Brevet FR2734615A1 — publié le 19961129

l JOINT A ROTULE DU TYPE COULISSANT ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de la présente invention est relatif aux joints à rotule du type coulissant utilisés dans une partie coudée d'un axe d'entraînement de roue pouvant être soumis à une courbe pour une automobile à roues avant motrices, par exemple, et en particulier, à des joints à rotule du type comprenant un élément extérieur cylindrique creux ou tubulaire relié à un arbre de transmission et formé, au niveau de sa surface périphérique intérieure, avec une pluralité de rainures de transmission s'étendant de manière axiale, espacées sur la circonférence, et comprenant un élément intérieur relié à un autre arbre de transmission et ayant une pluralité de tourillons qui s'étendent de manière radiale de façon à s'étendre dans la pluralité de rainures de transmission, et comprenant des rouleaux portés sur les tourillons respectifs et venant en contact, de manière à pouvoir rouler, dans les rainures de transmission correspondantes. DESCRIPTION DE LA TECHNIOUE ANTERIEURE Il existe des joints classiques de ce type déjà connus, tels que celui représenté à la figure 5, dans lequel un rouleau e est ajusté, de manière coulissante et rotative, autour d'une périphérie extérieure d'un tourillon d d'un élément intérieur b par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles f. Ce type de joint possède une structure simple, cependant, il y a des inconvénients en ce que lorsque l'élément intérieur b et l'élément extérieur d'accouplement a sont mis en rotation dans un état o leurs axes se croisent à un certain angle, le rouleau e est obligé de coulisser tout en tournant par rapport au tourillon d de sorte qu'une force de friction agit sur les aiguilles du roulement à aiguilles f dans la direction de rotation et la direction axiale, tendant à provoquer un phénomène de dissymétrie (ou déclinaison) qui résulte en une perte de puissance, en un échauffement, en vibrations et analogues. Des joints améliorés, pour éliminer les inconvénients mentionnés, sont également connus, tels que décrits dans les Publications de Brevet Japonais n 47413/81 et n 13211/82 et dans le Brevet U.S. n 4 891 035, par exemple. Dans le cas des joints améliorés, comme le montre la figure 6, une bague de guidage intérieure g est ajustée, de manière coulissante, autour d'un tourillon d et une bague de guidage extérieure h est ajustée autour de la bague de guidage intérieure g, un contact sphérique étant réalisé entre elles deux, un rouleau e étant porté, de manière pivotante, sur la bague de guidage extérieure h par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles i, dans lequel le rouleau e peut basculer par rapport au tourillon d. Par conséquent, ce type de joint possède un avantage en ce que même si l'élément extérieur a et l'élément intérieur b tournent avec leurs axes inclinés l'un par rapport à l'autre, le rouleau e ne s'incline pas mais peut rouler à l'intérieur de la rainure de transmission c, doucement sans provoquer de glissement. Cependant, ce joint présente des problèmes en ce que le nombre d'éléments augmente, en ce que la structure est compliquée, en ce que le poids augmente et en ce que le coût devient relativement élevé. La présente invention a été proposée en vue de ces circonstances et un objectif de cette dernière est de proposer un joint à rotule du type coulissant du type précédemment mentionné, qui est de structure simplifiée et qui possède d'excellentes propriétés. RESUME DE L'INVENTION Afin d'atteindre l'objectif précédent, l'invention propose un joint à rotule du type coulissant ayant un rouleau porté, de manière rotative, sur une périphérie extérieure d'une pièce coulissante par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles, dans lequel ladite pièce coulissante et ledit rouleau sont reliés l'un à l'autre, de façon axiale, par des moyens de couplage axial pour former, de ce fait, un ensemble formant rouleau coulissant. Avec le dispositif précédent, lorsque le tourillon s'incline, la pièce coulissante est obligée de coulisser par rapport au tourillon pour empêcher, de ce fait, une force de friction d'agir sur le roulement dans la direction axiale. En conséquence, le roulement peut fonctionner normalement tout le temps et le rouleau peut rouler doucement dans une rainure de transmission de sorte que l'on peut éviter la production d'une quelconque vibration due à la résistance de friction. En outre, étant donné que l'ensemble formant rouleau peut être formé d'un petit nombre d'éléments, la structure peut être simple et obtenue à un faible coût et le poids peut être réduit. En outre, en plus du dispositif précédent, si des chanfreins sont réalisés sur des bords périphériques intérieurs de ladite pièce coulissante aux extrémités opposées de cette dernière, un avantage est obtenu en ce que la formation d'un pincement dans le tourillon peut être évitée même si la pièce coulissante est formée avec une longueur courte dans la direction de coulissement. L'utilisation d'une pièce coulissante courte contribue à rendre compact l'ensemble formant rouleau. De plus, si lesdits moyens de couplage axial comprennent des rondelles opposées aux surfaces axiales d'extrémité dudit rouleau et placées en contact avec ces dernières, et comprennent des bagues de rétention retenues dans les rainures annulaires formées sur une surface périphérique extérieure de ladite pièce coulissante et venant en butée contre les surfaces latérales extérieures desdites rondelles, les moyens de couplage peuvent être facilement obtenus à un faible coût. En outre, ces moyens peuvent être montés en formant purement et simplement la pièce coulissante légèrement plus longue que le rouleau dans la direction axiale. Les objectifs précédents et autres objectifs, particularités et avantages, selon l'invention, vont devenir évidents à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation préféré, prise conjointement aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue de profil, coupée longitudinalement, d'un joint à rotule du type coulissant selon un mode de réalisation particulier de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue agrandie d'une partie principale de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe correspondant à la figure 1, mais représentant un état de fonctionnement du joint dans une situation coudée. La figure 5 est une vue de profil, coupée longitudinalement, d'un joint classique à rotule du type coulissant. La figure 6 est une vue de profil, coupée longitudinalement, d'un autre joint classique à rotule du type coulissant. DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE Un mode de réalisation particulier, selon la présente invention, va être décrit dans la suite du document en se référant aux dessins annexés. En se référant d'abord aux figures 1 et 2, deux arbres de transmission 1 et 2 sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un joint à rotule du type coulissant J, selon ce mode de réalisation. Le joint J comprend, en tant qu'éléments primaires, un élément extérieur cylindrique creux ou tubulaire 3 relié, en une seule pièce, à une partie d'extrémité d'un arbre de transmission 1 et ayant une surface d'extrémité avant ouverte, et un élément intérieur 4 relié à une partie d'extrémité de l'autre arbre de transmission 2 et logé à l'intérieur de l'élément extérieur 3. L'élément extérieur 3 est muni, au niveau de sa surface périphérique intérieure, d'une pluralité de rainures de transmission s'étendant de manière axiale 5 (trois dans ce mode de réalisation) qui sont espacées l'une de l'autre sur la circonférence à des intervalles égaux. Chaque rainure de transmission 5 comprend des parois latérales intérieures droite et gauche 5a, 5a ayant des surfaces en arc de sorte que le centre des surfaces soit situé, de façon centrale, entre les parois latérales et coïncide avec l'axe central O s'étendant en parallèle à l'axe de l'élément extérieur 3, et une surface inférieure 5b formée comme une surface en arc ayant son centre situé sur l'axe de l'élément extérieur 3 (voir également figure 3). D'un autre côté, l'élément intérieur 4 comporte une protubérance 7 et, en une seule pièce sur une surface périphérique extérieure de la protubérance, comporte une pluralité de tourillons 8 (trois dans le mode de réalisation) qui s'étendent respectivement dans les rainures de transmission mentionnées 5. Une pièce coulissante cylindrique 9 est ajustée autour d'une périphérie extérieure de chaque tourillon 8, de façon à pouvoir coulisser de manière axiale. Un rouleau 10 est porté sur une périphérie extérieure de la pièce coulissante 9 par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 11 et le rouleau 10 est maintenu dans un contact roulant avec la rainure de transmission correspondante 5. Plus spécifiquement, le roulement à aiguilles 11 est introduit entre la pièce coulissante 9 et le rouleau 10 de façon qu'il soit en contact avec la surface périphérique extérieure de la pièce coulissante 9 et la surface périphérique intérieure du rouleau 10. Des moyens de couplage axial 12 sont prévus entre la pièce coulissante 9 et le rouleau 10 pour relier ces éléments de manière axiale et pour éviter leur déplacement axial relatif. Les moyens de couplage axial 12 comprennent, comme le montre la figure 3, une paire de rondelles 13, 13 opposées aux surfaces axiales opposées d'extrémité de la pièce coulissante 9 et du rouleau 10 et placées en contact avec ces dernières et comprennent une paire de bagues de rétention ou bagues de frein pour arbre 14, 14 qui viennent respectivement en butée contre les surfaces latérales extérieures des rondelles 13, 13. Les bagues de frein pour arbre 14, 14 sont respectivement retenues dans une paire de rainures annulaires 15, 15 qui sont formées sur la surface périphérique extérieure de la pièce coulissante 9 au niveau de ses parties axiales opposées d'extrémité. La pièce coulissante 9, le rouleau 10 et le roulement à aiguilles 11 constituent ainsi un ensemble formant rouleau coulissant 16. Par conséquent, lorsque le joint J est à assembler, l'ensemble formant rouleau coulissant 16 est assemblé à l'avance comme une unité et est monté sur chaque tourillon 8. En se référant davantage à la figure 3, le rouleau 10 possède une surface périphérique extérieure 10a, qui a une conformation de morceau de sphère, son centre étant situé sur l'axe central O, de sorte que le rouleau 10 est capable de s'incliner autour de l'axe central O. La pièce coulissante cylindrique 9 est munie d'un chanfrein 17 définissant une forme conique ou une embouchure sur son bord périphérique intérieur au niveau de chacune des extrémités axiales opposées de cette dernière. Accessoirement, la référence numérique 18 à la figure 1 désigne un soufflet souple étendu sur l'élément extérieur 3 et l'arbre de transmission 2 pour recouvrir l'extrémité ouverte de l'élément extérieur 3. Le fonctionnement de ce mode de réalisation va maintenant être décrit. Si un couple de rotation est appliqué à un arbre de transmission 1, par exemple, le couple est transmis depuis l'élément extérieur 3 vers l'élément intérieur 4, en d'autres termes, depuis une paroi latérale intérieure 5a de la rainure de transmission 5 de l'élément extérieur 3, par l'intermédiaire du rouleau 10, du roulement à aiguilles 11 et de la pièce coulissante 9, au tourillon 8 de l'élément intérieur 4 et ensuite, par l'intermédiaire de la protubérance 7, à l'autre arbre de transmission 2. Comme le montre particulièrement la figure 4, lorsque la transmission du couple est menée entre les deux arbres de transmission 1 et 2, dans un état coudé dans lequel leurs axes se croisent à un certain angle, le tourillon 8 répète son mouvement d'inclinaison suivant les rotations des arbres de transmission 1, 2 et donc l'ensemble formant rouleau coulissant 16, porté sur le tourillon 8, s'incline en même temps. Dans cet état, le centre d'inclinaison de l'ensemble formant rouleau coulissant 16 est forcé de se déplacer le long de l'axe central O de la rainure de transmission 5 à cause du contact en prise de la surface extérieure en morceau de sphère 10a du rouleau 10 dans les parois latérales intérieures en arc 5a, 5a de la rainure de transmission 5. En outre, étant donné que dans l'ensemble formant rouleau coulissant 16, tout déplacement axial relatif entre la pièce coulissante 9 et le rouleau 10 est empêché par les moyens de couplage axial 12, l'inclinaison du tourillon 8 et de l'ensemble formant rouleau coulissant 16 résulte en la production d'un déplacement coulissant entre le tourillon 8 et la pièce coulissante 9, de sorte que toute force de friction est empêchée d'agir sur le roulement à aiguilles 11 entre la pièce coulissante 9 et le rouleau de l'ensemble formant rouleau coulissant 16 dans la direction axiale. Par conséquent, le roulement à aiguilles 11 fonctionne normalement sans permettre à un phénomène de dissymétrie de se produire dans ses aiguilles et permet au rouleau 10 de rouler doucement dans la rainure de transmission 5. A cause du fonctionnement en douceur des éléments respectifs, de cette manière, toute vibration due à la résistance de friction ne se produit pas, permettant ainsi une transmission de couple efficace entre les deux arbres de transmission 1 et 2. De plus, étant donné que l'ensemble formant rouleau coulissant 16 est formé de la pièce coulissante 9, du rouleau 10 et du roulement à aiguilles 11, en tant qu'éléments principaux, le nombre d'éléments de l'ensemble peut être relativement petit, rendant la structure simple et de poids relativement léger. En outre, étant donné que la pièce coulissante cylindrique 9 est munie de chanfreins 17 sur ses bords périphériques intérieurs, au niveau des extrémités axiales opposées, même si la pièce coulissante 9 est formée avec une courte longueur axiale, elle peut coulisser doucement par rapport au tourillon 8 sans provoquer de pincement. La pièce coulissante 9 peut ainsi être formée avec une longueur extrêmement courte, rendant, de ce fait, l'ensemble formant rouleau coulissant 16 compact. De plus, les moyens de couplage axial 12 entre la pièce coulissante 9 et le rouleau 10 sont formés de rondelles 13, 13, de bagues de frein d'arbre 14, 14 de sorte que leur structure puisse être simple, et l'ensemble formant rouleau coulissant 16 peut être monté facilement en formant purement et simplement la pièce coulissante 9 légèrement plus longue que le rouleau 10 dans la direction axiale. On notera que différentes modifications de conception peuvent être apportées au mode de réalisation précédemment décrit sans s'écarter de l'invention telle que définie dans les revendications. Par exemple, bien que dans le mode de réalisation, le joint J ait été représenté comme un type à trois pieds ayant trois tourillons 8, il peut, à la place, être formé comme un type à deux pieds ayant deux tourillons. REVENDICATIONS 1. Joint à rotule du type coulissant pour relier deux arbres de transmission (1, 2), comprenant un élément extérieur cylindrique creux (3) relié à un des arbres de transmission et ayant, au niveau de la surface périphérique intérieure de ce dernier, une pluralité de rainures de transmission (5) s'étendant de manière axiale, espacées sur la circonférence, un élément intérieur (4) relié à l'autre des arbres de transmission et ayant une pluralité de tourillons (8) qui s'étendent de manière radiale de façon à s'étendre respectivement dans lesdites rainures de transmission (5), et des rouleaux portés sur lesdits tourillons respectifs (8) et venant en contact, de manière à pouvoir rouler, dans les rainures de transmission correspondantes (5), caractérisé en ce qu'une pièce coulissante cylindrique (9) est ajustée, de manière coulissante, autour de chacun desdits tourillons (8) et un rouleau (10) est porté, de manière rotative, sur une périphérie extérieure de ladite pièce coulissante (9) par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles (11), ladite pièce coulissante (9) et ledit rouleau (10) étant reliés l'un à l'autre, de manière axiale, par des moyens de couplage axial (12) pour former, de ce fait un ensemble formant rouleau coulissant (16). 2. Joint à rotule du type coulissant selon la revendication 1, caractérisé en ce que des chanfreins (17) sont réalisés sur des bords périphériques intérieurs de ladite pièce coulissante (9) au niveau des extrémités axiales opposées de cette dernière. 3. Joint à rotule du type coulissant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage axial (12) comprennent des rondelles (13, 13) opposées aux surfaces axiales Il d'extrémité dudit rouleau (10) et placées en contact avec ces dernières, et comprennent des bagues de rétention (14, 14) retenues dans des rainures annulaires formées sur une surface périphérique5 extérieure de ladite pièce coulissante (9) et venant en butée contre les surfaces latérales extérieures desdites rondelles (13, 13).