Brevet FR2619879A1 — publié le 19890303

L'invention se rapporte à un dispositif de mon- tage d'arbre articulé comprenant un joint articulé combi- né à -un mécanisme. L'invention concerne en outre un dis- positif de montage d'arbre articulé comprenant un joint articulé combiné à un palier intermédiaire. Le mécanisme précité peut être constitué, aussi bien par un réducteur ou une boite de vitesses auquel ou à laquelle fait suite un arbre de transmission lonqitudinal que par un diffé- rentiel terminé par des demi-arbres de roues. 0 On connait déjà des dispositifs du genre cité plus haut sous des formes de réalisation extrêmement di- verses et, en particulier, on a déjà décrit différentes formes de l'intégration de composants de joints articu- lés, ou de joints articulés complets, dans un mécanisme. Par exemple, on connaît déjà du fait AT-A-284 644 un différentiel dans lequel les bouts d'arbres sont solidai- res d'éléments intérieurs de joints articulés et o les éléments extérieurs correspondants des joints articulés sont constitués par des roues de sortie du différen- G tiel. L'invention a pour but de réaliser des dispositifs de montage d'arbres articulés du genre cité plus haut qui soient d'une construction simplifiée et dans lesquels on puisse se dispenser, au moins partielle- ment, en particulier des liaisons vissées ou à embotte- ment qui sont nécessaires dans les solutions déjà con- nues, et dans lesquels il soit possible d'effectuer un montage axial simple. En particulier, on vise à proposer, Dour des 0 dispositifs de montage d'arbres articulés à faible angle de flexion, une solution présentant un coût et un poids réduits. La solution apportée selon l'invention pour un dispositif de montage d'arbre articulé combiné à un méca- nisme consiste dans le fait qu'un bout d'arbre qui émer- ge du mécanisme constitue un élément intérieur du joint articulé qui présente des chemins de roulement de billes axiaux dont les axes médians sont parallèles à l'axe du bout d'arbre et en ce que l'élément extérieur du joint articulé présente lui aussi des chemins de roulement de billes axiaux dont les axes médians "ont parallèles à l'axe de cet élément. Dans un dispositif de montage d'arbre articulé combiné à un palier intermédiaire de l'arbre articulé, la solution selon l'invention consiste en ce qu'un bout d'arbre tenu dans le palier intermédiaire forme un élé- ment intérieur du joint articulé qui présente des che- mins de roulement à billes axiaux dont les axes médians sont parallèles à l'axe de cet élément et en ce que l'élément extérieur du joint présente également des che- mins de roulement de billes axiaux dont les axes médians sont parallèles à l'axe de cet élément. De cette façon, on réalise selon l'invention une solution simple sous l'aspect de la construction, qui permet un montage simple par emboîtement axial, et on obtient des propriétés homocinétiques satisfaisantes pour de faibles angles de flexion. Les chemins de roule- ment de billes prévus dans l'élément intérieur du joint sont formés sur l'extrémité rectiligne du bout d'arbre et peuvent être réalisés dans un mode peu compliqué sous l'aspect de la technique de fabrication, et on prévoit de préférence des éléments de joints articulés qui possè- dent cinq chemins de roulement de billes. La longueur re- lativement grande des chemins de roulement de billes as- sure la compensation du jeu axial, de sorte qu'un deuxiè- me joint articulé éventuellement nécessaire peut être réalisé sous la forme d'un joint articulé fixe. Pour maintenir les billes sensiblement dans un plan - afin de donner au joint articulé des propriétés proches de celles des joints homocinétiques - on doit de préférence prévoir sur l'élément extérieur du joint des butées axiales à faible écartement et/ou monter un élé- ment du type cage qui maintient les billes dans un rlan et peut en même temps servir de moyen auxiliaire de mon- tage au cours du montage par emboîtement. Selon une configuration préférée, pour les deux variantes de la solution selon l'invention, la section du bout d'arbre qui constitue l'élément intérieur du joint est élargie en arrière de la garniture d'étanchéi- té du bottier ou en arrière du support du palier, de ma- nière à former une butée axiale. L'élément extérieur com- O plémentaire du joint, est généralement suivi d'un arbre creux léqer, l'élément extérieur du joint Douvant être muni d'un fond ou pouvant au contraire présenter la for- me d'un corps tubulaire ouvert.. Dans le cas d'un dispositif de montage d'arbre articulé équipé d'un palier intermédiaire, selon une pre- mière forme avantageuse de réalisation, l'élément inté- rieur du joint qui constitue un bout d'arbre est prolon- qé au-delà de la région de contact des billes, dans le sens qui s'éloigne de la région du palier. Selon une au- O tre forme de réalisation avantageuse, l'élément exté- rieur du joint peut être prévu prolongé au-delà de la ré- gion de contact des billes, vers la réqion du palier. Ces deux mesures visent à permettre d'obtenir un meil- leur équilibre des masses par rapport au plan de contact des billes, afin de rendre l'arbre articulé moins sensi- ble aux vibrations radiales. Le prolongement du bout d'arbre du type cité plus haut peut en particulier être rétréci en cône, de manière à ne pas entraîner de diminu- tion de l'angle de flexion admissible du joint. O Le palier intermédiaire peut être emmanché sur le bout d'arbre de la façon habituelle et, de son côté, il peut être suspendu à un châssis, notamment à un chas- sis de véhicule, par une suspension souple. Dans une forme de réalisation simplifiée et par- ticulièrement avantageuse, un roulement à billes du pa- lier intermédiaire peut être également prévu directement sur le bout d'arbre, de sorte que le bout d'arbre forme en même temps la bague intérieure ou l'élément intérieur du roulement. On obtient alors une réduction du diamètre et une réduction de la masse. Des formes de réalisation du joint articulé qui sont particulièrement bien appropriées pour l'objet de l'invention précitée sont déjà décrites dans le P 37 10 78.3. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de quelques exemples de réalisation préfé- rés en regard des dessins annexés sur lesquels, la figure 1 représente un dispositif de montage d'arbre articulé accolé à un mécanisme à engrenages dans une première forme de réalisation (figure 1); la figure 2 montre un dispositif de montage d'arbre articulé accolé à un mécanisme à engrenages dans une deuxième forme de réalisation (figure 4); la figure 3 représente un dispositif de montage d'arbre articulé équipé d'un palier intermédiaire dans une première forme de réalisation (figure 2); la figure 4 représente un dispositif de montage d'arbre articulé équipé d'un palier intermédiaire dans une deuxième forme de réalisation (figure 3). Les éléments des différentes figures qui se cor- respondent mutuellement sont désignés par les mêmes numé- ros de référence. Sur la figure 1, on a représenté un bout d'ar- bre 1 qui émerge d'un nez de mécanisme 2 et est monté à joint étanche par rapport à ce dernier à l'aide d'une garniture d'étanchéité 3. A l'extrémité du bout d"arbre 1, sont formés, sans modification du diamètre, des che- mins de roulement de billes axiaux 4 dont les axes mé- dians sont parallèles à l'axe de l'arbre et dans les- quels notamment cinq billes 5 sont montées réparties sur la périphérie et mobiles en translation axiale. Les bil- les 5 sont retenues dans un même plan, par un élément an- nulaire 6 présentant la forme d'une caqe, et qui est en prise dans une gorge intérieure 7 de l'élément extérieur 7 du joint, avec possibilité de translation axiale. L'élément extérieur du joint présente des chemins de rou- lement de billes 9 axiaux dont les axes médians sont pa- rallèles à l'axe de l'élément du joint et dans lesquels les billes 5 sont elles aussi mobiles en translation axiale, la course de translation étant limitée par des butées axiales. Dans le sens allant vers l'intérieur de l'élément extérieur 8 du joint, sont prévues des premiè- res butées axiales 10 qui sont formées directement dans l'élément extérieur du joint. Dans le sens inverse, c'est-à-dire en allant vers l'extérieur du joint, des deuxièmes butées axiales 11 sont logées dans l'élément extérieur 8 du joint, les différentes butées 11 pouvant de préférence être assemblées entre elles pour former un anneau. Le joint articulé est enfermé à joint étanche au moyen d'un soufflet roulant 12 qui est relié à l'élément extérieur 8 du joint par un manchon en t8le 13 et est en- gagé dans une gorge annulaire 14 du bout d'arbre 1 immo- bilisé dans cette gorge au moyen d'un collier de serrage 15. A l'élément extérieur 8 du joint articulé, se raccor- de, à l'opposé du mécanisme 2, un arbre tubulaire 16 sou- dé sur cet élément. Sur la figure 2, on a reproduit un arbre articu- lé dans une forme de réalisation qui correspond à la fi- qure 1; une différence notable consiste en ce que l'élé- ment extérieur 8 du joint présente, à l'opposé de l'ar- bre tubulaire 16 qui lui fait suite, et au-delà de la ré- qion de contact de billes, un prolongement annulaire mas- sif 17 qui est destiné à assurer une amélioration de la répartition des masses dans l'élément extérieur du joint, vis-à-vis des oscillations radiales. Le manchon en tôle 13 et le soufflet roulant 12 sont adaptés d'une façon qui correspond à ce prolonqement 17. Sur la figure 3, on a représenté un dispositif de montage d'arbre articulé en combinaison avec un Pa- lier intermédiaire élastique 18 qui comprend une douille extérieure métallique 19 et est relié intérieurement à une bague de roulement 20, laquelle présente un chemin de roulement de billes extérieur, tandis qu'une gorge de roulement de billes intérieure 21 destinée à recevoir les billes 22 du roulement est formée directement dans le bout d'arbre 1, par tournage. A l'extrémité libre du bout d'arbre 1, sont ici aussi prévus des chemins de rou- lement de billes 4 destinés à recevoir des billes 5 ré- parties sur la circonférence et capables de coulisser axialement. L'élément extérieur 8 du joint est constitué dans ce cas par un élément annulaire court présentant des chemins de roulement de billes 9 et auquel font sui- te des premières butées axiales 10 qui sont formées dans un élément de raccordement de tube tandis que des deuxiè- mes butées axiales 11 sont prévues sous la forme d'une baque en tôle. L'élément extérieur 8 du joint, l'élément de raccordement de tube 20 et la bague en tôle 11 sont serrés l'un contre l'autre au moyen d'un manchon en tôle 13 qui sert en même temps à fixer un soufflet roulant 12. Ce dernier est engagé par son extrémité opposée dans une gorge annulaire 14 du bout d'arbre la et il est immo- bilisé dans cette gorge au moyen d'une bague d'arrêt 23. A l'élément de raccordement tubulaire ouvert, fait suite un arbre creux léger 16 soudé à cet élément. De l'autre côté, le bout d'arbre est lui aussi assemblé k un arbre tubulaire 24. Sur la figure 4, on a reproduit sensiblement un dispositif de montage d'arbre articulé combiné à un palier intermédiaire dans une forme de réalisation analo- que à celle de la figure 3; la différence essentielle consiste en ce que le bout d'arbre est muni, i l'opposé du palier intermédiaire, et au-delà de la région de con- tact des billes, d'un prolongement conique 25 dans le- quel les chemins de roulement de billes sont prolongés, Pour des raisons de montage. La section du bc t d'arbre est représentée en supplément avec les billes corre-non- dantes. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrit uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C AT I O N S 1 - Dispositif de montage d'arbre articulé com- prenant un joint articulé combiné à un mécanisme, carac- térisé en ce qu'un bout d'arbre (1) qui émerge du méca- nisme (2) forme un élément intérieur du joint articulé, qui présente des chemins de roulement de billes axiaux (4) dont les axes médians sont parallèles à l'axe du bout d'arbre et en ce que l'élément extérieur (8) du joint articulé présente lui aussi des chemins de roule- ment de billes axiaux (9) dont les axes médians sont pa- rallèles à l'axe de cet élément. 2 - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la section du bout d'arbre se termine, dans la partie qui est munie des chemins de roulement de billes (9) en conservant le même diamètre'que la partie pleine. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, à l'intérieur du mécanisme (2), la section du bout d'arbre présente, un agrandissement de diamètre servant à l'immobilisation dans la direction axiale. 4 - Dispositif de montage d'arbre articulé com- prenant un joint articulé combiné & un palier intermé- diaire, caractérisé en ce qu'un bout d'arbre (1) tenu dans le palier intermédiaire (18) forme un élément inté- rieur de joint articulé qui présente des chemins de rou- lement de billes axiaux (4) dont les axes médians sont parallèles à l'axe de cet élément, et en ce que l'élé- ment extérieur (8) du joint présente également des che- mins de roulement de billes axiaux (9) dont les axes mé- dians sont parallèles à l'axe de cet élément. - Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que la section du bout d'arbre passe de la partie pleine à la partie munie des chemins de roulement de billes (9) en conservant le même diamètre. 6 - Dispositif selon une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la section du bout d'arbre présente un agrandissement de diamètre en arrière du pa- lier intermédiaire (18) pour assurer le blocage axial. 7 - Dispositif selon une des revendications 1 6, caractérisé en ce que l'élément extérieur (8) du joint présente des chemins de roulement axiaux (9) dont les axes médians sont parallèles à l'axe de cet élément du joint, la longueur de ces chemins de roulement étant LO inférieure à celle des chemins de roulement de billes (4) prévus dans le bout d'arbre (1). 8 - Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce que l'élément extérieur (8) du joint articu- lé est en plusieurs pièces. L5 9 - Dispositif selon une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'au moins une des butées (10) est montée dans chacun des chemins de roulement de bil- les (9) ménagés dans l'élément extérieur (8) du joint. - Dispositif selon une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'un arbre tubulaire (16) est soudé à l'élément extérieur (8) du joint. 11 - Dispositif selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bout d'arbre (1) est pro- longé au-delà de la région de contact des billes, dans le sens qui s'éloigne de la région du palier. 12 - Dispositif selon la revendication 11, ce- ractérisé en ce que le prolongement (17) du bout d'arbre (1) se rétrécit en cône pour agrandir l'angle de fle- xion. 13 - Dispositif selon une des revendications i à 12, caractérisé en ce que l'élément extérieur (8) du joint est prolongé au-delà de la région de contact des billes, vers la région du palier. 14 - Dispositif selon une des revendications 1 à 13, caractérisé par un moyen auxiliaire de montage en forme de cage qui fixe les billes (5) sur le bout d'ar- bre ou dans l'élément extérieur (8) du joint.