FR2480376A1 - Universal joint transmitting torque from one shaft to another - has curved bridging element of graphite fibres of I=shaped cross=section - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les joints universels et notamment ceux qui sont destinés aux véhicules à roues avant motrices. The present invention relates to universal joints and in particular those which are intended for vehicles with front-wheel drive.
On connait depuis longtemps les joints universels de cardan. On les a couramment utilisés aux deux extrémités de l'arbre de transmission placé entre la transmission et le différentiel des véhicules classiques à roues arrière motrices. Lors de l'utilisation d'un joint unique de ce type, lorsque les arbres associés à celui-ci ne sont pas alignés angulairement, la vitesse angulaire du premier arbre par rapport à l'autre n'est pas toujours constante. En conséquence, les joints de cardan ne conviennent pas aux véhicules à roues avant motrices, à moins qu'ils soient utilisés par paire;
Cependant, il y a rarement suffisamment d'espace sur la longueur du train moteur des véhicules à roues avant motrices pour que deux joints universels de ce type puissent être montés.Universal joints have been known for a long time. They have been commonly used at both ends of the transmission shaft placed between the transmission and the differential of conventional rear wheel drive vehicles. When using a single joint of this type, when the shafts associated with it are not angularly aligned, the angular speed of the first shaft relative to the other is not always constant. As a result, universal joints are not suitable for front wheel drive vehicles, unless used in pairs;
However, there is rarely enough space along the drive train length of front wheel drive vehicles for two such universal joints to be fitted.
Les joints universels à vitesse constante destinés aux véhicules à roues avant motrices ainsi qu'à d'autres applications sont connus depuis longtemps. Universal joints at constant speed intended for front wheel drive vehicles as well as for other applications have been known for a long time.
Ces joints comprennent essentiellement une rotule canne lée et un logement complémentaire qui permet la transmission d'un couple entre des arbres qui ne sont pas alignés angulairement, avec une vitesse angulaire constante. Ces joints universels sont cependant de fabrication coûteuse et d'usinage difficile, et ils nécessitent en outre une précision élevée. Ces joints ont aussi d'autres inconvénients, par exemple celui de se détériorer rapidement en presence d'impuretés.These joints essentially comprise a rod-and-socket joint and a complementary housing which allows the transmission of a torque between shafts which are not angularly aligned, with a constant angular speed. These universal joints are however expensive to manufacture and difficult to machine, and they also require high precision. These seals also have other disadvantages, for example that of deteriorating rapidly in the presence of impurities.
Un autre type de joint universel à vitesse constante, connu dans la technique, comporte un soufflet. Another type of universal joint at constant speed, known in the art, has a bellows.
Les joints universels à soufflet sont formés d'un métal flexible de faible épaisseur ayant la configuration d'un soufflet, les deux arbres raccordés ayant souvent un arrangement à rotule placé dans le soufflet, en son centre, afin que les arbres ne puissent pas être décalés axialement l'un par rapport à l'autre. Un joint universel à vitesse constante, analogue au joint à soufflet, de configuration tublaire, est habituellement formé de caoutchouc et parfois armé par un soufflet métallique placé dans la paroi de caoutchouc. Ces joints ont aussi parfois été armés de fibres ou de fils métalliques disposés en hélice ou en spirale, comme décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 628 352. The bellows universal joints are formed from a flexible metal of small thickness having the configuration of a bellows, the two connected shafts often having a ball joint arrangement placed in the bellows, in its center, so that the shafts cannot be axially offset from each other. A universal joint at constant speed, analogous to the bellows seal, of tublary configuration, is usually formed of rubber and sometimes reinforced by a metal bellows placed in the rubber wall. These seals have also sometimes been reinforced with fibers or metallic wires arranged in a helix or a spiral, as described for example in US Pat. No. 3,628,352.
Les joints universels à soufflet et tubulaires n'ont eu qu'un succès commercial faible ou nul, apparemment à cause de leur inaptitude à transmettre un couple suffisant et/ou à cause d'une durée réduite d'utilisation.Bellows and tubular universal joints have had little or no commercial success, apparently because of their inability to transmit sufficient torque and / or because of a reduced duration of use.
Le joint universel à vitesse constante selon l'invention présente un certain nombre d'avantages par rapport aux joints connus. Le nouveau joint a une excellente aptitude à transmettre un couple et on considère qu'il donne une longue durée d'utilisation même dans des conditions sévères. Il ne nécessite aussi pratiquement aucun entretien et n'est pas affecté par la saleté ou d'autres impuretés. En outre, aucun procédé ou appareil complexe d'usinage n'est nécessaire à sa fabrication. De plus, le nouveau joint possède un autre avantage car il peut être formé avec des dimensions diverses et des constructions différentes si bien qu'il peut remplacer des joints universels existants de types très divers. The universal joint at constant speed according to the invention has a certain number of advantages compared to known joints. The new seal has an excellent ability to transmit torque and is considered to give a long service life even under severe conditions. It also requires virtually no maintenance and is unaffected by dirt or other impurities. Furthermore, no complex machining process or apparatus is necessary for its manufacture. In addition, the new joint has another advantage because it can be formed with different dimensions and different constructions so that it can replace existing universal joints of very different types.
Le joint universel selon l'invention comporte au moins deux organes dont l'un est destiné à être fixé à une extrémité d'un arbre et l'autre à une extrémité d'un second arbre, cet autre organe étant disposé en face du premier, les deux organes étant à distance l'un de l'autre et étant disposés afin qu'ils tournent dans des plans sensiblement parallèles lorsque les arbres auxquels ils sont raccordés sont alignés axialement et entraînés en rotation. Chacun des organes a au moins deux extrémités ou parties externes et un élément courbe, allongé et flexible de liaison, monté entre les extrémités du premier et du second organe.L'elément allongé a au moins une bande ou partie transversale qui est disposée transversalement vers l'extérieur à partir d'un axe central de l'élément, parallèlement aux axes des arbres raccordés, lorsqu'ils sont alignés, ou au moins avec une composante parallèle à ces axes. L'élément a au moins une bande ou partie transversale supplémentaire qui est dirigée vers l'extérieur à partir d'un axe central, en direction perpendiculaire aux axes des arbres, lorsqu'ils sont alignés ou au moins avec une composante perpendiculaire à ces axes. La configuration de l'élément résiste mieux au fléchissement en directions parallèle et perpendiculaire aux arbres raccordés, lorsqu'ils sont alignés, qu'à la torsion, les fibres de l'élément étant soumises à une contrainte plus faible lorsque l'élément subit une torsion que-lorsqu'il subit une flexion. The universal joint according to the invention comprises at least two members, one of which is intended to be fixed to one end of a shaft and the other to one end of a second shaft, this other member being arranged opposite the first , the two members being at a distance from each other and being arranged so that they rotate in substantially parallel planes when the shafts to which they are connected are axially aligned and driven in rotation. Each of the members has at least two ends or external parts and a curved, elongated and flexible connecting element, mounted between the ends of the first and second organ.The elongated element has at least one strip or transverse part which is arranged transversely towards the exterior from a central axis of the element, parallel to the axes of the connected shafts, when they are aligned, or at least with a component parallel to these axes. The element has at least one additional strip or transverse part which is directed outwards from a central axis, in a direction perpendicular to the axes of the trees, when they are aligned or at least with a component perpendicular to these axes . The configuration of the element is more resistant to bending in directions parallel and perpendicular to the connected shafts, when they are aligned, than to torsion, the fibers of the element being subjected to a lower stress when the element undergoes torsion only - when it undergoes a bending.
L'élément allongé recouvre de préférence un arc d'au moins 1800 et plus, pouvant former une hélice ou spirale à plusieurs spires, un nombre accru de tours permettant un plus grand défaut d'alignement angulaire des deux arbres. Cependant,un certain équilibre doit âtre respecté entre le nombre de spires, le diamètre de l'élément de liaison et sa rigidité, déterminée par la dimension et la configuration de l'élément et par la nature de la matière dont il est formé. Un trop grand nombre de spires, par rapport aux autres caractéristiques, peut provoquer une déformation de l'élément de liaison qui peut prendre une forme sinueuse lors d'une tentative de transmission d'un couple d'un arbre à l'autre. The elongated element preferably covers an arc of at least 1800 and more, which can form a helix or spiral with several turns, an increased number of turns allowing a greater lack of angular alignment of the two shafts. However, a certain balance must be respected between the number of turns, the diameter of the connecting element and its rigidity, determined by the dimension and the configuration of the element and by the nature of the material from which it is formed. Too many turns, compared to the other characteristics, can cause a deformation of the connecting element which can take a sinuous shape during an attempt to transmit a torque from one shaft to another.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'élément de liaison est formé de fibres de graphite disposées longitudinalement dans cet élément et qui sont maintenues sous forme cohérente par un liant si bien que l'ensemble forme un élément solidaire. Les fibres de graphite ont une résistance particulièrement élevée à la traction, présentent une résistance élevée à la fatigue, et peuvent subir un allongement. In an advantageous embodiment, the connecting element is formed of graphite fibers arranged longitudinally in this element and which are held in coherent form by a binder so that the assembly forms an integral element. Graphite fibers have a particularly high tensile strength, have a high resistance to fatigue, and can undergo elongation.
L'invention concerne donc un joint universel qui ne nécessite pratiquement aucun entretien, qui est peu affecté par la saleté et les autres impuretés et qui a une longue durée d'utilisation. The invention therefore relates to a universal joint which requires practically no maintenance, which is little affected by dirt and other impurities and which has a long service life.
Elle concerne aussi un joint universel dont la fabrication est moins coûteuse et plus facile que celle des joints connus jusqu'à présent. It also relates to a universal joint, the manufacture of which is less expensive and easier than that of the joints known up to now.
Elle concerne aussi un joint universel ayant un élément allongé, courbe et flexible de liaison qui transmet un couple d'un arbre à un autre. It also relates to a universal joint having an elongated, curved and flexible connecting element which transmits a torque from one shaft to another.
Elle concerne aussi un joint universel qui peut être fabriqué de façon relativement commode avec différentes dimensions et configurations afin qu'il remplace divers joints universels existants. It also relates to a universal joint which can be manufactured relatively conveniently with different dimensions and configurations so that it replaces various existing universal joints.
Elle concerne aussi un joint universel qui comporte un élément allongé et hélicoïdal de liaison, raccordant deux arbres, l'élément présentant une résistance élevée à la flexion en directions parallèle et perpendiculaire aux axes des arbres connectés et une faible résistance à la torsion. It also relates to a universal joint which comprises an elongated and helical connecting element, connecting two shafts, the element having a high resistance to bending in directions parallel and perpendicular to the axes of the connected shafts and a low resistance to torsion.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la ligure 1 est une élévation latérale schématique d'un joint universel selon l'invention
- la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ;;
- la figure 3 est une coupe transversale agrandie suivant la ligne 3-3 de la figure 2
- la figure 4 est une élévation analogue à la figure 1 d'une variante de joint universel selon l'invention
- la figure 5 est une coupe transversale suivant la ligne 5-5 de la figure 4
- la figure 6 est analogue aux figures 1 et 4 mais représente une autre variante de joint universel selon l'invention
- la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6
- la figure 8 est une perspective schématique d'un élément allongé de liaison, représentant les forces qui ont tendance à faire fléchir cet élément en direction parallèle aux axes des arbres raccordés par l'élément, lorsque les arbres sont alignés
- la figure 9 est une perspective schématique analogue à la figure 8, représentant les forces qui ont tendance à faire fléchir l'élément en direction perpendiculaire aux axes des arbres
- la figure 10 est une perspective analogue aux figures 8 et 9, représentant les forces de torsion qui ont tendance à tordre l'élément
- la figure 11 est une perspective schématique d'une variante d'élément allongé de liaison selon l'invention ; et
- la figure 12 est une perspective analogue à la figure 11 d'une autre variante d'élément allongé de liaison selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which
- Ligure 1 is a schematic side elevation of a universal joint according to the invention
- Figure 2 is a cross section along line 2-2 of Figure 1 ;;
- Figure 3 is an enlarged cross section along line 3-3 of Figure 2
- Figure 4 is an elevation similar to Figure 1 of a variant of universal joint according to the invention
- Figure 5 is a cross section along line 5-5 of Figure 4
- Figure 6 is similar to Figures 1 and 4 but shows another variant of universal joint according to the invention
- Figure 7 is a section along line 7-7 of Figure 6
- Figure 8 is a schematic perspective of an elongate connecting element, representing the forces which tend to bend this element in a direction parallel to the axes of the shafts connected by the element, when the shafts are aligned
- Figure 9 is a schematic perspective similar to Figure 8, showing the forces which tend to bend the element in a direction perpendicular to the axes of the trees
- Figure 10 is a perspective similar to Figures 8 and 9, showing the torsional forces which tend to twist the element
- Figure 11 is a schematic perspective of an alternative elongate connecting element according to the invention; and
- Figure 12 is a perspective similar to Figure 11 of another variant of the elongate connecting element according to the invention.
Comme indiqué plus précisément sur les figures 1 et 2, un joint universel selon l'invention, portant la référence 10, est représenté prêt à être monté sur deux arbres afin qu'il permette la transmission d'un couple ou d'énergie d'un arbre à l'autre, même lorsque les arbres présentent un défaut angulaire d'alignement. Le joint universel 10 peut être réalisé avec des dimensions, des configwations et des constructions très diverses, afin qu'il puisse être utilisé dans des applications très diverses et qu'il puisse remplacer des joints universels très divers. Le joint universel selon l'invention convient aussi dans des applications industrielles en petite série, car le joint peut âtre réalisé en quantité relativement limitée puisqu'il ne nécessite pour sa fabrication aucune machine ou aucun outillage spécial ni des temps importants de montage. As indicated more precisely in FIGS. 1 and 2, a universal joint according to the invention, bearing the reference 10, is shown ready to be mounted on two shafts so that it allows the transmission of a torque or of energy from one tree to another, even when the trees have an angular defect in alignment. The universal joint 10 can be produced with very diverse dimensions, configurations and constructions, so that it can be used in very diverse applications and that it can replace very diverse universal joints. The universal joint according to the invention is also suitable in industrial applications in small series, because the joint can be produced in a relatively limited quantity since it does not require any machine or any special tool or significant assembly time for its manufacture.
Le joint universel 10 comprend deux organes 12 et 14 comportant un dispositif sous forme de moyeux 16 et 18, dans leur partie centrale, assurant le raccordement du joint universel à deux arbres qui peuvent présenter un défaut d'alignement angulaire, au moins dans certains cas. Les deux organes 12 et 14 ont aussi des parties 20 et 22 qui dépassent vers l'extérieur des moyeux 16 et 18 et qui tournent dans des plans parallèles lorsque les arbres auxquels les moyeux sont fixés sont alignés angulairement. The universal joint 10 comprises two members 12 and 14 comprising a device in the form of hubs 16 and 18, in their central part, ensuring the connection of the universal joint to two shafts which may have an angular misalignment, at least in certain cases . The two members 12 and 14 also have parts 20 and 22 which project outwards from the hubs 16 and 18 and which rotate in parallel planes when the shafts to which the hubs are fixed are angularly aligned.
Un élément courbe et allongé 24 de liaison relie les extrémités ou parties des bords externes des organes 12 et 14, les extrémités étant décalées en rotation dans l'exemple considéré. L'élément 24 doit avoir une résistance élevée à la flexion à la fois en direction parallèle aux axes des arbres 16 et 18, lorsqu'ils sont alignés, comme représenté représenté sur la figure 8, et en direction perpendiculaire aux axes des arbres, comme représenté sur la figure 9. Simultanément, l'élément allongé 24 doit avoir une faible résistance à la torsion ou à la rotation autour de son axe longitudinal comme représenté sur la figure 10. La faible résistance à la torsion permet aux spires ou tours de l'élément de se rapprocher ou de s'éloigner en permettant un défaut angulaire d'alignement et un déplacement longitudinal des deux arbres. A curved and elongated connecting element 24 connects the ends or parts of the external edges of the members 12 and 14, the ends being offset in rotation in the example considered. The element 24 must have a high resistance to bending both in the direction parallel to the axes of the shafts 16 and 18, when they are aligned, as shown represented in FIG. 8, and in the direction perpendicular to the axes of the shafts, as shown in Figure 9. Simultaneously, the elongated member 24 should have low resistance to torsion or rotation about its longitudinal axis as shown in Figure 10. The low resistance to torsion allows the turns or turns of the element to approach or move away allowing an angular defect of alignment and a longitudinal displacement of the two shafts.
Le rapport de la rigidité à la flexion à la rigidité à la torsion détermine le fait que l'élément présente une torsion ou une flexion. La résistance à la flexion en direction parallèle, comme indiqué sur la figure 8, c'est-à-dire parallèle aux axes des arbres, mesurée en newtons par degré de fléchissement et par mètre de longueur, doit être au minimum égale à 120 fois la résistance longitudinale à la torsion comme indiqué sur la figure 10, mesurée en newtons.mètre par degré de fléchissement et par mètre de longueur. La résistance perpendiculaire à la flexion, comme indiqué sur la figure 9, perpendiculairement aux axes des arbres, doit âtre au moins égale à la résistance parallèle à la flexion. The ratio of stiffness to bending to stiffness to torsion determines whether the element is twisted or bent. The flexural strength in parallel direction, as shown in Figure 8, i.e. parallel to the axes of the trees, measured in newtons per degree of deflection and per meter of length, must be at least 120 times the longitudinal torsional resistance as shown in figure 10, measured in newtons.meter per degree of deflection and per meter of length. The resistance perpendicular to bending, as shown in Figure 9, perpendicular to the axes of the shafts, must be at least equal to the resistance parallel to bending.
L'élément de liaison qui doit posséder cette dernière résistance, doit avoir une partie ou bande ayant une composante dirigée vers l'extérieur depuis un axe central horizontal de l'élément, en direction perpendiculaire aux axes des arbres, lorsque ceux-ci sont alignés, de manière que les parties externe et interne de l'élément soient distantes et donnent la résistance nécessaire à la flexion. Lors de l'utilisation de l'élément de liaison de la figure 2, lorsque l'arbre raccordé au moyeu 16 est un arbre menant et tourne dans le sens anti-horaire sur la figure 2, la partie externe de l'élément 24 est sous tension et la partie interne en compression. Lorsque le même arbre constitue l'arbre menant mais est entraîné dans le sens horaire sur la figure 2, lå partie externe de l'élément 24 est en compression et la partie interne sous tension. The connecting element which must have this last resistance, must have a part or band having a component directed towards the outside from a horizontal central axis of the element, in a direction perpendicular to the axes of the trees, when the latter are aligned. , so that the external and internal parts of the element are distant and give the necessary resistance to bending. When using the connecting element of FIG. 2, when the shaft connected to the hub 16 is a driving shaft and rotates counterclockwise in FIG. 2, the external part of the element 24 is under tension and the internal part in compression. When the same shaft constitutes the driving shaft but is driven clockwise in FIG. 2, the external part of the element 24 is in compression and the internal part under tension.
L'élément 24 de liaison doit aussi avoir une bande ou partie ayant une composante dirigée vers l'extérieur depuis un axe vertical central de l'élément, en direction parallèle aux axes des arbres, lorsque ceux-ci sont alignés. Cette disposition donne la résistance à la flexion en direction transversale, c'est-à-dire en direction parallèle à l'axe des arbres-. The connecting element 24 must also have a strip or part having a component directed outwards from a central vertical axis of the element, in a direction parallel to the axes of the shafts, when the latter are aligned. This arrangement gives resistance to bending in the transverse direction, that is to say in the direction parallel to the axis of the shafts.
L'élément est de préférence symétrique autour d'un axe central horizontal parallèle aux axes des arbres et aussi autour d'un axe central vertical perpendiculaire aux axes des arbres afin qu'il présente la même résistance à la flexion perpendiculaire et parallèle, dans les deux directions. Une partie de l'élément doit aussi passer par le raccord des axes centraux, contrairement au cas d'un tube par exemple. La résistance à la torsion peut rester minimale lorsque la plus grande partie possible de la masse est proche du raccord des axes centraux de l'élément. Les parties parallèle et perpendiculaire de l'élément n'ont pas une épaisseur accrue mais ont de pré férence la même section relativement étroite, à partir du centre, pour cette même raison. The element is preferably symmetrical about a horizontal central axis parallel to the axes of the shafts and also around a vertical central axis perpendicular to the axes of the shafts so that it has the same resistance to bending perpendicular and parallel, in the two directions. Part of the element must also pass through the connection of the central axes, unlike the case of a tube for example. The torsional strength can remain minimal when the greatest possible part of the mass is close to the connection of the central axes of the element. The parallel and perpendicular parts of the element do not have an increased thickness but preferably have the same relatively narrow section, starting from the center, for the same reason.
Dans le mode de réalisation avantageux représenté, l'élément 24 de liaison a une joue transversale formant une partie ou bande 26 et deux ailes ou bandes transversales 28 et 30. L'élément a une configuration en
I, ou plus précisément une forme en H lorsqu'elle est retournée de 900, en coupe transversale. La bande 26 est disposée transversalement par rapport à un axe central de l'élément et les bandes 28 et 30 sont disposées transversalement par rapport à un axe central perpendiculaire de l'élément. Aux extrémités de l'élément 24 de liaison, les parties des ailes 28 et 30 qui depassent vers l'extérieur ont une dimension qui diminue depuis la largeur maximale jusqu'à une valeur nulle si bien que la joue 26 peut être fixée fermement aux organes 12 et 14. L'opération peut âtre réalisé par soudage ou par tout dispositif convenable de fixation.Les deux ailes distantes 28 et 30 et la joue 26 donnent à l'élément 24 une résistance élevée à la flexion en direction perpendiculaire aux axes des arbres alors que les ailes donnent aussi une résistance au flambage ou à la flexion en direction parallèle aux axes des arbres. L'élément peut aussi subir une torsion afin qu'il compense le défaut d'alignement angulaire des arbres. La configuration particulière représentée assure aussi l'utilisation efficace des fibres présentes dans l'élément, ces fibres étant relativement coûteuses. De façon générale, une poutre ayant une configuration donnant une résistance élevée à la flexion vers le haut ou vers le bas ou à la flexion en direction perpendiculaire aux axes des arbres, convient comme élément courbe 24 de liaison bien que la résistance à la flexion en direction perpendiculaire aux axes des arbres doive être au moins égale à la résistance en direction parallèle aux axes afin que le flambage ou la mise sous forme sinueuse de l'élément de liaison soit évité avec cependant une faible résis tance à la torsion permettant la compensation du défaut d'alignement angulaire des arbres. Ainsi, par exemple, une section de configuration carrée pour l'élément de liaison n'est pas aussi avantageuse puisqu'elle présente une résistance excessive à la torsion et au défaut d'alignement angulaire des arbres, par rapport à la résistance à la flexion dans les autres directions.In the advantageous embodiment shown, the connecting element 24 has a transverse cheek forming a part or band 26 and two wings or transverse bands 28 and 30. The element has a configuration in
I, or more precisely an H shape when it is turned 900, in cross section. The strip 26 is arranged transversely to a central axis of the element and the strips 28 and 30 are disposed transversely to a central axis perpendicular to the element. At the ends of the connecting element 24, the parts of the wings 28 and 30 which project outwards have a dimension which decreases from the maximum width to a zero value so that the cheek 26 can be fixed firmly to the members 12 and 14. The operation can be carried out by welding or by any suitable fixing device. The two distant wings 28 and 30 and the cheek 26 give the element 24 a high resistance to bending in the direction perpendicular to the axes of the shafts. while the wings also give resistance to buckling or bending in a direction parallel to the axes of the shafts. The element can also be twisted so that it compensates for the angular misalignment of the shafts. The particular configuration shown also ensures the efficient use of the fibers present in the element, these fibers being relatively expensive. In general, a beam having a configuration giving a high resistance to bending up or down or to bending in a direction perpendicular to the axes of the shafts, is suitable as a curved connecting element 24 although the resistance to bending in direction perpendicular to the axes of the shafts must be at least equal to the resistance in the direction parallel to the axes so that buckling or sinuous shaping of the connecting element is avoided with, however, a low resistance to torsion allowing compensation for the angular misalignment of trees. Thus, for example, a square configuration section for the connecting element is not as advantageous since it has excessive resistance to torsion and to the angular misalignment of the shafts, compared to the resistance to bending. in the other directions.
L'élément 24 de liaison comprend de préférence de nombreuses fibres de graphite disposées parallèlement et qui sont parallèles à la longueur de l'élément. Les fibres de graphite ont une résistance élevée à la traction, elles résistent à la fatigue et elles peuvent s'allonger ou s'étirer dans une certaine mesure tout en reprenant leur longueur originale. De tels éléments de graphite sont disponibles dans le commerce sous forme de mèches ou de fils non tordus comprenant 2 000, 5 000 ou 10 000 fibres ou filaments dans la section. The connecting element 24 preferably comprises numerous graphite fibers arranged in parallel and which are parallel to the length of the element. Graphite fibers have a high tensile strength, they resist fatigue and they can stretch or stretch to some extent while resuming their original length. Such graphite elements are commercially available in the form of rovings or untwisted strands comprising 2,000, 5,000 or 10,000 fibers or filaments in the section.
Les fibres sont maintenues sous forme cohérente, à la configuration voulue, par un liant de résine convenable ou une matière analogue. Dans un mode de réalisation avantageux, l'élément de liaison est formé par une opération d'extrusion avec traction au cours de laquelle les fibres sont rassemblées à partir de plusieurs bobines ou réserves, sous forme parallèle et reçoivent alors le liant lorsqu'elles passent dans une mare formée par celui-ci. Les fibres revêtues sont alors conduites dans une filière chauffée de configuration voulue et elles passent ensuite dans une zone de durcissement ou une étuve qui termine l'opération de durcissement. Avant le durcissement total du liant, la matiere extrudée avec traction peut être enroulée sur un mandrin de diamètre voulu, sur lequel le durcissement ou la polymérisation final a lieu en vue de la formation de l'élément 24 de liaison.La largeur des extrémités des ailes peut être réduite progressivement avant montage de l'élément sur les organes 12 et 14.The fibers are held in coherent form, at the desired configuration, by a suitable resin binder or the like. In an advantageous embodiment, the connecting element is formed by an extrusion operation with traction during which the fibers are gathered from several coils or reserves, in parallel form and then receive the binder when they pass in a pool formed by it. The coated fibers are then passed through a heated die of the desired configuration and then passed through a curing zone or an oven which completes the curing operation. Before the binder has completely hardened, the material extruded with traction may be wound on a mandrel of the desired diameter, on which the final hardening or polymerization takes place with a view to the formation of the connecting element 24. wings can be gradually reduced before mounting the element on the members 12 and 14.
L'utilisation d'un mandrin peut être remplacée par utilisation d'une filière courbe ou hélicoidale destinée à former directement l'élément de liaison à la forme voulue.The use of a mandrel can be replaced by the use of a curved or helical die intended to directly form the connecting element in the desired shape.
Comme l'indique la figure 1, l'élément courbe 24 de liaison a une configuration hélicoldale et recouvre 3,5 spires environ, entre une partie externe de l'organe 12 et une partie externe de l'organe 14, décalée par rapport à celle de l'organe 12. De cette manière, un défaut relativement important d'alignement angulaire des deux arbres raccordés aux moyeux 16 et 18 peut être compensé.Le cas échéant, un dispositif de centrage peut être placé dans l'espace délimité par l'élément 24 de liaison, comme représenté par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 678 707, afin que les arbres ne présentent pas un décalage axial excessif.Si les arbres se déplacent longitudinalement l'un par rapport à l'autre, le dispositif de centrage peut être facilement réalisé afin qu'il permette ce mouvement sans nécessiter de dispositifs coûteux à cannelures et gorges. As shown in FIG. 1, the curved connecting element 24 has a helical configuration and covers approximately 3.5 turns, between an external part of the member 12 and an external part of the member 14, offset with respect to that of the member 12. In this way, a relatively large defect in the angular alignment of the two shafts connected to the hubs 16 and 18 can be compensated for. If necessary, a centering device can be placed in the space delimited by the connecting element 24, as shown for example in United States Patent No. 3,678,707, so that the shafts do not exhibit excessive axial offset. If the shafts move longitudinally relative to the Another, the centering device can be easily produced so that it allows this movement without requiring expensive devices with grooves and grooves.
Comme indiqué sur les figures 4 et 5, une variante de joint universel 32 comprend deux organes 12 et 14 ayant une variante d'élément 34 de liaison monté entre les parties externes des organes. L'élément 34 de liaison a une section de même configuration que l'élément 24 mais recouvre un arc de 1800 environ seulement dans ce cas. Les parties d'extrémité des ailes 28 et 30 sont taillées afin que la joue 26 puisse être fixée aux organes 12 et 14, par exemple par des dispositifs convenables 36 de fixation représentés sur la figure 5. Lorsque l'élément 34 a la même dimension et la même configuration que l'élément 24, un couple plus important peut âtre transmis de l'un des organes à l'autre puisque l'élément 34 est moins sujet au flambage ou à la mise sous forme sinueuse, et un dispositif de centrage n'est pas nécessaire entre les organes 12 et 14.D'autre part, l'élément 34 ne peut pas compenser un défaut d'alignement angulaire ou un mouvement lon gitudinal des arbres aussi important que l'élément 24. As shown in Figures 4 and 5, a variant of universal joint 32 comprises two members 12 and 14 having a variant of connecting element 34 mounted between the external parts of the members. The connecting element 34 has a section of the same configuration as the element 24 but covers an arc of about 1800 only in this case. The end parts of the wings 28 and 30 are cut so that the cheek 26 can be fixed to the members 12 and 14, for example by suitable fixing devices 36 shown in FIG. 5. When the element 34 has the same dimension and the same configuration as the element 24, a greater torque can be transmitted from one of the members to the other since the element 34 is less subject to buckling or to winding, and a centering device is not necessary between the members 12 and 14. On the other hand, the element 34 cannot compensate for a defect in angular alignment or a long longitudinal movement of the trees as important as the element 24.
Les figures 6 et 7 représentent une autre variante de joint universel 38 mettant en oeuvre les mêmes organes 12 et 14 et l'élément 34 de liaison. Dans ce cas, le joint universel 38 a aussi un autre élément 40 de liaison. Celui-ci peut avoir une section de même configuration que l'élément 34, mais son extrémité inférieure est fixée à l'organe 12, par exemple par des dispositifs 42, et son extrémité supérieure est fixée à l'organe 14, par des dispositifs analogues de fixation non représentés. Les deux éléments 34 et 40 peuvent ainsi transmettre un couple plus élevé mais, simultanément, la compensation d'un défaut d'alignement angulaire des arbres est réduite. Figures 6 and 7 show another variant of universal joint 38 using the same members 12 and 14 and the connecting element 34. In this case, the universal joint 38 also has another connecting element 40. This may have a section of the same configuration as the element 34, but its lower end is fixed to the member 12, for example by devices 42, and its upper end is fixed to the member 14, by devices fixing analogs not shown. The two elements 34 and 40 can thus transmit a higher torque but, simultaneously, the compensation for an angular misalignment of the shafts is reduced.
Les éléments 34 et 40 de liaison peuvent être fabriqués de la même manière que les éléments 24, l'élément étant coupé en tronçons plus courts après sa fabrication. D'autre part, le cas échéant, les éléments 34 et 40 peuvent être moulés ou estampés, des fibres de graphite et un liant analogues étant utilisés. The connecting elements 34 and 40 can be manufactured in the same way as the elements 24, the element being cut into shorter sections after its manufacture. On the other hand, if necessary, the elements 34 and 40 can be molded or stamped, graphite fibers and a similar binder being used.
Un segment d'une variante d'élément allongé 44 de liaison selon l'invention est représenté sur la figure 11. L'élément 44 a une section transversale en forme de X. I1 comporte quatre bandes ou parties transversales 46 ayant des composantes parallèles et perpendiculaires aux axes des arbres qui sont raccordés. A segment of a variant of an elongated connecting element 44 according to the invention is shown in FIG. 11. The element 44 has an X-shaped cross section. I1 has four bands or transverse parts 46 having parallel components and perpendicular to the axes of the trees which are connected.
Comme l'élément 24, l'élément 44 est de préférence symétrique par rapport à un axe central parallèle aux axes des arbres et à un axe central perpendiculaire à ces axes. Les bandes 46 dépassent aussi vers l'extérieur des axes centraux vertical et horizontal de l'élément.Like element 24, element 44 is preferably symmetrical with respect to a central axis parallel to the axes of the shafts and to a central axis perpendicular to these axes. The bands 46 also project outward from the vertical and horizontal central axes of the element.
Les bandes ou parties transversales 46 donnent une faible résistance à la torsion ou à la rotation et simultanément donnent une résistance élevée à la flexion en direction parallèle, comme indiqué sur la figure 8, et même une résistance accrue à la flexion en direction perpendiculaire, comme indiqué sur la figure 9, la ré sistance à la flexion en direction parallèle étant au moins égale à 120 fois la résistance à la torsion. Comme dans le cas de l'élément 24, la configuration particulière de l'élément 44 assure une utilisation efficace des fibres dans l'élément.The strips or transverse parts 46 give low resistance to torsion or rotation and simultaneously give high resistance to bending in the parallel direction, as shown in FIG. 8, and even increased resistance to bending in the perpendicular direction, as shown in Figure 9, the flexural strength in the parallel direction being at least 120 times the torsional strength. As in the case of element 24, the particular configuration of element 44 ensures efficient use of the fibers in the element.
Un élément 48 de liaison, du type représenté sur la figure 12, possède une configuration différente qui oen- vient à un joint universel selon l'invention. L'élément a la configuration d'un V et d'un V retourné reliés par une joue, en coupe trasversale. L'élément 48 a des bandes ou parties transversales 50 qui ont des composantes parallèles et perpendiculaires aux axes des arbres, lorsque ceux-ci sont alignés. L'élément 48 a aussi une bande ou partie transversale 52 -de connexion qui maintient les parties 50 à plus grande distance et accroit la résistance à la flexion en direction perpendiculaire pour une dimension et un espacement donnés des parties 50. Ces parties ou bandes 50 dépassent aussi vers l'ex- térieur à partir d'un axe central vertical de l'élément 48, et les bandes 50 et 52 dépassent vers l'extérieur à partir d'un axe central horizontal ae l'élément. A connecting element 48, of the type shown in FIG. 12, has a different configuration which comes to a universal joint according to the invention. The element has the configuration of a V and an inverted V connected by a cheek, in transverse section. The element 48 has strips or transverse parts 50 which have components parallel and perpendicular to the axes of the trees, when the latter are aligned. The element 48 also has a transverse strip or part 52 - of connection which keeps the parts 50 at a greater distance and increases the resistance to bending in the perpendicular direction for a given dimension and spacing of the parts 50. These parts or bands 50 also protrude outward from a vertical central axis of the element 48, and the bands 50 and 52 protrude outward from a horizontal central axis of the element.
Dans le cas d'un élément de liaison dont les parties transversales ont une construction et une épaisseur analogues, ces parties doivent être disposées en direction parallèle aux axes des arbres sur une distance au moins égale aux deux tiers de la longueur en direction perpendiculaire aux axes des arbres. In the case of a connecting element whose transverse parts have a similar construction and thickness, these parts must be arranged in a direction parallel to the axes of the shafts over a distance at least equal to two thirds of the length in a direction perpendicular to the axes trees.
I1 est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. It is understood that the invention has only been described and shown as a preferred example and that any technical equivalence may be made in its constituent elements without going beyond its ambit.
Claims (10)
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Applications Claiming Priority (1)
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