FR2639693A1 - Joint de cardan homocinetique de type tripode pour suspension d'automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne les joints homocinétiques de cardan de type tripode. Selon l'invention, chaque bras 13 de l'organe interne du joint porte un galet 21 dont le pivotement dans la gorge de guidage de l'organe externe est interdit par un élément de guidage 31 placé entre le galet 21 et une partie de base 35 de la gorge de guidage et coulissant avec le galet. De cette manière, le galet ne peut pas pivoter même lorsque le joint ne transmet pas de couple. Application aux joints 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 à 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. I1 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. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif
assurant la retenue de chaque galet dans sa gorge respec-
tive de guidage afin qu'il reste aligné et ne pivote pas à l'intérieur. Un 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 surface cylindrique et chaque galet a des éléments interne et externe qui ont des surfaces partiellement sphériques qui coopèrent mutuellement. Un ensemble formant roulement à 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 pivotement 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.
Un autre exemple de joint tripode du type spécifié est décrit dans le brevet britannique n 2 195 167. Dans ce joint, chaque rouleau comporte une bague interne et une bague externe, la bague interne ayant une périphérie externe sphérique et la bague externe ayant une périphérie interne cylindrique, ces surfaces périphériques des bagues interne et externe étant en contact mutuel. La bague interne se loge sur le bras associé de l'organe interne du joint, avec interposition d'un palier à roulement à aiguilles. Divers dispositifs sont décrits pour le guidage de la bague externe du galet afin qu'elle reste alignée par
rapport à l'organe externe du joint, et notamment la réali-
sation d'un configuration convenable à la surface externe de la bague externe et sur les parties latérales opposées de la gorge de guidage de l'organe externe du Joint contre lesquelles elle est placée. Un épaulement destiné à être au contact de la bague externe du galet est aussi décrit et est destiné à limiter le fléchissement de la bague externe à une valeur minimale. Cependant, toutes ces solutions posent les problèmes précités dus aux tolérances de fabrication et, dans certaines circonstances, elles ne
permettent pas le guidage de la bague externe aussi effica-
cement que souhaitable.
L'invention a pour objet la réalisation d'un joint
tripode du type spécifié qui comporte un dispositif perfec-
tionné de guidage de chaque galet afin qu'il garde l'orien- tation convenable et ne pivote pas par rapport à sa gorge
de guidage formée dans l'organe externe du joint.
Selon l'invention, un joint tripode du type spécifié comporte un élément respectif de guidage dans chaque gorge de guidage, l'élément de guidage coopérant avec une partie de base de la gorge de guidage afin qu'il puisse se déplacer le long de celle-ci par coulissement et qu'il soit aussi au contact de parties diamétralement opposées du galet associé afin qu'il limite le pivotement du galet dans
la gorge de guidage.
De préférence, l'élément de guidage comprend une partie plate de base qui coopère face à face avec la partie de base de la gorge de guidage et peut coulisser le long de celle-ci, les deux branches dépassant radialement vers l'intérieur (de l'organe externe du joint) depuis des extrémités opposées de la partie de base afin qu'elles soient au contact des parties diamétralement opposées du galet. Chaque branche de l'organe de guidage, dirigée
radialement vers l'intérieur peut comporter un organe con-
formé qui est au contact d'une face d'extrémité du galet et
un organe conformé qui est au contact de la surface péri-
phérique externe du galet. Ceci assure la retenue efficace du galet contre tout pivotement, par l'élément de guidage, et le galet se déplace aussi le long de la gorge de guidage
lorsque le galet roule le long de celle-ci.
Comme il est au contact du galet à des emplacements diamétralement opposés et est donc relativement long, l'élément de guidage d'un Joint selon l'invention peut appliquer au galet un couple suffisant pour qu'il empêche son pivotement dans la gorge de guidage sans création de grandes pressions de contact à l'endroit o le galet et l'organe externe du joint sont en coopération. Ainsi, bien que l'élément de guidage doive coulisser axialement par rapport à l'organe externe du joint, le long de la partie de base de la gorge de guidage, une résistance excessive de frottement n'est pas opposée au roulement du galet le long
de la gorge de guidage et l'usure n'est pas inacceptable.
Un élément de guidage selon l'invention peut être formé d'une feuille métallique élastique, par exemple
d'acier à ressort, ou peut être formé d'une matière plas-
tique moulée.
Dans les exemples décrits dans la suite, l'élément de guidage est représenté dans un joint tripode du type général décrit dans la demande précitée de modèle d'utilité japonais. Cependant, l'élément de guidage peut aussi être utilisé de façon plus générale dans les joints tripodes du type spécifié, par exemple du type décrit dans le brevet britannique n 2 195 167. Lorsque l'élément de guidage est présent, la configuration de la surface externe du galet et la nature de sa coopération avec les parties latérales de la gorge de guidage formée dans l'organe externe du Joint n'ont pas à limiter le pivotement du galet dans la gorge de
guidage. L'élément de guidage peut constituer le seul dis-
positif destiné à s'opposer au pivotement du galet ou peut être simplement un dispositif supplémentaire ou auxiliaire destiné à empêcher le pivotement du galet dans certaines conditions, Iorsque le dispositif principal-de suppression du pivotement est constitué par la configuration du galet
et de la gorge de guidage ou par un autre moyen.
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 élévation latérale en coupe partielle d'un joint selon l'invention, à l'état articulé; 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; et la figure 3 est un agrandissement d'une partie de la
figure 1.
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, et elles sont représentées plus
en détail sur les figures 2 et 3.
La figure 2 représente l'une des gorges 20 de gui-
dage 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 au contact de parties diamé-
tralement opposées du galet 21. Le galet 21 a une forme annulaire, ayant une surface externe qui est au contact des parties latérales opposées de la gorge, et une surface interne pratiquement en forme de partie de sphère. Le galet
a aussi une surface plate 26 d'extrémité tournée radiale-
ment vers l'extérieur du joint dans son ensemble.
Le galet 21 est porté sur le bras 13 par un élément interne 22 de galet qui a une surface interne de forme partiellement sphérique pratiquement, coopérant avec la surface interne partiellement sphérique pratiquement du
galet 21. Le galet peut ainsi pivoter par rapport à l'élé-
ment interne du galet comme représenté sur les figures 1 et 3, en cas d'articulation du joint. Le galet et l'élément
interne peuvent être montés l'un sur l'autre par introduc-
tion de l'élément interne dans le galet lorsque ces élé-
ments sont orientés avec leurs axes perpendiculaires l'un à l'autre, soit par formation de découpes qui facilitent cette opération soit par déformation élastique de l'un de
ces éléments ou des deux. L'élément interne 22 a une sur-
face interne cylindrique et est supporté par une surface cylindrique du bras 13 par l'intermédiaire d'un palier formé d'un roulement à aiguilles, comprenant des aiguilles 23 placées circonférentiellement autour du bras 13 et parallèles à l'axe 19 de celui-ci. Les aiguilles 23 sont retenues par des bagues 24 formant une cage et une bague 25 de retenue coopérant avec une gorge près de l'extrémité du
bras 13.
Le galet 21 peut ainsi présenter simultanément trois mouvements différents par rapport au bras 13. Il peut
tourner autour de l'axe 19 du bras, il peut coulisser sui-
vant la longueur du bras 13 et il peut pivoter par rapport à lui. Lorsque le joint tourne en étant articulé, ces trois
mouvements sont exécutés.
Le galet 21 est retenu afin qu'il ne puisse pas pivoter par rapport à la gorge 20, si bien qu'il roule le
long de celle-ci avec une résistance minimale de frotte-
ment, cette retenue étant assurée par un élément de guidage
qui est représenté plus clairement sur les figures 2 et 3.
L'élément de guidage comporte une partie 30 de base qui est plate et est disposée contre une partie complémentaire 35 de base de la gorge 20 de guidage. Deux branches 31 dépassent radialement vers l'intérieur de la partie de base , à ses extrémités opposées. Chaque branche 31 aboutit à
deux pattes distantes 34 placées contre la surface périphé-
rique externe du galet 21, et à des languettes 32 repliées vers l'intérieur et qui sont placées contre la surface plate 26 d'extrémité du galet. L'élément de guidage est formé d'une feuille métallique élastique, par exemple
d'acier à ressort.
L'élément de guidage, étant donné son contact avec la partie de base 35 de la gorge 20 de guidage et aussi avec le galet 21, retient le galet afin qu'il l'empêche de pivoter par rapport à la gorge de guidage. De cette manière, lorsque le galet se déplace le long de la gorge de guidage, il roule contre elle avec une résistance minimale de frottement et ne glisse pas le long de celle-ci comme il
devrait le faire s'il pivotait dans la gorge. Comme l'élé-
ment de guidage est au contact du galet à des emplacements diamétralement opposés et comme la base plate de l'élément
de guidage est relativement longue, cet élément peut appli-
quer un couple suffisant au galet pour que celui-ci ne pivote pas, sans créer de grandes pressions de contact à l'endroit de la coopération du galet et de l'organe externe
du joint. Ainsi, bien que l'élément de guidage doive cou-
lisser le long de l'axe de l'organe externe du Joint, une usure inacceptable n'apparait pas et la résistance à son
déplacement n'est pas excessive.-
La partie 30 de base de l'élément de guidage est
découpée en 33 afin qu'elle laisse un espace pour le pas-
sage de l'extrémité du bras 13 lorsque le joint est arti-
culé. L'élément de guidage, au lieu d'être formé d'une feuille métallique, peut aussi être constitué d'une matière
plastique moulée ayant des propriétés convenables de résis-
tance à l'usure.
L'élément de guidage peut être le seul dispositif destiné à empêcher le pivotement du galet dans la gorge de guidage ou il peut constituer un dispositif supplémentaire ou auxiliaire pour l'obtention de ce résultat. Ainsi, les configurations de la surface externe du galet 21 et des parties latérales opposées de la gorge 20 de guidage qui sont à son contact peuvent être telles que le galet est guidé avec introduction d'une résistance au pivotement dans la gorge de guidage. Dans ce cas et comme indiqué précédem-
ment, le problème de pivotement du galet ne se pose prati-
quement que lorsque le joint ne transmet pas de couple et l'élément de guidage empêche efficacement ce pivotement du galet essentiellement dans cette condition. D'autre part, la configuration de la surface externe du galet et des parties latérales de la gorge de guidage qui sont à son
contact peuvent être telles que le galet ne peut pas pi-
voter dans la gorge et dans ce cas, l'élément de guidage constitue le seul dispositif s'opposant au pivotement du galet, dans toutes les conditions de fonctionnement du joint. Il faut noter que l'invention s'applique de façon générale à tous les joints du type spécifié, indépendamment de la disposition particulière de support des galets du joint sur les bras de l'organe interne afin qu'ils puissent tourner autour de ces bras, coulisser le long de ceux-ci et
pivoter par rapport à ceux-ci.
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.
Claims (8)
1. Joint homocinétique de cardan de type tripode, comprenant un organe externe (10) ayant un axe de rotation (17) et trois gorges de guidage (20) qui sont parallèles à l'axe de rotation et qui sont régulièrement espacées en direction circonférentielle, un organe interne (12) placé à l'intérieur de l'organe externe et ayant un axe de rotation (18) et trois bras (13) régulièrement espacés autour de cet axe de rotation, ces bras étant disposés radialement dans les gorges de guidage (20) de l'organe externe, chaque bras portant un galet (21) ayant une surface externe qui est au contact de deux parties latérales opposées de la gorge correspondante de guidage afin que le galet soit obligé de rouler le long de la gorge, chaque galet pouvant tourner autour du bras qui le porte, coulisser le long de ce bras et pivoter par rapport à lui, caractérisé par un élément respectif de guidage (30-34) placé dans chaque gorge de guidage, au contact d'une partie de base (35) de la gorge de guidage (20), afin qu'il puisse coulisser le long de cette gorge, et placé au contact de parties diamétralement
opposées du galet associé (21) afin qu'il empêche le pivo-
tement du galet dans la gorge de guidage.
2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'élément de guidage comporte une partie plate de base (30) coopérant face à face avec la partie de
base de la gorge de guidage, et-deux branches (31) dépas-
sant radialement vers l'intérieur depuis des extrémités opposées de la partie plate de base (30) afin qu'elles
soient au contact du galet (21).
3. Joint selon la revendication 2, caractérisé en
outre en ce que chacune des branches (31) comporte un élé-
ment conformé (32) qui est au contact d'une face d'extré-
mité (26) du galet, et un élément conformé (34) qui est au
contact de la surface externe du galet.
4. Joint selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en outre en ce que l'élément de
guidage est formé d'une feuille métallique élastique.
il
5. Joint selon l'une quelconque des revendications 1
à 3, caractérisé en outre en ce que l'élément de guidage
est formé d'une matière plastique.
6. Joint selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en outre en ce que l'élément de
guidage constitue le seul dispositif s'opposant au pivote-
ment du galet dans la gorge de guidage.
7. Joint selon l'une quelconque des revendications 1
à 5, caractérisé en outre en ce que la configuration de la surface externe du galet et celle des parties latérales de la gorge de guidage qui sont à son contact sont telles que le galet ne peut pas pivoter dans la gorge de guidage
lorsque le joint transmet un couple.
8. Joint selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en outre en ce que chaque galet est porté sur son bras (13) par un élément interne (22) de
galet pouvant se déplacer le long du bras et pouvant tour-
ner autour de celui-ci, le galet (21) et l'élément interne
(22) ayant des surfaces partiellement sphériques pratique-
ment qui sont en contact mutuel.
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