpendiculaire au plan du tripode 3. D'autre part, les méplats 29, 31 laissent aux ga- lets 6 un débattement dans le plan radial suffisant et compatible avec l'angularité générée par le déport du joint. Par ailleurs, le jeu radial nécessaire à l'ab- sorption de ce déport est réparti entre l'étoile 24 et les bras 8 d'une part, et l'étoile 24 et la rotule centrale 5 du tripode 3 d'autre part. Il convient également de noter que le dégagement des branches 25 de l'étoile 24 hors des gorges 28 est empêché par la mise en contact des bras 4 avec les bords 25a et 25b de l'étoile 24 (Figure 2). L'obtention d'une angularité maximale supé- rieure à celle des joints antérieurs du même type, c'est-à-dire de 50 à 51' environ est rendue possible par les caractéristiques suivantes: faible diamètre des bras 4 du tripode 3 dans la zone de travail de l'étoile 24 de retenue axiale (parties décentrées 15), et degré de liberté en rotation de l'étoile 24 radia- lement par rapport à la tulipe 1. Ainsi, lorsque le joint est sous angularité maximum (Figure 7), l'inter- férence (ou contact) entre l'extrémité d'une branche et la surface inclinée 17a ainsi que la partie dé- centrée 15 du bras 4 associé entraine un coulissement radial et de rotation de l'étoile 24 dans les gorges 28. Dans la position d'angularité maximale symé- trique de la précédente (Figure 8), il y a interféren- ce entre la muselière 32 et la partie excentrée 15 du bras 4, interférence qui provoque également le cou- lissement radial de l'étoile 24 dans les gorges 28. Le joint conforme & l'invention présente encore les avantages techniques suivants: - par rapport aux joints antérieurs du même type, son rendement mécanique est augmenté et permet 15. un angle d'installation de 10 à 12', supérieur aux an- gles d'installation actuellement possibles (l'angle d'installation est l'angle entre un plan horizontal et l'arbre transversal de transmission entre le groupe moteur et la roue du véhicule). En effet, lorsque le joint travaille sous angle, le galet 6 n'est soumis à aucun mouvement axial et son axe reste pratiquement perpendiculaire au plan de la trajectoire T suivie par son centre. De plus, la surface des portées sphériques 18, 21 entre le galet 6 et le tripode 3 est dimensio- nnée de façon à réduire les pressions de contact par rapport à celles existant sur les joints antérieurs du type rappelé précédemment; l'encombrement général du joint, axial et radial, est réduit, compte tenu que les organes rou- lants travaillent à rayon constant par rapport au cen- tre du tripode 3. Ainsi les avantages ci-dessus (faible en- combrement et rendement améliorés) sont liés à l'agen- cement de galets 6 cylindriques rotulant et tournant sur les portées sphériques 18 du tripode 3. Enfin, grâce à la configuration des galets 6 et du tripode 3, les valeurs du déport sous angle sont diminuées, ce qui contribue à diminuer l'encombrement diamétral du joint. En résumé, les avantages essentiels du joint selon l'invention sont les suivants: 1 - Obtention d'une angularité maximale su- périeure ou égale à 50'. 2 - Rendement mécanique augmenté permettant un angle d'installation supérieur aux angles d'ins- tallation actuels, qui sont de 6 à 7'. Cet accroisse- ment de l'angle d'installation donne davantage de li- berté au constructeur du véhicule pour la réalisation du groupe moto-propulseur. 3 - Possibilité de recevoir sans pièce in- termédiaire des arbres de liaison de grand diamètre. 4 - Obtention d'un diamètre hors tout infé- rieur à celui des joints actuels. REVENDICATIONS 1 - Joint homocinétique fixe pour transmis- sions de roues motrices de véhicules automobiles, com- portant: une tulipe (1) solidaire d'un arbre d'en- trainement, constituée de trois pétales (8) s'étendant axialement, un tripode (3) & trois bras radiaux (4) portant des secteurs sphériques (18) coopérant avec des portées sphériques intérieures (21) de galets (6) susceptibles de coopérer avec des chemins de roulement (7) ménagés sur les pétales (8) de la tulipe (7), ce tripode étant fixé à un bol (9) solidaire d'un arbre (11) de fusée de roue, et des moyens étant prévus pour solidariser axialement la tulipe (1) avec le tripode (3), caractérisé en ce que chaque bras (4) du tripode (3) comprend une partie (15) décentrée dans un plan radial par rapport à une rotule centrale (5), et deux plats (19) sont ménagés entre les secteurs sphériques (18), et les moyens pour solidariser axialement la tulipe (1) avec le tripode (3) comprennent une étoile centrale (24) à trois branches (25) adaptées pour coiffer de manière flottante radialement la rotule (5) du tripode, et qui sont pourvues de moyens (27) de retenue axiale dans la tulipe (1), cette étoile (24) ayant ainsi deux degrés de liberté, radialement par rapport à la tulipe et en rotation avec la tulipe (1) autour de l'axe général (XX) du joint. 2 - Joint selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les extrémités (23) des bras (4) du tripode (3) sont soudées au bol (9) par laser ou bom- bardement électronique. 3 - Joint selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les branches (25) de l'étoile (24) sont incurvées et munies de portées intérieures d'ap- pui sur la rotule (5) du tripode (3), et sont interca- 1 1 lées entre les bras (4) de ce dernier de manière à pouvoir venir au contact des parties décentrées (15) de ces bras (4) lorsque le joint est sous angularité maximum et à ainsi pouvoir effectuer un déplacement radial et angulaire par rapport à la tulipe (1). 4 - Joint selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les moyens de retenue axiale de l'étoile (24) dans la tulipe (1) comprennent des ai- lettes (27) saillant radialement des bras (25) de l'étoile (24) et qui sont reçues dans des gorges (28) formées dans les pétales (8), les ailettes (27) pou- vant se déplacer radialement dans ces gorges (28). - Joint selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des méplats sont ménagés sur la surface intérieure du bol (9) en regard de chaque galet-(6): - un premier méplat transversal (29), paral- lèle à l'axe général (XX) du.joint, de profondeur sen- siblement égale au rayon du galet (6); - et un second méplat (31) perpendiculaire au précédent, apte à coopérer avec une portée extérieure cylindrique (22) du galet (6). 6 - Joint selon l'une des revendications 2 à , caractérisé en ce que les extrémités des trois branches (25) de l'étoile (24) sont reliées par une muselière (32) de fermeture fixée à celles-ci, de manière à emprisonner la rotule (5) du tripode (3) dans l'étoile (24), cette muselière étant dimensionnée de manière à pouvoir venir en interférence avec la partie décentrée (15) des bras (4) du tripode (3) sous angularité maximum du joint. 7 - Joint selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les parties décentrées (15) des bras (4) sont reliées aux parties sphériques (16) par une zone évasée (17) présentant une surface (17a) inclinée sur l'axe général (XX) du joint.