FR2656394A1 - Articulated transmission (universal) joint with rollers - Google Patents
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- F16D3/207—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially inwardly from the coupling part
Abstract
Description
La présente invention concerne un joint de transmission articulé à galets du type comportant un premier élément qui comporte des bras radiaux sur chacun desquels tourillonne et coulisse un galet, et un second élément qui comporte des chemins de roulement recevant respectivement les galets
Les joints homocinétiques à tripode constituent un exemple de ces joints utilisés notamment dans la construction des véhicules automobiles.The present invention relates to an articulated transmission joint with rollers of the type comprising a first element which comprises radial arms on each of which pivots and slides a roller, and a second element which comprises raceways receiving the rollers respectively.
Tripod constant velocity joints are an example of these joints used in particular in the construction of motor vehicles.
Dans ce type de joint, chaque galet tourillonne et coulisse sur son bras par coopération de sa surface cylindrique interne avec la surface cylindrique externe du bras, ou avec interposition d'éléments de roulement tels que par exemple une couronne d'aiguilles. Dans tous les cas, les efforts transmis par le galet au bras s'appliquent sur une surface dont la longueur axiale est sensiblement égale à la hauteur axiale du galet. I1 en résulte des pressions hertziennes de contact particulièrement élevées qui peuvent nuire à un bon fonctionnement du joint et provoquer une usure prématurée des surfaces en contact
Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un joint de transmission du type mentionné plus haut caractérisé en ce que chaque galet est monté sur son bras avec interposition dOune douille de répartition des efforts transmis par le galet à la surface cylindrique externe du bras
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- la longueur axiale de la douille est supérieure à la hauteur axiale du galet de manière à répartir lesdits efforts sur une aire de coopèration entre la surface cylindrique interne de la douille et la surface cylindrique externe du bras supérieure à l'aire de coopération entre la surface cylindrique interne de I"alésage central du galet et la surface cylindrique externe de la douille
- la douille intermédiaire est montée sur le bras avec jeu axial entre deux surfaces de butée
- la rigidité de la douille est déterminée de manière à obtenir une répartition optimale des pressions de contact dues aux efforts radiaux appliqués à la douille
- le joint comporte des moyens pour réduire le coefficient de friction entre les surfaces cylindriques internes de la douille et externes du bras ; et
- ces moyens consistent en un revêtement de la surface cylindrique interne de la douille par une couche de matériau à faible coefficient de friction
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels ::
- La figure I est une demi-vue en coupe axiale d'un joint de transmission homocinétique tripode équipé de douilles de répartition d'efforts selon l'invention
- la figure 2 est un schéma illustrant la répartition des pressions à l'interface entre le galet et le bras d'un joint de l'état de la technique
- la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 illustrant la répartition des pressions à l'interface entre la douille intermédiaire et le bras d'un joint de transmission selon l'invention ; et
- la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale partielle d'un bras du tripode du joint de transmission de la figure 1 représenté dans trois positions différentes de fonctionnement
On reconnaît à la figure 1 un joint de transmission homocinétique 10 qui permet de relier un premier arbre 12 à un second arbre 14
Le premier arbre 12 est relié à une pièce en forme de bol 16 auquel est fixé un tripode 18. In this type of joint, each roller turns and slides on its arm by cooperation of its internal cylindrical surface with the external cylindrical surface of the arm, or with the interposition of rolling elements such as for example a crown of needles. In all cases, the forces transmitted by the roller to the arm apply to a surface whose axial length is substantially equal to the axial height of the roller. This results in particularly high radio contact pressures which can adversely affect the proper functioning of the seal and cause premature wear of the surfaces in contact.
In order to remedy these drawbacks, the invention provides a transmission joint of the type mentioned above, characterized in that each roller is mounted on its arm with the interposition of a sleeve for distributing the forces transmitted by the roller to the external cylindrical surface of the arm.
According to other features of the invention
the axial length of the sleeve is greater than the axial height of the roller so as to distribute said forces over an area of cooperation between the internal cylindrical surface of the sleeve and the external cylindrical surface of the arm greater than the area of cooperation between the internal cylindrical surface of the central bore of the roller and the external cylindrical surface of the sleeve
- the intermediate sleeve is mounted on the arm with axial clearance between two abutment surfaces
- the stiffness of the sleeve is determined so as to obtain an optimal distribution of the contact pressures due to the radial forces applied to the sleeve
- The seal includes means for reducing the coefficient of friction between the internal cylindrical surfaces of the sleeve and external of the arm; and
- These means consist of coating the internal cylindrical surface of the sleeve with a layer of material with a low coefficient of friction
Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which:
- Figure I is a half-view in axial section of a tripod constant velocity transmission joint fitted with force distribution sockets according to the invention
- Figure 2 is a diagram illustrating the distribution of pressures at the interface between the roller and the arm of a joint of the prior art
- Figure 3 is a view similar to that of Figure 2 illustrating the distribution of pressures at the interface between the intermediate sleeve and the arm of a transmission joint according to the invention; and
- Figure 4 is a schematic view in partial axial section of an arm of the tripod of the transmission joint of Figure 1 shown in three different operating positions
We recognize in Figure 1 a constant velocity transmission joint 10 which allows to connect a first shaft 12 to a second shaft 14
The first shaft 12 is connected to a bowl-shaped part 16 to which a tripod 18 is fixed.
Le tripode 18 comporte un moyeu central 20 duquel partent trois bras radiaux 22 régulièrement répartis à 1200 autour de l'axe du tripode et dont les extrémités axiales extérieures 24 sont fixées dans la portion en vis-à-vis en forme de voile cylindrique du bol 16. The tripod 18 comprises a central hub 20 from which three radial arms 22 regularly distributed at 1200 depart around the axis of the tripod and the external axial ends 24 of which are fixed in the opposite portion in the form of a cylindrical veil of the bowl 16.
Le second bras 14 est relié à une pièce en forme de fourche 26 qui comporte trois paires de chemins de roulement 28 régulièrement répartis autour de l'axe Y-Y du second arbre 14. Chaque paire de chemins de roulement 28 reçoit un galet 30 dont la surface externe 32 est sphérique et qui est monté rotatif et coulissant sur le bras correspondant 22. The second arm 14 is connected to a fork-shaped part 26 which comprises three pairs of raceways 28 regularly distributed around the axis YY of the second shaft 14. Each pair of raceways 28 receives a roller 30 whose surface external 32 is spherical and which is mounted to rotate and slide on the corresponding arm 22.
Conformément à l'invention, le galet 30 est monté sur le bras 22 avec interposition d'une douille 34 de répartition des efforts. According to the invention, the roller 30 is mounted on the arm 22 with the interposition of a sleeve 34 for distributing the forces.
Dans le mode de réalisation représenté, la douille 34 est une douille cylindrique creuse dont la surface cylindrique interne 36 coopère avec la surface cylindrique externe 38 du bras 22. In the embodiment shown, the sleeve 34 is a hollow cylindrical sleeve, the internal cylindrical surface 36 of which cooperates with the external cylindrical surface 38 of the arm 22.
La surface cylindrique interne 40 délimitée par l'alésage central du galet 30 coopère avec la surface cylindrique externe 42 de la douille 34. The internal cylindrical surface 40 delimited by the central bore of the roller 30 cooperates with the external cylindrical surface 42 of the sleeve 34.
Comme on peut le constater aux figures 1 et 4, la longueur axiale "1" de la douille 34 est nettement supérieure à la hauteur axiale "h" du galet 30. As can be seen in FIGS. 1 and 4, the axial length "1" of the bush 34 is significantly greater than the axial height "h" of the roller 30.
Le galet 30 est monté à rotation et coulissant sur la douille 34 qui est elle-même montée à rotation sur le bras 22. The roller 30 is mounted for rotation and sliding on the bush 34 which is itself mounted for rotation on the arm 22.
La douille 34 est également montée coulissante avec jeu axial sur le bras 22 entre deux surfaces de butées axiales opposées 44 et 46 formées respectivement sur le moyeu 20 du tripode et dans la surface interne du bol 16. The bush 34 is also slidably mounted with axial clearance on the arm 22 between two opposite axial abutment surfaces 44 and 46 formed respectively on the hub 20 of the tripod and in the internal surface of the bowl 16.
Les surfaces de butées axiales 44 et 46 sont prévues pour coopérer respectivement avec les surfaces d'extrémités axiales 48 et 50 de la douille 34. The axial abutment surfaces 44 and 46 are provided to cooperate respectively with the axial end surfaces 48 and 50 of the sleeve 34.
Le joint de transmission est représenté à la figure 1 dans sa position alignée dans laquelle le point d' intersection 01 du plan P contenant les axes des bras 22 du tripode avec l'axe X-X est situé sur l'axe Y-Y. The transmission joint is shown in Figure 1 in its aligned position in which the point of intersection 01 of the plane P containing the axes of the arms of the tripod 22 with the axis X-X is located on the axis Y-Y.
Lorsque le joint de transmission travaille sous angle, il se produit le phénomène connu sous le nom "d'offset" radial comme cela est représenté à la figure 4 où l'on a représenté trois positions A, B et C d'un bras 22 correspondant respectivement à la position alignée à la figure 1 et à deux positions de travail sous angle. When the transmission joint works at an angle, the phenomenon known as the radial "offset" occurs as shown in FIG. 4 where three positions A, B and C of an arm 22 have been represented. corresponding respectively to the position aligned in FIG. 1 and to two working positions at an angle.
On peut voir sur cette figure 4 le déplacement du point 01 en un point 02 puis 03 pour les deux positions
B et C.We can see on this figure 4 the displacement of the point 01 in a point 02 then 03 for the two positions
B and C.
On se reportera maintenant aux figures 2 et 3 pour l'explication des avantages résultant de l'utilisation d'une douille intermédiaire 34 conformément à l'inven- tion. Reference will now be made to FIGS. 2 and 3 for the explanation of the advantages resulting from the use of an intermediate sleeve 34 in accordance with the invention.
Dans un joint de transmission selon l'état de la technique comme celui schématisé à la figure 2, le galet 30 transmet au bras 22 un effort F du fait de la coopération entre sa surface cylindrique interne 40 avec la surface cylindrique externe 38 du bras. Effort F se répartit donc sur la hauteur axiale du galet 30 et se traduit par un diagramme de pressions hertziennes P schématisé sur cette figure. In a transmission joint according to the prior art such as that shown diagrammatically in FIG. 2, the roller 30 transmits to the arm 22 a force F due to the cooperation between its internal cylindrical surface 40 with the external cylindrical surface 38 of the arm. Effort F is therefore distributed over the axial height of the roller 30 and is reflected in a microwave pressure diagram P shown diagrammatically in this figure.
Grâce à l'invention telle qu'elle est schématisée à la figure 3, l'effort F appliqué au galet 30 est réparti à l'interface entre la douille 34 et le bras 22. Le galet 30 transmet l'effort F à la surface cylindrique externe 42 de la douille 34 qui coopere avec la surface cylindrique interne 40 du galet. Thanks to the invention as shown in FIG. 3, the force F applied to the roller 30 is distributed at the interface between the bush 34 and the arm 22. The roller 30 transmits the force F to the surface cylindrical outer 42 of the sleeve 34 which cooperates with the inner cylindrical surface 40 of the roller.
Du fait de sa très grande longueur axiale, par rapport à la hauteur axiale du galet 30, la douille 34 répartit l'effort F qui lui est appliqué par le galet 30 sur une aire de coopération entre sa surface cylindrique interne 36 et la surface cylindrique externe 38 du bras 22 qui est nettement supérieure à l'aire de coopération entre les surfaces 38 et 40 de la figure 2 De ce fait, la transmission de l'effort F se traduit par un diagramme de pressions hertziennes P schématisé à la figure 3 où l'on peut constater que le module de ces pressions est très nettement inférieur à celui de la figure 2. Due to its very long axial length, relative to the axial height of the roller 30, the bush 34 distributes the force F which is applied to it by the roller 30 over a cooperation area between its internal cylindrical surface 36 and the cylindrical surface external 38 of the arm 22 which is clearly greater than the area of cooperation between the surfaces 38 and 40 of FIG. 2 Therefore, the transmission of the force F results in a radio pressure diagram P shown diagrammatically in FIG. 3 where we can see that the modulus of these pressures is very much lower than that of FIG. 2.
Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la douille 34 possède une rigidité suffisante pour ne pas se déformer radialement sous l'effet de l'effort F qui lui est appliqué par le galet 30 de manière à répartir le plus uniformément possible cet effort sur la surface externe 38 du bras 22. The best results are obtained when the bush 34 has sufficient rigidity so as not to deform radially under the effect of the force F which is applied to it by the roller 30 so as to distribute this force as uniformly as possible on the external surface. 38 of arm 22.
Lorsque le joint de transmission est dans sa position alignée A de la figure 4, la douille 34 est centrée entre les surfaces de butée 44 et 46 et le galet 30 tourillonne sur le bras 22 au moyen de la douille intermédiaire 34 dont la surface cylindrique interne 36 peut être revêtue d'une couche de revêtement possédant un faible coefficient de friction. When the transmission joint is in its aligned position A in FIG. 4, the bush 34 is centered between the abutment surfaces 44 and 46 and the roller 30 pivots on the arm 22 by means of the intermediate bush 34 whose internal cylindrical surface 36 can be coated with a coating layer having a low coefficient of friction.
Ce type de fonctionnement se maintient lorsque le joint de transmission fonctionne sous angle et que cet angle est relativement faible et par exemple inférieur à 150. Pour un tel angle faible de fonctionnement, le galet 30 peut coulisser par rapport à la douille 34 qui reste centrée entre ses surfaces de butées axiales 44 et 46. This type of operation is maintained when the transmission joint operates at an angle and this angle is relatively small and for example less than 150. For such a small operating angle, the roller 30 can slide relative to the bush 34 which remains centered between its axial abutment surfaces 44 and 46.
Si l'angle de fonctionnement du joint est plus important, comme cela est représenté par exemple par la position C, la douille intermédiaire 34 est dans un premier temps entraînée en coulissement axial par le galet 30 par rapport au bras 22 jusqu'à ce qu'elle vienne en butée axiale. A partir de cette position en butée axiale, la douille 34 est freinée en rotation par rapport au bras 22 et le galet 30 tourillonne et coulisse par rapport à la douille 34. If the operating angle of the seal is greater, as shown for example by position C, the intermediate bush 34 is initially driven in axial sliding by the roller 30 relative to the arm 22 until 'it comes in axial stop. From this position in axial stop, the sleeve 34 is braked in rotation relative to the arm 22 and the roller 30 journals and slides relative to the sleeve 34.
Un avantage important est obtenu grâce à l'inven- tion du fait qu'elle permet l'utilisation de douilles intermédiaires revêtues intérieurement ce qui n'était pas possible dans l'état de la technique dans lequel les douilles intermédiaires étaient d'une longueur axiale sensiblement égale à la hauteur axiale du galet du fait des pressions hertziennes trop élevées qui détruisaient rapidement le revêtement interne. An important advantage is obtained thanks to the invention that it allows the use of internally coated intermediate sleeves which was not possible in the prior art in which the intermediate sleeves were of a length axial substantially equal to the axial height of the roller due to too high radio pressures which quickly destroyed the internal coating.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et la notion de douille intermédiaire doit être comprise de la manière la plus large, celle-ci pouvant ne pas être en matériau homogène mais constituée par exemple par une série d'aiguilles de grande longueur axiale tenues par une cage. The invention is not limited to the embodiment which has just been described and the concept of intermediate socket must be understood in the widest possible way, the latter possibly not being of homogeneous material but consisting for example of a series of long axial needles held by a cage.
Claims (6)
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