Brevet FR2730773A1 — publié le 19960823

La présente invention est relative à un joint de transmission coulissant, du type comprenant: un élément mâle, notamment un tripode, destiné à être fixé sur un premier arbre et comportant des bras qui définis- sent chacun, directement ou par l'intermédiaire d'un galet, une surface sphérique; un élément femelle destiné à être fixé sur un second arbre et définissant deux pistes situées respectivement de part et d'autre de chaque bras; et des moyens de guidage qui assurent respectivement la coopération de chaque bras avec les deux pistes associées. L'invention a pour but de permettre, pour un encombrement donné du joint, d'obtenir une augmentation de la capacité de transmission de couple pendant la quasi-totalité de la durée de vie du joint. A cet effet, l'invention a pour objet un joint de transmission du type précité, caractérisé en ce que: - les moyens de guidage de chaque bras ont des encombrements différents suivant les deux sens circonférentiels, et la surface sphérique associée à chaque bras comporte un axe qui est parallèle au rayon de l'élément mâle perpendiculaire à la droite joignant le centre de la surface sphérique au centre du moyen de guidage le plus encombrant, et qui est décalé, par rapport à ce rayon, du côté opposé au moyen de guidage le plus encombrant. Le joint de transmission suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - l'épaisseur de paroi de l'élément femelle est sensiblement la même à l'emplacement des extrémités radialement extérieures des pistes; un moyen de guidage comprend d'une part une barrette, notamment auto-recentreuse, qui présente du côté du bras un évidement sphérique et du côté opposé au moins un chemin de roulement à section circulaire, et, d'autre part, au moins deux billes qui roulent sur ce ou ces chemins de roulement et sur la piste associée, qui est une gorge; - un moyen de guidage est constitué par un patin intérieurement sphérique et dont la face opposée au bras est plane et se déplace sur la piste associée, qui est plane, par l'intermédiaire d'une rangée d'aiguilles ou par glissement direct; - un moyen de guidage est constitué par un secteur intérieurement sphérique et extérieurement torique qui roule sur la piste associée, qui est une gorge; - un moyen de guidage comprend une bille qui coopère avec une première gorge de roulement ménagée sur un côté du bras et avec une seconde gorge de roulement constituant la piste associée, la première gorge formant un angle avec la seconde gorge; - le moyen de guidage le moins encombrant est constitué par un contact direct entre la surface sphé- rique associée au bras et la piste correspondante; - les pistes ont des lignes directrices parallèles à l'axe de l'élément femelle. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en coupe transver- sale d'un joint de transmission suivant l'invention, en position d'alignement; - les Figures 2 et 3 sont des vues partielles en coupe transversale de deux autres modes de réalisation du joint de transmission suivant l'invention; - la Figure 4 est une vue en coupe transver- sale d'un autre mode de réalisation du joint de transmis- sion suivant l'invention; - la Figure 5 est une vue partielle en coupe transversale d'un autre mode de réalisation du joint de transmission suivant l'invention; et - la Figure 6 est une vue partielle prise en coupe suivant la ligne VI-VI de la Figure 5. Le joint de transmission représenté à la Figure 1 est destiné à relier deux arbres (non représen- tés) pouvant coulisser l'un par rapport à l'autre soit en alignement mutuel, soit sous un angle de brisure pouvant atteindre typiquement 25 environ. Il comprend essentiellement un élément mâle ou tripode 1, un élément femelle ou mâchoire 2, trois galets 3 et trois ensembles anti-vibrations 4. Le tripode est réalisé d'une seule pièce et comprend un moyeu central 5, adapté pour être solidarisé avec l'un des deux arbres, sur lequel font saillie trois bras 6 régulièrement répartis angulairement. Chaque bras est cylindrique à section circulaire, et porte un galet 3 ayant une surface extérieure sphérique 3A, monté rotatif et coulissant sur le bras. La mâchoire 2, extérieurement cylindrique à section circulaire, définit, pour chaque bras 6, une paire de pistes en vis-à-vis: une première piste 7 constituée par une gorge cylindrique à section circu- laire, d'axe parallèle à l'axe X-X de la mâchoire, sensiblement conjuguée du galet 3, et une seconde piste 8 également constituée d'une gorge cylindrique d'axe parallèle à l'axe X-X, à section circulaire mais de rayon plus petit. L'ensemble 4 est tel que décrit dans le FR-A- 2 628 803 précité. Il est constitué d'une barrette auto- centreuse 9 et de deux billes 10. La barrette 9 comporte intérieurement un évidement sphérique sensiblement conjugué du galet et coopérant avec lui, et extérieure- ment deux chemins de roulement 11 à section circulaire séparés par une saillie médiane (non visible sur le dessin). Les chemins 11, en vue en plan, sont rectilignes et dans le prolongement l'un de l'autre; en vue laté- rale, ils s'éloignent progressivement de la piste 8 à partir de ladite saillie médiane. Chaque bille 10 est interposée entre l'un de ces chemins de roulement et la piste 8, et la forme des deux chemins 11 assure un auto- recentrage des deux billes, comme décrit dans le FR-A-2 628 803 précité. L'ensemble 4 est complété par une cage 12 de retenue des billes. En coupe transversale (Figure 1), l'axe Y-Y de chaque bras 6 est parallèle au rayon 13 du tripode issu du centre O de celui-ci et perpendiculaire à la droite joignant le centre de la surface 3A au centre A des billes 10, et cet axe Y-Y est décalé d'une certaine distance d par rapport à ce rayon 13 du côté opposé à l'ensemble 4. Le décalage est tel qu'à l'emplacement du bord radialement extérieur des deux pistes 7 et 8, l'épaisseur e de la mâchoire, mesurée radialement, soit sensiblement la même. En service, le joint est monté dans une transmission de véhicule automobile de manière que, en marche avant, le couple moteur se transmette de la mâchoire au tripode via les trois ensembles 4. Sous couple, un léger jeu apparaît du côté des pistes 7, de sorte que la résistance au coulissement est pratiquement celle définie par les ensembles 4 et est donc très faible, même sous angle. Autrement dit, en marche avant, c'est-à-dire pendant la quasi-totalité de la durée de fonctionnement du joint, le niveau des excitations axiales transmises par le joint à la structure du véhicule est particulièrement faible. En marche arrière, c'est la résistance au roulement des galets 3 sur les pistes 7 qui définit la résistance au coulissement du joint. Cette résistance est nettement supérieure à celle correspondant à la marche avant, mais est acceptable étant donné la très faible durée du fonctionnement du véhicule en marche arrière. De plus, le décalage d précité de l'axe Y-Y du bras 6 par rapport au rayon 13 a pour résultat, pour un encombrement radial donné du joint (diamètre extérieur D de la mâchoire) et pour une épaisseur e donnée, une augmentation substantielle du rayon d'action R de l'effort générant le couple à transmettre, et par conséquent une augmentation substantielle de la capacité du joint, ceci par rapport au cas o l'axe Y-Y serait confondu avec le rayon 13. L'augmentation de capacité du joint ainsi obtenue peut atteindre des valeurs de l'ordre de 20%. La Figure 2 montre l'application de l'invention à un joint de transmission qui diffère de celui de la Figure 1 sous deux aspects: d'une part, le galet 3 est supprimé, et le bras 6 comporte lui-même une surface sphérique 3B qui en est solidaire. De plus, à l'opposé de l'ensemble barrette-billes 4, un patin 14 est ajouté. Ce patin comporte une surface intérieure sphé- rique concave 15 qui coopère avec la surface 3B, et une surface extérieure plane 16 qui glisse directement sur la piste 7, laquelle est plane. Dans cet exemple, c'est de nouveau dans la direction opposée à l'ensemble 4 que l'axe Y-Y du bras est décalé par rapport au rayon 13, et le couple se transmet de nouveau en marche avant via les ensembles 4. On obtient donc des avantages analogues à ce qui a été expliqué plus haut en regard de la Figure 1. Par ailleurs, on voit sur la Figure 2 que l'on peut économiser de la matière de l'élément femelle, sans en augmenter l'encombrement, en réduisant son épaisseur, à partir de l'extérieur, dans ses régions situées entre les bras du tripode. Le joint de transmission de la Figure 3 diffère du précédent par le fait que, du côté opposé à l'ensemble 4, le bras 6 comporte une gorge rectiligne 17 d'axe Y-Y défini comme précédemment, à section circu- laire. Le bras a ainsi une forme de gouttière. La piste 7 est une autre gorge rectiligne, parallèle à l'axe de la mâchoire, de section circulaire. Une bille unique 18 coopère avec la paire de gorges 7, 17. Son centre A' se trouve au centre de la surface sphérique 3B lorsque le joint est aligné. Le joint de transmission représenté sur la Figure 4 ne diffère de celui de la Figure 2 que par le fait que le patin 14 est supprimé, tandis que la surface sphérique 3B du bras 6 est en contact direct avec la piste 7. Cette dernière est alors cylindrique à section circulaire et centrée au centre A des billes 10. Dans le cas de la Figure 4 comme dans celui de la Figure 2, la matière excédentaire de la mâchoire a été supprimée entre les bras du tripode, de sorte que la mâchoire est constituée par un profilé tubulaire d'épaisseur à peu près constante. En augmentant au maximum le diamètre D' de la surface sphérique 3B en laissant la mâchoire inscrite dans le même cercle extérieur C, on arrive au joint des Figures 5 et 6, qui est mieux équilibré et permet d'obtenir, sur les surfaces de contact, des pressions de Hertz réduites. Dans ce cas, pour limiter l'encombrement axial du joint, on peut tronquer les bras par deux surfaces 19, 20 à peu près perpendiculaires à l'axe du tripode, comme on le voit bien sur la Figure 6. Dans tous les modes de réalisation, c'est la dissymétrie du joint vis-àvis des deux sens de rotation qui permet d'augmenter la capacité de transmission du couple pour un encombrement donné (ou, bien entendu, de diminuer l'encombrement pour une capacité donnée) par un simple décalage de l'axe Y-Y de la surface sphérique associée au bras qui est perpendiculaire à la droite joignant le centre de la surface sphérique 3A ou 3B au centre du moyen 4 de guidage du bras le plus encombrant, dans la direction opposée à ce moyen de guidage du bras le plus encombrant. Dans tous les exemples ci-dessus, les moyens de guidage les plus encombrants sont un ensemble barrette-billes 4, et les moyens de guidage opposés sont soit un contact direct (Figures 1, 4, 5), soit un patin à face plane (Figure 2), soit encore une bille coopérant avec deux gorges qui se coupent (Figure 3). Cependant, avec le même ensemble 4, les moyens de guidage opposés peuvent être constitués par d'autres organes moins encombrants que l'ensemble 4 et connus en soi (non représentés): un secteur intérieurement sphérique pour coopérer avec la surface 3A ou 3B et extérieurement torique pour coopérer avec une gorge 8 à section circu- laire; un patin analogue au patin 14 mais avec une rangée d'aiguilles parallèles à l'axe Y-Y, retenues par une cage et interposées entre la face plane 16 et la piste plane 8; ou un patin analogue au patin 14 mais dont la surface plane 16 est remplacée par une surface cylindrique convexe à section circulaire, glissant et oscillant dans une piste 8 formée par une gorge à section circulaire. En variante encore, d'autres associations de moyens de guidage ayant des encombrements différents, au sens indiqué plus haut, peuvent convenir pour la mise en oeuvre de l'invention. Il est à noter que lorsque le moyen de guidage le plus encombrant est un patin glissant sur une piste 7 plane, tel que le patin 14 de la Figure 2, le centre de ce moyen de guidage est rejeté à l'infini dans la direction perpendiculaire à cette piste plane. REVENDICATIONS 1 - Joint de transmission coulissant, du type comprenant: un élément mâle (1), notamment un tripode, destiné à être fixé sur un premier arbre et comportant des bras (6) qui définissent chacun, directement ou par l'intermédiaire d'un galet, une surface sphérique (3A; 3B); un élément femelle (2) destiné à être fixé sur un second arbre et définissant deux pistes (7, 8) situées respectivement de part et d'autre de chaque bras; et des moyens de guidage (4) qui assurent respectivement la coopération de chaque bras avec les deux pistes asso- ciées, caractérisé en ce que: - les moyens de guidage de chaque bras (6) ont des encombrements différents suivant les deux sens circonférentiels, et - la surface sphérique (3A; 3B) associée à chaque bras comporte un axe (Y-Y) qui est parallèle au rayon (13) de l'élément mâle (1) perpendiculaire à la droite joignant le centre de la surface sphérique (3A, 3B) au centre du moyen de guidage (4) le plus encombrant, et qui est décalé, par rapport à ce rayon (13), du côté opposé au moyen de guidage (4) le plus encombrant. 2 - Joint de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi (e) de l'élément femelle est sensiblement la même à l'emplacement du bord radialement extérieur des deux pistes (7, 8). 3 - Joint de transmission suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un moyen de guidage (4) comprend d'une part une barrette, notamment auto-recentreuse (10), qui présente du côté du bras (6) un évidement sphérique et du côté opposé au moins un chemin de roulement (11) à section circulaire, et, d'autre part, au moins deux billes (10) qui roulent sur ce ou ces chemins de roulement et sur la piste associée (8), qui est une gorge. 4 - Joint de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un moyen de guidage est constitué par un patin (14) intérieurement sphérique et dont la face (16) opposée au bras (6) est plane et se déplace sur la piste associée (8), qui est plane, par l'intermédiaire d'une rangée d'aiguilles ou par glissement direct. - Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un moyen de guidage est constitué par un secteur intérieurement sphérique et extérieurement torique qui roule sur la piste associée, qui est une gorge. 6 - Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un moyens de guidage comprend une bille (18) qui coopère avec une première gorge de roulement (17) ménagée sur un côté du bras (6) et avec une seconde gorge de roulement (7) constituant la piste associée, la première gorge formant un angle avec la seconde gorge. 7 - Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen de guidage le moins encombrant est constitué par un contact direct entre la surface sphérique (3A; 3B) définie par le bras (6) et la piste associée (7). 8 - Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les pistes (7, 8) ont des lignes directrices parallè- les à l'axe de l'élément femelle (2).