FR2647168A1

FR2647168A1 - Constant-velocity joint

Info

Publication number: FR2647168A1
Application number: FR8905393A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1990-11-23

Abstract

The invention relates to an extensible constant-velocity joint operating satisfactorily for large angular offsets, whilst being of simple design. It consists of a modular assembly of rings with deformable walls 3, each ring being provided with an internal flange 4 and with an external flange 5, the rings being joined together so that one of the flanges of a given ring is fixed to its equivalent flange of one of the two neighbouring rings, whereas the other flange is fixed to its equivalent flange of the other neighbouring ring. The deformable walls of the discs may be stiffened in the direction of rotary movement whilst retaining their extensibility in the axial direction. The invention is of general use in the field of transmitting rotary movements.

Description

La présente invention concerne un joint de transmission homocinétique.The present invention relates to a constant velocity transmission joint.

Un joint de transmission s'approchant de l'idéal devrait offrir les propriétés suivantes: a) fonctionnement satisfaisant aux grands angles de desaxage des deux extrémités du joint b) grande souplesse longitudinale (extensibilité) c) grande rigidite torsionnelle d) possibilité de désalignements axiaux e)possibilité de transmission de couples élevés f) légèreté g) simplicité de réalisation et faible coût h) usure et entretien minimaux
Les systèmes de joints les plus utilises, par exemple les transmissions pour automobile répondent très bien aux caractéristiques a â e, mais impliquent la réalisation de sousensembles nécessitant des usinages nombreux et bien tolérances ( par exemple joints doubles, joints de WEISS, joints tripodes, emmanchements cannelés...)
Un dispositif répondant à presque toutes les propriétés susmentionnées (y compris au point d s'il est suffisamment long) est le joint a soufflet. Celui-ci est toutefois obtenu å partir de procédés d'hydroformage ou d'electrodéposition qui limitent le choix, des matériaux utilisables, et ne permettent d'obtenir ni une épaisseur de paroi ni un rapport diamètre externe sur diamètre interne aussi grands qu'on le souhaite. I1 en résulte que ces joints sont sensibles aux phénomènes de fatigue, présentent une rigidité modérée, et sont en pratique réservés a la transmission des faibles couples.A transmission joint approaching the ideal should offer the following properties: a) satisfactory operation at large offset angles of the two ends of the joint b) great longitudinal flexibility (extensibility) c) great torsional stiffness d) possibility of axial misalignments e) possibility of transmitting high torques f) lightness g) simplicity of construction and low cost h) minimal wear and maintenance
The most widely used seal systems, for example transmissions for cars, respond very well to the characteristics a to e, but involve the production of sub-assemblies requiring numerous machining operations and good tolerances (for example double seals, WEISS seals, tripod seals, shanks fluted ...)
A device meeting almost all of the above properties (including point d if it is long enough) is the bellows seal. This, however, is obtained from hydroforming or electrodeposition processes which limit the choice of usable materials, and do not allow either a wall thickness or an external diameter to internal diameter ratio as large as wish. I1 follows that these joints are sensitive to fatigue phenomena, have a moderate rigidity, and are in practice reserved for the transmission of low torques.

Le dispositif selon l'invention est sucseptible d'offrir l'ensemble des caractéristiques a a h susmentionnées, sans inconvénient manifeste. I1 est en effet constitué d'un assemblage en nombre quelconque supérieur ou égal a deux de couronnes déformables pourvues de brides de fixation sur leurs diamètres interne et externe. Cet assemblage est conçu de sorte que soient rigidement solidarisées deux à deux les brides externes (ou internes) de la première et de la seconde couronne, les brides internes (ou externes) de la seconde et de la troisième couronne, les brides externes (ou internes) de la troisième et de la quatrième couronne, et ainsi de suite jusqu'a la dernière couronne.De la sorte, au moyen des dispositifs entraînant et entraîné, un mouvement de rotation peut être transmis entre la bride interne (ou externe) de la première couronne et la bride non accouplée de la dernière couronne. Ce mouvement, ainsi que les déplacements relatifs (angulaires et axiaux) des deux demi-arbres d'extrémité du joint seront autorisés par l'accumulation des déformations des couronnes. The device according to the invention is capable of offering all of the characteristics a to h above, without any obvious drawback. It is in fact made up of an assembly in any number greater than or equal to two of deformable crowns provided with fixing flanges on their internal and external diameters. This assembly is designed so that the external (or internal) flanges of the first and second rings are rigidly secured two by two, the internal (or external) flanges of the second and third rings, the external flanges (or internal) from the third and fourth rings, and so on to the last ring. In this way, by means of the driving and driving devices, a rotational movement can be transmitted between the internal (or external) flange of the first ring and the unmated flange of the last ring. This movement, as well as the relative displacements (angular and axial) of the two end half-shafts of the joint will be authorized by the accumulation of the deformations of the crowns.

Les matériaux constituant les surfaces déformables des couronnes seront choisis pour leur bonne résistance aux phénomènes de fatigue, et pourront avantageusement être en matériau composite , notamment renforcé de fibre, et particulièrement de fibre de verre. L'épaisseur des disques sera optimisée en fonction de contraintes de dimensions du joint, de déformabilité souhaitée, et de niveau d'efforts å transmettre. Cette épaisseur sera constante, ou définira en coupe radiale un profil d'épaisseur variable optimisant la répartition des contraintes dans les parois déformables des couronnes (avec en particulier une surépaisseur au voisinage des brides, la où les contraintes de flexion sont maximales). The materials constituting the deformable surfaces of the crowns will be chosen for their good resistance to fatigue phenomena, and may advantageously be made of composite material, in particular reinforced with fiber, and particularly glass fiber. The thickness of the discs will be optimized according to the constraints of the dimensions of the joint, the desired deformability, and the level of force to be transmitted. This thickness will be constant, or will define in radial section a profile of variable thickness optimizing the distribution of the stresses in the deformable walls of the crowns (with in particular an extra thickness in the vicinity of the flanges, where the bending stresses are maximum).

Ce profil d'épaisseur sera obtenu par usinage, par moulage ou par rapportage local d'une épaisseur de matériau constituant la surface déformable des couronnes.This thickness profile will be obtained by machining, by molding or by local reporting of a thickness of material constituting the deformable surface of the crowns.

Le rôle essentiel des brides est de constituer une base résistante pour la fixation entre elles de deux couronnes voisines, cette fixation (par exemple un boulonnage) ayant pour rôle de s'opposer a l'effort de pelage que le mouvement du joint tend a créer entre celles-ci. Les brides seront de forme circulaire. ou polygonale. Elles pourront être constituées en périphérie interne et externe d'une surépaisseur du matériau constituant la paroi déformable des couronnes, voire de simples bossages également périphériques de ce même matériau. Elles peuvent être également constituées d'un matériau différent de celui constituant les parois déformables des couronnes, et peuvent être d'une seule pièce, ou formées de l'assemblage de plusieurs pieces fixées ou non les unes aux autres, voire totalement disjointes.L'assemblage des brides su la paroi déformable des couronnes s'effectuera de maniere classique (boulonnage, rivetage, soudure s'il y a lieu, collage ou simple serrage a l'occasion de l'assemblage du joint). I1 pourra également consister en un surmoulage par injection de la paroi déformable de la couronne au moyen d'une résine qui sera avantageusement chargée de fibre de verre courtes. Les couronnes constituant un joint seront assemblées entre elles de manière classique (boulonnage, rivetage, soudure, collage..). The essential role of the flanges is to constitute a resistant base for the fixing between them of two neighboring crowns, this fixing (for example a bolting) having the role of opposing the peeling force that the movement of the joint tends to create. between these. The flanges will be circular. or polygonal. They may be formed at the inner and outer periphery of an extra thickness of the material constituting the deformable wall of the crowns, or even simple also peripheral bosses of this same material. They can also be made of a material different from that constituting the deformable walls of the crowns, and can be in one piece, or formed from the assembly of several pieces fixed or not fixed to each other, or even totally disjointed. 'assembly of the flanges on the deformable wall of the crowns will be carried out in a conventional manner (bolting, riveting, welding if necessary, gluing or simple tightening during the assembly of the joint). I1 could also consist of an overmolding by injection of the deformable wall of the crown by means of a resin which will advantageously be loaded with short glass fiber. The crowns constituting a joint will be assembled together in a conventional manner (bolting, riveting, welding, bonding, etc.).

Selon un mode de réalisation préférentiel, les brides interne et externe d'une même couronne seront fixées sur la paroi déformable de la couronne de part et d'autre du plan moyen de celle-ci, de façon a faciliter l'assemblage entre elles des couronnes constituant le joint, sans créer de contraintes mécaniques initiales dans ses constituants.According to a preferred embodiment, the internal and external flanges of the same ring will be fixed to the deformable wall of the ring on either side of the mean plane thereof, so as to facilitate the assembly between them of crowns constituting the joint, without creating initial mechanical stresses in its constituents.

Les couronnes seront assemblées entre elles de manière conventionnelle (par boulonnage, rivetage, soudure, collage...)
Des fentes radiales équidistantes peuvent être ménagées en nombre quelconque dans la paroi déformable des couronnes, sur tout ou partie de la distance séparant les rayons interne et externe des couronnes. Ceci permet de minimiser les contraintes locales de flexion autour du rayon, contraintes inutiles pour un bon fonctionnement du joint.The crowns will be assembled together in a conventional manner (by bolting, riveting, welding, bonding ...)
Equidistant radial slots can be made in any number in the deformable wall of the crowns, over all or part of the distance separating the internal and external radii of the crowns. This makes it possible to minimize the local bending stresses around the radius, unnecessary stresses for the proper functioning of the joint.

Sur les parois déformables des couronnes peuvent être rapportées, d'une maniere qui respecte la symétrie de révolution de la couronne, des formes profilées dont le rôle est de rigidifier le disque dans le sens du mouvement, tout en lui conservant sa souplesse dans le sens axial. Selon une variante, et dans le même but, la paroi déformable des couronnes peut présenter des ondulations en nombre quelconque, å symétrie de révolution autour de l'axe de la couronne. Selon une autre variante, les parois déformables des couronnes peuvent être constituées de deux surfaces gaufrées, présentant par exemple un profil en créneaux ou en dents de scie a symétrie de révolution autour de l'axe des couronnes. On the deformable walls crowns can be attached, in a manner which respects the symmetry of revolution of the crown, profiled shapes whose role is to stiffen the disc in the direction of movement, while retaining its flexibility in the direction axial. Alternatively, and for the same purpose, the deformable wall of the crowns may have undulations in any number, å symmetry of revolution about the axis of the crown. According to another variant, the deformable walls of the crowns can be made up of two embossed surfaces, for example having a notched or sawtooth profile with symmetry of revolution about the axis of the crowns.

Selon une variante les plans de joints des deux brides d'une même couronne peuvent être décalés, la couronne conservant une symétrie de révolution autour de son axe. Les couronnes prendront dans la pratique une forme de cloche très aplatie qui rendra plus aisé l'assemblage du joint, sans introduire de contraintes mécaniques initiales dans ses constituants dûes au seul montage. According to a variant, the joint planes of the two flanges of the same ring can be offset, the ring retaining a symmetry of revolution around its axis. The crowns will in practice take a very flat bell shape which will make it easier to assemble the seal, without introducing initial mechanical stresses in its constituents due to the sole assembly.

La figure 1 représente, en coupe, le dispositif selon l'invention. Figure 1 shows, in section, the device according to the invention.

Les figures 2,3,4 et 5 représentent des variantes de ce dispositif. Figures 2,3,4 and 5 show variants of this device.

Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte unsystème entraînant (1) et un système entraîné (2). Entre les deux, une ou plusieurs couronnes constituées d'une paroi mince déformable (3), d'une bride interne (4) et d'une bride externe (5) sont fixés entre elles de telle sorte qu'une couronne soit reliée aux deux couronnes qui lui sont adjacentes par la bride interne de l'un des cotés, et par la bride externe de l'autre. The device shown in FIG. 1 comprises a driving system (1) and a driven system (2). Between the two, one or more crowns consisting of a thin deformable wall (3), an internal flange (4) and an external flange (5) are fixed together so that a crown is connected to the two crowns which are adjacent to it by the internal flange on one side, and by the external flange on the other.

La déformabilité des parois des couronnes permet la transmission du mouvement entre les systèmes entraînant (1) et entraîné (2) quelles que soient, dans des limites raisonnables, les déformations angulaires et d'élongation que le joint subisse entre les deux systèmes. The deformability of the walls of the crowns allows the transmission of movement between the systems driving (1) and driven (2) whatever, within reasonable limits, the angular and elongation deformations that the joint undergoes between the two systems.

La figure 2 représente trois variantes de ce dispositif. Figure 2 shows three variants of this device.

Dans la variante représentée sur la coupe A, des couronnes circulaires (6) sont collées sur la paroi (3) au voisinage des brides externe (5) et interne (4), en sorte de reconstituer une épaisseur croissante de la paroi déformable au fur et a mesure qu'on se rapproche des brides, cette épaisseur croissante limitant la contrainte mécanique dans cette paroi au voisinage des brides. Dans la variante représentée sur la coupe B, des raidisseurs (7) en forme de "U" sont collés sur la couronne, en sorte de conférer å celle-ci une grande raideur du point de vue de la flexion autour d'un rayon, sans augmenter sensiblement sa rigidité du point de vue de la flexion autour dtune tangente au mouvement.Dans la variante représentée sur la coupe C, une fente radiale (8) est ménagée dans le disque, en sorte d'annuler les contraintes de flexion indésirables autour du rayon matérialisé par la fente.In the variant shown in section A, circular rings (6) are bonded to the wall (3) in the vicinity of the external (5) and internal (4) flanges, so as to reconstitute an increasing thickness of the deformable wall as and as one approaches the flanges, this increasing thickness limiting the mechanical stress in this wall in the vicinity of the flanges. In the variant shown in section B, stiffeners (7) in the shape of a "U" are glued to the crown, so as to give it a great stiffness from the point of view of bending around a radius, without significantly increasing its rigidity from the point of view of bending around a tangent to the movement. In the variant shown in section C, a radial slot (8) is formed in the disc, so as to cancel the undesirable bending stresses around of the radius materialized by the slit.

Dans la variante représentée sur la figure 3, les couronnes (3') présentent une légère déformation a symétrie de révolution autour de leur axe, de sorte que, les deux plans de joint des brides se trouvant décalés, l'assemblage du joint puisse se faire commodément, sans introduire de contraintes mécaniques initiales au montage. In the variant shown in Figure 3, the rings (3 ') have a slight deformation with symmetry of revolution about their axis, so that, the two joint planes of the flanges being offset, the joint assembly can be do it conveniently, without introducing initial mechanical stresses during assembly.

Dans la variante représentée sur la figure 4, les couronnes (3") sont constituées de l'assemblage de deux surfaces présentant des déformations ou un gaufrage a symétrie de révolution autour de l'axe des couronnes. In the variant shown in Figure 4, the crowns (3 ") consist of the assembly of two surfaces having deformations or an embossing with symmetry of revolution about the axis of the crowns.

Dans la variante représentée sur la figure 5, la paroi déformable (3"') des couronnes présente des ondulations (9) a symétrie de révolution autour de l'axe des couronnes. In the variant shown in Figure 5, the deformable wall (3 "') of the crowns has corrugations (9) with symmetry of revolution about the axis of the crowns.

Claims

1) CV joint characterized in that it consists of a driving system (1), a driven system (2), and at least two crowns with a deformable wall (3) made of a material resistant to fatigue, provided with assembly flanges at their internal and external peripheries, and assembled in such a way that one of the two flanges of a given crown is fixed to the homologous flange of one of the two adjacent crowns, while the other flange is fixed to the homologous flange of the other neighboring crown, the two end rings being connected by their flange thus remaining free to the driving system on the one hand, to the driven system on the other hand.

2) device according to claim 1, characterized in that the material constituting the deformable walls (3) of the crowns is a composite material with fibrous reinforcement.

3 device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the thickness of the deformable wall (3) of the rings has in radial section a profile of non-constant thickness.

4) device according to any one of the preceding claims, characterized in that the flanges (4) and (5) are obtained from the deformable walls (3) of the crowns by overmolding of a resin loaded with reinforcing fibers 5) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the two internal (4) and external (5) flanges of the same ring are fixed respectively on one face and on the other thereof.

6) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that slots (8) regularly angularly spaced are provided over at least part of the distance separating the internal radius from the external radius of each of the rings.

7) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the joint planes of the flanges of the same ring are in two parallel planes offset with respect to each other, the ring being symmetrical in revolution around its axis 8) device according to any one of the preceding claims, characterized in that reinforcements are attached to the deformable walls (3) of the rings according to a symmetry of revolution around the axis of the latter 9) device according to any one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the deformable wall (3 of the rings has in radial section, at least one corrugation (9) with symmetry of revolution around the axis of the rings.

10) Device according to any one of claims 1 to 7 above, characterized in that the deformable wall (3 ") of the crowns consists of two adjoining surfaces, each having in radial section a profile with a repeating pattern, and at symmetry of revolution around the axis of the crown.