Brevet FR2628803A2 — publié le 19890922

FR 2628803 A2 19890922 FR 8803579 A 19880318 La présente invention concerne les joints homocinétiques coulissants pouvant être utilisés, notamment, dans des transmissions latérales de véhicule automobile. On a décrit au brevet principal FR-A-85 05 995 un joint homocinétique coulissant comprenant un premier organe orienté suivant un premier axe et portant trois bras radiaux qui sont régulièrement espacés angulairement et délimitent des portées sphériques, un deuxième organe ayant un deuxième axe sécant avec le premier et pouvant former un angle avec lui, ce deuxième organe délimitant trois paires de chemins de roulement constitués par des surfaces cylindriques de section sensiblement circulaire et de génératrices parallèles à l'axe du deuxième organe, des éléments intermédiaires disposés entre lesdites portées sphériques et lesdits chemins de roulement, ces éléments intermédiaires délimitant d'une part une portée sphérique coopérant avec la portée sphérique associée du premier organe et d'autre part une piste pour des billes qui sont retenues par une cage.et constituent des éléments de roulement interposés entre les éléments intermédiaires et les chemins de roulement du deuxième organe. Un tel joint possède des propriétés de libre coulissement et d'absence de réactions axiales qui en constituent les avantages principaux. Les éléments constitutifs du joint et notamment les éléments inter médiaires sont proportionnés de telle façon que pour les débattements normaux des organes du véhicule qu'ils relient, le joint fonctionne avec un mouvement en libre roulement des billes.Cependant, lors de situations exceptionnelles telles que franchissement d'une bordure de trottoir, passage du véhicule dans un "nid de poule", il arrive que le débattement axial du joint soit suffisamment important pour que les billes ne fonctionnent plus en libre roulement mais au contraire en glissement, ce qui se traduit par une résistance au coulissement relativement élevée. I1 en résulte - l'apparition aléatoire de bruits liés au changement de mode de fonctionnement du joint, - une augmentation des pressions de contact entre les billes et les chemins de roulement et donc une diminution de la durée de vie. L'invention a précisément pour objectif de résoudre ce problème et de perfectionner un joint tel que défini ci-dessus pour lui procurer un libre coulissement optimal quelles que soient ses conditions d'utilisation. A cet effet, un joint homocinétique coulissant tel que défini précédemment est caractérisé en ce que la piste ménagée sur chaque élément intermédiaire comporte deux portions dont la distance au chemin de roulement associé va en augmentant depuis une partie centrale de l'élément intermédiaire vers chacune de ses extrémités. L'invention va être décrite plus en détails ci-dessous en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels Les Fig. 1 A, I B, 1 C, 1 D illustrent schématiquement le fonctionnement d'un joint coulissant suivant le brevet principal; La Fig. 2 est une vue en coupe d'un tel joint; Les Fig. 3 et 4 sont des vues partielles à plus grande échelle illustrant un agencement selon l'invention. On a représenté de façon quelque peu schématique sur les figures 1 A à 1 D et sur la Fig. 2 un joint homocinétique coulissant tel que décrit dans le brevet FR-A-85 05 995, comprenant un premier organe constitué par un arbre 1 d'axe X-X, portant un tripode 2 comportant lui-meme trois bras ou tourillons radiaux 3, régulièrement espacés angulairement et qui délimitent des surfaces latérales sphériques convexes 4. Le joint comporte un deuxième organe constitué par un barillet 10 d'axe Y-Y, délimitant six chemins de roulement 11. Ces chemins de roulement ont une forme cylindrique, de section sensiblement circulaire et de génératrices parallèles à l'axe Y-Y. Chaque bras ou tourillon 3 à portées sphériques se trouve ainsi disposé entre deux chemins de roulement il du barillet et entre chaque portée sphérique et le chemin de roulement associé 11 est disposé un élément intermédiaire 12 délimitant sur un côté une portée sphérique concave 13 coopérant avec les surfaces de portée sphériques convexes des bras ou tourillons, et de l'autre côté des pistes 14 disposées en vis-à-vis des chemins de roulement du barillet. Enfin, des billes 15 sont interposées entre lesdites pistes 14 et lesdits chemins de roulement 11, ces billes pouvant être, comme connu en soi, maintenues par des cages 16. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, les éléments intermédiaires sont constitués par des barrettes et chaque piste coopérant avec les billes est divisée en deux portions ou deux segments 14a, 14b séparés par une paroi centrale 17. Une telle réalisation permet de limiter le nombre de billes à une pour chaque segment de piste, comme représenté sur les Fig. 1 A à 1 D. Ces figures illustrent le fonctionnement d'un tel joint, lors d'un débattement axial de plus en plus important, à partir d'une position extrême repré sensée à la Fig. 1 A. Sur la Fig. 1 B, le joint occupe une position axiale moyenne, les billes étant symétriques par rapport à un plan P passant par les axes des bras radiaux 3. Le passage de la position de la Fig. 1 A à la position de la Fig. 1 B s'effectue par un roulement pur des billes et donc dans les meilleures conditions de libre coulissement axial. Il en est de même pour le passage de la position de la Fig. 1 B à la position de la Fig. 1 C, de sorte que pour la course C 1 représentée sur cette Fig. 1 C, le joint fonctionne dans des conditions optimales de coulissement. Par contre, pour atteindre la position de la Fig. 1 D, les billes doivent travailler en glissement, et donc avec des efforts de coulissement relativement élevés. il en résulte notamment comme inconvénient une apparition aléatoire de bruits liés au changement de mode de fonctionnement du joint, et ce même durant des utilisations normales de ce joint, ainsi qu'une augmentation des charges sur les éléments de roulement, par suite de la dissymétrie dans la position des billes, ce qui a pour conséquence une augmentation des pressions de contact et donc une diminution de la durée de vie. Suivant l'invention et comme représenté aux Fig. 3 et 4, lus pistes 14 prévues sur les éléments intermédiaires, tout en étant cylindriques, ont des génératrices qui au lieu d'être parallèles aux génératrices des chemins de roulement Il du barillet, sont orientées de telle façon que la distance entre les deux segments de piste ménagés sur chaque élément in- termédiaire et le chemin de roulement qui leur fait face va en augmentant depuis la partie centrale de cet élément vers ses extrémités. En d'autres termes, si l'on désigne par Z-Z l'axe du chemin de roulement 11 et par V-V et W-W les deux axes des deux segments de piste prévus sur un élément intermédiaire, dans la position représentée à la Fig. 2, qui correspond à une position moyenne, les deux axes V-V et W-W forment un anglei avec l'axe Z-Z. La valeur de cet angle peut etre faible, par exemple inférieure à 1-. Dès que le joint est appelé à transmettre un couple, un effort Q est appliqué au centre de la portée sphérique de l'élément intermédiaire, en contact avec la portée correspondante du tripode. Cet effort est transmis aux billes et se décompose en deux ef- forts P1 et P2 dont la direction est normale aux axes des pistes de l'élément intermédiaire. Sur la Fig. 3, les efforts P1 et P2 sont égaux. Ils sont appliqués aux billes qui sont en équilibre sous l'effet - des réactions T1 et T2 au contact des billes et des pistes, qui sont toutes deux normales à l'axe des pistes 11 du barillet; - des composantes F1 et F2 au contact entre les billes et les cages. Ces composantes s'opposent à la tendance naturelle qu'auraient les billes à s'écarter. Dans le cas d'une disposition symétrique, comme représenté sur la Fig. 2, ces composantes F1 et F2 sont égales en valeur et opposées en direction. Leur résultante est nulle et la cage 16 est simplement soumise à une tension. Si, comme représenté sur la Fig. 3, les billes sont excentrées, on constate ce qui suit - les charges transmises aux billes ne sont plus égales. Dans le cas de la figure 4, par exemple, la charge P2 a augmenté alors que la charge P1 a diminué; - l'inclinaison du segment de piste 14b par rapport au . chemin de roulement 11 du barillet a augmenté d'une quantité d - il en résulte que la composante F2 est beaucoup plus grande que la composante F1. La cage est donc soumise à un effort F2 - F1 qui tend à ramener les billes vers la position centrale d'équilibre. Si l'on néglige les efforts de résistance en roulement des billes qui sont très faibles par rapport aux efforts transmis, la valeur de l'effort de recentrage est donnée par la formule suivante F2 - F1 = 2 Q.g , x/a où - Q représente l'effort exercé sur l'élément intermédiaire, sous couple; -o( est l'angle d'inclinaison des pistes exprimé en radians; I représente la moitié de la distance entre les centres des deux billes; x représente l'écart entre la position de l'élément intermédiaire et sa position de symétrie par rapport aux billes. La valeur de l'effort de rappel ou de recentrage est donc proportionnelle au couple transmis, à l'angle d'inclinaison des pistes, et à l'écart par rapport à une position symétrique d'équilibre. A titre d'exemple, pour un joint transmettant un couple de 300 mN, les efforts Q sont de l'or- dre de 4000 N. Pour un rapport x/a de 0,5, un angle d'inclinaison très faible de l'ordre de 0,5 degré permet d'obtenir un effort de recentrage de l'ordre de 35 N. On voit donc que l'agencement proposé permet de remédier de façon efficace au problème posé en assurant un rappel automatique des éléments de roulement vers une position moyenne symétrique dans laquelle ils peuvent fonctionner de façon optimale, éliminant ainsi un fonctionnement avec glissement, même dans des conditions d'utilisation extrêmes du joint. REVENDICATIONS 1. Joint homocinétique coulissant comprenant un premier organe (1) orienté suivant un premier axe (X-X) et portant trois bras radiaux (3) qui sont régulièrement espacés angulairement et délimitent des portées sphériques (4) , un deuxième organe (10) ayant un deuxième axe (Y-Y) sécant avec le premier et pouvant former un angle avec lui, ce deuxième organe délimitant trois paires de chemins de.roulement (11) constitués par des surfaces cylindriques de section sensiblement circulaire et de génératrices parallèles à l'axe du deuxième organe, des éléments intermédiaires (12) disposés entre lesdites portées sphériques (4) et lesdits chemins de roulement (11), ces éléments intermédiaires délimitant d'une part une portée sphérique (13) coopérant avec la portée sphérique associée du premier organe et d'autre part une piste (14) pour des billes (15) qui sont retenues par une cage (16) et constituent des éléments de roulement interposés entre les éléments intermédiaires et les chemins de roulement du deuxième organe caractérisé en ce que la piste (14) ménagée sur chaque élément intermédiaire (12) comporte deux portions (14a, 14b) dont la distance au chemin de roulement associé (11) va en augmentant depuis une partie centrale de l'élément intermédiaire vers chacune de ses extrémités. 2. Joint homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque segment de piste (14a, 14b) comprend une surface cylindrique dont les génératrices sont inclinées d'un angle 3. Joint homocinétique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle (o() ) est infé rieur à 1.. 4. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu une bille (15) pour chaque segment de piste (14a, 14b).