Brevet FR2857710A1 — publié le 20050121

La présente invention concerne un joint homocinétique, du type comprenant - un élément mâle ayant au moins deux tourillons et un arbre qui s'étend suivant un premier axe et qui a un 5 diamètre extérieur DAE, chacun des tourillons étant muni d'une surface de roulement qui s'étend suivant un second axe, notamment perpendiculaire au premier axe, et qui a un diamètre de surface de roulement DSR, - pour chaque tourillon, un galet monté sur le 10 tourillon en rotation autour du second axe et libre en coulissement le long de cet axe, le galet ayant un diamètre extérieur DGE, et - un élément femelle comprenant pour chaque galet une paire de pistes et définissant un cercle primitif de 15 pistes. Elle s'applique notamment aux joints homocinétiques à tripode, tels que les joints du type GI commercialisés par la société GKN DRIVELINE S.A. Le document FR-A-2 809 145 décrit un joint 20 homocinétique de ce type dont les proportions dimensionnelles ont des rapports spécifiques, afin de réduire l'encombrement du joint tout en obtenant un équilibre entre sa résistance structurelle et sa durée de vie. La résistance structurelle du joint désigne les résistances mécaniques des éléments du joint aux sollicitations statiques et dynamiques. La durée de vie du joint désigne la résistance des surfaces de contact des pistes, des galets et des aiguilles à l'usure, telle que 30 l'écaillage. Selon le document précité, les paramètres influant sur la résistance structurelle sont, entre autres, le diamètre de l'arbre (ds), le diamètre des tourillons, l'épaisseur de paroi des galets et la largeur des galets. 35 Les paramètres influant sur la durée de vie sont le diamètre du cercle primitif des pistes de guidage (PCD), le diamètre des tourillons, la longueur des aiguilles et le diamètre des aiguilles. Le joint du document FR-A-2 809 145 a un rapport du diamètre de l'arbre (ds) au diamètre du cercle primitif des pistes (PCD) qui est compris entre 0,5 et 0,55. Le rapport de la largeur du galet au diamètre extérieur du galet est 5 égal ou inférieur à 0,32, et de préférence compris entre 0,27 et 0,24. Le rapport du diamètre du tourillon au diamètre du galet est compris entre 0,54 et 0,57. Ce document décrit que la réduction du rapport de la largeur du galet au diamètre extérieur du galet contribue de 10 manière très importante à la réduction des dimensions. La présente invention a pour but de proposer un joint homocinétique qui ait un encombrement encore réduit pour une résistance structurelle et une durée de vie données. A cet effet, l'invention a pour objet un joint homocinétique du type précité, caractérisé en ce que le rapport du diamètre extérieur DAE de l'arbre au diamètre PCD du cercle primitif des pistes, dit premier rapport du joint, est supérieur à 0,55. Selon des modes particuliers de réalisation, l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - ledit premier rapport est supérieur à 0,56; - ledit premier rapport est inférieur à 0,59; - chaque galet a une largeur axiale LG mesurée suivant l'axe du galet, et le rapport de la largeur axiale LG au diamètre extérieur DGE du galet, dit deuxième rapport du joint, est compris entre 0,28 et 0,32; - ledit deuxième rapport est compris entre 0,30 et 30 0,31; - le rapport du diamètre DSR de la surface de roulement au diamètre extérieur DGE du galet, dit troisième rapport du joint, est compris entre 0,53 et 0,58; le rapport du diamètre DSR de la surface de 35 roulement au diamètre extérieur DAE de l'arbre, dit quatrième rapport du joint, est supérieur à 0,86, et de préférence compris entre 0,86 et 0,91; - des aiguilles sont disposées entre chaque surface de roulement et chaque galet, et le rapport de la longueur 2857710O LA des aiguilles au diamètre DSR de la surface de roulement, dit cinquième rapport du joint, est d'au moins 0,56 et inférieur à 0,61, et est de préférence inférieur à 0,58; - le galet a un rayon extérieur RGE, en ce que 5 chaque piste a une section transversale ayant un rayon RP, et le rapport du rayon extérieur RGE du galet aux rayons RP des sections transversales, dit sixième rapport du joint, est inférieur à 1, de préférence inférieur à 0,997 et notamment inférieur à 0,93; et - l'élément femelle définit un petit diamètre intérieur DFP qui est deux fois le rayon intérieur de parties s'étendant entre deux paires de pistes adjacentes, et le rapport du diamètre DFP au diamètre extérieur de l'arbre DAE, dit septième rapport du joint, est compris 15 entre 1,83 et 1,92. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en coupe transversale d'un joint homocinétique de l'état de la technique; et - la Figure 2 montre un joint homocinétique selon l'invention, la vue étant analogue à celle de la Figure 1. Les deux joints de la Figure 1 et de la Figure 2 ne 25 diffèrent qu'en ce qui concerne leurs proportions géométriques. En conséquence, les éléments analogues de la Figure 1 et de la Figure 2 portent les mêmes références. Le joint 2 est destiné à une transmission de véhicule automobile et comprend essentiellement les éléments 30 suivants. (1) Un élément mâle 4 ou tripode, de symétrie ternaire par rapport à un axe central X-X (orthogonal au plan des Figures), qui comprend un moyeu 6 et trois tourillons 8 radiaux d'axe Y-Y espacés angulairement de 35 1200. Chaque tourillon 8 comporte une surface de roulement sensiblement cylindrique dont le diamètre DSR est centré sur l'axe Y-Y du tourillon 8 respectif. L'élément mâle 4 a un petit diamètre extérieur DMP, qui est défini par le diamètre extérieur du moyeu 6, ainsi qu'un grand diamètre extérieur DMG qui est deux fois la longueur radiale d'un tourillon 8 mesurée depuis l'axe X-X. Le moyeu 6 est solidaire d'un premier arbre de rotation 12 au moyen de cannelures 14, 16 complémentaires du 5 moyeu 6 et de l'arbre 12. L'arbre 12 a un diamètre extérieur DAE qui est défini par le diamètre extérieur des cannelures 14 de l'arbre. (2) Un élément femelle 20 ou tulipe de symétrie ternaire par rapport à un axe central X'-X', ce dernier 10 étant confondu avec l'axe X-X dans la position alignée représentée du joint 2. De part et d'autre de chaque tourillon 8, la tulipe 20 délimite une paire de pistes 22, 24 de roulement en vis-à-vis. Cet élément femelle 20 est solidaire d'un second arbre de rotation non représenté. La 15 tulipe 20 définit un petit diamètre intérieur DFP qui est deux fois le rayon intérieur des parties 23 s'étendant entre deux paires de pistes 22, 24 adjacentes, et un grand diamètre intérieur DFG, qui est deux fois le rayon intérieur de la voûte 25 située entre les pistes 22, 24 d'une paire de 20 pistes. Les pistes 22, 24 ont une section transversale en arc de cercle ayant un rayon RP, centré en un point P pour chaque paire de pistes. Les pistes 22, 24 définissent, de manière connue, un cercle primitif de pistes centré sur 25 l'axe X'-X' et passant par les trois points P. Le diamètre de ce cercle est nommé PCD. (3) Pour chaque tourillon 8, un organe 30 de transmission mécanique qui comprend un galet 32 d'axe de révolution Z-Z, confondu avec l'axe Y-Y. Le galet 32 est 30 destiné à rouler sur l'une ou l'autre des pistes 22, 24 correspondantes. Chaque galet 32 comporte une surface extérieure 34 en forme de sphère partielle. La surface extérieure 34 a un diamètre DGE. Le galet 32 comprend en outre une surface 35 intérieure 36 sensiblement cylindrique d'axe Z-Z et ayant un diamètre DGI. Le galet a une largeur LG, mesurée suivant l'axe Z-Z. Par ailleurs, l'organe de transmission 30 comprend une couronne d'aiguilles 38 disposée entre le galet 32 et la surface de roulement 10. La couronne d'aiguilles 38 est axialement retenue sur le tourillon 8 par une bague de retenue 40 et par un anneau fendu 42 encliqueté dans une gorge 44 ménagée dans l'extrémité du tourillon 8. Les aiguilles 38 ont une longueur LA. Les paramètres influant sur l'encombrement et la durée de vie du joint sont essentiellement la largeur LG du galet 32, le diamètre du cercle primitif des pistes PCD et le diamètre extérieur du galet DGE. Toutefois, l'importance 10 de l'influence sur l'encombrement et sur la durée de vie est différente pour chacun de ces paramètres. Des calculs et des essais exhaustifs ont montré que, de manière surprenante, le paramètre le plus pénalisant pour l'encombrement est le diamètre PCD, mais qu'une réduction de celui-ci n'entraîne 15 qu'une réduction de durée de vie relativement faible, alors que le paramètre qui, parmi les trois paramètres précités, a le moins d'influence sur l'encombrement et le plus d'influence sur la durée de vie est le diamètre extérieur du galet DGE. Le joint selon l'invention présente donc un rapport du diamètre extérieur de l'arbre DAE au diamètre du cercle primitif des pistes PCD qui est supérieur à 0,55. De préférence, ce rapport est supérieur à 0,56 et inférieur à 0,59. Le rapport de la largeur LG du galet 32 au diamètre extérieur de galet DGE est compris entre 0,28 et 0,32, et de préférence compris entre 0,30 et 0,31. Le rapport du diamètre de la surface de roulement DSR au diamètre extérieur de galet DGE est compris entre 30 0,53 et 0,58. Par ailleurs, le rapport du diamètre de la surface de roulement DSR au diamètre extérieur de l'arbre DAE est supérieur à 0,86, et de préférence situé entre 0,86 et 0,91. Ceci confère également une durée de vie importante au joint. 35 Le rapport de la longueur des aiguilles LA au diamètre de la surface de roulement DSR s'élève avantageusement à au moins 0,56 et est inférieur à 0,61, et est de préférence inférieur à 0,58. Par ailleurs, le rapport du petit diamètre intérieur DFP au grand diamètre intérieur DFG de la tulipe 20 est choisi entre 0,65 et 0,68. Le rapport du petit diamètre DMP de l'élément mâle 4 au grand diamètre DMG de l'élément mâle 5 est choisi entre 0,55 et 0,6, et de préférence entre 0,57 et 0,58. Le rapport du petit diamètre intérieur de la tulipe DFP au diamètre extérieur de l'arbre DAE est compris entre 1,83 et 1,92. Ainsi, ce rapport est important ce qui conduit 10 à une grande plage dans le diagramme angle de brisure/coulissement tulipe - élément mâle. En d'autres termes, le joint permet un angle de brisure important pour un déplacement relatif donné entre l'élément mâle 4 et l'élément femelle 20. En outre, le diamètre extérieur DGE du galet est de deux fois un rayon extérieur du galet RGE. Le rapport du rayon extérieur RGE du galet 32 au rayon RP des pistes 22, 24 est inférieur à 1, de préférence inférieur à 0,997 et notamment inférieur à 0,93. Ce rapport 20 évite une pression de contact importante aux extrémités axiales des surfaces 34 et des pistes 22, 24 et conduit à une génération d'une force de réaction axiale faible et de vibrations faibles. Sur la Figure 2, le contour du joint de la Figure 1 25 est indiqué en trait mixte 2'. On voit que le joint selon l'invention est moins encombrant. Grâce aux proportions précitées, le joint présente un encombrement faible pour une résistance structurelle et une durée de vie données. De plus, le joint selon 30 l'invention génère peu de vibrations et peu de bruit lors de son fonctionnement. REVENDICATIONS 1. Joint homocinétique, du type comprenant - un élément mâle (4) ayant au moins deux tourillons (8) et un arbre (12) qui s'étend suivant un premier axe (X5 X) et qui a un diamètre extérieur DAE, chacun des tourillons (8) étant muni d'une surface de roulement (10) qui s'étend suivant un second axe (Y-Y), notamment perpendiculaire au premier axe (X-X), et qui a un diamètre de surface de roulement DSR, - pour chaque tourillon (8), un galet (32) monté sur le tourillon (8) en rotation autour du second axe (Y-Y) et libre en coulissement le long de cet axe, le galet (32) ayant un diamètre extérieur DGE, et - un élément femelle (20) comprenant pour chaque 15 galet (32) une paire de pistes (22, 24) et définissant un cercle primitif de pistes, caractérisé en ce que le rapport du diamètre extérieur DAE de l'arbre (12) au diamètre PCD du cercle primitif des pistes, dit premier rapport du joint, est 20 supérieur à 0,55. 2. Joint homocinétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier rapport est supérieur à 0,56. 3. Joint homocinétique suivant la revendication 1 ou 25 2, caractérisé en ce que ledit premier rapport est inférieur à 0,59. 4. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque galet (32) a une largeur axiale LG mesurée suivant l'axe du galet 30 (Z-Z), en ce que le rapport de la largeur axiale LG au diamètre extérieur DGE du galet (32), dit deuxième rapport du joint, est compris entre 0,28 et 0,32. 5. Joint homocinétique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit deuxième rapport est compris 35 entre 0,30 et 0,31. 6. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport du diamètre DSR de la surface de roulement (10) au diamètre extérieur DGE du galet (32), dit troisième rapport du joint, est compris entre 0,53 et 0,58. 7. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le rapport du 5 diamètre DSR de la surface de roulement (10) au diamètre extérieur DAE de l'arbre, dit quatrième rapport du joint, est supérieur à 0,86, et de préférence compris entre 0, 86 et 0,91. 8. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des 10 revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des aiguilles (38) sont disposées entre chaque surface de roulement (10) et chaque galet (32), et en ce que le rapport de la longueur LA des aiguilles (38) au diamètre DSR de la surface de roulement (10), dit cinquième rapport du joint, est d'au 15 moins 0,56 et inférieur à 0,61, et est de préférence inférieur à 0,58. 9. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le galet (32) a un rayon extérieur RGE, en ce que chaque piste (22, 24) a 20 une section transversale ayant un rayon RP, et en ce que le rapport du rayon extérieur RGE du galet aux rayons RP des sections transversales, dit sixième rapport du joint, est inférieur à 1, de préférence inférieur à 0,997 et notamment inférieur à 0,93. 10. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément femelle (20) définit un petit diamètre intérieur DFP qui est deux fois le rayon intérieur de parties (23) s'étendant entre deux paires de pistes (22, 24) adjacentes, et en ce 30 que le rapport du diamètre DFP au diamètre extérieur de l'arbre DAE, dit septième rapport du joint, est compris entre 1,83 et 1,92. 11. Joint homocinétique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le joint est un 35 joint à tripode.