Brevet FR2753754A1 — publié le 19980327

L'invention concerne un joint homocinétique comprenant une partie extérieure creuse qui présente dans sa surface intérieure, des chemins de roulement extérieurs disposés de manière répartie dans la direction périphérique, une partie intérieure, qui présente dans sa surface extérieure, des chemins de roulement intérieurs disposés de manière répartie dans la direction périphérique ainsi qu'une surface de guidage sphérique, chacun des chemins de roulement extérieurs recevant avec le chemin de roulement intérieur oppose, une bille destinée à la transmission du couple, l'ensemble comprenant également une cage présentant une surface de guidage sphérique creuse et une surface extérieure de cage, la cage étant disposée entre la surface intérieure de la partie extérieure et la surface extérieure de la partie intérieure, et guidant les billes au moyen de fenêtres, le joint homocinétique comprenant par ailleurs, un premier élément de raccordement qui est relié à la partie extérieure et qui ferme le joint de transmission vers un côté, un second élément de raccordement se présentant sous forme de tourillon ou d'arbre, qui est relié à la partie intérieure, et comprenant également un soufflet d'étanchéité, qui est fixé d'une part à la partie extérieure et d'autre part au second élément de raccordement et qui ferme le joint de transmission vers l'autre côté, l'ensemble comprenant finalement, un lubrifiant, la cage creuse étant guidée avec sa surface de guidage, sur la surface de guidage sphérique de la partie intérieure, et ces deux dernières pièces étant centrées avec leurs centres sur le centre de flexion du joint de transmission, autour duquel la partie extérieure et la partie intérieure effectuent des mouvements angulaires l'une par rapport à l'autre. De tels joints homocinétiques sont fermés par un soufflet d'étanchéité. Le joint de transmission dont l'étanchéité est ainsi assurée, comporte un remplissage de graisse de lubrification, qui remplit sensiblement le volume libre entre les pièces constitutives du joint de transmission et entre le soufflet d'étanchéité et la partie extérieure et le second élément de raccordement. Comme cela a déjà été décrit dans le document DE-AS 22 05 798, une rupture du soufflet d'étanchéité entraîne une interruption de la lubrification, et généralement, en conséquence, une défaillance du joint de transmission. Dans le cas de joints homocinétiques qui ne peuvent effectuer que des mouvements angulaires, le soufflet d'étanchéité doit couvrir tout l'espace d'encombrement entre la partie extérieure et le second élément de raccordement. La quantité de lubrifiant à remplir doit être conséquente. En fonctionnement, le lubrifiant risque, avec le temps, de s'accumuler dans le soufflet d'étanchéité, de sorte qu'il peut arriver qu'il n'y ait plus assez de lubrifiant de disponible au niveau des pièces à lubrifier qui sont en contact de glissement. En outre, le lubrifiant se trouvant dans le soufflet d'étanchéité, sollicite celui-ci, parce qu'il est entraîné en rotation. Pour cette raison, il est proposé dans le document DE-AS 22 05 798, de prévoir en supplément, un autre endroit de fixation pour le soufflet d'étanchéité, sur la cage. A cet effet, la cage est pourvue d'une embase appropriée. Cela permet certes d'abaisser la sollicitation mécanique du soufflet d'étanchéité, mais le problème consistant à mettre à disposition le lubrifiant en quantité suffisante aux endroits effectivement à lubrifier, n'est toutefois pas résolu. Aussi, le but de l'invention consiste-t-il à fournir un joint homocinétique dans lequel les pièces en contact de glissement réciproque, à savoir notamment la cage et la partie intérieure, soient alimentées suffisamment en lubrifiant au niveau de leurs surfaces de glissement. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que sur le second élément de raccordement est fixé un capuchon d'étanchéité surmontant la surface extérieure de la cage sur une partie qui forme une surface d'étanchéité, la surface d'étanchéité étant d'une configuration sphérique et présentant un centre centré sur le centre de flexion du joint de transmission, et grâce au fait que le capuchon d'étanchéité assure son étanchéité par rapport à la surface d'étanchéité avec son extrémité surmontant la surface d'étanchéité, et un réservoir de lubrifiant étant délimité entre le capuchon et le second élément de raccordement d'une part, ainsi qu'entre la partie intérieure et la cage d'autre part, la cage venant en contact, au moins avec une partie de sa surface de guidage, avec le lubrifiant contenu dans le réservoir de lubrifiant, lors d'une flexion angulaire de la partie extérieure par rapport à la partie intérieure. Un avantage de ce mode de réalisation réside dans le fait que, pour des joints de transmission dans lesquels existe un contact de glissement entre la cage et la partie intérieure, l'on dispose à présent, directement dans la zone de ces surfaces de glissement, d'un réservoir de lubrifiant servant à alimenter les surfaces de glissement en lubrifiant. Le lubrifiant n'est pas non plus expulsé de cette zone en raison des forces centrifuges, parce que le réservoir est enfermé, c'est à dire que le lubrifiant peut s'échapper du réservoir de lubrifiant, sensiblement uniquement en direction des surfaces de glissement à lubrifier. Grâce à cela il est possible, sensiblement dans tous les états de sollicitation, d'atteindre un état de lubrification qui correspond à une friction liquide. En créant une réserve de lubrifiant à proximité des zones à lubrifier, on obtient une friction liquide, de sorte que l'on peut utiliser des lubrifiants de palier qui sont favorables aux mouvements de roulement et qui sont en mesure de mouiller rapidement à nouveau des surfaces de glissement surchargées, qui, dans le cas d'une surcharge intermittente, parviennent également dans le domaine de la friction sèche ou mixte, en vue de rétablir à nouveau une friction liquide. Il n'est pas nécessaire de réaliser une étanchéité absolue entre la cage et le capuchon d'étanchéité. Il suffit de pouvoir garantir que le lubrifiant soit sensiblement retenu. En vue de disposer d'une quantité suffisamment grande de lubrifiant dans le réservoir de lubrifiant, il est prévu selon une configuration de l'invention, qu'entre le second élément de raccordement et la partie intérieure soit agencé un évidement annulaire qui fait partie du réservoir de lubrifiant. En vue d'entraver le moins possible la flexion angulaire entre la partie extérieure et la partie intérieure, et d'obtenir en outre, une solution économique, il est par ailleurs prévu que le capuchon soit réalisé par une pièce de tôle à paroi mince et soit maintenu dans une rainure du second élément de raccordement, par l'intermédiaire d'un tronçon de fixation. Pour faciliter la fixation du capuchon d'étanchéité, il est prévu que le tronçon de fixation du capuchon, s'engageant dans la rainure, soit fendu. Selon une autre possibilité de configuration, le capuchon est réalisé par une pièce moulée en matière plastique, qui comporte une collerette en guise de tronçon de fixation, par l'intermédiaire de laquelle il est inséré dans une rainure du second élément de raccordement, et qui s'appuie sur la surface d'étanchéité de la cage, à l'aide d'une lèvre d'étanchéité se trouvant à l'extrémité d'une cloche se raccordant au tronçon de fixation. Dans le cas de joints homocinétiques, qui sont insérés dans des arbres de roue latéraux et qui servent à l'entraînement direct des roues d'un véhicule, on atteint des vitesses de rotation d'un ordre de grandeur allant jusqu'à 2800 tours par minute. Dans le cas d'un joint homocinétique, qui, en tant que joint de transmission à vitesse élevée, doit être mis en oeuvre, par exemple, dans la ligne longitudinale de transmission d'un véhicule automobile, on atteint des vitesses de rotation pouvant aller jusqu'à 10 000 tours par minute. En règle générale, de tels joints de transmission n'ont à effectuer que de faibles angles de flexion. Les soufflets d'étanchéité prévus sont toutefois soumis à des sollicitations particulièrement élevées, qui sont engendrées par les forces centrifuges résultant des vitesses de rotation élevées et produites par le lubrifiant en rotation dans le soufflet d'étanchéité. Pour de tels cas d'utilisation, o les angles de flexion sont faibles et les vitesses de rotation élevées, il est prévu, selon une configuration de l'invention, qu'à la partie extérieure soit associé un anneau d'étanchéité comportant au moins une lèvre qui assure une étanchéité par rapport à la surface extérieure du capuchon. Dans le cas d'un mode de réalisation, le soufflet d'étanchéité reste sensiblement libre de lubrifiant. Le lubrifiant est exclusivement enfermé dans la zone des pièces constitutives du joint de transmission, à savoir la partie extérieure, la partie intérieure et la cage, ainsi que le capuchon d'étanchéité et l'anneau d'étanchéité. Globalement, un avantage de la solution prévue réside dans le fait qu'il est possible d'utiliser des graisses de lubrification relativement peu chères pour la lubrification des joints homocinétiques, à savoir des lubrifiants qui sont également utilisés dans le cas des paliers à roulement. En effet, dans les joints homocinétiques on utilise usuellement des graisses de lubrification présentant une part de lubrifiant solide. Une telle part constitue toutefois un inconvénient en ce qui concerne le mouvement de roulement des billes pour la transmission du couple. Différentes variantes de mode de réalisation vont être décrites plus en détail dans la suite, et sont représentées de manière schématique sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation comprenant un capuchon d'étanchéité destiné à délimiter un réservoir de lubrifiant, le capuchon d'étanchéité se présentant sous la forme d'une pièce de formage en tôle, et le joint de transmission étant représenté dans la position étendue; Fig. 2 le joint homocinétique selon la figure 1, en position de flexion angulaire; Fig. 3 un autre mode de réalisation dans lequel un autre élément d'étanchéité, sous la forme d'un anneau d'étanchéité, est disposé en supplément entre la partie extérieure et la cage, le joint de transmission étant conçu pour une utilisation en tant que joint homocinétique à vitesse élevée; Fig. 4 un joint homocinétique en coupe longitudinale, en position étendue, une pièce moulée en matière plastique étant mise en oeuvre en tant que capuchon d'étanchéité, et Fig. 5 un autre mode de réalisation comprenant un capuchon d'étanchéité, qui se présente sous la forme d'une pièce de formage en tôle, et dans lequel on a choisi un mode de réalisation modifié par rapport à la figure 3, de l'anneau d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité de l'espace entre la partie extérieure et la cage. Le joint homocinétique selon les figures 1 et 2 comprend une partie extérieure 1, qui est réalisée en tant que pièce de formage en tôle, et qui présente dans sa surface intérieure 2, des chemins de roulement extérieurs 3 répartis dans la direction périphérique, autour de l'axe longitudinal 4. Les chemins de roulement extérieurs 3 s'étendent dans des plans méridiens autour de l'axe longitudinal 4. La partie extérieure 1 est fermée par un premier élément de raccordement 5, qui comprend un tourillon et un tronçon en forme de flasque inséré dans la partie extérieure 1 et relié à celle-ci par un procédé de soudage à faible dégagement de chaleur. Dans la cavité de la partie extérieure 1 est insérée la partie intérieure 6. Celle-ci possède un axe longitudinal 7 et des chemins de roulement intérieurs 10, qui sont répartis dans la direction périphérique relativement à l'axe longitudinal 7, dans sa surface extérieure 8, et s'étendent dans des plans méridiens. Chaque chemin de roulement extérieur 3 est opposé à un chemin de roulement intérieur 10 en formant une paire. Par ailleurs, la partie intérieure 6 présente sur sa surface extérieure 8, une surface de guidage 9, qui se présente sous la forme d'une partie de surface extérieure de sphère. En outre, la partie intérieure 6 possède un alésage dans lequel est inséré un second élément de raccordement 12 présentant une configuration d'arbre tubulaire. Les deux sont reliés de manière fixe en rotation, par l'intermédiaire d'une denture, et une bague d'arrêt est en outre prévue pour leur fixation axiale réciproque. Entre la surface extérieure du second élément de raccordement 12 et la partie intérieure 6, est formé un évidement annulaire 11. Celui-ci a été obtenu par un agrandissement de l'alésage de la partie intérieure 6 sur un tronçon partiel. La partie intérieure 6 possède, par ailleurs, une surface sphérique en direction du premier élément de raccordement 5. Dans les chemins de roulement extérieurs 3 et intérieurs 10 associés par paire, est disposée, pour chacune des paires, une bille 13 qui sert à la transmission du couple entre la partie extérieure 1 et la partie intérieure 6. Ces billes 13 sont maintenues par une cage 14. A cet effet, la cage 14 est guidée par une surface de guidage sphérique 15 prévue dans sa cavité, sur une surface de guidage 9 de la partie intérieure 6. Les deux surfaces 9, 15 précitées, sont centrées sur les axes longitudinaux 4, 7, et sur le centre de flexion 0 du joint de transmission. Pour le guidage des billes 13, la cage 14 présente des fenêtres 17. La cage 14 comporte une surface extérieure 16 dont un tronçon au moins, à savoir la surface d'étanchéité 19, est réalisé par une surface sphérique dont le centre se situe également sur le centre de flexion O du joint de transmission. La surface extérieure 16 de la cage 14 présente toutefois une certaine distance à la surface intérieure 2 de la partie extérieure 1, c'est à dire n'est pas en contact avec celle-ci. Dans la direction axiale, la partie intérieure 6 avec la cage 14, est centrée au moyen d'un élément de commande 18, sur le centre de flexion O de construction, du joint de transmission. L'élément de commande 18 présente une surface sphérique creuse partielle sur laquelle s'appuie la partie intérieure 6 avec une surface sphérique correspondante, l'élément de commande pour sa part s'appuyant sur une surface de l'élément de raccordement 5, qui s'étend radialement par rapport à l'axe longitudinal 4. Il peut effecteur des mouvements de réglage dans la direction radiale par rapport à cet élément de raccordement 5. L'ensemble est par ailleurs rendu étanche par un soufflet d'étanchéité qui est fixé, par son grand diamètre, sur la surface extérieure de la partie extérieure 1, et par son petit diamètre, sur l'élément de raccordement 12. En vue de maintenir à un faible niveau la friction dans le joint homocinétique, en ce qui concerne les pièces en contact réciproque et glissant les unes sur les autres, il est prévu un lubrifiant, qui remplit au moins partiellement le volume libre entre les pièces constitutives du joint de transmission, et, qui, en outre, remplit une partie du volume résiduel entre le soufflet d'étanchéité 20 et l'élément de raccordement 12. Toutefois en vue de créer une réserve de lubrifiant, notamment dans la zone des surfaces de la cage 14 et de la partie intérieure 6, glissant les unes sur les autres, et mettre ce lubrifiant à disposition pour la lubrification, il est prévu un capuchon d'étanchéité 21, qui à partir du tronçon de fixation 23 par lequel il est fixé dans une rainure 24 du second élément de raccordement 12, présente une forme de cloche. Pour faciliter le montage, le tronçon de fixation 23 du capuchon d'étanchéité 21 est fendu. La surface intérieure 22 du capuchon d'étanchéité 21 est d'une configuration sphérique adaptée à la surface d'étanchéité sphérique 19 dans la zone de la surface extérieure 16 de la cage 14, et surmonte la surface d'étanchéité 19, au moins partiellement. Dans l'espace intermédiaire entre la cage 14, l'évidement annulaire 11 de la partie intérieure 6, la surface extérieure du second élément de raccordement 12 et le capuchon d'étanchéité 21, est réalisé le réservoir de lubrifiant , dans lequel est formée une réserve de lubrifiant pour les pièces constitutives mentionnées précédemment, en vue de lubrifier les couples de glissement se situant dans cette zone. Comme le laisse notamment entrevoir la figure 2, la cage 14, lors d'une flexion angulaire du joint de transmission, plonge plus profondément dans cet espace libre, de sorte que sa surface de guidage 15 vient en contact avec le lubrifiant se trouvant dans le réservoir de lubrifiant 30, en laissant parvenir ce lubrifiant dans l'espace intermédiaire entre les deux composants du couple de glissement, à savoir la surface de guidage 15 et la surface de guidage 9 de la partie intérieure en vue de leur lubrification. Les deux positions représentées sur les figures 1 et 2 font voir clairement que lors d'une flexion angulaire, le réservoir de lubrifiant reste conservé. Dans le présent exemple de réalisation d'un joint homocinétique, il n'existe pas de contact de surface entre la cage 14 et la partie extérieure 1. Ici il se produit une friction essentiellement entre les billes 13 et les chemins de roulement extérieurs 3. La figure 3 montre une variante de mode de réalisation pour la réserve de lubrifiant, dans la mesure o il s'agit d'une réserve de lubrifiant pour un joint de transmission utilisé en tant que joint de transmission à vitesse de rotation élevée. De tels joints de transmission peuvent, par exemple, être mis en oeuvre dans la ligne de transmission entre le moteur et la boite de vitesses d'un véhicule automobile, situés à l'avant, et le différentiel d'essieu arrière. En vue de pouvoir se limiter à une faible quantité de lubrifiant et de maintenir celle-ci éloignée du soufflet d'étanchéité 20, dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, on associe en supplément à la partie extérieure 1, un anneau d'étanchéité 27, qui présente sur son côté intérieur, des lèvres 28 destinées à venir en appui sur la surface extérieure de capuchon 29 du capuchon d'étanchéité 21. La totalité de l'espace intérieur du joint homocinétique est ainsi fermé. Ainsi, la graisse de lubrification ne peut normalement pas pénétrer dans le soufflet d'étanchéité 20. Cela signifie d'autre part que le soufflet d'étanchéité 20 n'est pas non plus sollicité par la graisse de lubrification en rotation avec le soufflet. En outre, l'alésage 31 de l'anneau d'étanchéité 27 est d'une configuration telle, qu'il constitue une butée de mouvement pour le second élément de raccordement 12 par rapport à la partie extérieure 1. Grâce au capuchon d'étanchéité 21, on enferme le lubrifiant, tel que cela a été évoqué au regard des figures 1 et 2, tandis que l'anneau d'étanchéité 27 permet, en outre, d'empêcher le lubrifiant de s'échapper, dans la zone restante. La figure 4 montre une variante de mode de réalisation pour le capuchon d'étanchéité 21', par rapport au capuchon d'étanchéité selon les figures 1 à 3. Le capuchon d'étanchéité 21' est une pièce moulée en matière plastique, comportant un tronçon de fixation 23' réalisé sous forme de collerette, qui s'engage dans une rainure 24' relativement plate du second élément de raccordement 12. A partir du tronçon de fixation 23', le capuchon d'étanchiété 21' présente une configuration en forme de cloche. La cloche 25 porte à son extrémité libre, une lèvre d'étanchéité 26, avec laquelle elle s'appuie sur la surface de guidage 15 sphérique de la cage, pour réaliser une étanchéité. Le capuchon d'étanchéité 21 enserre également un réservoir de lubrifiant 30, de sorte que les surfaces de guidage 9, coopérant l'une avec l'autre, sont suffisamment alimentées en lubrifiant. Dans ce cas, la fermeture du système vers l'extérieur est également assurée par un soufflet d'étanchéité 20. Dans l'exemple de réalisation selon la figure , en vue de délimiter de manière étanche un réservoir de lubrifiant 30, on dispose dans la zone entre la cage 14, la partie intérieure 6 et le second élément de raccordement 12, un capuchon de tôle 21", dont la surface intérieure recouvre au moins partiellement la surface d'étanchéité 19 de la cage 14, de sorte que même dans le cas d'une flexion angulaire, il est possible de garantir la présence d'un réservoir de lubrifiant 30 sensiblement fermé. Le capuchon d'étanchéité 21" comporte, par ailleurs, un tronçon de fixation 23" sous la forme d'une douille, qui, à son extrémité, présente un tronçon coudé vers l'intérieur, par lequel il s'engage dans une rainure 24" du second élément de raccordement 12. Pour réaliser l'étanchéité entre la partie extérieure 1 et le second élément de raccordement 12, il est également prévu un soufflet d'étanchéité 20. De plus, pour réaliser l'étanchéité de l'espace intérieur du joint homocinétique, il est prévu un anneau d'étanchéité 27' qui est fixé à la partie extérieure 1 et qui est pourvu, sur sa surface dirigée vers l'axe longitudinal, de lèvres 28' servant à venir s'appuyer sur la surface extérieure sphérique 29' en vue de réaliser l'étanchéité par rapport à celle-ci. Dans tous les exemples de réalisation selon les figures 3 à 5, le mode de construction de base du joint homocinétique correspond à celui décrit au regard des figures 1 et 2. REVENDICATIONS. 1. Joint homocinétique comprenant une partie extérieure creuse (1) qui présente dans sa surface intérieure (2), des chemins de roulement extérieurs (3) disposés de manière répartie dans la direction périphérique, une partie intérieure (6), qui présente dans sa surface extérieure (8), des chemins de roulement intérieurs (10) disposés de manière répartie dans la direction périphérique, ainsi qu'une surface de guidage sphérique (9), chacun des chemins de roulement extérieurs (3) recevant avec le chemin de roulement intérieur (10) opposé, une bille (13) destinée à la transmission du couple, l'ensemble comprenant également une cage (14) présentant une surface de guidage sphérique creuse (15) et une surface extérieure de cage (16), la cage étant disposée entre la surface intérieure (2) de la partie extérieure (1) et la surface extérieure (8) de la partie intérieure (6), et guidant les billes (13) au moyen de fenêtres (17), le joint homocinétique comprenant par ailleurs, un premier élément de raccordement (5) qui est relié à la partie extérieure (1) et qui ferme le joint de transmission vers un côté, un second élément de raccordement (12) se présentant sous forme de tourillon ou d'arbre, qui est relié à la partie intérieure (6), et comprenant également un soufflet d'étanchéité (20), qui est fixé d'une part à la partie extérieure (1) et d'autre part au second élément de raccordement (12) et qui ferme le joint de transmission vers l'autre côté, l'ensemble comprenant finalement également un lubrifiant, la cage creuse (14) étant guidée avec sa surface de guidage (15), sur la surface de guidage sphérique (9) de la partie intérieure (6), et ces deux dernières pièces étant centrées avec leurs centres sur le centre de flexion (O) du joint de transmission, autour duquel la partie extérieure (1) et la partie intérieure (6) effectuent des mouvements angulaires l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce que sur le second élément de raccordement (12) est fixé un capuchon d'étanchéité (21, 21', 21") surmontant la surface extérieure (16) de la cage sur une partie qui forme une surface d'étanchéité (19), la surface d'étanchéité (19) étant d'une configuration sphérique et présentant un centre centré sur le centre de flexion (0) du joint de transmission, et en ce que le capuchon d'étanchéité (21, 21', 21") assure son étanchéité par rapport à la surface d'étanchéité (19) avec son extrémité surmontant la surface d'étanchéité (19), et un réservoir de lubrifiant (30) étant délimité entre le capuchon (21, 21', 21") et le second élément de raccordement (12) d'une part, ainsi qu'entre la partie intérieure (6) et la cage (14) d'autre part, la cage (14) venant en contact, au moins avec une partie de sa surface de guidage (15), avec le lubrifiant contenu dans le réservoir de lubrifiant (30), lors d'une flexion angulaire de la partie extérieure (1) par rapport à la partie intérieure (6). 2. Joint homocinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre le second élément de raccordement (12) et la partie intérieure (6) est agencé un évidement annulaire (11), qui fait partie du réservoir de lubrifiant (30). 3. Joint homocinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capuchon (21) est réalisé par une pièce de tôle à paroi mince et est maintenu dans une rainure (24) du second élément de raccordement (12), par l'intermédiaire d'un tronçon de fixation (23). 4. Joint homocinétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tronçon de fixation (23) du capuchon (21), s'engageant dans la rainure (24), est fendu. 5. Joint homocinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capuchon (21') est réalisé par une pièce moulée en matière plastique, qui comporte une collerette en guise de tronçon de fixation (23'), par l'intermédiaire de laquelle il est inséré dans une rainure (24') du second élément de raccordement (12), et qui s'appuie sur la surface d'étanchéité (19) de la cage (14), à l'aide d'une lèvre d'étanchéité (26) se trouvant à l'extrémité d'une cloche (25) se raccordant au tronçon de fixation (23'). 6. Joint homocinétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'à la partie extérieure (1) est associé un anneau d'étanchéité (27, 27') comportant au moins une lèvre (28, 28') et assurant une étanchéité par rapport à la surface extérieure (29, 29') du capuchon.