Présentation
Auteur(s)
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Pierre GUIMBRETIÈRE : Ingénieur de l’École spéciale des Travaux Publics - Conseiller technique et scientifique GKN Glaenzer-Spicer
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le 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 symétrique 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 demitransmission, voire deux.
Quand la voiture particulière dite « traction avant » s’est imposée, il a été nécessaire 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 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 accélération 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 mécaniques subissent des contraintes inacceptables.
Par ailleurs, il est nécessaire d’assurer, sans réaction axiale sensible, les variations 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.
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 1984 par Jacques DORÉ, Roland LINDAS, Roland LINDAS, Roland LINDAS, Roland LINDAS
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7. Essais des joints homocinétiques
7.1 Conception et amélioration des joints
Les évolutions, quoique souvent minimes en apparence, et l’état actuel des joints homocinétiques pour traction avant doivent beaucoup aux observations pratiquées durant et après les essais menés sur bancs spécifiques.
Trois types d’essais sont significatifs et devraient être pris en compte si, comme cela est de plus en plus envisagé, ces essais doivent remplacer les essais routiers donc en reproduire toutes les contraintes – mais pas plus – de travail sur véhicule, tout en raccourcissant le délai d’obtention des résultats.
HAUT DE PAGE
C’est un essai correspondant à un démarrage violent, roues braquées au maximum ; cet essai couvre un cas de faute de conduite rare, mais possible, pendant lequel la marche arrière de la boîte de vitesses étant engagée, la pédale de débrayage est soudainement libérée alors que le moteur est emballé ; la pointe de couple atteint plus de deux fois le couple théorique de patinage alors que ce dernier a déjà été surfait en plaçant le véhicule traction avant dans une pente extrême. L’essai – qui ne nécessite que quelques tours de rotation – est effectué sur un banc spécial (figure 25) qui permet l’examen in situ du joint et est repris autant de fois que nécessaire jusqu’à rupture, le couple étant accru par paliers.
HAUT DE PAGE7.1.2 Essai d’endurance ou de travail transmissible
Le service attendu d’un joint de transmission peut être décomposé en n périodes élémentaires de travail. Chacune de ces périodes est caractérisée par une durée t i , une vitesse de rotation N i et un couple C i .
Par analogie avec les calculs de durée de vie des roulements, et pour autant que les couples (i de 0 à n ) demeurent inférieurs à la limite...
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Essais des joints homocinétiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MYARD (F.E.) - Théorème général sur les liaisons rotatives. - SFM no 7 (1953).
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(2) - GUIMBRETIÈRE (P.) - Les joints mécaniques de transmission, un cas : la traction avant. - J.-SIA no 4 (1964).
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(3) - RZEPPA (A.N.) - Universal joints drives (Joints de transmission universels). - Machine Design, avril 1953.
-
(4) - SPICER (C.W.) - Action, application and construction of universal joints. - J.-SAE, déc. 1926.
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(5) - TREYER (A.) - Les joints mécaniques de transmission : le joint Tracta. - J.-SIA no 4 (1964).
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(6) - * - Universal joint and driveshaft design manual, Advances in Engineering series no 7, SAE (1979).
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