Brevet FR2629157A1 — publié le 19890929

La présente invention a pour objet une tulipe pour joint de transmission comportant plusieurs chemins de roulement répartis autour de l'axe de la tulipe et comportant chacun deux pistes parallèles de roulement agencées en vis-à-vis, et une pièce de liaison de la tulipe à un arbre. La présente invention a pour but de proposer une tulipe de joint qui, intégrée dans une transmis- sion de véhicule automobile, et', tout en conservant ou en augmentant ses capacités de transmission de couple, permet de réaliser un gain de poids particulièrement important ainsi qu'une amélioration du confort du véhicule en assurant une meilleure filtration des bruits et vibrations apparaissant dans la transmis- sion, ainsi qu'une très bonne résistance à la corrosion. Dans ce but l'invention propose une tulipe caractérisée en ce que la pièce de liaison est reliée à une enveloppe extérieure coaxiale à l'intérieur de laquelle sont agencées les pistes de roulement réalisées sous forme d'au moins un insert métallique, l'espace interne délimité radialement par la surface périphérique interne de l'enveloppe et par les surfaces en regard des pistes étant remplies par un matériau de moulage à l'intérieur duquel est reçue une portion d'extrémité de la pièce de liaison. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - l'enveloppe est un cylindre dont la directrice peut présenter une forme sensiblement polygonale ou circulaire - l'enveloppe est réalisée en un matériau composite renforcé par des fibres continues; - les fibres continues sont orientées 2 6 2 9 1 5 7 angulairement par rapport à l'axe de la tulipe; - le matériau de moulage s'étend sur la surface périphérique externe de l'enveloppe pour y former une surface fonctionnelle, notamment d'accro- chage pour un joint d'étanchéité ou un capot; - le matériau de moulage est une matrice thermodurcissable ou thermoplastique renforcée de fibres courtes ou de particules; - la portion d'extrémité de la pièce de liaison comporte à sa surface externe des voiles axiaux faisant saillie radialement vers l'extérieur et noyés dans le matériau de moulage avec lequel ils coopèrent pour assurer la transmission du couple aux pistes de roulement; - les voiles sont constitués par des cannelures axiales; - la portion d'extrémité de la pièce de liaison délimite axialement l'espace interne et forme le fond de la cavité intérieure de la tulipe dans 20. laquelle est reçu le tripode; - chaque piste est constituée par un tronçon d'un profilé métallique; - chaque piste est constituée par un insert indépendant; - les deux pistes adjacentes de deux chemins de roulements voisins sont reliées entre elles par une partie longitudinale interne venue de matière, de manière à constituer un insert, chacun des inserts ainsi définis pouvant être relié aux autres par une partie longitudinale externe venue de matière, de manière à former un insert unique; - les deux pistes en vis-à-vis d'un chemin de roulement sont reliées entre elles par une portion transversale d'extrémité agencée dans le fond de la cavité intérieure, cette portion transversale pouvant être venue de matière avec les deux pistes et repliée à 90 * par rapport à celles-ci. L'invention propose également un procédé de réalisation d'une tulipe conforme aux caractéristiques mentionnées ci-dessus caractérisé en ce qu'il consiste a: - a) disposer dans un moule d'injection une enveloppe extérieure, les pistes de roulement réali- sées sous la forme d au moins un insert métallique et la pièce de liaison; - b) injecter le matériau de moulage dans l'espace interne; et - c) démouler la tulipe ainsi réalisée. L'invention propose enfin un moule pour la mise en oeuvre du procédé cidessus caractérisé en ce qu'il comporte une paroi extérieure recevant l'enve- loppe et la pièce de liaison dans des portions de profils complémentaires, un noyau central dont le profil extérieur est complémentaire de celui de la cavité intérieure de la tulipe et qui comporte des moyens de maintien en position d'au moins un insert métallique, et une paroi transversale de fermeture délimitant axialement ledit espace interne. Selon l'invention les moyens de maintien de l'insert sont constitués par au moins un aimant permanent fixé au noyau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la descrip- tion détaillée qui va suivre pour la compréhension'de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe axiale selon la ligne 1-1 de la figure 2 2629 1 57 La figure 2 est une vue en section selon la ligne 2-2 de la figure 1; La figure 3 est une vue partielle en section selon.la ligne 3-3 de la figure 1; La figure 4 est une vue en section selon la ligne 4-4 de la figure 1 de la portion d extrémité de la queue de liaison; Les figures 5, 6, et 7 sont des vues simi- laires à celles des figures 1, 2, et 4 d'un second mode de réalisation d'une tulipe; Les figures 8, 9', et 10, sont des vues similaires à celles des figures 1, 2, et 3 d'un troisième mode de réalisation d'une tulipe; La figure 11 est une vue similaire à celle de la figure 2 d'un quatrième mode de réalisation d'une tulipe; Les figures 12 et 13 sont des vues similaires à celles des figures 1 et 2 d'un cinquième mode de réalisation d'une tulipe; Les figures 14 et 15 sont des vues simila ires à celles des figures 1 et 2 d'un sixième mode de réalisation d'une tulipe; Les figures 16 et 17 sont des vues similaires à celles des figures 1 et 2 d'un septième mode de réalisation d'une tulipe; La figure 18 est une vue en coupe axiale selon la ligne 18-18 de la figure 19 d'un moule conforme aux enseignements de l'invention permettant la réalisation simultanée de deux tulipes conformes au premier mode de réalisation représenté aux figures 1 à 4; et La figure 19 est une vue partielle en coupe selon la ligne 19-19 de la figure 18. On a représenté aux figures 1 à 4 une tulipe 2 6 2 9 1 5 7 pour joint à tripode comprenant pour l'essentiel une queue de liaison métallique 22, une enveloppe cylindrique 24 coaxiale à l'axe X-X de la queue de liaison 22 et trois chemins de roulement répartis angulairement à 120' constitués chacun par deux pistes parallèles en vis-à-vis 26a et 26b. Chaque piste de roulement 26a, 26b est constituée par un insert métallique indépendant qui est un tronçon d'un profilé métallique incurvé. Comme on peut le constater à la figure 2, J'enveloppe extérieure 24 est un cylindre dont la courbe directrice est un triangle équilatéral dont les sommets sont arrondis et s'inscrivent dans un cercle commun centré sur l'axe X-X. L'enveloppe.24 comporte à sa surface péri- phérique interne 28 trois barrettes axiales 30 qui font saillie radialement vers l'intérieur et qui sont réparties angulairement à 120' entre deux pistes adjacentes de deux chemins de roulement voisins. L'enveloppe cylindrique extérieure 24 est réalisée en un matériau composite à matrice organique renforcé par des fibres continues qui peuvent être orientées angulairement par rapport à l'axe X-X de la tulipe, par exemple d'un angle compris entre 60 et *. L'espace interne délimité radialement d'une part par la surface périphérique interne 28 de l'enve- loppe 24 et, d'autre part, par les surfaces en regard 32 de chacun des inserts métalliques, est rempli par un matériau de moulage 34. Le matériau de moulage 34 peut être une résine thermodurcissable ou thermoplastique renforcée de fibres courtes. La résine injectée dans la tulipe, selon un 2 6 2 9 1 5 7 procédé qui sera décrit plus avant, remplit l'espace interne de façon à assurer un positionnement et une fixation des inserts métalliques 26a et 26b dans l'enveloppe extérieure 24. La face radiale d'extrémité avant 36 de la tulipe (à droite en considérant la figure 1), est une face plane obtenue grâce à une paroi correspondante d'un moule qui délimite l'espace interne rempli par le matériau de moulage 34. Toutefois, comme on peut le constater à la figure 1, le matériau de moulage 34 peut se prolonger radialement vers l'extérieur pour venir recouvrir partiellement la surface périphérique externe de l'enveloppe extérieure 24 par une partie de forme fonctionnelle 38 qui peut servir à l'accrochage d'un joint d'étanchéité ou d'un capot. Selon la forme du moule, la partie de forme de recouvrement 38 peut posséder un profil différent du profil extérieur de l'enveloppe 24, par exemple circulaire lorsque celui-ci est triangulaire. Le matériau de moulage s'étend dans l'espace interne jusqu'à la face plane radiale d'extrémité arrière 40 de la tulipe ainsi qu'au-delà ( vers la gauche en considérant la figure 1) de cette face arrière pour venir entourer la portion d'extrémité 42 de la queue de liaison métallique 22. En effet, conformément à l'invention, la portion d'extrémité 42 est reçue dans le matériau de moulage afin d'assurer la transmission du couple depuis l'arbre auquel est reliée la queue de liaison 3 0 22 jusqu'aux inserts métalliques 26a et 26b. A cet effet, et comme on peut le constater à la figure 4, la portion d'extrémité 42 comporte à sa surface périphérique des voiles axiaux 44 faisant saillie radialement vers l'extérieur et qui vont en 2629 1 57 s'évasant en direction de la face avant ouverte 36. Dans ce mode de réalisation, les voiles axiaux 44 sont constitués par des cannelures axiales de la queue de liaison qui peuvent être réalisées par une opération de filage. Le profil interne en forme de coupelle 46 de la portion d'extrémité 42 délimite la cavité interne 48 de la tulipe prévue pour recevoir le tripode et ses éléments de roulement. La cavité 48 est enfin délimitée radiale- ment par trois portions de faces planes 50, s'étendant dans des plans parallèles à l'axe X-X et qui relient entre eux les bords radiaux internes de deux inserts métalliques adjacents de deux chemins de roulement voisins. Les méplats axiaux 50 sont obtenus grâce à une forme correspondante du moule de réalisation. La forme triangulaire du profil de l'enveloppe 24, les'barrettes 30 et les voiles axiaux 44 participent en combinaison à la transmission des efforts de couple. Les inserts métalliques 26a et 26b peuvent être réalisés très aisément à partir d'un profilé en acier traité par découpe et formage à froid. Les fibres continues de renfort de l'enve- loppe 24 participent à la transmission du couple et évitent les déformations radiales de la tulipe. La tulipe 110 représentée aux figures 5 à 7 diffère du premier mode de réalisation qui vient d'être décrit en plusieurs points. Comme -on peut le constater à la figure 6, les deux inserts adjacents 126a et 126b sont reliés entre eux par une partie longitudinale interne 150, venue de matière avec les deux pistes, de façon à constituer un insert métallique. La tulipe ne comporte ainsi que trois inserts métalliques indépendants qui délimitent la cavité interne 148 de la tulipe en coopération avec la surface périphérique interne 128 de l'enveloppe 124. Comme on peut le constater à la figure 5, l'enveloppe externe 124 s'évase radialement au voisinage de la face d'extrémité 136 et est renforcée par un élément de renfort interne 152 également réalisé sous la forme d'un insert métallique partiellement noyé dans le matériau de moulage 134. La portion d'extrémité 142 de la queue de liaison 122 possède également des cannelures 144 qui sont ici d'une très faible longueur axiale. Le mode de réalisation représenté aux figures 8 à 10 diffère du premier mode réalisation décrit en référence aux figures 1 à 4 en ce que les deux inserts 226a et 226b définissant les pistes de roulement parallèles d'un meme chemin de roulement sont reliées entre-elles par une portion transversale d'extrémité 254. Comme on peut le constater à la figure 10, la portion de liaison d'extrémité 254 est une portion venue de matière avec les deux pistes 226a et 226b de façon à constituer un seul insert métallique. La tulipe ainsi constituée ne comporte donc que trois inserts métalliques indépendants, c'est-à-dire un pour chaque chemin de roulement. Comme on peut également le constater à la figure 9, les barrettes 230 sont ici en grand nombre et réparties régulièrement à la surface périphérique interne 228 de l'enveloppe 224 de façon à lui conférer un aspect cannelé qui augmente encore la tenue au couple de la tulipe. Le positionnement axial de chacun des trois inserts dans la tulipe est assuré par la face trans- versale d'extrémité 256 de la portion 254 qui est en butée contre la face d'extrémité en vis-à-vis 258 de la queue de liaison 222. Afin de faciliter la réalisation de la tulipe, les inserts peuvent être maintenus en position par rapport à la queue métallique 222 par des points de soudage 260 réalisés préalablement à l'opération de moulage. Le mode de réalisation représenté à la figure 11 diffère de celui de la figure 2 par la forme de chacun des six inserts indépendants dont chacun, 326b et 326a, comporte un bord interne recourbé 362 qui épouse la forme de la paroi interne 328 de l'enveloppe extérieure 324 et qui est noyé dans le matériau de moulage. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 12 et 13, l'ensemble des pistes constituant les chemins de roulement sont réalisées sous la forme d'un seul insert métallique tubulaire 464 qui délimite radialement la cavité interne 448 de la tulipe ainsi que, en coopération avec la surface périphérique interne 428 de l'enveloppe extérieure 424, l'espace interne rempli par le matériau de moulage 434. L'insert métallique unique 464 est soudé par ses parties radiales intérieures à la surface périphérique externe 466 de la portion d'extrémité 442 de la queue de liaison métallique 422. Le mode de réalisation représenté aux figures 14 et 15 est très proche de celui représenté aux figures 5 à 7, mais il se caractérise par le fait que chacun des trois inserts métalliques possède une portion d'extrémité arrière 568 qui s'étend axialement entre deux voiles axiaux 544 de la portion d'extrémité 2629 1 57 542 de la queue de liaison métallique 522. Cette coopération permet d'améliorer la transmission du couple entre la queue de liaison 522 et les pistes de roulement 526a et 526b. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 16 et 17 les pistes de roulement 626a et 626b sont constituées par six inserts métalliques indépen- dants partiellement noyés dans le matériau de moulage 634. Chaque insert métallique est constitué par une tige cylindrique s'étendant parallèlement à l'axe de la tulipe dont la plus grande partie à été usinée depuis un fond 670 jusqu'à l'extrémité ouverte de la tulipe pour former la piste de roulement proprement dite. La portion d'extrémité arrière cylindrique non usinée 672 s'étend axialement à travers le matériau de moulage 634 pour venir en butée axiale contre la face radiale d'extrémité 658 de la portion d'extrémité 642 de la queue de liaison 622. Chacun- des six petits cylindres peut être soudé à la face d'extrémité 658. Selon des variantes non représentées, la queue peut être remplacée par une autre pièce de liaison par exemple en forme de moyeu, de bride de roue dentée... On a représenté aux figures 18 et 19 un moule d'injection 776 en deux parties 778 et 780 permettant de réaliser simultanément deux tulipes conformes aux enseignements de l'invention. Le moule qui va maintenant être décrit n'est pas un moule permettant la réalisation en grande série mais un moule prototype permettant d'expliciter les principes généraux d'architecture du moule et de réalisation des tulipes. Chacune des deux parties de moule 778 et 780 1 1 est pour l'essentiel constituée par une paroi exté- rieure de moule 782 comportant un profil interne 784 qui est complémentaire d'une part du profil extérieur de l'enveloppe 24 et, d'autre part. du profil exté- rieur de la partie arrière de la portion d'extrémité 42 de la queue de liaison 22. La partie avant de la paroi de moule 782 comporte un profil intérieur 786 de forme complémentaire de celui de la partie de forme fonctionnelle 38 que l'on désire réaliser sur la surface périphérique externe de l'enveloppe 24. Le demi-moule 780 comporte un bouchon d'extrémité 788 qui permet de maintenir la queue de liaison 22 axialement en place dans le moule et qui est relié au corps du moule par trois vis 790 qui prennent appui sur une bague annulaire d'éjection 792. Les deux demi-moules 778 et 780 sont reliés entre eux par des tirants filetés 794 de manière à enserrer une paroi radiale intermédiaire 796dont les profils latéraux 798 permettent de définir le profil de la face avant 36 de chacune des deux tulipes. Conformément à l'invention le noyau interne 800 de chacun des deux demimoules, qui présente un profil extérieur complémentaire de celui de la cavité intérieure de la tulipe que l'on désire réaliser, comporte à sa partie inférieure des aimants permanents 802 et 804. Les aimants permanents 802 et 804 sont agencés, comme on peut le constater à la figure 19, de manière à maintenir en position, par attraction magnétique, les deux inserts inférieurs 26a et 26b préalablement à l'injection du matériau de moulage 34 par un orifice d'injection 802. Chaque demi-moule comporte enfin un orifice radial 804 permettant de vérifier le bon remplissage du moule par le matériau de moulage 34 ainsi que l'échappement de l'air lors de l'opération de moulage. L opération de moulage s'effectue de la manière suivante: - on place dans un premier temps les inserts métalliques en position sur le noyau central 800 par rapport auquel ils sont maintenus grâce aux aimants permanents 802 et 804; - après avoir mis en place la bague d'éjection 792, on introduit dans le demi-moule l'enveloppe extérieure composite 24 en butée contre la bague 792; - on met en place la queue métallique qui est guidée dans sa partie correspondante de la paroi de moule 784; - on bride la pièce 788 à l'aide des vis 790; - on met ensuite en place les noyaux 800 et la paroi intermédiaire 796 avec laquelle ils forment un tout grâce au tirant central 808 puis on referme les deux demi-moules à l'aide des tirants 794. L'ensemble de ces opérations de mise en place et d'assemblage étant réalisé on injecte alors le matériau de moulage 34 par les orifices 802 jusqu'à ce que le moule soit parfaitement rempli. L'opération de démoulage s'effectue en séparant dans un premier temps chacun des deux demi-moules puis en enlevant la pièce de bridage 788. On vient ensuite visser à nouveau les vis 790 dans les trous taraudés correspondants de façon à venir pousser sur la bague d'éjection 792 ce qui provoque l'éjection de la tulipe réalisée hors de son demi-moule. Lors de l'opération de moulage l'étanchéité 2 6 2 9 1 5 7 est assurée par la coopération cone sur cône du profil intérieur de la portion d'extrémité 42 de la queue de liaison 22,avec le cône d'extrémité correspondant 810 du noyau. 2 6 2 9 1 5 7 REVENDICATIONS 1. - Tulipe (20) pour joint de transmission comportant plusieurs chemins de roulement répartis autour de l'axe de la tulipe et comportant chacun deux pistes parallèles de roulement (26a,26b) agencées en vis-à-vis, et une pièce de liaison (22) de la tulipe, caractérisée en ce que la pièce de liaison est reliée à une enveloppe (24) coaxiale à l'intérieur de laquel- le sont agencées les pistes de roulement réalisées sous forme d'au moins un insert métallique, l'espace interne délimité radialement par la surface périphé- rique interne (28) de l'enveloppe (24) et par les surfaces (32) en regard des pistes étant rempli par un matériau de moulage (34) à l'intérieur duquel est reçue une portion d'extrémité (42) de la pièce de liaison (22). 2. - Tulipe selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'enveloppe est un cylindre. 3. - Tulipe selon la revendication 2 carac- térisée en ce que la directrice du cylindre est sensiblement polygonale. 4. - Tulipe selon la revendication 2 caractérisée en ce que la directrice du cylindre est un cercle. 5. - Tulipe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que l'enve- loppe (24) est réalisée en un matériau composite renforcé par des fibres continues. 6, - Tulipe selon la revendication 5 caractérisée en ce que les fibres continues sont orientées angulairement par rapport à l'axe de la tulipe. 7. - Tulipe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le matériau de moulage (34) s'étend sur la surface périphérique externe de l'enveloppe (24) pour y former une surface fonctionnelle (38), notamment d'accrochage pour un joint d'étanchéité ou un capot. 8. - lulipe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le matériau, de moulage (34) est une matrice thermodur- cissable ou thermoplastique renforcée de fibres courtes ou de particules. 9. - Tulipe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la portion d'extrémité (42) de la pièce de liaison comporte à sa surface cylindrique externe des voiles axiaux (44) faisant saillie radialement vers l'exté- rieur et noyés dans le matériau de moulage (34) avec lequel ils coopèrent pour assurer la transmission du couple aux pistes de roulement (26a,26b). 10. - Tulipe selon la revendication 9 caractérisée en ce que les voiles sont constitués par des cannelures axiales (44). 11. - Tulipe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la portion d'extrémité (42) de la pièce de liaison délimite axialement ledit espace interne et forme le fond de la cavité intérieure (48) de la tulipe dans laquelle est reçu le tripode. 12. - Tulipe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que chaque piste (26a,26b) est constituée par un tronçon d'un profilé métallique. 13. - Tulipe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée oen ce que chaque piste est constituée par un insert indépendant (26a,26b). 14. Tulipe selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les deux pistes adjacentes (26a,26b) de deux chemins de roulement voisins sont reliées entre elles par une partie longitudinale interne (150) venue de matière, de manière à constituer un insert. 15. - Tulipe selon la revendication 14 caractérisée en ce que chacun des inserts est relié aux autres inserts par une partie longitudinale externe venue de matière, de manière à former un insert unique (464). 16. - Tulipe selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisée en ce que les deux pistes en vis-à-vis (226a,226b) d'un chemin de roulement sont reliées entre elles par une portion transversale d'extrémité (254) agencée dans le fond de la cavité intérieure. 17, - Tulipe selon la revendication 16 caractérisée en que la portion transversale (254) est une partie venue de matière avec les deux pistes et repliée à 90 * par rappport aux deux pistes (226a,226b). 18. - Procédé de réalisation d'une tulipe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il consiste à: - a) disposer dans un moule d'injection une enveloppe extérieure, les pistes de roulement réali- sées sous la forme d'au moins un insert métallique et la pièce de liaison; - b) injecter le matériau de moulage dans l'espace interne; et - c) démouler la tulipe ainsi réalisée. 19. - Moule (776) pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce 2 6 2 9 1 5 7 qu'il comporte une paroi extérieure (782) recevant l'enveloppe (24) et la pièce de liaison (22) dans des portions (784) de profils complémentaires, un noyau central (800) dont le profil extérieur est complémentaire de celui de la cavité intérieure (48) de la tulipe et qui comporte des moyens de maintien en position d'au moins un insert métallique, et une paroi transversale (796) de fermeture délimitant axialement ledit espace interne. 20. - Moule selon la revendication 16 caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien sont constitués par au moins un aimant permanent (802, 804) fixé au noyau.