FR2560560A1 - Suspension a roues independantes a joints homocinetiques pour vehicule a moteur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES SUSPENSIONS A ROUES INDEPENDANTES. ELLE SE RAPPORTE A UNE SUSPENSION DANS LAQUELLE UN JOINT HOMOCINETIQUE 44 EST MONTE CONTRE UN DIFFERENTIEL ET EST DIRECTEMENT RACCORDE A UN ARBRE 42 DONT L'EXTREMITE PORTE UN ACCOUPLEMENT 40 SOLIDAIRE D'UN MOYEU DE ROUE. L'ENSEMBLE EST DESTINE A TRANSMETTRE DES FORCES DE POUSSEE AXIALE QUI PEUVENT ETRE ECHANGEES ENTRE LA ROUE ET LE DIFFERENTIEL. APPLICATION AUX SUSPENSIONS DES VEHICULES A MOTEUR.

Description

La présente invention concerne une suspension à

roues indépendantes pour véhicule à moteur.

L'invention convient aux suspensions à roues indépendantes destinées aux roues menées avant et arrière des véhicules, dans lesquels un ensemble de transmission d'énergie, par exemple un moteur et une transmission, un ensemble combiné boite-pont ou un ensemble différentiel sont montés sur la structure du véhicule et transmettent l'énergie par des arbres menants, appelés aussi demi-arbres, aux roues motrices. Lorsque le véhicule est entrainé, les roues se déplacent verticalement par rapport à la structure du véhicule, et ce mouvement constitue des cahots et un rebondissement, et lorsque les roues sont obligées de se déplacer dans un plan à peu près perpendiculaire à la surface d'entraînement, ces déplacements ont nécessité jusqu'à présent des modifications correspondantes de la longueur efficace des demi-arbres. Ainsi, la distance comprise entre la roue et l'ensemble de transmission d'énergie varie. De telles variations de distance qui peuvent avantageusement être désignées par l'expression "longueur d'oscillation", sont habituellement compensées soit par un déplacement axial relatif de deux parties d'un demi-arbre soit par un joint universel incorporé au demi-arbre. Etant donné les forces dynamiques associées à de tels mouvements des roues et les variations de configuration géométrique des différents éléments de la suspension du fait des diverses conditions de charge et des routes, on a habituellement totalement isolé les constituants qui transmettent la puissance des constituants de la suspension afin qu'aucune force de suspension ne soit appliquée aux constituants de la transmission. Les constituants qui transmettent l'énergie encaissent les forces associées à la seule propulsion du véhicule, et la suspension encaisse toutes les autres

forces.

Les mouvements de rebondissement et les cahots des roues menantes introduisent des forces de poussée latérales par rapport à la structure du véhicule. Ces forces sont dirigées en général suivant l'axe des demiarbres et sont

appliquées à l'ensemble de transmission d'énergie.

L'amplitude de ces forces dépend du couple transmis et des conditions de conduite, des vitesses de virage, de la répartition des poids, de l'inclinaison des roues, de la charge du véhicule et d'autres facteurs. De telles forces ont été écartées des demi-arbres et de leurs joints universels soit par les constituants de la suspension qui relient les roues à la structure du châssis du véhicule, soit par une autre structure ajoutée aux demi-arbres eux-mêmes. En général, on utilise deux types de joints universels destinés à transmettre un couple dans les demi-arbres, les joints de cardan ou de Hookes, et les joints homocinétiques. Le joint de cardan comporte deux étriers ayant des branches parallèles distantes, raccordées par un croisillon ayant des axes montés sur les étriers par l'intermédiaire de roulements. Dans un mode de réalisation de joint de cardan, le croisillon comporte un bloc et deux axes, un axe étant plus petit que l'autre. Même lorsqu'on utilise des matériaux de grande qualité, les contraintes de dimension limitent l'aptitude du joint à transmettre les forces de poussée axiale qui peuvent soumettre les axes à des contraintes qui sont des multiples des contraintes associées à la transmission du couple. En outre, les contraintes s'additionnent de façon gênante, par addition vectorielle. Cependant, l'inconvénient le plus grand de l'utilisation des joints de cardan dans les demi-arbres des suspensions à roues indépendantes utilisées pour les roues menantes des véhicules est la restriction très importante de l'angle d'articulation permis par les joints sous l'action de couples importants. En effet, ces joints ne donnent pas un rapport constant de vitesse, c'est-à-dire que, lorsque l'un des étriers est entraîné à une vitesse angulaire constante, la vitesse angulaire de l'autre étrier varie cycliquement, l'amplitude de variation croissant lorsque l'angle d'articulation du joint augmente. Ceci provoque la création de contraintes dynamiques accrues dans le joint et l'apparition de bruit et de vibration dans le

véhicule lorsque les forces sont transmises par le joint.

Ces contraintes accrues provoquent une usure inacceptable du joint, augmentant encore les variations de la vitesse angulaire et limitant l'aptitude du joint à transmettre un couple élevé. Les tolérances normales de fabrication d'un tel joint peuvent introduire par elles-mêmes des vibrations

inacceptables.

En conséquence, l'utilisation de ces joints dans les véhicules est limitée en général aux applications dans lesquelles l'articulation est notablement inférieure à 10 et habituellement à 3 Même dans ce cas, d'autres structures peuvent être utilisées afin qu'elles empêchent l'application des forces de poussée axiale aux joints. Par exemple, le brevet britannique n 765 659 décrit l'utilisation d'un joint universel de cardan destiné à transmettre un couple seul, alors qu'un arrangement à rotule est placé autour du joint afin qu'il en élimine les forces axiales. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 112 809 décrit l'utilisation de joints universels de cardan pour l'accouplement des extrémités interne et externe d'un pont à arbres porteurs, mais les forces latérales sont encaissées par le pont lui-même ainsi que par un ressort à lame monté en porte à faux. Les joints peuvent absorber des forces axiales bien supérieures à celles qui sont subies dans ces conditions, mais ces conditions sont limitées à l'utilisation des joints uniquement comme organes menants et non comme organes de suspension. Il faut des organes supplémentaires de suspension. On a utilisé jusqu'à présent des joints homocinétiques ou à rapport constant de vitesse dans les demi-arbres des suspensions à roues menées indépendantes afin d'éviter les inconvénients précités des joints de cardan. Les joints homocinétiques sont bien connus, comme

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décrit par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique na 2 046 584, 3 162 026, 3 688 521, 3 928 985, 4 240 680 ou 4 231 233. Cependant, ces joints n'ont aussi été utilisés que pour la transmission des couples. Dans ces joints, les couples sont transmis entre un organe externe et un organe interne qui est monté à l'intérieur du premier, par des billes, chaque bille coopérant avec une paire de gorges en regard formées dans les organes du joint. Les billes sont maintenues par une cage dans un plan commun, cette cage ayant une surface externe en forme de partie de sphère qui coopère avec une surface interne en forme de partie de sphère de l'organe externe du joint, une surface interne en forme de partie de sphère coopérant avec une face externe en forme de partie de sphère formée sur l'organe interne. Les billes occupent des fenêtres formées dans la cage. La configuration de la cage et/ou des gorges des organes du joint est telle que, lorsque le joint est articulé, le plan des centres des billes recoupe l'angle des arbres menant et mené associés aux deux organes du joint suivant la bissectrice. En pratique, il reste des espaces radiaux entre les surfaces interne et externe en forme de partie de sphère de la cage et les surfaces coopérantes en forme de partie de sphère des organes des joints, afin que ces surfaces puissent être lubrifiées et

que la quantité de chaleur dégagée ne soit pas excessive.

Lorsqu'un tel joint transmet un couple en étant articulé, les effets géométriques et de frottement créés à l'intérieur du joint provoquent un déplacement des organes interne et externe l'un par rapport à l'autre afin que le jeu créé soit supprimé. Les billes logées dans des paires diamétralement opposées de gorges sont poussées en sens opposés si bien que la cage pivote ou bascule d'une certaine manière par rapport aux organes du joint. Des parties d'extrémités des surfaces en forme de partie de sphère de la cage sont en appui radialement contre les

surfaces en forme de partie de sphère des organes du joint.

Ce contact incliné est toléré afin que les effets indésirables du frottement par contact plus important des surfaces avec des jeux plus petits soient évités, mais des forces axiales sont créées à l'intérieur du joint lorsqu'un couple est transmis. Ces forces peuvent être en pratique de l'ordre de 1500 N, dans le cas de la transmission du couple

maximal, pour des angles extrêmes d'articulation.

Bien que les joints universels de type homocinétique puissent s'opposer à de telles forces créées intérieurement, on a habituellement isolé ces joints des forces de suspension lors de l'utilisation dans des demiarbres de suspension à roues indépendantes des véhicules à moteurs. La disposition habituelle utilisée dans les demi-arbres est telle qu'un joint homocinétique est de type plongeant ou déplaçable axialement, permettant un déplacement axial relatif des organes du joint, alors que le joint de l'autre extrémité de l'arbre est d'un type

"fixe" ne permettant pas un tel mouvement axial.

Un exemple d'isolement d'un joint universel utilisé dans un demi-arbre par rapport aux forces de suspension est décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 3 709 314. Les roues sont supportées par rapport à la structure du véhicule par des bras supérieur et inférieur

sous forme de chevalets, pouvant osciller verticalement.

Les demi-arbres ne participent pas à la détermination de la position des roues par rapport au véhicule et sont donc

dégagés de toutes les forces.

Cependant, la présente invention reconnaît et utilise le fait que la construction des joints homocinétiques classiques, indiquée précédemment, est suffisamment robuste et durable pour que ces joints puissent supporter certaines des forces de la suspension en plus des forces axiales de poussée créées intérieurement, pendant l'utilisation. Grâce à l'utilisation de demi-arbres comprenant de tels joints universels comme organes de suspension dans une suspension à roues indépendantes, d'autres organes de la suspension peuvent devenir superflus et on peut utiliser de nouveaux arrangements de suspension permettant une amélioration des caractéristiques de poids, d'encombrement et de coût, d'une manière importante. La

présente invention concerne une telle suspension.

Selon un mode de réalisation de l'invention, une suspension à roues indépendantes, destinée à un véhicule à moteur, ayant une roue destinée à être au contact d'une route, un dispositif de transmission d'énergie monté sur une structure formant le chassis du véhicule, et un

ensemble comprenant un arbre menant et destiné à trans-

mettre le couple du dispositif de transmission d'énergie à la roue, comprend un ensemble comportant un arbre menant qi. a un joint universel homocinétique placé près du dispositif de transmission d'énergie et un accouplement supplémentaire adjacent à la roue, et un organe formant

un arbre raccordant le joint homocinétique à l'accou-

plement supplémentaire, le joint, l'accouplement supplé-

mentaire et l'organe en forme d'arbre étant destinés à transmettre les forces axiales si bien que les forces de poussée axiale peuvent être transmises entre la roue

et le dispositif de transmission d'énergie.

Ainsi, comme l'ensemble ayant l'arbre menant peut transmettre des forces de poussée axiale entre la roue et le dispositif de transmission d'énergie, il est possible d'éliminer un organe séparé de commande de la suspension par utilisation en fait de l'arbre

menant à la place de cet organe.

L'invention concerne aussi l'utilisation de joints universels homocinétiques placés à l'extrémité

interne et/ou externe d'un arbre menant destinés à trans-

mettre des forces de poussée axiale. Les billes classiques d'un joint universel homocinétique transmettent un couple, et les surfaces classiques en forme de partie de sphère des organes interne et externe du joint sont utilisées pour la transmission des forces de poussée axiale créées à l'intérieur ou à l'extérieur, en plus de leur rôle de positionnement des billes dans le plan homocinétique, directement ou indirectement par l'intermédiaire d'une cage annulaire interposée. L'invention repose aussi sur le fait que, étant donné qu'un joint homocinétique met en oeuvre des billes pour la transmission du couple menant et a une structure sphérique pour l'encaissement

des forces de poussée, les tolérances normales de fabrica-

tion du joint ne provoquent pas la création de vibrations qui augmentent avec les forces de poussée axiale. Ainsi, les vibrations créées par les billes, dans leurs gorges

formées dans les organes du joint, ne sont pas transmises.

La suspension comporte aussi de préférence un bras de commande raccordé à la roue et articulé sur la structure du châssis du véhicule, le bras de commande et le joint universel, placés près du dispositif de

transmission d'énergie, assurant le mouvement d'oscilla-

tion de la roue autour d'un axe d'oscillation.

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 et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma en élévation d'un véhicule ayant une suspension a roues indépendantes selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en plan de la suspension à roues indépendantes de la figure l; la figure 3 est une élévation en coupe partielle d'un type de joint universel homocinétique classique qui peut être utilisé dans la suspension à roues indépendantes de l'invention; la figure 4 est une coupe représentant, sous forme exagérée, la cage et les jeux présents autour d'elle dans un joint homocinétique du type représenté sur la figure 2; la figure 5 est une élévation en coupe partielle d'un second type de joint homocinétique classique qui peut être utilisé selon l'invention; la figure 6 est une élévation en coupe partielle du dispositif de la figure 5; et la figure 7 est une élévation en coupe partielle d'un troisième type de joint homocinétique qui peut

être utilisé dans certaines applications de l'invention.

Les figures 1 et 2 représentent l'arrière d'un véhicule à moteur à quatre roues ayant une carrosserie 5 montée de façon classique sur un châssis 10. Le terme "châssis" utilisé dans le présent mémoire s'applique à un véhicule de construction monocoque dans lequel une

partie des éléments du châssis est incorporée à la carros-

serie. Le châssis 10 est supporté de manière connue sous forme d'un châssis 12 qui a un premier et un second longeron 14 et 16, des éléments élastiques convenables destinés à encaisser les chocs, tels que des amortisseurs 11, et au moins un organe transversal 18 de support placé entre le premier et le second longeron. Le véhicule a aussi un ensemble de transmission d'énergie sous forme d'un boîtier classique 20 de différentiel monté sur

un second organe transversal 19 de support par l'intermé-

diaire de goujons 22 de montage passant dans une paire

de flasques 24 et 25 de montage. Le boîtier 20 du diffé-

rentiel reçoit un couple menant à l'entrée provenant d'un moteur (non représenté) appliqué autour d'un axe 26 par l'intermédiaire d'un arbre 28 de propulsion placé longitudinalement et d'un joint universel de cardan 30

de type classique.

Une suspension à roues indépendantes comprenant au moins deux organes de suspension 32 et 34, destinée

à assurer la suspension indépendante de chaque roue ar-

rière motrice 36 sur une surface d'entraînement 38,

est montée de chaque côté du véhicule.

Chaque premier organe 32 de suspension est sous forme d'un demi-arbre, parfois appelé arbre menant,

comprenant deux accouplements sous forme de joints homo-

cinétiques 40, 44 couplés par un organe 42. Le joint homocinétique interne 40 est monté sur un élément de sortie d'un côté du bottier 20 du différentiel par des

goujons convenables 46 de montage, et le joint homociné-

tique externe 44 est monté sur un ensemble 48 à roue afin

qu'il entraîne la roue arrière motrice 36.

Les joints homocinétiques interne et externe

et 44 sont de préférence du type fixe ou sans dépla-

cement axial, représenté plus en détail sur la figure 3.

Dans certaines applications, les joints homociné- tiques peuvent aussi être du type plongeant axialement tel que représenté sur la figure 7 ou dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 688 521, dans la mesure. o un tel type de joint, à l'une ou l'autre extrémité de la plage de déplacement axial, constitue une partie de la suspension à roues indépendantes selon l'invention, de la même manière qu'un joint homocinétique fixe. En

outre, certaines applications peuvent nécessiter l'utili-

sation d'un joint homocinétique uniquement pour l'accou-

plement interne, le joint externe étant un accouplement

d'un autre type.

Chaque second organe 34 de suspension comprend un bras 50 de commande ayant une extrémité 52 montée sur l'ensemble 48 à roue au niveau d'un premier pivot 54

du bras de commande et une extrémité 56 montée sur l'or-

gane transversal de support 18 à un second pivot 58 du

bras de commande.

Comme représenté sur la figure 2, le premier et le second organe 32 et 34 coopèrent l'un avec l'autre afin qu'ils permettent l'articulation de l'axe 43 de l'organe 42 de l'angle A autour des axes respectifs d'articulation 41 et 45 des joints homocinétiques interne et externe 40 et 44. L'angle A d'articulation est mesuré autour de l'axe 41 ou 45, entre l'axe 43 de l'organe 42 et l'axe respectif 21 ou 49 qui est coaxial au boitier

du différentiel et à l'ensemble 48 à roue.

Le premier et le second organe 32 et 34 coopèrent en outre de manière qu'ils permettent l'oscillation de la roue 36 à la fois autour du second pivot 58 et autour de l'axe 41 d'articulation du joint homocinétique interne 40, autour d'un axe intermédiaire d'oscillation 51. Le second pivot 58 du bras de commande est placé sur l'organe transversal 18 de support transversalement entre l'axe 26 de l'arbre 28 de propulsion et l'axe 41 d'articulation du joint homocinétique interne 40 afin que le changement d'inclinaison des roues motrices arrière

36 soit minimal pendant le mouvement de la suspension.

Comme l'indique la figure 3, chacun des joints homocinétiques interne et externe 40 et 44 comporte un organe interne 70 et un organe externe 72. L'organe interne 70 coopère par une extrémité cannelée 74 d'un arbre tourillonnant 76, tout en étant retenu par une

bague élastique 78 contre un épaulement 79, à la préven-

tion du déplacement axial de l'organe interne le long de l'axe 49 de roue. L'arbre 76 de tourillonnement est convenablement fixé à un moyeu 80 de roue par une connexion 81 de type connu, par exemple à cannelures, fixée à une roue ou à un frein (non représenté). Le moyeu 80 est fixé de manière classique a une bague interne 82 de roulement ayant deux gorges circonférentielles 84 à sa surface externe. Les gorges 84 logent des billes 86 disposées dans les gorges analogues 88 de la surface interne d'une bague externe 90 de roulement. L'ensemble 48 à roue est fixé au bras 50 de commande de la suspension

par la bague externe 90. Bien que, dans un mode de réalisa-

tion préféré, l'organe interne 70 soit représenté fixé à l'ensemble à roue et l'organe externe 72 soit représenté fixé à l'extrémité de l'arbre menant 42, il faut noter

que les organes interne et externe de chaque joint homo-

cinétique peuvent être échangés si bien que, par exemple, le joint externe 44 peut aussi être utilisé alors que l'organe interne est monté à l'extrémité de l'arbre 42

et l'organe externe 72 est fixé à l'ensemble 48 à roue.

Les organes interne et externe 70 et 72 du joint, comme représenté sur la figure 3 et, de manière exagérée

sur la figure 4 qui lui correspond, comportent respecti-

vement une surface interne et une surface externe 100 et 102 qui sont partiellement sphériques et qui comportent six jeux de gorges 104 et 106 qui y sont formés avec un espacement uniforme, d'une manière prédéterminée, le long des axes respectifs 21 et 49 interne et externe,

ces gorges étant de préférence rectilignes comme repré-

senté sur la figure 3, mais pouvant être aussi inclinées comme dans certains autres joints homocinétiques connus tels que représentés sur les figures 5 et 6 du brevet

des Etats-Unis d'Amérique n 4 231 233.

Une bille 108 est placée dans chacun des six jeux

de gorges opposées 104 et 106 afin que le couple d'entrai-

nement soit transmis entre les organes interne et externe, et les billes sont guidées de manière que leur centre se trouve dans ce qui est connu sous le nom de plan homocinétique, recoupant suivant la bissectrice l'angle des axes de rotation des organes interne et externe

lorsque le joint est articulé.

Les billes 108 sont disposées dans le plan homo-

cinétique par un dispositif de réglage de billes sous forme d'une cage annulaire 110 ayant six ouvertures 112 pour le passage des billes, uniformément espacées à son pourtour, et des parties intermédiaires 114 et 116 d'extrémité de la cage. Ces parties d'extrémité 114 et 116 ont des surfaces supérieure et inférieure 118 et 120 de cage en forme de partie de sphère. A titre

illustratif, la figure 4 représente un jeu exagéré d'envi-

ron 0,05 mm qui existe normalement entre les surfaces supérieure et inférieure 118 et 120 de la cage et chaque surface superposée interne et externe 100 et 102 en forme de partie de sphère de l'organe respectif interne et externe 70 et 72, si bien que le jeu radial total

est d'environ 0,1 mm. Ces tolérances permettent la réduc-

tion de la résistance interne qui serait due au contact entre les surfaces partiellement sphériques lors de l'articulation des joints. Ces espaces n'existent donc qu'en l'absence d'articulation et que lorsqu'aucune

force de torsion n'est transmise par le joint (c'est-à-

dire pour un angle d'articulation A de 0 ). Lorsque l'angle d'articulation et le couple moteur augmentent, ces espaces provoquent un contact superficiel avec les organes adjacents aux parties d'extrémités de la cage, d'une manière représentée sous forme exagérée sur la

figure 4.

Pour des raisons décrites plus en détail par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 928 895, les centres de courbure des surfaces interne et externe 100 et 102 en forme de partie de sphère se trouvent sur l'axe du joint de part et d'autre du plan homocinétique. Les surfaces en forme de partie de sphère des organes interne et externe, comme elles n'ont pas le même rayon, imposent des forces de poussée axiale créées intérieurement, appliquées aux billes si bien que la moitié des billes 88 est repoussée dans un sens le long de l'axe d'entraînement du joint et l'autre moitié en sens opposé, l'amplitude de ces forces de poussée

créées intérieurement augmentant avec l'angle d'articula-

tion et le couple moteur.

Les forces opposées précédentes de poussée axiale provoquent une inclinaison de la cage 110 par rapport à sa position nominale, l'une des parties 114 d'extrémités étant inclinée radialement vers l'intérieur afin qu'elle soit au contact de la surface externe 100 de l'organe interne 70 alors que l'autre des parties d'extrémités 116 est inclinée radialement vers l'extérieur afin qu'elle soit au contact de la surface interne 102 de l'organe

externe 72.

Les parties d'extrémités de la cage 110 utilisées dans un joint homocinétique sont réalisées avec une épaisseur radiale suffisante, par exemple supérieure à 5 mm, et avec une longueur axiale, entre chaque ouverture de bille et chaque partie d'extrémité, qui est par exemple de 9, 5 mm afin que la cage 110 puisse supporter en toute sécurité une force de poussée axiale créée intérieurement pouvant atteindre 1500 N ou environ 250 N par bille, ces forces étant aussi supportées par chacun des six segments (non représentés) disposés axialement entre les billes adjacentes, si bien que les forces de poussée créées

intérieurement et appliquées aux billes lorsque l'articu-

lation du joint et le couple moteur augmentent, sont encaissées. Cette réalisation de la cage ainsi que des surfaces partiellement sphériques des organes interne et externe, repose sur les conditions de charge les

plus difficiles existant pour un angle élevé d'articula-

tion, avec un couple de mise en route ou de rupture.

Ensuite, le couple moteur est inférieur au tiers du couple de rupture et les angles d'articulation sont nominalement inférieurs à 3 ou 4 degrés, suivant les

caractéristiques nominales et d'entretien des routes.

Dans les conditions normales de conduite, les forces de poussée axiale créées intérieurement et encaissées

par les éléments précédents de chaque joint sont propor-

tionnellement réduites, permettant au joint d'encaisser des forces créées extérieurement dont l'amplitude est proportionnellement plus grande. Au cours d'une série d'essais réalisés sur un joint homocinétique de qualité pour automobile, on a observé que le joint supportait au moins 4500 N de poussée axiale créée extérieurement, pendant la durée maximale prévue de l'automobile, le joint étant soumis à l'articulation maximale et encaissant le couple maximal moteur constamment. On a en outre observé que, lorsque le couple maximal de rupture est appliqué temporairement, le joint classique pouvait supporter des forces de poussée externe au moins deux à trois fois supérieures à 4500 N. En d'autres termes, la présente invention reconnaît le fait qu'un joint homocinétique classique du type décrit peut encaisser régulièrement des forces de poussée créées intérieurement d'au moins 4500 N et, dans des conditions temporaires de charge et d'articulation extrêmes, des forces pouvant atteindre 13500 N. La présente invention met donc en oeuvre un joint homocinétique pour la transmission des forces axiales créées à l'extérieur. Par exemple, de telles forces de poussée créées extérieurement peuvent être dirigées en direction transversale vers l'intérieur à partir de la roue vers le différentiel lorsque la roue subit des cahots ou un rebondissement, ou elles peuvent même être transmises transversalement vers l'extérieur du différentiel vers la roue dans les cas o le différen-

tiel peut subir un tel déplacement transversal.

Lors de la transmission de ces forces, l'ensemble comprenant les arbres menants forme un premier organe de la suspension à roues indépendantes dont le second organe est le bras 50 de commande de suspension monté

sur le chassis.

Les deux organes de suspension doivent osciller par rapport à l'ensemble de transmission d'énergie, au niveau du joint homocinétique interne 40 autour d'un axe d'oscillation 51, représenté schématiquement sur les figures 1 et 2, reliant le centre d'articulation du joint homocinétique interne à l'axe de pivotement

de l'extrémité 56 du bras 50 de commande de la suspension.

Comme le centre du joint 40 est proche de l'axe 26 de l'arbre de propulsion, la propulsion du second pivot

58 du bras de commande peut être choisie afin que l'incli-

naison de la roue arrière motrice 36 soit minimale en cas de rebond et decahots. Dans un mode de réalisation préféré, le bras 50 est raccordé à l'organe transversal 18 de support en un point qui y est choisi de manière que l'axe d'oscillation 51 soit de préférence parallèle

à l'axe 26 de l'arbre de propulsion.

L'autre type de joint homocinétique représenté sur les figures 5 et 6 et décrit en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 231 233 comporte un organe

externe 201 comprenant des gorges 202 à la surface délimi-

tant son espace interne sphérique creux, un organe interne 203 placé dans l'espace creux de l'organe externe et ayant des gorges 204 formées à la face externe de l'organe interne. Des billes 205 sont placées entre les paires de gorges 202 et 204 placées en regard et, étant donné l'arrangement des gorges, les billes sont maintenues dans un plan bissecteur de l'angle des axes de rotation des parties du joint homocinétique. L'axe central de la gorge 204 formée dans l'organe interne est disposé le long d'un arc de cercle 206; cependant, il est possible que l'axe central puisse être en arc de cercle et en segment de droite. Les gorges 202 formées à la surface interne de l'organe externe sont symétriques des gorges 204 de la surface externe de l'organe interne 203. La transmission du couple entre l'organe externe 201 et l'organe interne 203 est assurée par les billes 205. Les gorges 202 des côtés opposés de l'organe externe sont formées le long du même arc de cercle contenu dans un plan 208 faisant un angle alpha par rapport à l'axe de rotation 209 de l'organe externe et recoupant cet axe à distance du centre 210 du joint. Le centre 210 se

trouve sur l'axe de rotation des deux organes du joint.

Etant donné que la surface externe 211 de l'organe interne 203 a une forme sphérique et est guidée dans la surface interne de forme sphérique 212 délimitant

l'espace creux 214 de l'organe externe 201, tout dépla-

cement axial mutuel des deux organes est impossible. De plus, les forces de poussée créées à l'extérieur sont directement transmises de l'une des surfaces interne et externe 212 et 211 respectivement des organes externe et interne 201 et 203 à l'autre. Etant donné l'arrangement des gorges 202 et 204 dans l'organe externe 201 et dans l'organe interne 203 respectivement, des joues 213 sont formées dans l'organe interne entre les gorges adjacentes et constituent des surfaces de guidage en combinaison avec la surface interne 212 de forme sphérique qui délimite l'espace creux 214 de l'organe externe 210 du joint. La figure 7 représente une partie d'extrémité d'un ensemble à arbre menant d'une transmission de-véhicule

automobile. Un arbre tubulaire 225 a un joint homociné-

tique de type plongeant à une extrémité. L'organe externe 126 du joint homocinétique se loge dans l'arbre et les parties 227 et 228 de l'arbre tubulaire 225 sont déformées vers l'intérieur afin qu'elles pénètrent dans les gorges axiales 218 et dans la gorge circonférentielle 221 de

l'organe externe 226.

L'organe interne 229 du joint homocinétique a une surface externe en forme de partie de sphère qui est usinée afin qu'elle forme des gorges espacées 230 d'angles égaux qui sont parallèles à l'axe de rotation de l'organe interne. Les gorges 230 de l'organe interne

229 coopèrent par paire avec des formations 213 consti-

tuant des voies de l'organe externe 226 afin que des voies soient formées et permettent le déplacement des billes 231 lors des déplacements angulaires et axiaux

relatifs entre les organes du joint homocinétique.

L'organe interne 229 a un alésage 232 qui, sur une partie de sa longueur, a des cannelures internes si bien qu'il peut être raccordé à un arbre menant ou mené 250 ayant une partie cannelée correspondante. Cette partie cannelée correspondante de l'arbre a une gorge annulaire dans laquelle est placée. une pince élastique et cette dernière est comprimée lorsqu'elle passe dans la partie cannelée du trou 232 puis, lorsqu'elle atteint la partie interne 233 d'extrémité de l'alésage 232, elle se dilate élastiquement et maintient l'arbre en

coopération avec l'organe interne 229.

L'alésage 232 de l'organe interne 229 est fermé par une plaque 234 d'extrémité et un patin élastique 235 est fixé sur la plaque 234 et comporte une partie

de forme générale cylindrique 236 ayant une lèvre retour-

née vers l'intérieur et qui s'appuie dans une gorge annulaire formée dans la partie interne d'extrémité

de l'organe interne 229.

Une cage 237 ayant des ouvertures dans lesquelles les billes 231 sont logées étroitement, est disposée entre les organes interne et externe 229 et 226 du joint homocinétique et elle -a pour rôle de centrer l'organe interne 229 dans l'organe externe 226. La configuration de la cage 237 qui a des surfaces interne et externe

décalées en forme de partie de sphère, et les configura-

tions des surfaces coopérantes des organes interne et externe avec lesquels elles coopèrent guident les billes dans le plan homocinétique lorsque le joint est articulé, par exemple comme décrit dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique n 3 464 232.

Un organe souple d'étanchéité 238 de forme géné-

rale annulaire est fixé aux organes interne et externe du joint homocinétique et l'organe 238 d'étanchéité a une partie interne de forme générale cylindrique 239 qui a une lèvre radiale d'extrémité, une partie externe 240 de forme générale cylindrique près de laquelle est placée une partie 241 dont la paroi a une épaisseur accrue, et une partie courbe 242 reliant les parties

interne et externe 239 et 240 de forme générale cylin-

drique. L'organe interne 229 du joint homocinétique a une partie 243 sur laquelle est fixée la partie interne

239 de l'organe 238 d'étanchéité, par un organe de fixa-

tion tel qu'une vis, et, à proximité de la partie 243, l'organe interne 229 a une partie 244 qui a une section accrue par rapport à la partie 243 et qui a une forme courbe, en coupe longitudinale. L'organe d'étanchéité 238 est formé à l'origine de manière que la partie interne

239 et la partie de l'organe d'étanchéité qui est adja-

cente soient pratiquement alignées et la partie 244 de plus grand diamètre de l'organe interne 229 est destinée

à repousser la partie de contact de l'organe 238 d'étan-

chéité vers l'extérieur par rapport à l'axe -de l'organe

interne 229. De cette manière, lorsque le joint homociné-

tique est utilisé et qu'un déplacement axial existe entre les organes interne et externe du joint, l'organe 238 d'étanchéité n'a pas tendance à se déplacer vers l'intérieur au contact de l'arbre sur lequel est porté

l'organe interne 229. Lorsque l'arbre et le joint homo-

cinétique tournent à vitesse élevée, la partie de l'organe

Z560560

238 d'étanchéité qui est la plus proche de l'arbre est repoussée par la force centrifuge vers l'extérieur par rapport à l'axe de l'organe interne 229 et empêche le contact de l'organe d'étanchéité 238 avec l'arbre, à vitesse élevée. La partie 241 ayant une épaisseur de paroi accrue dans l'organe 238 assure le positionnement d'une rondelle 245 au contact de la face d'extrémité de l'organe externe 226 et la partie externe 240 de forme générale cylindrique de l'organe 238 est fixée à l'organe externe 226 par un manchon de retenue 246 qui est formé par exemple d'une pièce métallique emboutie et qui comporte une partie 247 en forme de lèvre qui, lors du montage du joint homocinétique, est repoussée vers l'intérieur, vers la face adjacente de l'organe externe 226 afin que la rondelle 245 soit repoussée au contact de la

face d'extrémité radiale de l'organe externe 226.

La rondelle 245 est réalisée de manière qu'elle dépasse des bases des formations 213 qui délimitent les voies de logement des billes dans l'organe externe 226 et, lorsque la rondelle 245 est repoussée élastiquement par l'organe 238 d'étanchéité au contact de la face d'extrémité de l'organe externe 226, la rondelle 245 joue le rôle d'une butée élastique limitant le déplacement axial des billes 231 dans les voies 213 et limitant ainsi l'importance de la plongée de l'organe interne 229 par rapport à l'organe externe 226, vers l'extérieur de l'arbre 225. La disposition est telle que, lorsque l'organe interne 229 se déplace vers l'extérieur par rapport à l'organe externe 226 si bien que la cage 237

vient au contact de la rondelle 245, toute force supplémen-

taire tendant à déplacer l'organe interne vers l'exté-

rieur par rapport à l'organe. externe est transmise par contact de la cage 237 avec la rondelle 245 vers le joint mobile à l'extrémité externe de l'arbre 225, si bien que l'organe externe du joint homocinétique se déplace à l'autre extrémité de l'arbre 225 en s'écartant de

l'organe interne associé.

A l'autre extrémité de chaque voie 213, l'impor-

tance du déplacement des billes 231 est limitée par coopération de la butée élastique 235 avec la partie adjacente de la paroi 252 d'extrémité de l'organe externe 226. Le joint peut transmettre les forces axiales dans

de telles conditions.

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

non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Suspension à roues indépendantes destinée

à un véhicule à moteur, caractérisée en ce qu'elle com-

prend une roue (36) destinée à être au contact d'une route, un dispositif de transmission d'énergie (20) monté sur une structure formant chassis (10) du véhicule, et un ensemble à arbre moteur destiné à transmettre le couple du dispositif de transmission d'énergie à la roue, l'ensemble à arbre moteur comprenant un joint

homocinétique (44) placé près du dispositif de transmis-

sion d'énergie et un accouplement supplémentaire (40) adjacent à la roue, et un organe (42) reliant le joint homocinétique à l'accouplement supplémentaire (40), le joint, l'accouplement supplémentaire et l'organe formant l'arbre étant destinés à transmettre des forces axiales, si bien que les forces de poussée axiale peuvent être transmises entre la roue (36) et le dispositif

de transmission d'énergie 20.

2. Suspension selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que l'accouplement supplémentaire (40) est

un autre joint homocinétique.

3. Suspension selon la revendication 2, caracté-

risée en ce que les joints homocinétiques (40, 44) et

l'organe (2) d'arbre sont destinés à empêcher un dépla-

cement axial relatif entre leurs parties si bien que

les- forces de poussée axiale peuvent être transmises.

4. Suspension selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, caractérisée en ce que le joint homocinétique ou chaque joint homocinétique (40, 44) comporte un organe interne et un organe externe (70, 72) qui ont des surfaces opposées en forme de partie de sphère, destinées à transmettre des forces de poussée axiale entre les organes du joint et ayant des jeux de gorges opposées (104, 106) qui y sont formées et sont espacées circonférentiellement, et plusieurs billes (108) disposées chacune dans une paire opposée de gorges des organes du joint afin qu'elles transmettent le couple tout en permettant une articulation relative des organes

du joint.

5. Suspension selon la revendication 4, caracté-

risée en ce que le joint homocinétique comporte en outre une cage (110) de forme annulaire placée entre les sur- faces en partie de sphère des organes interne et externe (70, 72) du joint, la cage ayant des ouvertures (112) dans lesquelles sont logées les billes et étant destinées à guider les billes dans le plan homocinétique pendant l'articulation du joint, les billes transmettant aussi

les forces de poussée axiale entre les organes du joint.

6. Suspension selon la revendication 5, caracté-

risée en ce que la cage (110) a une première et une seconde partie externe ayant des directions axiales opposées, à partir des ouvertures (112) et destinées

à retenir les billes (108) axialement pendant l'articu-

lation du joint et à transmettre les forces de poussée axiale.

7. Suspension selon l'une quelconque des reven-

dications précédentes, caractérisée en ce que la force de poussée axiale dépasse 1500 N.

8. Suspension selon la revendication 7, caracté-

risée en ce que la force de poussée axiale comporte

une partie créée à l'intérieur, à la suite de la transmis-

sion du couple pendant l'articulation du joint, et une partie créée à l'extérieur par l'interaction de la roue

et de la route.

9. Suspension selon l'une quelconque des revendi-

cations précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un bras de commande (32, 34) de suspension raccordé à la roue et articulé sur la structure du châssis, le bras de commande et le joint homocinétique adjacents au dispositif de transmission d'énergie (20) assurant

l'oscillation de la roue autour d'un axe d'oscillation (51).

10. Suspension à roues indépendantes destinée à un véhicule à moteur ayant une structure formant un châssis, un dispositif de transmission d'énergie monté sur la structure formant châssis et destiné à transmettre un couple moteur à des roues destinées à être

au contact d'une route par l'intermédiaire d'arbres me-

nantsdisposéslatéralement sur le dispositif de transmission d'énergie, ladite suspension étant caractérisée en ce qu'elle comprend, pour chacune des roues: un premier élément de suspension constitué par un ensemble à arbre moteur comprenant un premier et un second accouplement (40, 44) dont l'un est placé près du dispositif de transmission d'énergie (20) et a un joint homocinétique (44) ayant des organes interne et externe (70, 72), ces organes ayant des surfaces coopérantes de forme partiellement sphérique destinées à transmettre les forces de poussée axiale entre les organes du joint, ces surfaces ayant aussi des jeux

de gorges opposées (104, 106) disposés circonférentiel-

lement, les gorges étant dirigées axialement, plusieurs billes (108) étant placées dans chaque paire de gorges opposées afin qu'elles transmettent un couple entre les organes du joint, celui-ci permettant une articulation autour d'un axe, l'autre accouplement (40) étant placé près de la roue afin qu'il lui transmette un couple, un organe formant un arbre moteur reliant les accouplements et étant destiné à transmettre le couple ainsi que les forces de poussée axiale entre les accouplements, un second élément de suspension sous forme d'un bras (32, 34) raccordé à une première extrémité à la roue et articulé à l'autre extrémité sur la structure du châssis, l'articulation pivotante et l'axe d'articulation

du joint homocinétique (40) délimitant un axe d'oscilla-

tion (51) autour duquel la roue doit osciller lorsqu'elle est retenue par le premier et le second élément de la

suspension.