Brevet FR2686664A1 — publié le 19930730

i L'invention concerne des joints de transmission Elle concerne plus particu- lièrement un ressort de centrage pour joint homocinétique du type triplan et à billes. Les versions triplan des joints homocinétiques de type tripode ont été utilisées dans l'industrie -automobile depuis de nombreuses années Le joint homocinétique de type triplan a été mis au point pour remédier aux problèmes de frémissement qui sont inhérents aux joints de type tripode d'une conception classique. Un joint de type tripode classique comprend une pièce extérieure en forme de cloche comportant une cavité intérieure, une pièce intérieure, trois éléments annulaires de roulement et de multiples aiguilles Chaque élément de roulement est disposé autour d'un tourillon correspondant de la pièce intérieure qui s'étend radialement Les aiguilles sont montées à rotation entre les éléments de roulement et les tourillons Cet agencement permet une rotation libre des éléments de roulement par rapport aux tourillons La pièce intérieure, les éléments de roulement et les aiguilles sont disposés dans la cavité intérieure ménagée dans la pièce extérieure Lorsque le joint travaille sous un angle nul, chaque élément de roulement roule le long d'une paroi latérale correspondante de la cavité intérieure de la pièce extérieure Cette action de roulement fait s'exercer entre les éléments de roulement et la pièce extérieure une faible force axiale produite par le frottement de roulement. Lorsque le joint de type tripode travaille sous un certain angle, le plan de l'élément de roulement est disposé en biais par rapport au plan de la cavité inté- rieure Cette disposition relative inclinée provoque des actions combinées de roulement et de glissement de l'élément de roulement par rapport à la pièce exté- rieure Au fur et à mesure que l'angle de fonctionnement du joint croît, la valeur du glissement de l'élément de roulement croît et la valeur du roulement de cet élément diminue. Cette action de glissement de l'élément de roulement par rapport à la pièce extérieure produit une charge axiale présentant trois pulsations par tour Cette charge peut être transmise par la pièce extérieure à d'autres éléments situés dans le véhicule et peut finalement être ressentie et gêner la conduite des individus occupant le véhicule Cette vibration gênante a été communément appelée "shudder" ou frémissement. Les joints de type triplan sont conçus pour réduire ou éliminer ce phéno- mène de frémissement Les joints de type triplan séparent les composantes qui, dans les joints, sont responsables de la formation du mouvement angulaire et du mouvement de translation des joints Cette séparation permet aux joints de faire appel à un frottement de roulement au lieu d'un frottement de glissement pour réaliser un mouvement de translation des joints lorsque les joints travaillent sous un certain angle En ce qui concerne la charge de frottement, le frottement de roulement est notablement inférieur au frottement de glissement et par conséquent l'intensité de la charge axiale produite entre l'élément de roulement et la pièce extérieure est réduite d'une manière notable Cela a pour effet de réduire ou d'éliminer le frémissement. Malheureusement, la valeur de la course de roulement disponible pour ces types de joints de type triplan est limitée par la conception de leurs éléments internes Lors d'une utilisation effective du véhicule, la course requise par le véhi- cule excède les capacités de course de roulement de ces joints Les joints de type triplan ont une valeur particulière de course de roulement disponible Cette course de roulement est suffisante pour absorber les vibrations et le déplacement du moteur, ainsi que de faibles déplacements de la suspension Lorsque ces joints de type triplan atteignent l'extrémité de leur course de roulement, toute course supplémentaire est absorbée par une action de glissement Ainsi, pendant une course de glissement, le joint de type triplan pose les mêmes problèmes que ceux liés aux joints du type tripode classiques. Ce problème de course limitée est combiné au fait que les éléments internes se déplacent pendant le fonctionnement du joint Ce déplacement des éléments internes signifie que la valeur maximale de la course de roulement requise n'est pas toujours disponible pour le joint Il n'est donc pas possible de déterminer ou de prédire la course de roulement effectivement disponible à chaque instant. En vue de remédier à ces problèmes de course limitée de roulement, des agencements antérieurs de joints de type triplan comprenaient un mécanisme de positionnement des éléments internes Ce mécanisme de positionnement était conçu de façon à donner l'assurance que la valeur maximale de la course de roulement était disponible à tout moment pour le joint Les essais antérieurs qui ont été faits pour réaliser un dispositif de positionnement soit ont été trop onéreux ou trop complexes pour une production en série, soit ne se sont pas avérés fiables. C'est pourquoi il est souhaitable de disposer d'un moyen de positionnement pour un joint de type triplan à billes qui soit relativement peu onéreux et qui soit fiable. La présente invention a pour objet un ressort de positionnement, permettant de positionner plusieurs éléments de roulement dans un joint de transmission du type triplan, comprenant un corps de ressort, comportant une première et une seconde extrémités, un premier bras, agencé de façon à retenir au moins l'un des éléments de roulement dans le joint de transmission de type triplan, ce premier bras s'étendant à partir de la première extrémité du corps, un second bras, agencé de façon à retenir au moins l'un des éléments de roulement dans le joint de trans- mission de type triplan, ce second bras s'étendant à partir de la seconde extrémité du corps, et des moyens élastiques de retenue servant à assujettir le ressort de positionnement à un élément en forme de tourillon du joint de transmission et servant à positionner au moins l'un des éléments de roulement par rapport à l'élément en forme de tourillon, ces moyens élastiques, en forme de doigt, étant interposés entre le premier et le second bras et s'étendant à partir du corps. L'invention a aussi pour objet un joint de transmission de type triplan et coulissant, comprenant: un élément extérieur de joint comportant au moins trois logements à dispo- sition longitudinale, chaque logement comportant deux parois latérales longitudi- nales disposées en regard l'une de l'autre, un élément intérieur de joint disposé à l'intérieur de l'élément extérieur de joint, cet élément intérieur de joint comportant au moins trois tourillons s'étendant radialement, chaque tourillon s'étendant dans un logement associé faisant partie desdits logements au moins au nombre de trois, entre les parois latérales longitu- dinales disposées en regard l'une de l'autre, chacun de ces tourillons comportant au moins une première surface partielle sphérique faisant face à chacune des parois latérales longitudinales situées dans le logement associé dans lequel il s'étend, plusieurs éléments de palier à roulement, chaque élément de palier à roulement comportant une première surface de portée coopérant par roulement avec l'une, associée, des parois latérales longitudinales et comportant une surface de portée disposée à l'opposé, plusieurs patins, chaque patin comportant une seconde surface partielle sphérique coopérant avec la première surface partielle sphérique de chacun des tourillons s'étendant radialement et comportant au moins une surface partielle cylindrique de portée coopérant avec la surface opposée de portée, associée, des éléments de palier à roulement, plusieurs ressorts de positionnement, chaque ressort de positionnement étant accouplé à au moins l'un des éléments de palier à roulement, ces ressorts de positionnement comportant des moyens élastiques servant à positionner les éléments de palier à roulement dans une position prédéterminée telle que, pendant un déplacement longitudinal des éléments de palier à roulement par rapport au patin, ces moyens élastiques fléchissent en produisant une force qui tend à repositionner ledit élément de palier dans la position prédéterminée. La présente invention a ainsi pour objet un joint de transmission homo- cinétique, de type triplan, à billes et coulissant, qui est perfectionné L'invention a pour objet un mécanisme perfectionné de positionnement pour un tel joint de transmission de type triplan, à billes et coulissant Ce mécanisme de position- nement positionne d'une manière continue les billes par rapport aux patins de façon à donner l'assurance qu'une course maximale permise de roulement est disponible Outre la particularité de positionnement, le mécanisme de position- nement sert aussi à faciliter l'assemblage Les éléments internes du joint (par exemple l'élément intérieur de joint, les patins, les billes et le mécanisme de posi- tionnement) sont assemblés en un sous- ensemble qui peut facilement être introduit dans l'élément extérieur de joint. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation de côté, partiellement en coupe, d'un joint de type triplan et coulissant conforme à la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe de l'objet de la figure 1 suivant la ligne 2-2 de cette dernière, la figure 3 est une vue en perspective d'un sous-ensemble de l'élément inté- rieur de joint qui est conforme à la présente invention et la figure 4 est une vue en perspective d'un sous-ensemble de l'élément intérieur de joint suivant un autre mode de réalisation conforme à la présente invention. Un joint de transmission du type coulissant, ou télescopique, conforme à la présente invention est représenté aux figures 1 à 3 et est désigné par le repère 10. Ce joint 10 comprend un élément extérieur de joint 30 et un ensemble formant élément intérieur de joint 32. L'élément extérieur de joint 30 est un boîtier, ou corps de joint, en forme de cloche et est agencé de façon à pouvoir être entraîné en rotation autour d'un axe 34 Le boîtier en forme de cloche comporte trois logements longitudinaux 36 ménagés dans sa paroi intérieure 38 Ces logements, ou chambres, 36 sont dans l'ensemble parallèles à l'axe 34 Chacun des logements axiaux 36 est délimité par des parois latérales 40 qui se font face et qui sont dans l'ensemble parallèles à l'axe 34. L'ensemble formant élément intérieur de joint 32 comprend un élément à plusieurs bras 42, un arbre 44, des patins 64, des billes sphériques 72 et des ressorts de positionnement 80 L'élément à plusieurs bras 42 peut être venu d'une pièce avec l'arbre 44 ou être distinct de ce dernier Lorsque l'élément à plusieurs bras 42 est distinct de l'arbre 44, il est fixé au moyen de cannelures 46 et d'un anneau élastique 48 L'élément à plusieurs bras 42 comporte trois tourillons 54 qui s'étendent radialement et sont répartis régulièrement dans le sens circonférentiel. Chaque tourillon est agencé de façon à s'étendre dans l'un des logements 36, ainsi que la figure 2 le montre Les tourillons 54 comportent deux surfaces partielles sphériques 56 et deux surfaces pratiquement planes 58. Entre chacune des surfaces sphériques 56 d'un tourillon et la paroi latérale associée 40, il est disposé un patin 64 et deux billes sphériques 72 Les patins 64 comportent chacun une surface partielle sphérique 66 qui est au contact de la surface partielle sphérique associé 56 du tourillon Deux gorges partiellement cylindriques 68 sont situées de l'autre côté du patin 64 Ces gorges cylindriques 68 sont séparées par une paroi 70 Cette paroi 70 est située au milieu du patin 64 Les billes sphériques 72 sont au contact à la fois des gorges en forme de secteur cylin- drique 68 et de la paroi latérale 40. Un ressort de positionnement 80 retient les billes sphériques 72 et les patins 64 sur le tourillon 54 Ce ressort 80 comprend un corps de ressort 82, deux bras 84 et deux doigts élastiques 86 Les bras 84 s'étendent chacun à partir d'une extré- mité respective du corps 82 Chacun de ces bras comprend un épaulement 88, une partie supérieure de bras 90 et une partie inférieure de bras 92 L'épaulement 88 s'étend dans un plan pratiquement parallèle au corps 82 L'épaulement s'incurve vers le bas en se raccordant d'une pièce avec la partie supérieure de bras 90 qui lui est pratiquement perpendiculaire La partie inférieure de bras comprend un cadre 94, ou cage, dans lequel sont ménagées deux ouvertures circulaires 96 Le diamètre de ces ouvertures circulaires 96 est légèrement inférieur au diamètre des billes sphériques 72 Cela permet au ressort de positionnement 80 de maintenir les billes sphériques 72 dans le sous-ensemble d'élément intérieur de joint 32 avant l'insertion de ce sous-ensemble 32 dans l'élément extérieur 30 Des rebords 98 situés sur les bords longitudinaux extérieurs du cadre 94 sont formés en pliant les bords de ce cadre perpendiculairement au corps 95 du cadre Ces rebords 98 confèrent de la rigidité au cadre 94. Les doigts élastiques 86 s'étendent chacun à partir du corps 82 entre les bras 84 Ces doigts élastiques sont courbes et comportent une extrémité libre retournée 100 Les extrémités libres 100 des doigts 86 sont inclinées vers l'inté- rieur l'une vers l'autre de façon telle que les doigts 86 s'écartent élastiquement lorsque le tourillon 54 est positionné entre eux, de façon à retenir élastiquement le ressort 80 sur le tourillon 54 ainsi que cela est représenté à la figure 3 Les doigts élastiques 86 positionnent les billes sphériques 72 dans une position prédéter- minée dans les gorges en forme de secteur cylindrique 68 La position du patin 64 est déterminée par l'emboîtement de la surface partielle sphérique 56 du tourillon et de la surface partielle sphérique 66 du patin Pendant un déplacement longitu- dinal du patin 64 par rapport aux billes sphériques 72, les doigts élastiques 86 fléchissent de façon à produire une force qui tend à repositionner ces billes sphériques 72 dans leur position prédéterminée. Lorsque le joint 10 travaille sous l'application d'un couple, le patin 64 se déplace longitudinalement, ce qui fait à son tour rouler les billes sphériques 72 le long des parois latérales longitudinales 40, en produisant une course de roulement du tourillon 54 par rapport à ces parois latérales longitudinales 40 Cette course résulte à la fois du déplacement angulaire et du déplacement télescopique du joint. Après une valeur prédéterminée de course, l'une des billes sphériques 72 vient au contact de la paroi 70 formée dans le patin 64 La valeur de la course totale de roulement est déterminée par la longueur des gorges en forme de secteur cylin- drique 68 et par le diamètre des billes sphériques 72 Tout supplément de course du tourillon 54 par rapport aux parois latérales longitudinales 40 est obtenu par le glissement des billes sphériques 72. Pendant un déplacement en extension ou des variations angulaires sous l'effet de l'application d'un couple sur le joint, les billes sphériques 72 sont écartées de leur position prédéterminée par rapport au patin 64 ou au tourillon 54 Ce déplacement crée dans les doigts élastiques 86 une force de repositionnement qui renvoie les billes sphériques 72 à leur position prédéterminée lorsque l'application du couple cesse En repositionnant les billes sphériques 72 par rapport au tourillon 54 et au patin 64, le joint 10 fonctionne comme un joint coulissant à roulement et non plus comme un joint coulissant à glissement. La figure 4 représente un autre mode de réalisation de la présente invention. Ce mode de réalisation est identique au mode de réalisation représenté aux figures 1 à 3 à l'exception du mécanisme d'arrêt Les éléments de ce mode de réa- lisation qui sont identiques à ceux du mode de réalisation représenté aux figures 1 à 3 sont désignés par les mêmes repères. Si on se reporte à la figure 4, un patin 164 et deux billes sphériques 72 sont disposés entre chacune des surfaces sphériques 56 du tourillon et leur paroi laté- rale associée 40 Les patins 164 comportent chacun une surface partielle sphé- rique 166 qui est en contact avec la surface sphérique associée 56 du tourillon. Une gorge en forme de secteur cylindrique 168 s'étend sur toute la longueur du patin et est située du côté opposé à la surface partielle sphérique 166 Une patte 170 est formée à chaque extrémité du patin 164, ainsi que le montre la figure 4. Un ressort de positionnement 180 retient les billes sphériques 72 et les patins 164 sur le tourillon 64 Ce ressort de positionnement 180 est identique au ressort de positionnement 80 décrit dans le mode de réalisation précédent, à l'exception de l'adjonction de deux doigts 172. Chaque doigt 172 est réalisé par repoussage à partir de la partie supérieure de bras 90 du ressort de positionnement 180 Chaque doigt est pratiquement perpendiculaire à la partie supérieure de bras 90 et s'étend vers les doigts élas- tiques 86 Dans un joint assemblé, les doigts 172 sont placés entre les pattes 170 formées sur les patins 164. Lorsque le joint travaille sous l'application d'un couple, le patin 164 se déplace longitudinalement, ce qui à son tour fait rouler les billes sphériques 72 le long des parois latérales longitudinales 40, en produisant une course de roulement du tourillon 54 par rapport aux parois latérales longitudinales 40 Cette course résulte à la fois du déplacement angulaire et du déplacement en coulissement du joint Après une valeur prédéterminée de la course, le doigt 172 vient au contact de l'une des pattes 170 formées sur le patin 164 La valeur de la course totale de roulement est déterminée par la largeur des doigts 172 et par la distance séparant les pattes 170 Tout supplément de course du tourillon 54 par rapport aux parois latérales longitudinales 40 est obtenu par le glissement des billes sphériques 72. La production d'une force de repositionnement dans les doigts élastiques 86 est identique au mode de réalisation précédent. REVENDICATIONS 1 Ressort de positionnement ( 80), permettant le positionnement de plusieurs éléments de roulement ( 72) dans un joint de transmission de type triplan ( 10), caractérisé en ce qu'il comprend un corps de ressort ( 82), comportant une première et une seconde extrémités, un premier bras ( 84), agencé de façon à retenir au moins l'un des éléments de roulement ( 72) dans le joint de transmission de type triplan ( 10), ce premier bras ( 84) s'étendant à partir de la première extrémité du corps ( 82), un second bras ( 84), agencé de façon à retenir au moins l'un des éléments de roulement ( 72) dans le joint de transmission de type triplan ( 10), ce second bras ( 84) s'étendant à partir de la seconde extrémité du corps ( 82), et des moyens élastiques de retenue ( 86) servant à assujettir le ressort de positionnement ( 80) à un élément en forme de tourillon ( 54) du joint ( 10) et servant à positionner au moins l'un des éléments de roulement ( 72) par rapport à l'élément en forme de tourillon ( 54), ces moyens élastiques ( 86), en forme de doigt, étant interposés entre le premier et le second bras ( 84) et s'étendant à partir du corps ( 82). 2 Ressort de positionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques de retenue ( 86) comprennent deux doigts élastiques ( 86) s'étendant à partir de côtés opposés du corps ( 82) entre le premier et le second bras ( 84), ces doigts élastiques ( 86) comportant chacun une extrémité libre ( 100), les extrémités libres ( 100) étant espacées l'une de l'autre de façon à retenir par frottement le ressort ( 80) sur le tourillon ( 54). 3 Ressort de positionnement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le premier et le second doigts élastiques ( 86) ont une forme courbe. 4 Ressort de positionnement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités libres ( 100) du premier et du second doigts élastiques ( 86) sont partiellement sphériques. Ressort de positionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier bras ( 84) comprend un cadre ( 94) s'étendant à partir du corps ( 82), au moins une ouverture ( 96) étant ménagée dans le cadre ( 94) pour retenir au moins l'un des multiples éléments de roulement ( 72). 6 Ressort de positionnement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le cadre ( 94) comprend des moyens d'arrêt ( 70, 172) servant à limiter la valeur de la course d'un patin ( 64) par rapport à ce cadre ( 94). 7 Ressort de positionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le second bras ( 84) comprend un cadre ( 94) s'étendant à partir du corps ( 82), au moins une ouverture ( 96) étant ménagée dans ce cadre ( 94) pour retenir au moins l'un des multiples éléments de roulement ( 72). 8 Ressort de positionnement suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le cadre ( 94) comprend des moyens d'arrêt ( 70, 172) servant à limiter la valeur de la course d'un patin ( 64) par rapport à ce cadre ( 94). 9 Joint de transmission ( 10) de type triplan et coulissant, comprenant: un élément extérieur de joint ( 30) comportant au moins trois logements ( 36) à disposition longitudinale, chaque logement ( 36) comportant deux parois latérales longitudinales ( 40) disposées en regard l'une de l'autre, un élément intérieur de joint ( 32) disposé à l'intérieur de l'élément extérieur de joint ( 30), cet élément intérieur de joint ( 32) comportant au moins trois tourillons ( 54) s'étendant radialement, chaque tourillon ( 54) s'étendant dans un logement associé ( 36) faisant partie desdits logements ( 36) au moins au nombre de trois, entre les parois latérales longitudinales ( 40) disposées en regard l'une de l'autre, chacun de ces tourillons ( 54) comportant au moins une première surface partielle sphérique ( 56) faisant face à chacune des parois latérales longitudinales ( 40) situées dans le logement associé ( 36) dans lequel il s'étend, plusieurs éléments de palier à roulement ( 72), chaque élément de palier à roulement ( 72) comportant une première surface de portée coopérant par roulement avec l'une, associée, des parois latérales longitudinales ( 40) et comportant une surface de portée disposée à l'opposé, plusieurs patins ( 64), chaque patin ( 64) comportant une seconde surface partielle sphérique ( 66) coopérant avec la première surface partielle sphérique ( 56) de chacun des tourillons ( 54) s'étendant radialement et comportant au moins une surface partielle cylindrique de portée ( 68) coopérant avec la surface opposée de portée, associée, des éléments de palier à roulement ( 72), plusieurs ressorts de positionnement ( 80), chaque ressort de position- nement ( 80) étant accouplé à au moins l'un des éléments de palier à roulement ( 72), ces ressorts de positionnement ( 80) comportant des moyens élastiques ( 86) servant à positionner les éléments de palier à roulement ( 72) dans une position prédéterminée telle que, pendant un déplacement longitudinal des éléments de palier à roulement ( 72) par rapport au patin ( 84), ces moyens élastiques ( 86) fléchissent en produisant une force qui tend à repositionner ledit élément de palier dans la position prédéterminée. Joint de transmission de type triplan et coulissant suivant la revendi- cation 9, caractérisé en ce que chacun des ressorts de positionnement ( 80) comprend un corps de ressort ( 82), comportant une première et une seconde extrémités, un premier bras ( 84), agencé de façon à retenir au moins l'un des éléments de roulement ( 72) dans le joint de transmission de type triplan ( 10), ce premier bras ( 84) s'étendant à partir de la première extrémité du corps ( 82), un second bras ( 84), agencé de façon à retenir au moins l'un des éléments de roulement ( 72) dans le joint de transmission de type triplan ( 10), ce second bras ( 84) s'étendant à partir de la seconde extrémité du corps ( 82), et des moyens élas- tiques de retenue ( 86) servant à assujettir le ressort de positionnement ( 80) à un élément en forme de tourillon ( 54) du joint ( 10) et servant à positionner au moins l'un des éléments de roulement ( 72) par rapport à l'élément en forme de tourillon ( 54), ces moyens élastiques ( 86), en forme de doigt, étant interposés entre le premier et le second bras ( 84) et s'étendant à partir du corps ( 82). 11 Joint de transmission de type triplan et coulissant suivant la revendi- cation 10, caractérisé en ce que les moyens élastiques de retenue ( 86) comprennent deux doigts élastiques ( 86) s'étendant à partir de côtés opposés du corps ( 82) entre le premier et le second bras ( 84), ces doigts élastiques ( 86) comportant chacun une extrémité libre ( 100), les extrémités libres ( 100) étant espacées l'une de l'autre de façon à retenir par frottement le ressort ( 80) sur le tourillon ( 54). 12 Joint de transmission de type triplan et coulissant suivant la revendi- cation 11, caractérisé en ce que le premier et le second doigts élastiques ( 86) ont une forme courbe. 13 Joint de transmission de type triplan et coulissant suivant l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les extrémités libres ( 100) du premier et du second doigts élastiques ( 86) sont partiellement sphériques. 14 Joint de transmission de type triplan et coulissant suivant la revendi- cation 10, caractérisé en ce que le premier bras ( 84) comprend un cadre ( 94) s'étendant à partir du corps ( 82), au moins une ouverture ( 96) étant ménagée dans le cadre ( 94) pour retenir au moins l'un des éléments de roulement ( 72). Joint de transmission de type triplan et coulissant suivant la revendi- cation 14, caractérisé en ce que le cadre ( 94) comprend des moyens d'arrêt ( 70, 172) servant à limiter la valeur de la course d'un patin ( 64) par rapport à ce cadre ( 94). 16 Joint de transmission de type triplan et coulissant suivant la revendi- cation 10, caractérisé en ce que le second bras ( 84) comprend un cadre ( 94) s'étendant à partir du corps ( 82), au moins une ouverture ( 96) étant ménagée dans ce cadre ( 94) pour retenir au moins l'un des éléments de roulement ( 72). 17 Joint de transmission de type triplan et coulissant suivant la revendi- cation 16, caractérisé en ce que le cadre ( 94) comprend des moyens d'arrêt ( 70, 172) servant à limiter la valeur de la course d'un patin ( 64) par rapport à ce cadre ( 94).