Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit

Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 5 815 − 1 Joints homocinétiques par Pierre GUIMBRETIÈRE Ingénieur de l’École spéciale des Travaux Publics Conseiller technique et scientiﬁque GKN Glaenzer-Spicer e joint de cardan, décrit dans l’article spécialisé de ce traité, est utilisé soit unitairement si l’angle de brisure est faible, soit beaucoup plus couramment par paire, c’est-à-dire en transmission à deux joints avec une conﬁguration symé- trique tant en angle de brisure qu’en angle de calage aﬁn que l’arbre mené ait, autant que faire se peut, une vitesse angulaire constamment égale à celle de l’arbre menant. Ces deux dispositions ont été utilisées, en particulier, pour assurer la liaison entre la boîte de vitesses et le pont arrière des véhicules à propulsion. Pour les poids lourds, la seule solution retenue actuellement est celle de la transmission à deux joints, dont l’un est coulissant, associée éventuellement à une demi- transmission, voire deux. Quand la voiture particulière dite « traction avant » s’est imposée, il a été néces- saire de structurer la liaison entre la boîte-pont et les roues suspendues, motrices et directrices. Lorsque les roues avant sont « non braquées », l’axe de roue et l’axe de sortie de pont sont quasi parallèles et il serait possible d’envisager un joint de cardan à chaque extrémité de l’arbre de transmission. Mais, dès que l’on braque les roues, l’angle du joint, côté pont, ne varie pratiquement pas alors 1. Déﬁnition.................................................................................................... B 5 815 - 2 2. Géométrie : théorie du plan bissecteur............................................. — 3 3. Joints ﬁxes................................................................................................. — 3 3.1 Joint double ................................................................................................. — 3 3.2 Joints à éléments de liaison dans le plan bissecteur ............................... — 5 3.3 Joint tripode, dit joint GE (Glaenzer Extérieur)......................................... — 8 3.4 Angles d’utilisation...................................................................................... — 9 4. Joints coulissants.................................................................................... — 9 4.1 Joints à éléments de liaison dans le plan bissecteur ............................... — 9 4.2 Joint tripode, dit joint GI (Glaenzer Intérieur) ........................................... — 11 4.3 Comportement comparé pour la fonction coulissement ......................... — 12 4.4 Développements récents ............................................................................ — 12 5. Lubriﬁcation .............................................................................................. — 13 6. Systèmes d’étanchéité ........................................................................... — 13 7. Essais des joints homocinétiques ....................................................... — 13 7.1 Conception et amélioration des joints....................................................... — 13 7.2 Homologation des transmissions et des joints......................................... — 15 8. Utilisation dans le domaine automobile et limitations d’emploi ........................................................................... — 15 8.1 Transmissions latérales............................................................................... — 15 8.2 Transmissions longitudinales..................................................................... — 16 Références bibliographiques ......................................................................... — 16 L JOINTS HOMOCINÉTIQUES ______________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. B 5 815 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique que l’angle du joint, côté roue, augmente. Il en résulte un décalage angulaire cyclique entre l’arbre de sortie de pont et l’arbre de roue engendrant une accé- lération et une décélération cycliques de la roue à une fréquence de deux fois par tour ; l’existence du différentiel dans le pont avant ne fait que compliquer la situation. Le véhicule est alors soumis à des secousses et les organes méca- niques subissent des contraintes inacceptables. Par ailleurs, il est nécessaire d’assurer, sans réaction axiale sensible, les varia- tions de longueur de la transmission – dues aux débattements de suspension pour une grande part – ce que les cannelures de transmissions à joints de cardan accomplissent fort mal. De nouvelles solutions s’imposaient donc : les joints homocinétiques – ﬁxes et coulissants – ont pour objet de répondre à ces différentes exigences et leur développement a été intimement lié à celui de la traction avant ; en plus du domaine agricole qui utilise ce type de joint, d’autres industries pourraient être également utilisatrices. Après l’historique joint de Hooke (1664), nous trouvons plus près de nous le joint de Clemens (1876), puis les brevets Delaunay-Belleville (1914), Retel (1922), Weiss (1924), Parvillée (1926), Fenaille (1926), Rzeppa (1927), Causan (1930), Glaenzer-Spicer (1934), et Orain (1962). Actuellement, avec ses 45 millions de voitures – généralement des tractions avant – produites par an, le seul marché automobile exige la fabrication de quelque 180 millions de joints homocinétiques ; les autres marchés apparaissent comme négligeables. Dans ces conditions, des équipementiers spécialisés et réputés tels que GKN avec des implantations dans le monde entier, ou NTN, ou Saginaw (GM)... ainsi que certains constructeurs automobiles, assurent la production de masse nécessaire. Pour une meilleure compréhension de cet article, le lecteur devra tout d’abord se reporter à l’article sur les joints de cardan [12] dans ce traité. 1. Déﬁnition On appelle joint homocinétique un système permettant de trans- mettre un mouvement de rotation, d’un arbre menant à un arbre mené, sans décalage angulaire quel que soit l’angle de brisure entre ces deux arbres et quelle que soit la variation de celui-ci. En général, l’équipement d’une traction avant consiste à placer (ﬁgure 1 et 2) de part et d’autre du pont-différentiel, une transmission comportant, côté roue, un joint homocinétique ﬁxe (axialement s’entend) possédant une grande possibilité angulaire et, côté pont, un joint homocinétique coulissant autorisant un angle de brisure, d’ailleurs limité, et une translation. Figure 1 – Implantation des transmissions à joints homocinétiques sur une traction avant (doc. ETAI) ______________________________________________________________________________________________________________ JOINTS HOMOCINÉTIQUES Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique B 5 815 − 3 2. Géométrie : théorie du plan bissecteur Un théorème dû à Myard [1] peut s’énoncer de la façon suivante : deux arbres peuvent avoir une liaison de rotation réciproque et continue au moyen de deux pivots liés à ces arbres, ces deux pivots étant assujettis à rester dans un plan. Cas particulier de ce théorème : lorsque les deux arbres sont concourants et que les deux pivots sont perpendiculaires à ces arbres, ou plus généralement inclinés du même angle, la vitesse de l’arbre de sortie est égale à la vitesse de l’arbre d’entrée. C’est le schéma le plus simple d’un joint homocinétique. Une méthode assez logique pour concevoir des joints homocinétiques de ce premier type, consiste en partant du joint simple (ﬁgure 3a ) – en l’occurrence il s’agit d’un joint de cardan à dés (joint bipode) qui, par extension, peut devenir un joint à croisillon, à anneau ou à noix – à passer au joint double (ﬁgure 3b ), voire ensuite à simpliﬁer en réduisant le nombre des pivots et à réduire l’encombrement en modiﬁant la posi- tion de ces pivots, simpliﬁcation et modiﬁcation qui entraînent par ailleurs la création de dispositifs accessoires. Apparaît à ce stade une potentialité de situation de symétrie géo- métrique de tous les constituants par rapport au plan bissecteur des deux arbres à réunir. Partant d’un tel joint double bipode, on obtient par inversion de situation des pivots, un autre joint double bipode à 2 pivots parallèles (ﬁgure 3c ). En rapprochant ces deux pivots pour les amener à se confondre, on obtient un nouveau schéma de joint homocinétique (ﬁgure 3d ), que nous appellerons du deuxième type, dont le succès tient à la possibilité de maintenir ce pivot unique – par exemple deux billes, placées de part et d’autre de la rotule de concourance des arbres, le concrétiseront – dans le plan bissecteur. La théorie du plan bissecteur est synthétisée sur la ﬁgure 4. On considère un plan P ﬁxe. Un arbre A perce le plan P en O. Une courbe de conduite C quelconque, liée rigidement à l’arbre A, perce le plan P en M. A’ et C’ sont respectivement les symétriques de A et C par rapport au plan P . C’ passe donc par M où se trouve un élément de liaison. Dans tout mouvement de A, entraînant donc C, le couple (A’, C’) a un mouvement symétrique par rapport à P , les courbes C et C’ se coupant dans le plan P . Si réciproquement, on assujettit mécaniquement, grâce à l’élé- ment de liaison M, les courbes C et C’ à rester liées dans le plan P , les arbres A et A’ ont des mouvements symétriques par rapport à P , et en particulier à toute rotation de l’un correspond une rotation égale de l’autre. Le plan P reste toujours le plan bissecteur des deux arbres. Nous examinerons successivement les différents joints ﬁxes et joints coulissants répondant à cette condition du plan bissecteur. Or, parmi les joints homocinétiques connus et fabriqués, se trouve un joint particulier, le joint tripode qui n’y répond pas. En fait, Michel Orain [9] a démontré que la condition du plan bissecteur est sufﬁsante mais non nécessaire ; est seulement nécessaire et sufﬁ- sant le fait que l’axe instantané de rotation de l’un des arbres par rapport à l’autre soit parallèle ou contenu par le plan bissecteur, ce qui est le cas du joint tripode en pratique et, a fortiori, de tous les joints homocinétiques. 3. Joints ﬁxes 3.1 Joint double I Constitution Il s’agit d’un système composé de deux joints de cardan accolés que l’on munit d’une rotule, interne ou externe, aﬁn uploads/Ingenierie_Lourd/ joints-homocinetiques.pdf