Brevet FR2830063A1 — publié le 20030328

Domaine de l' invention La présente invention concerne un joint homocinétique comportant un bol avec trois gorges formant trois pistes axiales dans la périphérie intérieure et des surfaces de guidage axial de galet sur les côtés s opposés de chaque gorge de piste, un tripode à trois éléments d'ase venant radialement en saillie, un assemblage à galet monté sur chaque élément d'axe du tripode, l'assemblage à galet pouvant basculer par rapport à l'élément d'axe et ayant un galet guidé suivant la surface de guidage de galet dans une direction parallèle à l'axe du bol. o De façon générale, un joint homocinétique est un type de joint universel permettant de transmettre un couple à vitesse constante méme lorsque les deux arbres font entre eux un angle du côté moteur et du côté entrainé. Le joint de type plongeur permet un déplacement axial relatif entre les deux arbres par la plongée du joint alors que le joint tri pode utilise un tripode à trois éléments d'axe venant radialement en saillie pour étre réuni à l'a:ge; l'élément extérieur du joint est un bol en forme de cylindre creux à trois gorges dirigées axialement, formant les pistes. Le bol est réuni à l'autre arbre et les éléments d'ase du tripode viennent dans les gorges formant les pistes du bol pour transmettre le couple. o Description résumoe de l'art antérieur On connait déjà un joint homocinétique tripode destiné à réduire la poussée induite et la résistance au- glissement et d'assurer une stabilité (demande de brevet japonais publié 2000-320563). Les figures 6 et 7 de ce document montrent une partie d'un tel joint homocinétique à s tripode. Selon ces figures, on a un jeu fonctionnellement nécessaire entre l'assemblage à galet (32, 34) et la surface périphérique extérieure 20 de l'élément d'ase (22J (agl l'assemblage à galet (32, 34) dans les circonstances présentes. On peut envisager des situations dans lesquelles, un moyen pour éviter le dogagement est fonctionnellement inutile mais est demandé par l'utilisateur pour les manipulations. En pratique, lorsque l'artre :5 d'entrainement est dogagé d'un véhicule, lorsqu'on dépasse la plage de glissement autorisée, les galets peuvent se dégager. En pratique, comme moyen pour éviter un tel dogagement de galet, consiste à utiliser par exemple une bague élastique pour éviter ce dégagement. Cette bague est installée dans la partie d'entrée du bol constituant l'élément extérieur du joint homocinétique pour commander le glissement ou un anneau élasti que pour éviter le dégagement ou encore une bague enclipsce prévue à l'extrémité avant de l'élément d'axe. Chacune des solutions doit résoudre des difficultés. Ainsi dans la situation antérieure, on rencontre des diffi cultés en ce que non seulement on augmente le nombre de pièces du fait de l'utilisation d'anneaux élastique mais également le poids à cause de l'augmentation de la longueur du bol c'est-à-dire de l'élément extérieur du joint homocinétique; dans ce dernier cas, on rencontre des difflcultés tel les que l'augmentation du nombre de pièces lice à l'utilisation de bagues élastiques et de bagues d'enclipsage, cette augmentation du nombre de pièces se traduisant par une augmentation du coût. Objet et avantages de l'invention La présente invention a pour but d'éviter le dégagement de l'assemblage à galet sans augmenter le coût lié à une augmentation du nombre de pièces ou à une augmentation du poids lice à une augmenta tion de la longueur du bol de l'élément extérieur. A cet effet l'invention concerne un joint homocinétique du type défini cidessus, caractérisé par un moyen évitant le dégagement de o l'assemblage à galet, ce moyen étant situé au voisinage de l'extrémité avant de l'élément d'axe. De manière particulière, ce moyen peut étre réalisé sous la forme de parties en saillie. En réalisant la relation entre le diamètre du cercle circonscrit afl des parties en saillie et le diamètre intérieur 0 Dsl 2s de la bague de facon à avoir l'inégalité afl > 0Dsl, méme si l'assemblage à galet cherche à se déplacer dans la direction axiale pour se dégager de l'élément d'axe, la bague rencontre les parties en saillie ce qui évite le dé gagement de l'assemblage à galet. I1 est souhaitable que le degré de dépas sement radial (afl - 0Dsl), des parties en saillie soit de l'ordre de 0,05 à 0,1 mm. Cela provient de l'inégalité suivante (afl - 0Dsl) 0,5 mm, le degré d'interférence sera important ce qui rend difficile l'opération de montage. L'assemblage à galet se compose d'un galet et d'une bague installée sur l'élément d'axe pour porter à rotation le galet. Dans ces conditions, les parties en saillie interfèrent avec le diamètre intérieur de la bague. La bague et le galet peuvent être assemblés pour permettre la ro s tation relative; ils peuvent être en contact de glissement par leurs surfa ces cylindriques ou des éléments de roulement tels que des aiguilles de roulement installées entre eux. Dans tous les cas, la bague et le galet sont réunis en un ensemble et sont conduits inséparables par des rondelles. La surface périphérique extérieure de l'élément d'axe peut o être telle qu'elle est droite en section longitudinale alors qu'en section transversale elle rencontre la surface périphérique intérieure de la bague dans une direction perpendiculaire à l'axe du joint et définit un jeu avec la surface périphérique intérieure de la bague dans la direction de l'age du joint. Ce montage permet à l'assemblage à galet d'osciller par rapport à s l'élément d'axe. Comme pour la forme de la section de l'élément d'axe, la forme est telle que l'élément d'axe rencontre la surface périphérique inté rieure de la bague dans une direction perpendiculaire à l'axe du joint et définissent un jeu entre l'élément d'a:ge et la surface périphérique inté rieure de la bague dans la direction axiale du joint: en d'autres termes, les surfaces opposées l'une à l'autre dans la direction axiale du tripode, sont en retrait réciproquement c'est-à-dire vers les côtés de petit diamètre, en s'écartant de la surface cylindrique géométrique. Un exemple pratique est une ellipse. Toutefois, l'invention n'est pas limitée géométriquement à une ellipse et il est clair que de facOon générale cette expression englobe les 2s ovales. En donnant à la forme de la section transversale de l'élément d'axe la forme décrite ci-dessus, on permet à l'élément d'ase de basculer par rapport à l'élément extérieur du joint c'est-à-dire le bol lors que le joint travaille suivant un certain angle, sans modifier la position de l'assemblage à galet. De plus, comme une ellipse osculatrice ou surface elliptique de contact entre la surface périphérique extérieure de l'élément d'a;e et la bague se rapproche d'un point allongé, le couple de frottement qui cherche à faire basculer l'assemblage à galet diminue. (::'est pourquoi, la position de l'assemblage à galet est stabilisce dans le temps et le galet est maintenu pratiquement parallèle aux surfaces de guidage de sorte qu'il roule en douceur. Cela participe à la réduction de la résistance au glisse ment et ainsi à la poussoe induite. De plus, on a également l'avantage que le module de section augmenté de la base de l'élément d'axe augmente la résistance à la flexion de l'élément d'ase. En outre, l'assemblage à galet placé entre l'élément d'axe et l'élément extérieur du joint (bol) assure la fonction de transmission de couple. Dans ce type de joint homocinétique, la direction de transmission du couple est toujours perpendiculaire à l'axe du joint; c'est pourquoi la transmission du couple est possible en ce que l'élément d'age et la bague se touchent dans la direction de transmission du couple. I1 n'y aura pas de difficulté crcée par la transmission du couple même s'il y a du jeu entre o ces pièces dans la direction axiale du joint. En fixant l'assemblage à galet à l'élément d'ase, il faut que l'assemblage à galet chevauche la partie en saillie mais cela peut se réaliser facilement puisque la section de l'élément d'axe est elliptique. Par déformation élastique de la bague en appliquant radialement vers l'intérieur une force externe P à l'assemblage à galet, on réalise les relations afl Comme pour le procédé de réalisation des parties en saillie, constituant un moyen évitant le dégagement de l'assemblage à galet, on peut procéder en laissant sélectivement une région non meulée dans la surface périphérique extérieure de l'élément d'axe comme le montre la fi gure 8 ou en déformant l'extrémité frontale par déformation plastique ou en frappant. Comme le montre la figure 11, les parties en saillie peuvent être obtenues en découpant (travail au tour ou meulage). Après avoir fixé le galet à l'élément d'a:e, on peut déformer l'extrémité avant par déforma tion plastique ou en frappant. 2s Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins an nexés dans lesquels: - la figure 1A est une vue en section d'un joint homocinétique, - la figure 1B est une vue en section d'un élément d'age et d'un assem blage à galet, cette vue étant perpendiculaire à l'élément d'axe, - la figure 1C est une vue en coupe d'une bague, - la figure 2A est une coupe longitudinale du joint homocinétique de la figure 1 montrant le joint suivant un angle de travail, - la figure 2B est une vue schématique de côté d'un tripode selon la fi gure 2A, - la figure 3A est une vue en bout, partiellement coupée du joint homo cinétique, - la figure 3B est une vue en coupe d'un élément d'axe et d'un assem- blage à galet, cette coupe étant perpendiculaire à l'élément d'ase, - la figure 3C est une coupe longitudinale du joint homocinétique mon trant le joint avec un angle de travail, s - la figure 4 est une vue en coupe à échelle agrandie de la bague de la figure 3, - la figure 5 est une vue en bout, partiellement coupée du joint homoci nétique, - la figure 6 montre l'art antérieur selon une vue en coupe à échelle o agrandie d'un élément d'axe et d'un assemblage à galet, - la figure 7 est une vue en plan d'un élément d'axe et d'une bague selon la figure 6, - la figure 8 est une vue en coupe à échelle agrandie de l'élément d'ae et d'un assemblage à galet d'un joint homocinétique selon les figures 1, 3 et5, - la figure 9 est une vue en plan d'un élément d'ase et d'une bague selon la figure 8, - la figure 10 est une vue en plan analogue à celle de la figure 9 mon trant la déformation élastique de la bague, o - la figure 11 montre un autre mode de réalisation d'une partie en saillie en vue en coupe d'un élément d'axe. Description des modes de réalisation prélérentiels Selon les figures 1A-2B on décrira un mode de réalisation. La figure 1A est une section d'un joint. La figure 1B est une vue en coupe s perpendiculaire à un ae. La figure 2A est une coupe longitudinale du joint montrant le joint suivant un angle de travail 0. Selon les figures lA-lC, un joint homocinétique comprend un bol 10 (élément extérieur) et un tripode 20. L'un des deux arbres à re lier est f é au bol 10 et l'autre est relié au tripode 20. Le bol 10 comporte trois gorges 12 avec des pistes axiales au niveau de la surface périphérique intérieure. Les parois latérales ou côtés opposés périphériques, des gorges 12 forment des pistes de guidage de galet 14. Le tripode 20 comporte trois éléments d'axe 22 venant radia 3s lement en saillie; chaque élément d'ae 22 porte un galet 34. Le galet 34 vient dans une gorge 12 du bol 10. La surface périphérique extérieure du galet 34 est convexe, adaptée aux pistes de guidage de galet 14. La forme de la section transversale de la piste de guidage de galet 14 a une forme de voûte gothique et le galet 34 et les pistes 24 ont un contact angulaire. A la figure 1A, la ligne d'action des deux positions de contact opposces est représentée par une alternance de traits longs et s courts. Même si la forme en coupe transversale des pistes de guidage de galet 14 est conique par rapport à la surface périphérique extérieure sphé rique des galets, on a un contact angulaire entre ces deux éléments. Ainsi, en utilisant un montage dans lequel le galet 34 et les pistes de guidage de galet 14 ont un contact angulaire, on stabilise la position car le galet ne o pourra pratiquement pas osciller. De plus, par exemple sans contact an gulaire, la piste de guidage de galet 14 peut être constituée par une partie de surface cylindrique parallèle à l'axe du bol 10 et la forme de sa section transversale peut être celle d'un arc correspondant à la génératrice du galet 34. s Une bague 32 est montée sur la surface périphérique exté rieure de l'élément d'axe 22. La bague 32 et le galet 34 sont réunis par un ensemble d'aiguilles de roulement 36 constituant un assemblage de galet à rotation relative. Cela signifie que la surface périphérique cylindrique e:térieure de la bague 32 constitue la piste intérieure et la surface péri o phérique cylindrique intérieure du galet 34 constitue la piste extérieure, les aiguilles de roulement 36 étant placées à rotation entre cette surface intérieure et cette surface extérieure formant les chemins de roulement. Selon la figure 1B les aiguilles de roulement 36 sont inté grces à l'état de roulement dans un palier complet, sans cage ce qui per s met d'avoir un nombre maximum d'organes de roulement. Comme indiqué sous les références 33 et 35, une paire de rondelles est prévue dans des rainures annulaires de la surface périphérique intérieure du galet 34 pour éviter que les aiguilles de roulement 36 ne puissent s'échapper. Ces ron delles 33, 35 ont une découpe dans leur périphérie pour permettre leur installation dans les gorges annulaires de la surface périphérique inté rieure du galet 34, en les contractant diamétralement de façon élastique. De plus, les rondelles 33, 35 solidarisent la bague 32 et le galet 34. La surface périphérique extérieure de l'élément d'axe 22, vue en coupe longitudinale (figure 2A) est droite, parallèle à l'axe géomé 3s trique de l'élément d'ax:e 22; en coupe transversale (figure 1B) cet élément d'axe est légèrement elliptique, le grand ase étant perpendiculaire à l'axe du joint. La forme de la section de l'élément d'axe est sensiblement ellipti que et l'épaisseur lorsqu'on regarde asialement le tripode 20 est réduite. En d'autres termes, la forme de la section de l'élément d'axe est telle que les surfaces opposées l'une à l'autre, axialement du tripode sont rétractées dans des directions réciproques vers les côtés des petits diamètres, en s'écartant de la surface cylindrique géométrique. s La surface périphérique intérieure de la bague 32 est une surface convexe courbe. La génératrice de cette surface périphérique inté rieure est un arc convexe de rayon r (figure 1C). Combiné à la forme de section d'élément d'axe 22 sensiblement elliptique comme indiqué ci dessus et au jeu prédéterminé entre l'élément d'axe 22 et la bague 32, cela o se traduit par une bague 32 qui est non seulement mobile axialement sur l'élément d'age 22 mais qui peut également coulisser en oscillant par rap port à l'élément d'ase 22. De plus, comme la bague 32 et le galet 34 sont réunis en rotation relative par les aiguilles de roulement 36 comme indi qué ci-dessus, l'ensemble unitaire formé par la bague 32 et le galet 34 peut basculer par rapport à l'élément d'axe 22. L'expression ' signifie que l'ase de la bague 32 et celui du galet 34 peuvent basculer par rapport à l'ase géométrique de l'élément 22 dans un plan passant par l'axe géométrique de l'élément 22 (figure 2A). Dans le mode de réalisation de la figure 1, la section de l'élément d'ase 22 est sensiblement elliptique et la section de la surface périphérique intérieure de l'anneau 32 est cylindrique de sorte que comme représenté en trait interrompu à la figure 1C, l'ellipse d'osculatoire est pratiquement un point et en méme temps la surface est réduite. C'est pourquoi la force qui tend à faire basculer l'ensemble comprenant le galet :5 (32, 34) est très réduite par rapport à la force appliquée selon l'art anté rieur; de plus on améliore la stabilité de la position du galet 34. En outre, le point de contact entre l'élément d'axe 22 et la surface périphérique inté rieure de la bague 32 se trouve pratiquement au milieu de la bague 32 dans le sens de la largeur de sorte que les aiguilles de roulement 36 rou lent de manière stable. La description suivante concerne le mode de réalisation re présenté aux figures 3A-4. A la figure 3A, on a représenté certaines des pièces c'est-à-dire la bague 32, le galet 34, les rondelles 33, 35 en coupe. Dans le premier mode de réalisation, la génératrice de la 3s surface périphérique intérieure de la bague 32 est constituce par un arc unique alors que dans le présent mode de réalisation, cette génératrice est formée par la combinaison d'une partie centrale d'arc 32a et de parties dogagées 32b sur les côtés opposés, seule différence entre les modes de réalisation. Les parties dégagées 32b sont prévues pour éviter l'interaction avec l'élément d'ase 22 pour un angle de fonctionnement comme repré senté à la figure 3C; ces parties dégagées sont définies par une ligne droite ou une ligne courbe qui se déploie progressivement en diamètre à s partir des extrémités de la partie d'arc 32A vers les extrémités de la bague 32. Dans ces conditions, les parties dégagées 32B sont représentées à titre d'exemple comme une partie de surface conique d'un angle au sommet a égal à 50 . La partie d'arc 32a a un rayon de courture important r par exemple de l'ordre de 30 mm pour permettre à l'élément d'axe 22 de bas o culer d'environ 2-3 par rapport à la bague 32. Dans le joint homocinétique à tripode, mécaniquement, chaque fois que le bol 12 effectue un tour, le tripode 20 bascule trois fois par rapport au milieu du bol 10. Dans ces conditions, le dogré d'excentricité indiqué par la lettre de référence e (fgure 2A) augmente pro portionnellement à l'angle de fonctionnement 0. Si les trois éléments d'axe 22 espacés de 120 les uns des autres prennent un angle de travail 0, alors comme représenté à la figure 2B, en considérant l'élément d'axe 22 > qui appara^t dans la zone supérieure de la figure à titre de réfé rence, les deux autres branches ou éléments d'axe 22 sont légèrement o basculées par rapport aux ases associés à l'angle de travail nul, repré senté en alternance par des traits interrompus longs et courts. Le bascu lement est par exemple de l'ordre de 2-3 pour un angle de fonctionnement de l'ordre de 23 . Comme ce basculement est raisonna blement autorisé par la courbure de la partie d'arc 32A de la surface péri phérique intérieure de la bague 32, on peut éviter que la pression de contact de la région de contact entre l'élément d'axe 22 et la bague 32 n'augment de manière excessive. De plus, selon la figure 2B on a repré senté schématiquement les trois éléments d'axe 22 du tripode 20 comme vu à partir de la surface latérale du côté gauche de la figure 2A; les traits so pleins représentant les éléments d'axe. En outre, on a du jeu entre le dia mètre de l'axe principal 2a de l'élément d'ase 22 et le diamètre intérieur de la bague 32 pour absorber le basculement de l'élément d'axe 22 du fait de l'osciIlation autour du centre de l'élément d'ase, particulier à ce joint ho mocinétique à tripode. a5 Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus représenté aux figures 1A et 3A, pour régler le basculement du galet 34, on a une bride à l'opposé de la surface d'extrémité du galet 34 dans la gorge la plus à l'intérieur 12 de la piste c'est-à-dire du côté du diamètre principal lors qu'on regarde en coupe le bol 10. Toutefois, dans chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus, comme la raison principale de basculement du galet 34 a été éliminée, il n'est pas indispensable de prévoir une bride dans la gorge 12 de la piste; en d'autres termes, cette bride est représen tée supprimoe à la figure 5. Ainsi, même si le galet 34 bascule provisoire ment pour une raison ou une autre, il n'est pas nécessaire de se soucier du contact du galet et de la bride pour avoir un glissement au frottement. Dans chacun des modes de réalisation ci-dessus, comme représenté à échelle agrandie à la figure 8, les parties en saillie 24 sont o réalisées au voisinage de l'extrémité avant de l'élément d'axe 22. Ainsi, en co nsidérant la relation e ntre le diamètre du ce rcle circon s crit afl de s par ties en saillie 24 et le diamètre intérieur 0Ds1 de la bague 32 pour avoir l'inégalité afl >0Ds1, même si l'assemblage à galet 32, 34 cherche à se déplacer dans le sens de son dégagement par rapport à l'élément d'axe 22, la bague 32 interfère avec les parties en saillie 24 ce qui évite le dégage ment de l'assemblage à galet 32, 34. Il en résulte que si l'assemblage à galet 32, 34 est fisé à l'élément d'ase 22, il est nocessaire en particulier que la b ague 32 chevauche la partie en saillie 24; cela se réalise facile ment puisque dans chaque mode de réalisation, la section de l'élément d'axe 22 est elliptique. Cela signifie que comme représenté à la figure 10, en déformant élastiquement la bague 32 en lui appliquant radialement une force externe P dirigée vers l'intérieur, sur l'assemblage à galet (32, 34), on a les relations afl so être obtenues par découpe (travail au tour ou meulage). Comme indiqué ci-dessus, dans le cadre de l'invention, il est possible de résoudre le problème consistant à éviter que l'assemblage à galet ne se dégage et cela grâce à un moyen simple consistant à réaliser les parties en saillie au voisinage de l'e:gtrémité frontale de l'élément d'axe 3s qui le porte, sans entrâîner une augmentation de coût par une augmenta tion du nombre de pièces ni augmenter le poids par une augmentation de la longueur du bol. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Joint homocinétique comportant un bol avec trois gorges formant trois pistes axiales dans la périphérie intérieure et des surfaces de guidage axial de galet sur les côtés opposés de chaque gorge de piste, un tripode à trois s éléments d'ase venant radialement en saillie, un assemblage à galet monté sur chaque élément d'axe du tripode, l'assemblage à galet pouvant bascu ler par rapport à l'élément d'axe et ayant un galet guidé suivant la surface de guidage de galet dans une direction parallèle à l'axe du bol, caractérisé par o un moyen évitant le dogagement de l'assemblage à galet, ce moyen étant situé au voisinage de l'extrémité avant de l'élément d'axe. 2 ) Joint homocinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que s l'assemblage à galet se compose d'un galet et d'une bague montée sur l'élément d'ax:e pour porter à rotation le galet. 3 ) Joint homocinétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface périphérique extérieure de l'élément d'ase est droite suivant une section longitudinale, et vue en coupe transversale elle est en contact avec la surface périphérique intérieure de la bague dans une direction orthogo nale à l'axe du joint en définissant un jeu avec la surface périphérique in térieure de la bague en direction de l'ase du joint. 4 ) Joint homocinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen évitant le dégagement se compose de parties en saillie obtenues par déformation plastique. ) Joint homocinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen évitant le dégagement est formé par des parties en saillie (24) obtenues par découpe.