Brevet FR2722849A1 — publié le 19960126

JOINT UNIVERSEL HOMOCINETIQUE La présente invention concerne un joint univer- sel homocinétique de type glissant, principalement destiné à une utilisation dans une automobile. Un joint universel homocinétique tripode est re- présentatif d'un joint universel homocinétique de type glissant. Les joints universels homocinétiques tripodes usuels présentent un grave inconvénient. Plus précisément, pendant la transmission d'un couple par l'arbre du tri- pode, qui est monté dans l'anneau extérieur, lorsque cet arbre forme un certain angle de travail avec l'arbre de l'an- neau extérieur, les galets à surface sphérique supportés sur les tourillons du tripode s'inclinent par rapport aux rainures de guidage prévues dans l'anneau extérieur. Par suite,les galets basculent et glissent donc tout en rou- lant par rapport aux rainures de guidage. Si les galets glissent dans les rainures de guidage, il en résulte une poussée axiale qui engendre à son tour des vibrations et un dégagement de chaleur. Pour essayer de résoudre ce problème, le présent demandeur a proposé un joint universel homocinétique de type tripode comme représenté sur les figures 7 à 10 (pu- blication de brevet japonais non examiné 5-94534). Ce joint comprend un anneau extérieur 20 dans la périphérie intérieure duquel sont formées trois rainures de guidage 21, tandis qu'un tripode 22 logé dans l'anneau extérieur comporte trois tourillons 23. Un manchon sphérique 24 est monté de façon coulissante sur chaque tourillon 23. Un bloc de guidage 25 est monté sur chaque manchon sphéri- que 24. Une gorge de circulation de billes 26 a une confi- guration elliptique comprenant deux parties rectilignes 26a et 26b et des parties courbes 26c qui relient les ex- trémités des parties rectilignes l'une à l'autre. Une plu- ralité de billes 27 sont logées dans la gorge de circula- tion de billes 26. Comme représenté sur les figures 8 et et 9, un chemin de roulement arrondi 28, pour guider les billes 27 dans lapartie rectiligne 26a, est formé dans chaque paroi latérale de chaque rainure de guidage 21, du côté de son diamètre extérieur. Du côté intérieur de chaque guidage 21 est formée une surface de guidage courbe 29 pour empêcher les billes 27 de tomber de l'autre partie rectiligne 26b. En outre, la distance entre la surface de gui- dage de billes 29 et le fond de la partie rectiligne 26b de la gorge de circulation 26 est plus grande que le dia- mètre des billes 27. Ainsi, les billes 27 qui se trouvent dans la partie rectiligne 26b de la gorge 26 ne sont pas soumises à une charge. Lorsque ce joint universel homocinétique prend un certain angle de travail, les manchons sphériques 24 glissent par rapport aux blocs de guidage 25, tandis que ces derniers restent dans des positions fixes. Ainsi, lors- que le joint universel homocinétique transmet un couple et prend un certain angle de travail, les blocs de guidage se déplacent le long des rainures de guidage 21 sans changement de leur attitude, tandis que les billes 27 rou- lent et circulent le long du chemin rectiligne 26a de la gorge 26 et qu'elles sont guidées par le chemin de rou- lement 28. La résistance de glissement est donc très fai- ble. Toutefois, avec ce joint universel homocinétique, la profondeur de gorge du chemin rectiligne 26b est plus petite que le rayon des billes 27. De plus, le chemin rec- tiligne 26b et la surface de guidage de billes 29 formée d'un côté de la rainure de guidage 21 sont configurés de manière à guider les billes 27 et à les empêcher de tomber. Si on considère une bille 27a qui est en train d'être pous- sée hors de la partie courbe 26c de la gorge 26 pour reve- nir à la partie rectiligne 26b comme représenté sur la fi- gure 10, cette bille peut se coincer entre un bord 30 de la surface de guidage de billes 29 et un bord 31 du chemin rectiligne 26b (figure 9) lorsque les billes 27 se pous- sent mutuellement. Si une des billes se coInce, les billes 27 ne peuvent plus circuler régulièrement dans la gorge 26, ce qui produit une grande force de poussée. Un objet de la présente invention est de procurer un joint universel homocinétique dans lequel les billes peu- vent circuler régulièrement dans la gorge de circulation de billes, sans se coincer entre la surface intérieure de la rainure de guidage et le bloc de guidage, même lors- qu'elles reviennent à la partie de la gorge non soumise à la charge, et dans lequel l'augmentation de la force de pous- sée peut être limitée. Conformément à la présente invention, on obtient un joint universel homocinétique comprenant un anneau ex- térieur dans la surface périphérique intérieure duquel sont prévues trois rainures de guidage axiales, un tri- pode comportant trois tourillons et logé dans l'anneau ex- térieur, et un bloc de guidage supporté sur chaque touril- lon de façon à pouvoir glisser par rapport à l'axe du tou- rillon et à permettre le pivotement du tourillon par rap- port au bloc de guidage. Chaque bloc de guidage comporte de chaque côté une gorge de circulation de billes, chacune de ces gorges ayant une configuration elliptique et com- prenant un chemin rectiligne soumis à la charge et un che- min rectiligne non soumis à la charge, ces deux chemins étant parallèles à l'axe de l'anneau extérieur, et des che- mins courbes qui relient les chemins rectilignes l'un à l'autre. Une pluralité de billes sont reçues dans chaque gorge de circulation de billes de façon à pouvoir rouler et circuler dans ladite gorge, chaque rainure de guidage comportant, de chaque côté, un chemin de roulement de bil- les pour guider les billes pendant qu'elles se déplacent dans le chemin rectiligne de la gorge de circulation qui est soumis à la charge. Le joint universel homocinétique suivant l'invention est caractérisé en ce que la profondeur du chemin non soumis à la charge de chaque gorge de circu- lation de billes est plus grande que le rayon des billes, et en ce que la distance entre la surface de paroi latérale de la rainure de guidage et le fond du chemin non soumis à la charge est plus grande que le diamètre des billes. De préférence, la rainure de guidage présente une surface plane en face du chemin non soumis à la charge. De plus, le chemin non soumis à la charge doit de préfé- rence avoir une section transversale en forme de U compre- nant une partie semi-circulaire,de forme sensiblement com- plémentaire du contour des billes, et deux courtes parties droites s'étendant tangentiellement à partir des deux ex- trémités de la partie semi-circulaire. La profondeur du chemin ou de la partie de la gor- ge de circulation de billes non soumis à la charge est plus grande que le rayon des billes. Ainsi, même lorsque les billes qui se trouvent dans le chemin non soumis à la char- ge sont en contact avec la surface plane,elles sont guidées de façon sûre par le chemin non soumis à la charge. Par suite, les billes ne peuvent pas se coincer entre le bloc de guidage et la rainure de guidage. Dans le joint universel homocinétique suivant la présente invention, lors de la transmission d'un cou- ple dans une position telle que l'anneau extérieur forme un angle de travail par rapport au tripode, les blocs de guidage peuvent se déplacer dans les rainures de guidage sans changer d'attitude, tandis que les billes roulent et circulent dans les gorges de circulation de billes. La ré- sistance de glissement reste donc faible de sorte que les vibrations et le bruit peuvent être limités. Le chemin de la gorge de circulation de billes qui n'est pas soumis à la charge a une profondeur plus grande que le rayon des billes. En outre, chaque rainure de guidage présente une surface plane en face du chemin non soumis à la charge. Par création d'un espace, entre cettte surface plane et le fond du chemin non soumis à la charge, qui est supérieur au diamètre des billeselles peuvent être guidées et circuler régulièrement dans la gorge, même si elles viennent en contact avec la surface plane pendant qu'elles suivent le chemin de retour vers le chemin non soumis à la charge. Par conséquent, les billes non chargées ne se coincent jamais entre la rainure de guidage et le bloc de guidage. La force de poussée est donc fortement réduite. Il n'est pas nécessaire de former une surface courbe de guidage de billes dans l'anneau extérieur pour empêcher la chute des billes. L'anneau extérieur du joint universel homocinétique conforme à la présente invention est donc de forme simple et il peut être fabriqué faci- lement par forgeage à froid. D'autres aspects et objets de la présente inven- tion apparaîtront à la lecture de la description ci-après, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de face avec coupe ver- ticale du joint universel homocinétique conforme à un pre- mier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 2; la figure 4 est une vue de face de la gorge de circulation de billes de ce joint; la figure 5 est une coupe du joint, illustrant son fonctionnement; la figure 6 est une vue de face avec coupe ver- ticale du joint universel homocinétique conforme à un deu- xième mode de réalisation de la présente invention; la figure 7 est une vue de face avec coupe ver- ticale d'un joint universel homocinétique suivant l'art antérieur; la figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII- VIII de la figure 7; la figure 9 est une vue en coupe à plus grande échelle de ce joint; et la figure 10 est une vue du joint illustrant la façon dont les billes circulent dans la gorge. On décrit maintenant des modes préférés de réa- lisation de la présente invention, avec référence aux fi- gures 1 à 6. Comme représenté sur les figures 1 à 3, un an- neau extérieur 1 comporte une extrémité fermée à laquelle est fixé un premier arbre 2. Trois rainures axiales de guidage 3 sont formées dans la périphérie intérieure de l'anneau extérieur 1, à intervalles de 120 degrés (figure 2). Comme représenté sur la figure 5, un tripode 4 logé dans l'anneau extérieur 1 est monté sur un deuxième arbre 5 par l'intermédiaire d'une surface striée 6, de façon à tourner avec le deuxième arbre 5. Des anneaux à enclenchement élastique 7 sont fixés sur le deuxième arbre pour empêcher le mouvement axial du tripode 4 le long de l'arbre 5. Le tripode 4 comporte trois tourillons 8 qui portent chacun un manchon ou une bague sphérique 9. Des aiguilles 10 sont placées entre chaque manchon sphérique 9 et le tourillon 8,pour supporter de façon tournante le man- chon sphérique 9. Sur chaque manchon sphérique 9 est monté un bloc de guidage 11 ayant une surface intérieure cylindrique lla qui reste en contact avec une surface extérieure sphérique 9a du manchon 9 et qui est guidée par cette dernière. Une gorge de circulation de billes 12 est formée de chaque côté de chaque bloc de guidage 11. Les figures 3 et 4 représentent en détail la gorge de circulation de billes 12. Cette gorge a une con- figuration elliptique et elle comprend deux parties ou che- mins rectilignes qui sont parallèles à l'axe de l'anneau extérieur 1, à savoir un chemin 12a soumis à la charge et un chemin 12b non soumis à la charge, et des parties ou chemins courbes 12c qui relient les chemins rectilignes l'un à l'autre. Une pluralité de billes 13 sont placées de façon à pouvoir rouler dans la gorge de circulation de billes 12. Le chemin soumis à la charge 12a a une section transversale courbe et sa profondeur n'est pas plus grande que le rayon des billes 13. D'autre part, le chemin non soumis à la charge 12b et le chemin de raccordement courbe 12c ont une section transversale en U comprenant une par- tie semicirculaire A de forme sensiblement complémentaire de la section transversale des billes 11, et de courtes parties rectilignes B qui s'étendent tangentiellement à partir des deux extrémités de la partie semicirculaire A. La profondeur de la gorge à cet endroit est plus grande que le rayon des billes 13. Chacune des rainures de guidage 3 présente, sur ses deux côtés, des surfaces planes 14 qui sont légèrement inclinées par rapport au plan passant par les centres de la pluralité de billes 13 placées dans la gorge de circu- lation de billes 12, de façon à définir un espace plus grand que le diamètre des billes 13 entre la surface plane 14 et le chemin non soumis à la charge 12b. D'autre part, un chemin de roulement de billes 15 est formé à l'angle o la surface plane 14 et la surface intérieure de la rai- nure de guidage 3 se raccordent, pour guider les billes 13 le long du chemin soumis à la charge 12a. On décrit maintenant le fonctionnement du joint conforme à l'invention. Lorsque le deuxième arbre 5 prend une position inclinée suivant un angle de travail par rap- 8 port au premier arbre 2, comme représenté sur la figure , les tourillons 8 et donc les manchons sphériques 9 sont inclinés par rapport à la direction longitudinale des rai- nures de guidage 3. 5 Dans cet état, les blocs de guidage 11 sont empê- chés de pivoter par le contact entre les billes 13,qui se trouvent danschaque chemin soumis à la charge 12a, et le chemin de roulement de billes 15. Ainsi, lorsque les man- chons sphériques 9 s'inclinent, un glissement se produit10 entre les manchons 9 et les blocs de guidage respectifs 11. Lorsque le joint universel homocinétique incliné suivant un angle de travail transmet un couple, le touril- lon 8 et le manchon sphérique 9 peuvent pivoter dans le bloc de guidage 11 et par rapport à celui-ci. D'autre15 part, les blocs de guidage 11 se déplacent dans la direc- tion longitudinale des rainures de guidage 3 tout en con- servant une attitude inchangée.Lorsque les blocs de guidage 11 se déplacent, les billes 13 qui se trouvent dans chaque chemin soumis à la charge 12a roulent le long du chemin de roulement 15 et circulent le long de la gorge de circula- tion de billes 12. Le chemin non soumis à la charge 12b et le che- min de liaison courbe 12c de la gorge de circulation de billes 12 ont une section transversale en forme de U com-25 prenant une partie semicirculaire A et de courtes parties droites B qui s'étendent tangentiellement à partir des deux extrémités de la partie semicirculaire A, et la profon- deur de ces chemins est plus grande que le rayon des bil- les 13. Ainsi, même si les billes 13 sont poussées par les30 autres billes et viennent en contact ponctuel avec la sur- face plane 14 comme représenté en trait mixte sur la fi- gure 3, pendant qu'elles se déplacent du chemin soumis à la charge 12a au chemin non soumis à la charge 12b par l'in- termédiaire du chemin de liaison 12c, ces billes 13 sont35 également en contact ponctuel avec une des surfaces planes B du chemin non soumis à la charge 12b. Ainsi, les billes ne se coincent jamais entre la rainure de guidage 3 et le bloc de guidage 11. Il ne se produit donc pas d'augmenta- tion de la force de poussée. La figure 6 représente un deuxième mode de réali- sation dans lequel chaque bloc de guidage 11 présente des surfaces inclinées 16 sur ses deux côtés, à sa périphérie extérieure. Une gorge de circulation de billes 12 est for- mée dans chaque surface inclinée 16. Comme dans le premier mode de réalisation, la gorge de circulation de billes 12 a une configuration el- liptique comprenant un chemin rectiligne soumis à la char- ge 12a et unchemin rectiligne non soumis à la charge 12b, et des chemins de liaison courbes 12c reliant les extré- mités des chemins 12a et 12b. Le chemin non soumis à la charge 12b et les chemins courbes 12c ont la même forme que ceux du premier mode de réalisation. De plus, des surfaces planes 17 sont formées à chaque extrémité de chaque rainure de guidage 3. Chaque surface plane 17 est légèrement inclinée par rapport au plan passant par les centres de la pluralité de billes 13 logées dans lagorge de circulation de billes 12, de façon à définir un espace plus grand que le diamètre des billes 13 entre le chemin non soumis à la charge 12b et la surface plane 17. Dans le deuxième mode deréalisation,comme dans le premier mode de réalisation, les billes 13 sont empê- chées de se coincer entre la surface intérieure de la rai- nure de guidage 3 et le bloc de guidage 11. Bien que cela ne soit pas représenté, chaque bloc de guidage supporté par les tourillons peut présen- ter la gorge de circulation de billes de la figure 2 et la gorge de circulation de billes de la figure 6 dans ses côtés de diamètre extérieur et de diamètre intérieur, res-35 pectivement, de sorte que les billes peuvent circuler dans chacune des gorges. REVENDICATIONS 1.- Joint universel homocinétique comprenant un anneau extérieur (1) dans la surface périphérique intérieu- re duquel sont formées trois rainures de guidage axiales (3), un tripode (4) comportant trois tourillons (8) et lo- gé dans ledit anneau extérieur, et un bloc de guidage (11) supporté sur chaque dit tourillon de façon à pouvoir glis- ser par rapport à l'axe dudit tourillon et de sorte que ledit tourillon peut pivoter par rapport audit bloc de guidage, chaque dit bloc de guidage comportant une gorge de circulation de billes (12) dans chacun de ses côtés, chaque dite gorge de circulation de billes ayant une con- figuration elliptique et comprenant un chemin rectiligne soumis à la charge (12a) et un chemin rectiligne non sou- mis à la charge (12b), tous deux parallèles à l'axe du dit anneau extérieur, et des chemins courbes (12c) qui re- lient lesdits chemins rectilignes l'un à l'autre, une plu- ralité de billes(13)étant reçues dans chaque dite gorge de circulation de billes de sorte qu'elles peuvent rouler et circuler dans cette gorge, chaque dite rainure de gui- dage(3) comportant, dans chacun de ses côtés, un chemin de roulement de billes (15) pour guider lesdites billes pendant qu'elles se déplacent dans ledit chemin rectili- gne soumis à la charge, caractérisé en ce que la profondeur dudit chemin non sou- mis à la charge (12b) de chaque dite gorge de circulation de billes (12) est plus grande que le rayon desdites bil- les (13), et en ce que la distance entre la surface de pa- roi latérale (14) de ladite rainure de guidage et le fond dudit chemin non soumis à la charge (12b) est plus grande que le diamètre desdites billes (13). 2.- Joint universel homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite rainure de 1l guidage (3) présente une surface plane (14) en face dudit chemin non soumis à la charge (12b). 3.- Joint universel homocinétique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit chemin non soumis à la charge (12b) a une section transversale en U comprenant une partie semicirculaire (A),de forme sensi- blement complémentaire du contour desdites billes (13), et deux courtes parties rectilignes (B) s'étendant tangen- tiellement à partir des deux extrémités de ladite partie semicirculaire.