FR2726869A1 - Joint homocinetique - Google Patents
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Abstract
Joint homocinétique comportant une partie extérieure (11) pourvue d'une ouverture intérieure avec des rainures extérieures (18, 19) longitudinales, une partie intérieure (12) avec des rainures intérieures (20, 21) longitudinales, des billes (16, 17) guidées dans des paires de rainures extérieures et intérieures (18, 19; 20, 21) transmettant un couple, les rainures (18, 19; 20, 21) étant incurvées longitudinalement. Une cage annulaire (13) entre les parties extérieure (11) et intérieure (12) présente des fenêtres (30) où les billes (16, 17) sont maintenues dans un plan, et sont amenées dans un plan bissecteur lors de la flexion du joint. Les rainures sont asymétriques et dans la partie extérieure (11) sont réalisées des paires de rainures parallèles voisines, et dans la partie intérieure (12) sont réalisées des paires de rainures parallèles voisines, des paires de rainures extérieures et intérieures respectives étant associées les unes aux autres.
Description
L'invention se rapporte à un joint homocinétique sous forme d'un joint
homocinétique fixe comportant une partie extérieure pour la liaison avec une première partie d'entraînmement, qui forme une ouverture intérieure dans laquelle sont réalisées des rainures de roulement extérieures s'étendant sensiblement en direction longitudinale, comportant une partie intérieure pour la liaison avec une seconde partie d'entraînement, qui forme un corps de moyeu logé dans l'ouverture intérieure de la partie extérieure et sur lequel sont réalisées des rainures de roulement intérieures s'étendant sensiblement en direction longitudinale, comportant respectivement des billes qui sont guidées dans des rainures de roulement extérieures et intérieures associées par paires les unes aux autres et qui transmettant un couple de rotation, les rainures de roulement s'étendant de façon incurvée en direction longitudinale, et comportant une cage à billes annulaire située entre la partie extérieure et la partie intérieure et présentant en répartition périphérique des fenêtres de cage dans lesquelles les billes sont maintenues entre des butées axiales dans un plan commun, et sont amenées, lors de la flexion du joint, sur un plan bissecteur entre des axes qui se recoupent de la partie extérieure et de la partie intérieure, les rainures de roulement étant réalisées en section transversale de façon asymétrique, de telle sorte que des rainures de roulement extérieures et intérieures associées l'une à l'autre pour recevoir une bille portent sur les billes respectivement par des moitiés de rainure situées respectivement sur des côtés opposés en sens périphérique, et des rainures de roulement extérieures et intérieures voisines l'une de l'autre portent sur les billes par des moitiés de rainure
situées respectivement sur des côtés alternants en direction périphérique.
On connait un joint homocinétique de ce type du document JP 6-25567.
Cette publication se rapporte entre autres à des joints homocinétiques fixes RF (Rzeppa) et à des joints homocinétiques fixes UF
("Undercut-free" ou exempts de contre-dépouille).
Dans ce cas, les joints homocinétiques correspondants présentent respectivement dans la partie intérieure et dans la partie extérieure des rainures méridiennes dont les lignes médianes s'étendent dans des plans radiaux à travers l'axe du joint. Les lignes médianes des rainures, qui déterminent également la position des billes lorsque le joint n'est pas sollicité, sont séparées les unes des autres par des angles de séparation égaux. Dans chaque paire de rainures de roulement dans la partie extérieure et dans la partie intérieure, qui reçoivent conjointement une bille, une moitié de rainure respective est cependant réalisée en section transversale avec un centre de courbure décalé en direction périphérique par rapport à la ligne médiane de rainure, le décalage correspondant étant prévu, dans le cas de moitiés des rainures associées l'une à l'autre dans la partie extérieure et dans la partie intérieure, dans des directions périphériques opposées. La direction du décalage entre le centre de courbure particulier desdites moitiés de rainure et la ligne médiane des rainures alterne dans l'ensemble sur la périphérie de la partie extérieure et de la partie intérieure, respectivement d'une rainure à l'autre. L'effet de joints de ce type est que lors de la transmission du couple de rotation dans chaque sens de rotation, respectivement une paire de rainures et une bille sur deux sont chargées en premier lieu, cette charge s'effectuant via un contact de la bille avec les moitiés de rainure agencées de façon centrée par rapport à la ligne médiane de rainure, et les billes étant chargées en pression seulement par des forces actives dans une ligne d'action située environ à 45 par rapport à une direction radiale. Les moitiés de rainure présentant des centres de courbure décalés par rapport à la ligne médiane de rainure se trouvent à distance du contour de la bille, de sorte que ce que l'on exclut largement des forces dites passives qui agissent perpendiculairement aux forces actives. Les relations de charge au niveau des billes et dans les rainures sont plus avantageuses, par réduction des forces passives, que dans des joints présentant une forme de rainure en section transversale symétrique à l'intérieur et à
l'extérieur.
On voit à partir de la construction décrite en détail auparavant, que la fabrication des joints évoqués ici est très complexe, étant donné que chaque rainure individuelle nécessite au moins une opération d'usinage supplémentaire pour réaliser la moitié de rainure avec un centre de
courbure décalé en périphérie par rapport à la ligne médiane de raminure.
En partant de ceci, l'objectif sous-jacent à l'invention est de proposer une forme de joints homocinétiques sous forme de joints homocinétiques fixes, dans laquelle les forces passives dans les rainures de roulement sont réduites sous la charge du couple de rotation et offrent une
possibilité de fabrication améliorée.
La solution en est que l'on réalise dans la partie extérieure du joint des paires de rainures extérieures de respectivement deux rainures de roulement extérieures voisines l'une de l'autre qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre, et que l'on réalise dans la partie intérieure du joint des paires de rainures intérieures de respectivement deux rainures de roulement intérieures voisines l'une de l'autre qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre, des paires de rainures respectivement intérieures et extérieures étant associées les unes aux autres. Ceci signifie que des rainures respectivement voisines les uns des autres dans la partie extérieure et dans la partie intérieure présentent des lignes médianes parallèles les unes aux autres. Grâce à la construction proposée ici, il est possible de fabriquer respectivement deux rainures de roulement voisines l'une de l'autre dans la partie extérieure ou dans la partie intérieure conjointement en une opération d'usinage. Ceci inclut aussi bien la fabrication commune dans l'usinage sans enlèvement de
matière, que l'usinage commun lors d'opérations de meulage éventuelles.
Pour des outils séparés pour l'usinage sans enlèvement de matière, ceci signifie que l'on peut usiner respectivement deux rainures voisines avec un segment d'outil unitaire. Dans l'usinage avec enlèvement de matière, l'utilisation d'un outil de meulage de forme commun est possible pour les deux rainures voisines. Le nombre total des billes peut être augmenté ici au double, le cas échéant pour un dimensionnement inférieur des billes et des rainures, sans que le nombre des étapes d'usinage au niveau du joint augmente. Cependant, il est également possible, lorsqu'on utilise des billes et des sections transversales de rainures relativement grandes, de
réduire le nombre total des billes, par exemple à 4 paires de billes.
L'avantage des tracés de rainures parallèles par paires apparaît surtout en raison des rainures incurvées dans le cas de joints homocinétiques fixes, dans lesquels, selon l'état de la technique, on devrait usiner chaque rainure médiane individuellement. Dans ce cas, on considère comme joints homocinétiques en particulier les joints RF, RF 3+3 et UF, dont on
vient de parler.
Un développement particulièrement avantageux des joints correspondants, qui ressort de la construction conforme à l'invention, est que la cage à billes présente une fenêtre commune pour respectivement deux billes qui sont guidées dans des rainures de roulement ayant des lignes médianes parallèles. Ainsi, le nombre des opérations de
poinçonnage pour la réalisation des fenêtres sur la cage à billes se réduit.
En outre, grâce au rapprochement des paires de rainures de roulement, on peut obtenir éventuellement un gain dans la largeur des barrettes de la cage à billes entre les paires de billes respectives, de sorte que la solidité
de la cage à billes est augmentée.
En réalisation avantageuse, les rainures de roulement sont réalisées de telle sorte qu'elles encaissent lesdites forces actives en section transversale sous un angle d'environ 45 par rapport à des plans radiaux
à travers leurs lignes médianes.
Une première réalisation concrète est que les rainures de roulement individuelles sont respectivement en section transversale sensiblement symétriques, les distances entre des lignes médianes de rainures parallèles voisines des rainures de roulement extérieures dans la partie extérieure d'une part et des rainures de roulement intérieures dans la partie intérieure d'autre part présentent des valeurs différentes les unes
des autres.
Selon une seconde réalisation, on peut prévoir que les raminures de roulement individuelles sont respectivement en section transversale asymétriques, une moitié de rainure respective est approfondie par rapport à l'autre en se rapportant à la ligne médiane, et dans des rainures de roulement extérieures et intérieures associées les unes aux autres pour la réception d'une bille on approfondit des moitiés de rainure opposées en direction périphérique, et dans des rainures de roulement voisines les unes des autres, présentant des lignes médianes parallèles les unes des autres, on approfondit des moitiés de rainure situées symétriquement les
unes des autres.
Dans les deux cas, dans des rainures de roulement des paires de rainures extérieures, qui sont de préférence respectivement voisines, ce sont les moitiés de rainure directement au voisinage qui portent, tandis que dans des rainures de roulement voisines des paires de rainures intérieures, ce sont en correspondance les moitiés de rainure détournées les unes des autres qui portent. Des moitiés de rainure non porteuses qui sont au voisinage direct d'une paire de rainures peuvent être réalisées par une
gorge approfondie commune.
Des exemples de réalisation préférés de l'invention seront décrits et
expliqués dans ce qui suit en se rapportant aux dessins.
La fig. 1 montre un joint homocinétique conforme à l'invention sous forme d'un joint homocinétique fixe, dans une première réalisation comportant six paires de billes en section transversale; fig. 2 montre un joint homocinétique conforme à l'invention sous forme d'un joint homocinétique fixe, dans une seconde réalisation comportant quatre paires de billes en section transversale; fig. 3 montre un joint homocinétique conforme à l'invention sous forme d'un joint homocinétique fixe RF, selon la fig. I ou la fig. 2, en coupe longitudinale; fig. 4 montre un joint homocinétique fixe conforme à l'invention sous forme d'un joint RF 3+3 selon la fig. 1 en coupe longitudinale; et fig. 5 montre un joint homocinétique fixe conforme à l'invention sous
forme d'un joint UF, selon la fig. I ou la fig. 2, en coupe longitudinale.
Les figures 1 et 2 montrent chacune des joints homocinétiques fixes conformes à l'invention comportant six paires de billes (fig. 1) ou quatre paires de billes (fig. 2) en section transversale. Dans ce cas, respectivement une partie extérieure 11, une partie intérieure 12 et une cage à.billes 13 sont agencées de façon concentrique les unes par rapport aux autres. Dans la partie intérieure 12, on a enfiché dans un perçage axial un embout d'arbre 14, la partie intérieure 12 et l'embout d'arbre 14 étant reliés l'un à l'autre solidairement en rotation via une paire de dentures longitudinales 15. On voit six paires de billes 16, 17 réparties en périphérie, qui sont guidées dans des rainures de roulement 18, 19 de paires de rainures extérieures dans la partie extérieure, et dans des rainures de roulement 20, 21 de paires de rainures intérieures dans la partie intérieure. Les lignes médianes M, M2 qui définissent lesdites rainures de roulement s'étendent pour chaque paire de rainures parallèlement l'une à l'autre et respectivement à une distance égale par rapport à l'axe de joint A, de sorte que dans chaque section transversale à travers le joint homocinétique, la distance des lignes médianes M", M2 d'une paire de rainures de roulement est égale. Les distances périphériques des billes 16, 17 de chaque paire de billes sont inférieures aux distances périphériques entre les billes 16, 17 de différentes paires de billes voisines. Ceci favorise la réalisation montrée de la cage à billes 13 qui présente respectivement une fenêtre commune 30 pour les billes 16, 17 d'une paire de billes. Cette différence des distances périphériques des billes les unes par rapport aux autres est avantageuse, mais elle n'est pas nécessaire. Les rainures de roulement 18, 19 d'une paire de rainures extérieures dans la partie extérieure sont pourvues, respectivement sur une moitié de rainure en section transversale, d'élargissements 22, 23 qui sont dirigés chacun vers l'extérieur quant à la paire de billes. Les rainures de roulement 20, 21 d'une paire de rainures intérieure dans la partie intérieure sont pourvues chacune d'évidements 24, 25 qui s'élargissent et qui sont situés à l'intérieur quant à la paire de bille, et qui sont reliés en une gorge commune 26. Grâce à cette réalisation des rainures de roulement, respectivement une seule bille d'une paire de billes transmet une charge active pour chaque sens de transmission du couple de rotation, à savoir en direction des lignes d'action W, W2 situées sous un angle de 45 par rapport à une direction radiale. En raison de ces élargissements d'une moitié de rainure respective en section transversale, la bille reste dans ce cas exempte de forces passives. Pour un tracé qui est en principe parallèle et égal des rainures de roulement voisines des paires de rainures, et ainsi pour une association égale des billes conforme à l'invention, celles-ci pourraient être maintenues également dans des fenêtres respectivement individuelles séparées de la cage à
billes 13, sans que l'on quitte par ce fait le cadre l'invention.
Les sections transversales selon les figs. 1 ou 2 sont de façon égale représentatives pour chacun des joints selon les coupes longitudinales
dans les figs. 3, 4 ou 5.
Dans les figs. 3 à 5, on voit en coupe longitudinale respectivement un joint comportant une partie extérieure 11, une partie intérieure 12 et une cage à billes 13. On voit comment l'embout d'arbre 14 est enfiché dans la partie intérieure 12 et qu'une paire de dentures d'arbre 15 établit entre les deux la liaison solidaire en rotation. Un anneau de bocage 27 bloque les
parties axialement les unes par rapport aux autres.
Dans les figs. 3 et 4, la partie extérieure 11 et la cage à billes 13 présentent une paire de surfaces sphériques 28 dont le centre se trouve au centre Z du joint. La partie intérieure 12 et la cage à billes 13 présentent en outre une paire de surfaces sphériques 29 dont le centre de courbure se trouve également au centre Z du joint. Lors de la flexion du joint, la commande de la cage est assurée par conséquent indirectement par les billes 16, 17 qui sont logées sans jeu dans les fenêtres de cage en coupe longitudinale entre des butées axiales 31, 32, et amènent ainsi la cage à billes 13 sur le plan bissecteur. La commande des billes 16, 17 est assurée directement par le tracé des rainures de roulement dans la partie
extérieure 11 ou dans la partie intérieure 12.
Dans la fig. 3, les centres de courbure ZA des rainures 18, 19 sont décalés dans une première direction axialement par rapport au centre Z du joint, et les centres ZB des rainures 20, 21 dans une seconde direction par rapport au centre Z du joint. La coupe longitudinale et le décalage montrés ici des centres de courbure s'appliquent pour toutes les rainures
du joint homocinétique illustré.
A la fig, 4, les rainures 18f, 191 de la partie extérieure 1 1 et les rainures ", 21 de la partie intérieure 12, qui sont illustrées dans la moitié supérieure du dessin, coïncident exactement avec celles de la fig. 3, c'est-à-dire que leurs centres de courbure ZAi1 Z. sont décalés, comme décrit, axialement en directions opposées par rapport au centre Z du joint. Les rainures 182, 192 illustrées dans la moitié inférieure du dessin dans la partie extérieure 11 et les rainures 202, 212 dans la partie intérieure 12 par contre présentent des centres de courbure ZA2, Z2 décalés en sens opposé aux premiers centres, c'est-à-dire que dans ce cas, les centres de courbure ZA2 des rainures 182, 192 dans la partie extérieure 11 coïncident avec les centres de courbure ZB, et les centres de courbure ZB2 des rainures 202, 212 dans la partie intérieure 12 coïncident avec les centres de courbure ZAI Grâce à ceci, on assure que lors de la flexion du joint, parmi les billes opposées dans plan de flexion, respectivement toutes les deux contribuent activement à la commande de la cage, ou respectivement toutes les deux entrent dans des régions de rainure d'une profondeur plus prononcée. Grâce à la réalisation alternante de ces deux réalisations de rainure sur la périphérie, il existe respectivement sur une partie des rainures des relations de commande avantageuses et sur l'autre partie des rainures des relations avantageuses
pour la transmission du couple de rotation.
A la fig. 5, la cage à billes 13 présente avec la partie extérieure 11 une première paire de surfaces sphériques 28 dont le centre Zx est décalé axialement dans une première direction par rapport au centre Z du joint, et avec la partie intérieure 12 une seconde paire de surfaces sphériques 29 dont le centre de courbure Zy est décalé axialement dans la seconde direction par rapport au centre Z du joint. Lors de la flexion du joint, une force de commande directe est ainsi exercée sur la cage. Les billes 16, 17 sont amenées sur le plan bissecteur au moyen de la cage à billes 13 dans les fenêtres de laquelle elles sont logées sans jeu en coupe longitudinale entre des butées axiales 31, 32. Les ramures 18, 19 dans la partie extérieure 11 présentent une première région incurvée dont le centre de courbure ZA est axialement décalé par rapport au centre Z du joint, et s'ouvrent alors vers la face ouverte de la partie extérieure 11 sensiblement en ligne droite. Les rainures 20, 21 de la partie intérieure 12 présentent une région incurvée, dont le centre de courbure ZB est décalé en direction opposée vers le centre de courbure ZA par rapport au centre Z du joint, et se prolongent en raccordement à celle-ci vers la face
fermée de la partie extérieure 11 également en ligne droite.
La réalisation du joint homocinétique conforme à l'invention en coupe longitudinale selon les figs. 3, 4 et 5 coïncide avec les modes de construction de joint connus de l'état de la technique. Par conséquent, les fonctions de commande sont les mêmes que dans les joints RF, joints RF
3+3 et joints UF connus.
Claims (7)
1. Joint homocinétique sous forme d'un joint homocinétique fixe comportant une partie extérieure (11) pour la liaison avec une première partie d'entraînement qui forme une ouverture intérieure dans laquelle sont réalisées des rainures de roulement extérieures (18, 19) s'étendant sensiblement en direction longitudinale, comportant une partie intérieure (12) pour la liaison avec une seconde partie d'entraînement (14) qui forme un corps de moyeu logé dans l'ouverture intérieure de la partie extérieure et sur lequel sont réalisées des rainures de roulement intérieures (20, 21) s'étendant sensiblement en direction longitudinale, comportant respectivement des billes (16, 17) qui sont guidées dans des rainures de roulement extérieures et intérieures (18, 19; 20, 21) associées par paires les unes aux autres et qui transmettant un couple de rotation, les rainures de roulement (18, 19; 20, 21) s'étendant de façon incurvée en direction longitudinale, et comportant une cage à billes annulaire (13) située entre la partie extérieure et la partie intérieure et présentant en répartition périphérique des fenêtres de cage (30) dans lesquelles les billes (16, 17) sont maintenues entre des butées axiales (31, 32) dans un plan commun, et sont amenées, lors de la flexion du joint, dans un plan bissecteur entre des axes qui se recoupent de la partie extérieure (11) et de la partie intérieure (12), les rainures de roulement étant réalisées en section transversale de façon asymétrique, de telle sorte que des rainures de roulement extérieure et intérieure (18, 19; 20, 21) associée l'une à l'autre pour recevoir une bille portent sur les billes (16, 17) par des moitiés de rainure situées respectivement sur des côtés opposés en sens périphérique, et que des rainures de roulement extérieure et intérieure (18, 19; 20, 21) voisines l'une de l'autre portent sur les billes (16, 17) par des moitiés de rainure situées respectivement sur des côtés alternants en direction périphérique, caractérisé en ce que dans la partie extérieure (11) sont réalisées des paires de rainures extérieures formées respectivement par deux rainures de roulement il extérieures (18, 19) voisines l'une de l'autre, qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre, et dans la partie intérieure (12) sont réalisées des paires de rainures intérieures formées respectivement par deux rainures de roulement intérieures (20, 21) voisines l'une de l'autre qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre, des paires de rainures extérieures et
intérieures respectives étant associées les unes aux autres.
2. Joint homocinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage à billes (13) présente une fenêtre commune (30) respectivement pour deux billes voisines (16, 17) qui sont guidées dans des paires de
rainures (18, 19; 20, 21) associées les unes aux autres.
3. Joint homocinétique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que les rainures de roulement (18, 19; 20, 21) portent en section transversale sous un angle d'environ i45 par rapport à des
plans radiaux à travers leurs lignes médianes (MI, M2).
4. Joint homocinétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que les rainures de roulement individuelles (18, 19; 20, 21) sont respectivement en section transversale sensiblement symétriques, les distances entre les rainures de roulement des paires de rainures extérieures d'une part et les rainures de roulement (20, 21) des paires de rainures intérieures d'autre part présentent des valeurs
différentes les unes par rapport aux autres.
5. Joint homocinétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que les rainures de roulement individuelles (18, 19; 20, 21) sont respectivement en section transversale sensiblement asymétriques, par le fait qu'une moitié de rainure est approfondie, de manière que sur des paires de rainures extérieures d'une part et des paires de rainures intérieures d'autre part associées les unes aux autres, des moitiés de rainures respectivement opposées en direction périphérique sont approfondies dans un agencement qui est dans
l'ensemble symétrique.
6. Joint homocinétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que sur les rainures de roulement (18, 19) des paires de rainures extérieures, des moitiés de rainure directement voisines les unes
des autres sont porteuses.
7. Joint homocinétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que des moitiés de rainures directement voisines et non porteuses, en particulier sur les rainures de roulement (20, 21) des paires de raminures intérieures, sont formées par une gorge commune
approfondie (26).
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