FR2639692A1

FR2639692A1 - Joint homocinetique de cardan de type tripode

Info

Publication number: FR2639692A1
Application number: FR8915516A
Authority: FR
Inventors: Colin Francis Samuel Turner; Colin Arthur Bird
Original assignee: Hardy Spicer Ltd
Current assignee: GKN Driveline Birmingham Ltd
Priority date: 1988-11-26
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1990-06-01
Also published as: IT1237290B; CA2003898A1; GB8926291D0; IT1237289B; IT8968041A0; WO1990006451A1; KR900702248A; GB8926290D0; GB2225413B; WO1990006452A1; ES2038566A6; GB2225414A; GB8827655D0; US5203741A; KR900702249A; CA2003631A1; JPH04505204A; ES2038939A6; IT8968042A0; US5224899A

Abstract

L'invention concerne les joints homocinétiques. Elle se rapporte à un joint homocinétique de type tripode dans lequel un galet 21 coopère avec une gorge 20 de l'organe externe du joint par des surfaces formant deux zones de contact 38, 39. Selon l'invention, la surface externe du galet 21 et la surface interne de la gorge 20 ont chacune, en coupe, une forme d'arc brisé, éventuellement tronqué. Les parties de l'arc brisé peuvent être des arcs de cercle, des parties d'ellipse ou des parties de développante. Application aux joints homocinétiques tripodes des suspensions d'automobiles.

Description

La présente invention concerne les joints homociné-

tiques de cardan de type tripode. Un joint du type auquel se rapporte l'invention comporte un organe externe ayant un axe de rotation et trois gorges de guidage parallèles & son axe de rotation et régulièrement espacées circonférentiel-

lement autour de cet axe, un organe interne placé à l'inté-

rieur de l'organe externe et ayant un axe de rotation et

trois bras régulièrement espacés autour de son axe de rota-

tion, ces bras dépassant radialement dans les gorges de guidage de l'organe externe, chaque bras portant un galet ayant une surface externe qui est au contact de parties latérales opposées de la gorge correspondante de guidage afin que le galet doive rouler le long de cette gorge,

chaque galet pouvant tourner autour du bras, pouvant cou-

lisser le long du bras et pouvant pivoter par rapport au bras qui le porte. Un tel joint est appelé "joint tripode

du type spécifié" dans la suite du présent mémoire.

Dans un joint tripode du type spécifié, la condition selon laquelle chaque galet doit rouler le long de sa gorge respective de guidage formée dans l'organe externe du joint sans pivoter par rapport à elle indique que le joint a une résistance réduite au frottement en plongée (c'est-à- dire pour un déplacement axial relatif des organes externe et

interne du joint) et en rotation lorsque le joint est arti-

culé. Lorsque le joint tourne en étant articulé, chaque galet pivote par rapport au bras qui le porte et non par rapport à la gorge dans laquelle il est logé. Il faut noter que, si le galet pivote par rapport à la gorge, il ne peut pas rouler le long de celle-ci mais doit glisser le long de

celle-ci lorsqu'il a été incliné, et ceci introduit évidem-

ment une plus grande résistance de frottement au déplacement.

On a déjà présenté diverses propositions de disposi-

tifs permettant le support de chaque galet par son bras

respectif afin qu'il puisse présenter les mouvements néces-

saires de rotation, de coulissement et de pivotement par rapport au bras. Par exemple, le brevet britannique n 2 018 393 décrit un joint tripode du type spécifié dans lequel chaque bras a une surface cylindrique externe et chaque galet a une surface cylindrique interne, des bagues

interne et externe de guidage, ayant des parties partiel-

lement sphériques qui coopèrent, étant placées entre ces deux surfaces. Un roulement à aiguilles est placé entre la

surface externe de la bague externe et la surface cylin-

drique interne du galet. Dans ce dispositif, le galet peut basculer par rapport au bras étant donné la présence des surfaces partiellement sphériques coopérantes des bagues interne et externe de guidage. La bague interne de guidage peut coulisser le long du bras. Le galet peut tourner autour du bras du fait de la présence du roulement à aiguilles entre l'extérieur de la bague externe de guidage

et la surface cylindrique interne du galet.

Un autre exemple de joint tripode du type spécifié

est décrit dans le modèle japonais d'utilité n 63-57 822.

Dans ce joint, chaque bras de l'organe interne a une sur-

face cylindrique et chaque galet a des éléments interne et externe qui ont des surfaces partiellement sphériques qui coopèrent mutuellement. Un ensemble formant roulement & aiguilles est placé entre la surface interne de l'élément

interne du galet et la surface cylindrique du bras. L'élé-

ment externe du galet peut pivoter par rapport au bras grâce aux surfaces partiellement sphériques des éléments interne et externe du galet, alors que les éléments interne et externe du galet peuvent tourner ensemble autour du bras

et peuvent glisser suivant la longueur du bras, ce mouve-

ment de rotation et de glissement étant réalisé simulta-

nément au niveau du roulement à aiguilles placé entre la surface interne de l'élément interne du galet et la surface

cylindrique externe du bras.

Dans le modèle d'utilité Japonais n 63-57 822, la surface périphérique externe de l'élément externe du galet est torique, c'est-à-dire qu'elle constitue une surface de rotation autour de l'axe du galet, ayant un arc qui, en coupe par l'élément du galet suivant la longueur de la gorge de guidage formée dans l'organe externe du joint, a un rayon de courbure inférieur à celui de la surface

externe de l'élément externe de galet. Chaque partie laté-

rale de la gorge de guidage, à l'endroit o elle coopère avec l'élément externe de galet, a une section en "arc brisé", comprenant deux parties courbes ayant des centres

différents de courbure de manière que la surface périphé-

rique externe de l'élément externe de galet soit au contact de la partie latérale de gorge en deux points (bien qu'il faille noter que, en présence d'une charge, la coopération entre le galet et la gorge s'effectue par l'intermédiaire de petites zones elliptiques de contact et non en des

points véritables). Cette condition, appelée contact angu-

laire, assure la réduction du frottement entre l'élément externe du galet et la gorge lors du roulement le long de

celle-ci, et cette configuration résiste aussi au pivote-

ment de l'élément externe du galet à l'intérieur de la gorge. En pratique, l'efficacité du contact angulaire entre le galet et la gorge, contre le pivotement du galet, dépend de tolérances qui existent obligatoirement lorsque ces éléments sont fabriqués en grande série. Si l'élément de galet monté dans la gorge n'a aucun jeu (espace d'aucune sorte), le pivotement de l'élément de galet dans la gorge

est impossible. Cependant, comme cela est le cas en pra-

tique, si l'élément de galet n'est pas parfaitement ajusté dans la gorge et s'il existe un certain jeu ou espace entre eux, l'élément de galet peut pivoter dans la gorge avec une faible amplitude. Ceci pose en particulier un problème lorsque le joint transmet un couple faible ou nul, lorsque

l'élément de galet est libre de pivoter jusqu'à la dispari-

tion de l'espace compris entre lui et la gorge. Lorsque le joint transmet un couple, le fait que l'élément de galet soit repoussé au contact d'une partie latérale de la gorge a pour effet d'aligner l'élément de galet sur la gorge. La configuration géométrique des surfaces de l'élément de galet et de la partie latérale de la gorge, coopérant avec

contact angulaire, est telle que toute tendance de l'élé-

ment de galet à pivoter crée un couple qui agit sur l'élé-

ment de galet en tendant à le ramener vers son orientation d'alignement. Comme la régularité du fonctionnement d'un joint du type spécifié dépend cependant du maintien des éléments du galet en alignement convenable dans les gorges ou aussi près que possible de cet alignement convenable dans toutes les conditions de fonctionnement du joint, on sait que, si le réglage de l'alignement des éléments de galet peut être

amélioré, les performances du joint peuvent être meil-

leures. L'invention a donc pour objet un joint tripode du type spécifié dans lequel le réglage de l'alignement des

éléments de galet peut être amélioré.

Selon l'invention, un joint tripode du type spécifié est tel que la surface externe de chaque galet et chaque partie latérale de gorge de guidage qui est à son contact ont des configurations en coupe qui comprennent les parties ayant une configuration d'arc brisé, assurant le contact

angulaire mutuel.

Ainsi, dans un joint selon l'invention, le contact

angulaire entre la surface externe du galet et chaque par-

tie latérale de gorge est assuré mais, au lieu d'être courbe, la section de la surface du galet comprend des parties qui ont indépendamment un contact angulaire avec

les parties latérales de gorge.

L'avantage de cette disposition est qu'un meilleur réglage de l'alignement entre le galet et la gorge peut être maintenu. Dans une telle coopération entre le galet et la partie latérale de la gorge de guidage, toute tendance du galet à pivoter provoque l'établissement d'un couple de rappel qui est supérieur au couple de rappel établi dans le cas d'un galet, par ailleurs comparable au point de vue dimensionnel et destiné à être en contact angulaire avec le même angle de pression, mais ayant une surface externe de

coopération avec la gorge qui est un simple arc en coupe.

Cette caractéristique est décrite plus en détail dans la

suite en référence aux dessins.

La configuration en arc brisé en coupe de la surface externe de chaque galet peut comprendre des parties qui sont courbes avec des centres différents de courbure. De même, la configuration en coupe en arc brisé de chaque partie latérale de gorge de guidage peut comprendre des

parties courbes ayant des centres de courbure qui dif-

fèrent. La configuration en arc brisé de la surface externe

du galet peut être tronquée afin qu'elle laisse plus d'es-

pace entre le galet et la gorge de guidage aux sommets des

configurations en arc brisé.

D'autres configurations d'arc brisé en coupe des surfaces de coopération de chaque galet et d'une gorge de

guidage peuvent être utilisées, à la place d'une configura-

tion d'arc brisé ayant des parties courbes. En particulier, la surface de chaque galet et/ou de chaque partie latérale de gorge peut comprendre des parties ayant une section

partiellement elliptique ou partiellement en développante.

Lorsque l'organe externe d'un joint du type spécifié est en cours de fabrication, par une opération de formage forme ou d'extrusion plutôt que par usinage étant donné la difficulté de l'usinage de la configuration que doivent avoir les parties latérales des gorges de guidage, une certaine déformation de l'organe externe du joint résulte obligatoirement d'une telle fabrication et du traitement thermique ultérieur. Les tolérances de fabrication portant sur l'organe externe du joint et les galets doivent être choisies compte tenu de cette déformation. Cependant, cette déformation est habituellement réalisée d'une manière qui peut être prédite et qui conduit à un défaut de symétrie relativement prévisible des parties latérales des gorges de guidage. Dans un joint selon l'invention, le fait que la surface externe du galet ne soit pas un arc simple en coupe mais un arc brisé comprenant par exemple des parties courbes de centres différents, donne la possibilité de la réalisation asymétrique de la surface externe du galet, en coupe, de manière qu'elle corresponde à la configuration asymétrique déformée des parties latérales de la gorge de guidage. De préférence, le joint est d'un type dans lequel chaque galet est porté sur son bras par un élément interne de galet ayant une surface externe partiellement sphérique

pratiquement, coopérant avec une surface interne complémen-

taire pratiquement sous forme d'une partie de sphère placée

à l'intérieur du galet, l'élément interne du galet compor-

tant en outre une surface cylindrique interne afin qu'il puisse tourner autour du bras qui le porte et se déplacer le long de celui-ci, de préférence avec interposition d'un

palier comprenant un roulement à aiguilles.

Dans un joint selon l'invention, la nature de la coopération entre les galets et les parties latérales de gorges de guidage a une efficacité accrue, lorsque le joint transmet un couple, afin qu'il résiste à toute tendance des galets à pivoter dans les gorges. Cependant, comme indiqué

précédemment, les tolérances de fabrication indiquent obli-

gatoirement qu'il existe un certain jeu entre chaque galet et sa gorge de guidage dans la direction du diamètre du galet si bien que, lorsque le joint ne transmet pas un

couple, le galet a tendance à s'écarter de la partie laté-

rale de la gorge de guidage avec laquelle il était anté-

rieurement en coopération. Le galet peut pivoter dans une certaine mesure avant suppression des espaces et ne peut

plus pivoter ensuite. En conséquence, dans certaines cir-

constances, il peut être souhaitable qu'un dispositif sup-

plémentaire empêche le pivotement des galets au-delà d'une valeur minimale. Plusieurs exemples de tels dispositifs

sont décrits plus en détail dans la suite.

Lorsqu'un tel dispositif supplémentaire n'est pas présent, les galets peuvent pivoter dans les gorges de guidage, dans la mesure permise par les espaces qui y existent. Ce pivotement des galets peut donner au joint selon l'invention des possibilités d'articulation jusqu'à un angle plus grand, pourvu que cette articulation ne soit pas une condition présente pendant une longue durée. Dans un véhicule à moteur, l'articulation maximale du joint est

provoquée par un cahot et/ou un rebond maximal de la sus-

pension du véhicule et, lorsque le véhicule est utilisé, il existe des conditions qui ne sont jamais que transitoires. En conséquence, le fait que l'articulation maximale du joint nécessite un léger pivotement des galets du joint

dans leur gorge est acceptable.

Dans les joints du type spécifié, l'angle maximal d'articulation est habituellement limité par le contact

métal-sur-métal des galets et de l'organe interne du joint.

L'aptitude des galets à pivoter légèrement dans leur gorge

donne à l'articulation des possibilités légèrement meil-

leures que celles qui correspondraient à une limitation par

ce contact.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels:

la figure 1 est une vue en élévation en coupe par-

tielle d'un joint selon l'invention, à l'état d'arti-

culation; la figure 2 est une vue de bout en coupe partielle d'une partie du joint de la figure 1, représenté à l'état non articulé; la figure 3 est une coupe agrandie d'une partie de la figure 2; les figures 4A et 4B représentent schématiquement d'autres configurations possibles de galet et de gorge de guidage dans un joint selon l'invention; la figure 5 est une perspective représentant des parties du joint dans leur position antérieure au montage; les figures 6 et 7 sont analogues à la figure 2 mais représentent d'autres modes de réalisation de joints selon l'invention; la figure 8 est une coupe schématique en élévation

latérale représentant l'emplacement cerclé de la représen-

tation de la figure 8A; la figure 8A est une vue agrandie d'une partie de la figure 8 représentant le galet à l'état légèrement incliné; la figure 9 est analogue à la figure 2 mais repré-

sente un autre mode de réalisation de joint selon l'in-

vention;

la figure 10 est analogue à la figure 2 mais repré-

sente un autre mode de réalisation de joint selon l'in-

vention; la figure 11 est une coupe longitudinale du joint de la figure 10, en coupe transversale partielle; la figure 12 est une autre vue analogue à la figure 2, représentant un mode de réalisation final de Joint selon l'invention; et les figures 13A et 13B montrent comment une plus grande articulation du joint peut être obtenue lorsque les galets peuvent pivoter légèrement dans leur gorge de guidage. On se réfère d'abord à la figure 1 des dessins;

elle représente un joint de cardan de type tripode, compre-

nant un organe externe 10 sous forme d'un élément allongé en forme de cuvette à l'extrémité fermée duquel dépasse un arbre rectiligne 11. Un organe interne 12 du Joint est disposé dans l'organe externe et a une forme annulaire, comprenant trois bras 13 régulièrement espacés en direction

circonférentielle et en dépassant radialement vers l'exté-

rieur. L'intérieur de l'organe interne 12 est cannelé afin

qu'il puisse coopérer avec la partie cannelée 14 d'extré-

mité d'un arbre 15 en pouvant transmettre un couple, avec retenue par une bague élastique 16. Sur la figure 1, l'axe de rotation de l'organe externe est repéré par la référence 17 et celui de l'organe interne par la référence 18, le joint étant représenté à l'état articulé dans lequel les axes 17, 18 sont inclinés l'un par rapport à l'autre. La figure 1 représente aussi l'axe 19 de l'un des bras 13 qui

est visible dans la coupe représentée, l'axe 19 étant per-

pendiculaire à l'axe 18.

L'intérieur de l'organe externe du joint a trois gorges de guidage 20 qui sont régulièrement espacées en direction circonférentielle et sont parallèles à l'axe 17 de l'organe du joint. Les gorges 20 de guidage coopèrent avec des galets respectifs 21 portés par les bras 13 de l'organe interne du joint, la disposition d'une gorge de guidage, d'un galet et des parties associées apparaissant

plus clairement sur la figure 2.

On se réfère maintenant à la figure 2 qui représente l'une des gorges de guidage 20 formées dans l'organe externe 10 du joint. La gorge 20 a deux parties latérales opposées qui sont symétriques l'une de l'autre et qui sont

destinées à coopérer avec des parties diamétralement oppo-

sées du galet 21. Le galet 21 a une forme annulaire et il a

une surface externe 22 et une surface interne 23. La sur-

face externe 22 du galet est une surface de révolution obtenue par rotation, autour d'un axe central 24 du galet,

d'une génératrice en forme d'arc brisé tronqué comme repré-

senté plus en détail sur la figure 3. La figure 2 repré-

sente le joint dans sa condition d'alignement, l'axe 24 du galet 21 coïncidant avec l'axe 19 du bras 13. La surface interne 23 du galet a pratiquement une forme de partie de sphère. Le galet comporte en outre des faces d'extrémité 26, 27 qui sont planes et perpendiculaires à l'axe 24, les bords du galet étant arrondis à l'endroit o les faces

d'extrémité rejoignent la surface externe 22 du galet.

Le galet est porté sur le bras 13 par un élément interne 28 du galet. Celui-ci a une surface externe 29 ayant une forme pratiquement de partie de sphère qui coopère avec la surface interne 23 du galet 21 afin que ce dernier puisse pivoter par rapport à l'élément interne 28 du galet. L'élément 28 comporte en outre une surface interne 30 qui est cylindrique et il est supporté par une surface cylindrique 31 du bras 13 par l'intermédiaire d'un ensemble formant un palier à roulement à aiguilles comprenant plusieurs aiguilles 32 de roulement placées circonférentiellement autour du bras 13 et parallèlement à l'axe 19 de celui-ci. Les aiguilles 32 sont maintenues en position entre le bras 13 et l'élément interne 28 par des bagues 33 formant des cages et une bague élastique 34 de

retenue qui coopère avec une gorge 35 adjacente à l'extré-

mité du bras 13.

Le galet 21 peut donc présenter simultanément trois mouvements différents par rapport au bras 13. Il peut tourner autour de l'axe 19 du bras, lorsque le galet 21 et l'élément interne 28 tournent autour de l'axe 19 avec une résistance minimale de frottement du fait de la présence des aiguilles 32 placées entre le bras et l'élément interne du galet. Le galet 21 peut coulisser suivant la longueur du bras 13, ce coulissement se produisant à l'interface de la surface interne 30 de l'élément 28 et des aiguilles 32. Le galet peut pivoter par rapport au bras 13, le mouvement de pivotement s'effectuant au niveau des surfaces coopérantes 23, 29 du galet et de l'élément interne du galet qui ont pratiquement des formes de parties de sphère. Lorsque le joint tourne à l'état articulé, les trois mouvements sont mis en oeuvre; la figure 1 représente le joint dans une condition dans laquelle le pivotement précité du galet par rapport à l'élément interne a été réalisé et l'élément interne du galet a coulissé radialement vers l'extérieur

par rapport au bras 13 et aux aiguilles 32.

On se réfère maintenant à la figure 3 des dessins qui est une coupe, perpendiculairement à l'axe de rotation 17 de l'organe externe 10 et contenant l'axe 24 du galet, représentant en détail la configuration de la surface externe 22 du galet et de la partie latérale de la gorge 20 de guidage avec laquelle il coopère. La surface externe du galet a une forme d'arc brisé tronqué en coupe, comprenant

des parties courbes ayant des centres respectifs de cour-

bure 22A, 22B qui sont décalés de part et d'autre du plan

transversal central du galet, repéré par la référence 37C.

La partie latérale de la gorge de guidage 20, à l'endroit du contact avec le galet, a une forme d'arc brisé en coupe,

comprenant des parties courbes qui ont des centres respec-

tifs de courbure 37A et 37B qui sont aussi décalés de part et d'autre du plan 37C. Les rayons de courbure des parties courbes de la partie latérale 37 de la gorge de guidage

sont légèrement supérieurs aux rayons de courbure des par-

ties courbes de la surface externe du galet, si bien que le contact mutuel est établi en deux "points" distants 38, 39 (en pratique deux petites zones elliptiques lorsque le

joint transmet un couple et lorsqu'une déformation se pro-

duit parce que le galet est repoussé contre la partie laté-

rale de la gorge).

La coopération précitée entre le galet et la partie latérale de la gorge de guidage, en deux points distants, est la condition connue de façon générale sous le nom de "contact angulaire". Les angles désignés par la référence P, formés par les perpendiculaires aux points de contact et le plan central 37C du galet, sont connus comme étant les angles de pression. La condition de contact angulaire entre le galet et la gorge de guidage a pour effet, lors de la transmission d'un couple, de guider le galet afin qu'il reste dans l'alignement de la gorge de guidage, son axe 24 étant perpendiculaire à l'axe de rotation de l'organe externe du joint. Toute tendance du galet à pivoter dans la gorge de guidage de manière que son axe s'incline vers l'axe de l'organe externe du joint, dans le sens o l'axe

19 est incliné par rapport à l'axe 17 de la figure 1, pro-

voque l'établissement d'un couple qui a tendance à ramener

le galet dans l'alignement convenable.

Dans la configuration représentée de la gorge et du

galet, le couple de rappel établi lorsque le galet a ten-

dance à pivoter est plus grand que lorsque la configuration en coupe de la surface externe du galet est un simple arc de cercle dont le rayon est choisi afin qu'il donne un contact angulaire avec la partie latérale de gorge pour le même angle de pression. Ceci est dû à la réduction de la vitesse de divergence des surfaces du galet et de la partie latérale de la gorge l'une par rapport à l'autre lorsque la distance à leurs points de contact mutuels augmente, dans

une vue en coupe.

Lorsque le galet a tendance à pivoter dans la gorge, l'augmentation de l'angle de pression provoque une augmen-

tation du décalage des "points" 38, 39 de contact par rap-

port au plan central 37C du galet. Lors de l'utilisation des sections en arc brisé du galet et de la gorge, la

vitesse de variation de la distance X de décalage par rap-

port à la vitesse de variation de l'angle de pression P est supérieure à celle qui est obtenue avec un galet dont la surface externe a, en coupe, la forme d'un simple arc de cercle. Lors de la réalisation d'un galet et d'une gorge de guidage destinés à être en contact angulaire, on cherche à obtenir un angle prédéterminé de pression et, pour que la capacité de support de charge soit suffisante, une relation

de conformité entre les rayons locaux de courbure des par-

ties latérales de la gorge de guidage et des parties en contact de la surface externe du galet. Compte tenu de ces contraintes, les sections en arc brisé de la surface du galet et de la gorge de guidage peuvent donner une plus grande résistance au pivotement du galet. On peut montrer que, lorsque la partie latérale de la gorge de guidage a une forme d'arc brisé en coupe et lorsque la surface externe du galet a une forme courbe en coupe, il n'est pas possible d'obtenir la conformité nécessaire de courbure entre les surfaces du galet et de la partie latérale de la gorge donnant la capacité nécessaire d'encaissement des forces, à moins que l'angle de pression ne soit modifié

d'une manière nuisible.

Comme représenté sur la figure 3, la surface externe du galet et la configuration de la partie latérale de la

gorge de guidage sont symétriques par rapport au plan 37C.

Les centres de courbure 22A, 22B sont également décalés par rapport au plan 37C. Cependant, un problème posé par la fabrication des organes externes des joints tripodes et par la formation de gorges de guidage par une opération de mise en forme, est celui qui est posé par la déformation due au procédé de fabrication et au traitement thermique. Le résultat de cette déformation est que la configuration en arc brisé en coupe de la partie latérale de la gorge de guidage peut présenter un défaut d'alignement ou un défaut de symétrie par rapport au plan 37C si bien que la gorge n'est plus au contact du galet avec des angles de pression égaux. Ceci peut provoquer un début de grippage du galet

lorsqu'il se déplace le long de la gorge de guidage.

Cependant, si la nature de cette déformation peut être prédite, le galet lui-même peut être réalisé de manière asymétrique afin qu'il coopère de façon convenable avec la partie latérale de la gorge. Les figures 4A et 4B représentent des configurations déformées possibles de la gorge de guidage, et des configurations asymétriques de

galet destinées à coopérer convenablement avec elles.

La figure 4A représente, par le trait interrompu 137, un écart possible de la partie latérale de la gorge de guidage par rapport à la configuration symétrique indiquée par la référence 37. Le centre de courbure de la partie courbe correspondante de la section en arc brisé de la partie latérale de gorge de guidage porte la référence 137B et est décalé par rapport au plan 37C d'une distance plus

faible que le centre de courbure 37A de la partie de sur-

face non déformée. Cette déformation peut être compensée par décalage du centre de courbure 122B de la partie courbe correspondante du tronçon d'arc brisé de la surface externe du galet par rapport au plan 37C d'une plus faible distance que le centre de courbure 22A de l'autre partie courbe de

la surface du galet.

La figure 4B représente une variante dans laquelle la déformation de l'organe externe du joint a formé une surface 137 dont le centre de courbure, en 137B, est décalé par rapport au plan 37C d'une distance plus grande que celle du centre de courbure 37A de l'autre partie du tronçon d'arc brisé de la partie latérale de la gorge. La compensation est obtenue par décalage du centre de courbure 122B de la partie courbe correspondante du tronçon d'arc brisé du galet par rapport au plan 37C d'une plus grande distance que le centre de courbure 22A de l'autre partie courbe de la surface externe du galet. Bien qu'il soit commode que la configuration en arc brisé en coupe de la partie latérale de la gorge de guidage et de la surface externe du galet comprenne des parties

courbes respectives dont les rayons et les centres de cour-

bure puissent être choisis comme décrit précédemment avec possibilité de compensation de la déformation de l'organe

externe du joint, les mêmes avantages, relatifs à un meil- leur réglage de l'alignement du galet, peuvent être obtenus avec d'autres

configurations de la surface à section en arc brisé. En particulier, les surfaces du galet et/ou de la partie latérale de la gorge de guidage, & l'endroit de coopération, peuvent avoir, en coupe, une forme de partie d'ellipse ou de partie de développante. Ceci peut réduire encore plus la vitesse de divergence des surfaces du galet et de la partie latérale de la gorge l'une par rapport à l'autre lorsque la distance aux points de contact mutuels

augmente, en coupe.

On se réfère maintenant à la figure 5 des dessins

qui illustre, en perspective schématique, un procédé per-

mettant le montage du galet 21 et de l'élément interne 28 de galet l'un sur l'autre. Pour que la surface interne 23 pratiquement en forme de partie de sphère du galet puisse coopérer avec la surface externe 29 pratiquement en partie de sphère de l'élément interne de galet, le galet 21 peut avoir sa surface interne qui comporte un dégagement dans deux régions diamétralement opposées 42, 43, de l'une des faces 26 ou 27 d'extrémité du galet jusqu'à mi-distance vers l'autre face d'extrémité. L'élément interne 28 a un dégagement formé par deux chanfreins opposés de chaque côté, l'un étant clairement visible comme l'indique la référence 44. Ceci permet l'introduction de l'élément interne 28 du galet a l'intérieur du galet 21 dans le sens de la flèche 45, lorsque les éléments ont l'orientation relative indiquée, leurs axes étant perpendiculaires l'un à

l'autre. Ensuite, l'élément interne peut être déplacé angu-

lairement dans le galet, vers l'orientation relative occu-

pée dans le joint monté, et il y reste maintenu dans toutes les conditions de pivotement relatif qui risquent d'être

rencontrées en cours d'utilisation.

Un autre procédé de montage peut être utilisé lorsque le galet 21 a une paroi suffisamment mince pour que, sans subir une force excessive, il puisse se déformer élastiquement et puisse retenir "élastiquement" l'élément interne de galet sans la présence de l'une quelconque des caractéristiques constituées par les parties dégagées 42, 43 et les chanfreins 44. Lorsqu'une force est appliquée au galet dans des directions diamétralement opposées comme

indiqué par les flèches 46, la dimension du galet en direc-

tion perpendiculaire augmente légèrement et facilite l'in-

troduction des éléments internes par application d'une force suffisante dans le sens de la flèche 45. Lorsque la surface externe pratiquement partiellement sphérique de l'élément interne est placée à l'intérieur de la surface

interne pratiquement en forme de sphère du galet, la sup-

pression de la force appliquée au galet lui permet de reprendre sa forme circulaire et l'élément interne y est

alors captif.

Une autre caractéristique importante de la coopéra-

tion des surfaces partiellement sphériques du galet et de l'élément interne l'une avec l'autre est qu'un frottement réduit peut être obtenu entre elles lorsqu'elles s'écartent

légèrement d'une forme parfaitement sphérique. En particu-

lier, lorsque les surfaces sont représentées en coupe comme indiqué sur les figures 1 et 2, il est préférable que la surface externe 29 de l'élément interne ait une courbure convexe dont le rayon de courbure est légèrement inférieur au rayon de courbure de la surface interne concave 23 du galet. Les surfaces ont alors tendance à être en contact dans une zone annulaire de contact dont la largeur est

inférieure à l'épaisseur du galet. Ceci provoque une réduc-

tion de résistance de frottement au pivotement du galet par rapport à l'élément interne, par rapport à la résistance qui existerait si les courbures des surfaces de coopération étaient différentes en sens opposé (c'est-à-dire par rap- port au cas o la surface interne 23 du galet a, dans la

coupe représentée, un rayon de courbure légèrement infé-

rieur au rayon de courbure de la surface externe 29 de l'élément interne de galet. Dans ce cas, les surfaces sont en contact dans deux régions annulaires distantes). Il faut noter que, pour que cette coopération soit obtenue, l'une au moins des surfaces coopérantes diffère légèrement d'une forme en partie de sphère véritable et est une surface de révolution d'un arc de rayon approprié, autour de l'axe du

galet ou de l'élément interne.

Il est possible que l'une des surfaces partiellement sphériques du galet ou de l'élément interne soit traitée par un matériau ayant un faible coefficient de frottement, par exemple un lubrifiant fritté ou un revêtement de métal ou de matière plastique. Un tel traitement de surface réduit la résistance opposée à la rotation libre du galet, du fait de sa coopération avec l'élément interne. Un plus faible coefficient de frottement peut exister entre le galet et l'élément interne par rapport à la valeur obtenue entre le galet et la gorge de guidage qui ne peut pas être ainsi traitée et qui peut avoir une texture superficielle

plus grossière.

Comme décrit précédemment, la nature du contact

entre le galet et chaque partie latérale de gorge de gui-

dage assure, lorsque le joint transmet un couple, une résistance à toute tendance du galet à pivoter dans la gorge de guidage. Cependant, les tolérances de fabrication impliquent obligatoirement la présence d'un certain espace entre le galet et la gorge de guidage dans une direction diamétrale du galet et, lorsque le joint ne transmet pas un

couple, le galet a tendance à s'écarter de la partie laté-

rale de la gorge de guidage avec laquelle il a coopéré 17. antérieurement. Même dans le cas de la configuration en arc

brisé-arc brisé des surfaces du galet et de la partie laté-

rale de la gorge de guidage selon l'invention, le galet peut pivoter dans une certaine mesure avant absorption des espaces créés et sans pivotement supplémentaire possible. Dans un véhicule à moteur, si ce pivotement n'est pas

interdit, le résultat peut être la transmission et la créa-

tion de bruits et de vibrations dans des conditions de fonctionnement impliquant la transmission d'un couple faible ou nul et des inversions fréquentes de couple. En conséquence, dans certaines conditions, il peut être souhaitable de munir le joint d'un dispositif empêchant positivement le pivotement des galets (bien que, dans

d'autres circonstances, la plus grande résistance au pivo-

tement du galet dans un joint selon l'invention puisse convenir sans que des précautions supplémentaires soient nécessaires). Certains modes de réalisation destinés à empêcher le pivotement des galets dans les gorges de guidage formées dans l'organe externe du joint sont représentés sur les

figures suivantes des dessins.

La figure 6 représente, dans une vue correspondant à la figure 2, un organe externe 10 de joint dont la gorge de guidage comporte, près de ses parties latérales de contact avec la surface externe du galet, des épaulements 50 de guidage. Les épaulements peuvent venir au contact de la face 26 d'extrémité du galet 21 et peuvent être réalisés de manière que, lorsque le galet est exactement aligné dans la gorge de guidage, avec son axe perpendiculaire à l'axe de rotation de l'organe externe du joint, il existe un très faible espace entre les épaulements et la face d'extrémité du galet. Dès que le galet commence à pivoter, il vient au contact de l'épaulement et un pivotement important est interdit. Dans une variante ou en outre, des épaulements destinés à être au contact de la face opposée d'extrémité du galet peuvent être disposés comme indiqué en trait

interrompu par la référence 50A.

La figure 7 représente un mode de réalisation de joint qui est analogue de façon générale à celui de la figure 6, mais dans lequel les épaulements de guidage

formés par l'organe externe du joint près des parties laté-

rales de la gorge de guidage, au contact de la surface

externe du galet, ont des surfaces plates ou courbes légè-

rement inclinées 51, destinées à être au contact de la face d'extrémité du galet à l'endroit o cette face rejoint la

surface externe du galet.

La figure 8, et la partie agrandie 8A qui représente sous forme agrandie la partie cerclée A de la figure 8, indiquent ce qui se produit dans le mode de réalisation de la figure 7 lorsque le galet commence à pivoter dans sa gorge de guidage. Le galet 51 a une configuration telle qu'il vient en contact suivant une ligne allongée et non en un point. Ceci a pour effet de répartir la force de choc entre le galet et l'épaulement avec réduction de l'usure et

réduction du bruit créé.

La figure 9 représente un mode de réalisation com-

prenant un dispositif supplémentaire destiné à empêcher le pivotement du galet par rapport à l'organe externe du Joint. Dans ce mode de réalisation, la gorge de guidage n'a pas d'épaulement destiné à limiter le déplacement du galet

mais celui-ci a une partie annulaire 52 formant un prolon-

gement qui dépasse radialement vers l'extérieur du joint au-delà de l'extrémité du bras 13. La gorge 20 de guidage formée dans l'organe externe comporte, dans sa partie de

base, une nervure 53 qui dépasse radialement vers l'inté-

rieur de l'organe externe. La nervure 53 forme une surface

plate 54 de butée tournée vers l'extrémité du bras 13.

Le prolongement 52 du galet a une face annulaire plane 55 d'extrémité qui, lorsque le joint transmet un couple et lorsque le contact angulaire du galet et des parties latérales opposées de la gorge de guidage est tel

que l'axe du galet reste perpendiculaire à l'axe de rota-

tion de l'organe externe du joint, est légèrement distante de la surface 54. Lorsque le joint ne transmet pas un

couple et lorsque le galet n'est pas ainsi retenu, la sur-

face 54 peut venir au contact de l'une ou l'autre partie diamétralement opposée de la face 55 d'extrémité et peut empêcher le pivotement du galet au-delà d'une quantité minimale. Les figures 10 et 11 des dessins représentent un mode de réalisation de joint dans lequel le pivotement du galet est empêché par un élément 70 de guidage formé- d'une feuille métallique, par exemple d'acier à ressort, qui est au contact du galet et par une partie de base de la gorge de guidage formée dans l'organe externe du joint. L'élément de guidage a une base plate qui est au contact de la gorge de guidage formée dans l'organe externe du joint, et des branches 71 qui dépassent radialement vers l'intérieur (de l'organe externe du joint dans son ensemble). La base de l'élément de guidage est dégagée en son centre comme indiqué par la référence 73 afin que l'extrémité du bras 13 dispose de cet espace sans que le diamètre de l'organe externe du joint doive être accru. Chaque branche 71 se prolonge afin qu'elle rencontre la surface externe du

galet, et elle a une patte 72 qui est repliée vers l'inté-

rieur et qui est au contact de la face radialement externe

d'extrémité du galet.

* Comme il est au contact du galet à des parties diamétralement opposées et comme la base plate de l'élément de guidage est relativement longue, l'élément 70 de guidage

peut appliquer un couple suffisant au galet pour que celui-

ci ne pivote pas dans la gorge de guidage sans que des pressions élevées de guidage soient appliquées à l'endroit

du contact avec le galet et l'organe externe du joint.

Ainsi, bien que l'élément de guidage doive coulisser axia-

lement par rapport à l'organe externe, une usure indési-

rable n'apparaît pas et une résistance indésirable au mou-

vement de roulement du galet le long de la gorge de guidage

n'apparaît pas.

Dans une variante, l'élément de guidage 70, au lieu d'être formé d'une feuille métallique, peut être constitué

d'une matière plastique.

On se réfère maintenant à la figure 12; celle-ci

représente un mode de réalisation de joint selon l'inven-

tion dans lequel la surface externe du galet est concave et les parties latérales de la gorge de guidage sont convexes, en coupe, à l'endroit de coopération, & la place d'une surface externe convexe du galet et de parties latérales concaves de la gorge de guidage. L'organe interne du joint, ses bras, et les éléments internes des galets supportés par les bras par des paliers à roulements à aiguilles, sont tous identiques aux éléments correspondants des joints décrits précédemment et on ne les décrit donc pas à nouveau en détail. Le galet représenté, portant la référence 60, a une surface interne 61 ayant pratiquement une forme de partie de sphère comme décrit précédemment alors que la surface externe 62 du galet a une section concave en arc brisé si bien que le galet dans son ensemble a un peu la forme d'un diabolo. Des parties latérales opposées de la gorge de guidage ont des nervures convexes 63 qui ont une forme en arc brisé tronqué dans le mode de réalisation représenté, afin qu'elles soient en contact angulaire de la même manière que décrit précédemment en référence à la figure 3 des dessins. Dans ce mode de réalisation, le résultat est encore tel que, lorsque le joint transmet un

couple, il existe une résistance élevée au défaut d'aligne-

ment du galet par pivotement dans la gorge de guidage et, lorsqu'un couple n'est pas transmis, le galet ne peut pas

pivoter de manière importante dans la gorge.

Dans tous les modes de réalisation décrits précédem-

ment, un roulement à aiguilles est placé entre la surface cylindrique interne de chaque galet interne et la surface cylindrique du bras respectif. Des coussinets peuvent aussi

être utilisés à cet emplacement, dans le cadre de l'inven-

tion, par exemple sous forme d'un coussinet d'un matériau tel qu'une matière plastique ou qu'une matière métallique frittée pour coussinet. Un tel coussinet peut coulisser et tourner par rapport à l'élément interne du galet, au bras

ou aux deux. Une autre possibilité est le fait que l'élé-

ment interne du galet lui-même puisse être formé d'un tel matériau pour coussinet si bien qu'il peut tourner autour du bras et coulisser le long de celui-ci avec une liberté suffisante et sans qu'un organe intermédiaire formant palier soit disposé. Un élément interne de galet peut être formé d'une matière plastique convenable, par moulage direct in situ, dans le galet, si bien que la formation de parties dégagées dans le galet et l'élément interne, pour faciliter leur montage, n'est plus nécessaire (de la manière décrite en référence à la figure 5 des dessins), ou il n'est pas nécessaire que le galet et l'élément interne

soient montés élastiquement l'un sur l'autre. Un tel élé-

ment interne de galet de matière plastique peut être armé

par un prisonnier métallique.

Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un joint tripode du type spécifié dans lequel chaque galet est porté par son bras par l'intermédiaire d'un élément interne de galet, le galet et l'élément interne ayant des surfaces complémentaires pratiquement en forme de partie de sphère,

l'élément interne pouvant tourner autour du bras et coulis-

ser le long de celui-ci, il faut noter que l'invention, dans son aspect le plus large, s'applique aussi à d'autres

types de joints tripodes du type spécifié. Ainsi, les avan-

tages d'un meilleur réglage de l'alignement des galets du joint dans leur gorge de guidage sont obtenus lorsque la configuration des parties de coopération du galet et de la gorge de guidage est appliquée par exemple à un joint du type décrit dans le brevet britannique précité n 2 018 393. Il existe d'autres types de joints tripodes dans lesquels les galets peuvent tourner autour des bras, coulisser le long de ceux-ci et pivoter par rapport à ces bras qui ies supportent, et l'invention s'applique aussi

avantageusement à ces autres types de joints.

On se réfère enfin maintenant aux figures 13A et 13B; les deux parties de cette figure montrent comment,

lorsqu'aucun dispositif n'est présent pour empacher positi-

vement le pivotement des galets du joint dans les gorges de guidage, la possibilité des galets de pivoter légèrement, du fait des Jeux de fabrication entre les galets et les gorges, peut donner au joint la possibilité d'avoir une articulation légèrement plus grande que cela ne serait

normalement le cas.

Les figures 13A et 13B ne sont pas des coupes ana-

logues à la figure 1 dans lesquelles les axes de rotation de l'organe interne et de l'organe externe se trouvent dans le plan du dessin. Sur ces figures, l'axe de l'organe externe se trouve dans le plan du dessin alors que l'axe de l'organe interne est incliné par rapport à ce plan, avec un angle qui représente mieux la condition dans laquelle le galet présente son jeu minimal par rapport & l'organe

interne du joint.

La figure 13A représente le galet 21 dans l'aligne-

ment de la gorge de guidage 20 lorsque le joint est arti-

culé à son angle maximal normal pour lequel le galet est au contact d'une partie 13A de pied du bras 13. Sur la figure 13B, le galet a pivoté de la manière la plus importante possible dans sa gorge et permet au joint une articulation d'un angle supplémentaire égal à l'angle de pivotement du galet. Comme indiqué précédemment, puisque les conditions

nécessitant une articulation maximale du joint sont transi-

toires lors d'une application à un véhicule à moteur, il

n'est pas nuisible que ce pivotement produise, à la posi-

tion d'articulation maximale, une plus grande résistance à

la rotation et à la plongée du joint.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux joints qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs

sans sortir du cadre de l'invention.

23.

Claims

REVENDICATIONS

1. Joint de cardan homocinétique de type tripode, comprenant un organe externe (10) de joint ayant un axe (17) de rotation et trois gorges de guidage (20) disposées parallèlement à son axe de rotation et régulièrement espa- cées autour de cet axe en direction circonférentielle, un organe interne (12) de joint placé dans l'organe externe (10), ayant un axe (18) de rotation et trois bras (13) régulièrement espacés autour de cet axe de rotation et disposés radialement dans les gorges de guidage (20) de l'organe externe du joint, chaque bras portant un galet (21) ayant une surface externe (22) qui est au contact de parties latérales opposées de la gorge correspondante de guidage (20) afin que le galet soit obligé de rouler le long de la gorge, chaque galet pouvant tourner autour du bras (13) qui le porte, pouvant se déplacer le long de ce bras et pouvant pivoter par rapport à ce bras, caractérisé en ce que la surface externe (22) de chaque galet et chaque partie latérale de gorge de guidage qui sont en coopération ont des configurations en coupe qui comprennent des parties

qui forment une configuration à arc brisé assurant le con-

tact angulaire entre les surfaces.

2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la configuration en forme d'arc brisé en coupe de la surface du galet, de la partie latérale de la gorge de guidage ou de cette surface et de cette partie à la fois, comporte des parties courbes ayant des centres

différents de courbure (22A, 22B, 37A, 37B).

3. Joint selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en outre en ce que la configuration en arc

brisé en coupe de la surface du galet, de la partie laté-

rale de la gorge de guidage ou de cette surface et de cette partie latérale, comporte des parties d'ellipse ou des

parties de développante.

4. Joint selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que chaque galet (21) est porté sur son bras par un élément interne (28) de galet ayant une surface externe (29) pratiquement en forme de

partie de sphère, placée au contact d'une surface complé-

mentaire (23) pratiquement en forme de partie de sphère, formée à l'intérieur du galet (21), l'élément interne (28) de galet comportant en outre une surface cylindrique interne (30) afin qu'il puisse tourner autour du bras et se

déplacer le long de celui-ci.

5. Joint selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que chaque partie latérale de chaque gorge de guidage, destinée & être au contact d'un

galet, comporte au moins un épaulement (50, 50A, 51) des-

tiné à être au contact d'une face correspondante (26) d'ex-

trémité du galet afin que le galet ne puisse pas pivoter notablement dans la gorge lorsqu'un couple n'est pas

transmis.

6. Joint selon la revendication 5, caractérisé en outre en ce que l'épaulement ou chaque épaulement (51) est incliné afin qu'il forme avec le galet un contact linéaire

lorsque le galet commence à pivoter.

7. Joint selon l'une quelconque des revendications 1

à 4, caractérisé en outre en ce que chaque galet a une partie (52) qui dépasse radialement vers l'extérieur (du joint dans son ensemble) au-delà de l'extrémité externe du bras qui porte le galet, et chaque gorge de guidage a une surface de butée (54) destinée à être au contact d'une face d'extrémité (55) de la partie de galet (52) afin que le

galet ne puisse pas pivoter dans la gorge de guidage lors-

qu'un couple n'est pas transmis.

8. Joint selon l'une quelconque des revendications 1

à 4, caractérisé en outre par un élément respectif de gui-

dage (70-73) qui est au contact de parties diamétralement opposées de chaque galet et qui est aussi au contact d'une partie de base de la gorge respective de guidage afin qu'il puisse coulisser le long de celle-ci et que le galet ne puisse pas pivoter dans la gorge de guidage lorsqu'un

couple n'est pas transmis.

9. Joint selon l'une quelconque des revendications 1

à 4, caractérisé en outre en ce que la surface externe (62) de chaque galet (60) est concave en coupe, et les parties

latérales de chaque gorge de guidage ont des nervures oppo-

sées (63) qui dépassent.

10. Joint selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'un roulement à aiguilles (32, 33) est placé entre la surface cylindrique interne de chaque élément interne de galet et une surface cylindrique

(31) de chaque bras.

11. Joint selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en outre en ce que la surface externe du galet est asymétrique par rapport à un plan

central (37C) du galet qui est perpendiculaire à son axe.

12. Joint selon la revendication 11 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en outre en ce que les centres de courbure (22A, 122B) des parties courbes de la configuration de la surface du galet sont inégalement

distants du plan central (37C) du galet.

13. Joint selon la revendication 4 et l'une quel-

conque des revendications 5 à 12 lorsqu'elle dépend de la

revendication 4, caractérisé en outre en ce que le galet (21) et l'élément interne (28) du galet ont des parties dégagées (42, 43, 44) permettant le montage du galet et de l'élément interne de galet et la mise en contact de leurs surfaces ayant pratiquement une forme de partie de sphère, l'une avec l'autre, pendant que ces éléments sont orientés

avec leurs axes perpendiculaires l'un à l'autre.

14. Joint selon la revendication 4 ou l'une quel-

conque des revendications 5 à 12 lorsqu'elle dépend de la

revendication 4, caractérisé en outre en ce que le galet (21) et l'élément interne (28) de galet sont montés et leurs surfaces ayant pratiquement une forme de partie de

sphère sont mises en contact mutuel par déformation élas-

tique de l'un au moins des éléments, lorsque leurs axes

sont sensiblement perpendiculaires l'un à l'autre.

15. Joint selon la revendication 4 ou l'une quel-

conque des revendications 5 à 14 lorsqu'elle dépend de la

revendication 4, caractérisé en outre en ce que l'élément interne de galet est formé d'un matériau pour coussinet et sa surface cylindrique interne est directement au contact

d'une surface cylindrique du bras.

16. Joint selon la revendication 4 et l'une quel-

conque des revendications 5 à 14 lorsqu'elle dépend de la

revendication 4, caractérisé en outre en ce que la surface externe de l'élément interne de galet ayant pratiquement une forme de partie de sphère et la surface interne du galet ayant pratiquement une forme de partie de sphère ont un coefficient mutuel de frottement inférieur à celui qui existe entre la surface externe du galet et les parties

latérales de la gorge de guidage.