FR2843431A1 - Joint homocinetique et palier de roue - Google Patents
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Abstract
Joint homocinétique formé d'un élément extérieur avec un bol et une queue munie d'une denture à sa périphérie extérieure, la queue étant dirigée axialement par rapport au fond du bol, caractérisé par une zone traitée par induction, réalisée dans la partie de fond (33) du bol (26) de l'élément extérieur (12) du joint homocinétique (3).
Description
Domaine de l'invention La présente invention concerne un joint
homocinétique destiné à un système de transmission de puissance d'un véhicule, à diverses machines industrielles ou à des installations analogues ainsi qu'un palier de roue pour recevoir à rotation une roue motrice d'un véhicule. Etat de la technique Un palier de roue d'un véhicule comme celui de la figure 6 comprend comme composants principaux une fusée 1, un palier à double rangée 2 et un joint homocinétique 3. Le joint homocinétique 3 est inséré 10 de force dans la périphérie intérieure de la fusée 1 du palier pour permettre la transmission d'un couple. La figure 5 montre un élément extérieur 12 d'un joint homocinétique 3, connu, monté dans le palier de roue de la figure 6. Les composants du palier de roue sont réalisés comme indiqué ci-après. La fusée 1 porte un chemin de roulement intérieur 4 formé à sa périphérie extérieure ainsi qu'un moyeu de roue zone 6 pour recevoir une roue non représentée. Les vis 7 pour fixer le disque de la roue sont réparties à intervalles réguliers dans la direction périphérique du moyeu 6. Un anneau intérieur 9 est monté sur la partie en gradin 8 de diamètre 20 réduit de la surface périphérique extérieure de la fusée 1, du côté intérieur du véhicule. Une piste ou chemin 5 du côté intérieur est réalisée sur la surface périphérique extérieure de l'anneau intérieur 9. La surface périphérique intérieure de l'ensemble du perçage recevant la fusée 1 comporte
une denture 10.
Pour éviter tout déplacement, l'anneau intérieur 9 est
monté de force avec' une contrainte appropriée. La piste intérieure 4 du côté extérieur du véhicule, formée sur la surface périphérique extérieure de la fusée 1 et la piste intérieure 5 prévue du côté intérieur du véhicule formée sur la surface périphérique extérieure de l'anneau intérieur 9 ser30 vent de pistes intérieures pour la double rangée d'organes de roulement.
L'anneau intérieur 9 est monté de force sur la partie à épaulement 8 de diamètre réduit de la fusée 1; un élément extérieur 12 du joint homocinétique 3 inséré du côté intérieur de la fusée 1 dans la direction axiale est fixé à la fusée 1 pour toucher l'extrémité de l'anneau intérieur 9 avec 35 l'épaulement 13 de l'élément extérieur 12. On évite ainsi que l'anneau intérieur 9 ne se dégage, tout en assurant une mise en précontrainte.
L'anneau extérieur 14 comporte deux chemins ou pistes 15, 16 à sa surface périphérique intérieure en regard des chemins intérieurs
4, 5 de la fusée 1 et de l'anneau intérieur 9 respectif ainsi qu'une bride par vis 17 pour être fixée au châssis du véhicule (non représenté). Cette bride 17 est fixée par vis à une patte d'un dispositif de suspension du véhicule.
Le palier 2 est un palier à billes à double rangée et contact angulaire. Les organes de roulement 18 sont placés entre les chemins intérieurs 4, 5 et les chemins extérieurs 15, 16. Les chemins intérieurs 4, 5 sont formés sur la surface périphérique extérieure de la fusée 1 et de l'anneau intérieur 9. Les chemins extérieurs 15, 16 sont formés sur la 10 surface périphérique intérieure de l'anneau extérieur 14. Les galets 18 des rangées respectives sont maintenus par une cage (non représentée) à intervalles réguliers dans la direction périphérique. Une paire de joints d'étanchéité 19, 20 est logée dans la périphérie intérieure de l'anneau extérieur 14 aux deux extrémités du palier 2 pour rendre étanche l'espace 15 annulaire entre l'anneau extérieur 14, la fusée 1 et l'anneau intérieur 9 évitant que la charge de graisse du palier ne fuie. On évite également la
pénétration d'eau et de corps étrangers.
Le joint homocinétique 3 comporte un élément extérieur 12 avec une rainure ou gorge 2 formant un chemin dans la surface périphéri20 que à l'opposé de la gorge formant un chemin 21 de l'élément extérieur 12 du joint homocinétique; les billes 24 sont placées entre la gorge 21 de l'élément extérieur 12 et la gorge 22 de l'élément intérieur 23 du joint. Une cage 25 maintient les billes 24 entre l'élément extérieur 12 et l'élément
intérieur 23 du joint homocinétique.
L'élément extérieur 12 comporte une partie en forme de bol 26 recevant l'élément intérieur 23, les billes 24 et la cage 25 ainsi qu'une partie de tige 27 faisant corps avec le bol 26 et venant en saillie de celui-ci dans la direction axiale. Cette partie en forme de tige ou queue 27 comporte une denture axiale 11 dans sa surface périphérique extérieure. Pour 30 relier le joint homocinétique 3 à la fusée 1, on introduit la queue 27 dans l'orifice de la fusée 1 pour que la surface périphérique extérieure de la queue 27 et la surface périphérique intérieure de l'orifice traversant soient solidarisées les dentures 11, 10 formées sur ces surfaces respectives. Un écrou 29 est vissé sur la partie filetée 28 de l'extrémité de la queue. Cet 35 écrou est ensuite serré. Pour appliquer une précontrainte contrôlée par la
force axiale produite par le serrage de l'écrou 29.
Selon la figure 5 l'élément extérieur 12 du joint homocinétique 3 comprend un bol 26 et une queue ou tige 27. Le bol 26 est muni d'un ensemble de gorges formant des chemins 21 dans sa surface périphérique intérieure. Un épaulement 13 est réalisé sur la surface périphérique extérieure au niveau du fond. La queue 27 présente une surface arrière 30 qui est la surface d'extrémité de l'épaulement du bol 26 destinée 5 à venir en butée contre la partie d'extrémité de la bague intérieure 9; la
queue 27 comporte également une partie filetée 28 et une partie dentée 30 pour permettre la transmission du couple entre la fusée 1 et la queue 27.
La queue 27 est fixée à la fusée 1 par le serrage de l'écrou 29 sur la partie filetée 28 de façon que la denture 11 puisse transmettre le couple à la fu10 sée 1.
Une partie de base 31 de la queue 27 subit des contraintes de traction par le serrage de l'écrou 29 sur la partie filetée 28, des contraintes de cisaillement par le couple transmis par la denture 11 ainsi que les contraintes de flexion par la fusée 1 portant la roue. Comme la partie de base 31 de la queue 27 doit être suffisamment résistante pour ces
contraintes composées, cette partie de base 31 est conçue avec une épaisseur de paroi suffisante dans la face arrière 30 et on lui applique un traitement de surface.
Toutefois, augmenter l'épaisseur de la paroi au niveau de la 20 face arrière 30 augmente le poids du joint homocinétique 3 ce qui est un inconvénient. Comme on place le centre de l'élément extérieur 12 aussi près que possible du centre du tourillon, les possibilités de conception de la partie de base 31 de la queue 27 sont limitées de sorte que la forme qui se poursuit après les dents 11 jusqu'à la face arrière 30 correspond à un 25 chanfrein. Cette limitation de conception concentre les contraintes à la fois au niveau de la denture 11 et de la partie de base du fait de la forme du chanfrein ce qui diminue la résistance. Une contre-mesure possible pour résoudre ce problème consiste à agrandir le diamètre extérieur de la partie de base 31 de la queue 27. Toutefois cette solution n'est pas bonne 30 car elle nécessite une modification totale de la conception des parties de
roue du véhicule.
En général, la région allant de la partie dentée 11 de la queue 27 jusqu'à l'épaulement 13 du bol 26 avec la face arrière 30 de la partie de base 31 (la zone traitée par induction porte la référence A) et une 35 région de chemins qui est la surface périphérique intérieure dans laquelle est formée la gorge 21 du bol 26 (zone traitée par induction B) sont soumises à un traitement de surface par un chauffage par induction. La paroi de la face arrière 30 est plus mince du fait que la partie de base 31 de la queue 27 est soumise à un traitement par induction. Toutefois comme la partie de base 31 est chanfreinée, la profondeur de la partie traitée sera faible au niveau de la partie de base 31. Cette profondeur diminue de façon très significative si le diamètre extérieur de l'épaulement 13 est égal 5 ou supérieur au double du diamètre intérieur de la partie dentée de la
queue 27.
Cela provient du fait que la partie de base 31 est difficile à traiter par crainte d'une fissure de trempe et de la fusion du coin 32. On peut avoir une fissure de trempe et une fusion si la denture 11 de la 10 queue 27, la surface arrière 30 de la partie de base 31 et l'épaulement 13 du bol 26 sont soumis à un traitement par induction simultanément car il est difficile de concentrer la chaleur dans la partie de base 31 de la queue 27 alors qu'il est facile de concentrer la chaleur au niveau du coin 32 entre la surface arrière 30 et la partie de coin 13. Une fissure de trempe est 15 susceptible de se produire plus fréquemment dans le cas d'un traitement
par induction plutôt que dans d'autres traitements thermiques car le temps de montée en température jusqu'à une température élevée (900 à 1000 C) est de l'ordre de quelques secondes; il en est de même de la durée de refroidissement.
Une solution possible pour remédier à ce problème consiste à utiliser un noyau en ferrite ou une matière analogue pour la partie de base 31 de la queue 27, pour faciliter la concentration de chaleur dans la partie de base 31 pendant le traitement par induction. Toutefois en pratique il est difficile d'obtenir une bonne concentration thermique dans la 25 partie de base 31. Un autre remède possible consiste à chanfreiner l'épaulement 13 du bol 26 pour obtenir un angle obtus. Toutefois, cela risque de détériorer de manière significative les caractéristiques d'étanchéité. Une autre solution possible pour améliorer la résistance de 30 la partie de base 31 de la queue 27 consiste à changer la matière de
l'élément extérieur 12 et prendre un alliage d'acier. Mais cela ne peut être une solution efficace car on réduit ainsi de manière significative les possibilités de forgeage. Une autre solution possible consiste à améliorer la résistance à la fatigue par grenaillage. Toutefois cette solution n'améliore 35 pratiquement pas la résistance statique et la résistance à l'impact.
Pour éviter les fissures de trempe du coin 32 entre la surface arrière 30 et l'épaulement 13 il faut de nombreux contrôles de qualité y compris la vérification du jeu entre la bobine de chauffage par induction
et l'élément extérieur 12, le contrôle thermique pendant le chauffage par la bobine, l'optimisation de la fréquence, le contrôle de la concentration de réfrigérant, celle-de l'instant de début de refroidissement et le contrôle de la qualité ce qui se traduit en fait par un rendement faible et un cot éle5 vé.
Exposé de l'invention
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients et solutions connus et se propose de développer un joint homocinétique permettant d'améliorer la résistance de la partie de base de la 10 queue par des moyens simples et efficaces.
A cet effet l'invention concerne un joint homocinétique tel que défini cidessus ayant un élément extérieur avec une partie en forme de bol et une queue dont la surface périphérique extérieure est dentée, cette queue étant dirigée axialement à partir du bol. Ce joint homocinéti15 que est caractérisé pour une zone traitée par induction dans la partie de fond du bol de l'élément extérieur. La denture envisagée ici peut être constituée par une cannelure. Le bol évoqué ci-dessus et la queue peuvent
être en une seule pièce ou deux pièces séparées.
En général la denture de la queue, une face arrière de la 20 partie de base et une partie formant épaulement du bol de cet élément
extérieur du joint homocinétique sont soumises à un traitement par induction. Toutefois, selon l'invention, le fond du bol est soumis localement à un traitement par induction pour durcir sa surface. Ce traitement par induction de la partie de fond du bol augmente la résistance de cette par25 tie de fond de la tige dont la surface a été traitée par induction.
Le joint homocinétique décrit ci-dessus comporte une zone traitée par induction dans la partie de base de la queue et une zone non traitée peut rester de préférence entre la zone traitée par induction dans la partie de base de la tige et dans le fond du bol. Du fait de cette surface 30 non traitée entre la surface traitée par induction dans la partie de base de la queue et celle de la partie de fond du bol, toute la surface allant de la partie de base de la queue jusqu'au fond du bol est durcie, il est difficile d'améliorer la résistance à la fatigue et la résistance à l'impact chute de
manière significative.
Dans le joint homocinétique selon l'invention, la zone traitée par induction de la partie de base de la queue est formée de préférence après avoir réaliser la zone traitée par induction de la partie de fond du bol. Si la partie de fond du bol est soumise à un traitement par induction,
après le traitement par induction de la partie de base de la queue, la surface de la partie de fond risque de se ramollir pendant le chauffage.
Comme la partie de base de la queue est soumise à un traitement par induction après la partie de fond du bol, la surface de la partie de fond du 5 bol ne risque pas d'être ramollie grâce à la forme conçue pour que le traitement par induction soit difficile ce qui donne une profondeur de traitement plus réduite. Cela facilite la formation de la zone non traitée entre la
partie de base de la queue et la partie de fond du bol.
Un joint homocinétique selon une autre caractéristique de 10 l'invention comporte un élément extérieur avec une partie en forme de bol et une queue munie d'une denture à sa surface périphérique extérieure, la queue partant axialement de la partie de bol. Le joint universel a un épaulement avec un diamètre extérieur formé à la périphérie extérieure du fond du bol, ce diamètre est égal ou supérieur au double du diamètre ex5 térieur de la partie dentée de la queue. Le joint universel est caractérisé en ce que la profondeur de la zone traitée par induction dans la partie de
base de la queue est fixée à 3 mm ou moins.
Lorsqu'on réalise le traitement par induction d'un joint homocinétique dont le diamètre extérieur de la partie d'épaulement est 20 égal ou supérieur au double du diamètre extérieur de la partie dentée de la queue, la chaleur se concentre principalement dans le coin entre la partie de base et l'épaulement du bol. Toutefois, on peut éviter la formation de fissures de trempe dans la partie de coin entre la partie de base et l'épaulement du bol si l'on maintient la profondeur de la zone traitée par 25 induction à du plus 3 mm. Si le diamètre extérieur de la partie d'épaulement est inférieur au double du diamètre extérieur de la denture de la queue, il n'y a aucune difficulté de forte concentration de chaleur dans la partie de coin entre la partie de base et la partie d'épaulement du bol. Si la profondeur de la zone traitée par induction dans la partie de 30 base dépasse 3 mm, le coin entre la partie de base et la partie d'épaulement est surchauffé ce qui risque de produire des fissures de
trempe lorsque l'on refroidit avec de l'eau.
Dans le joint homocinétique selon l'invention, la zone traitée par induction de la partie de fond du bol peut être réalisée en même temps 35 si la zone traitée par induction est réalisée dans la partie de chemin prévue au niveau de la surface périphérique intérieure de l'élément extérieur
du joint.
Le joint universel selon l'invention peut s'appliquer à un palier de roue comportant un élément extérieur ayant une double rangée de chemins extérieurs sur sa périphérie intérieure, un élément intérieur avec une double rangée de chemins intérieurs en regard des chemins ex5 térieurs respectifs et une double rangée d'organes de roulement entre les chemins de l'élément extérieur et de l'élément intérieur, le joint universel
étant logé dans l'élément intérieur par les dentures.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 10 détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une section d'un joint homocinétique selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une section d'un palier de roue équipé d'un joint homoci15 nétique selon la figure 1, - la figure 3 est un tableau montrant les résultats d'essais comparatifs entre un produit classique sans fond traité par induction dans le boi et un produit selon l'invention avec un fond traité par induction, - la figure 4 est un tableau donnant les résultats de l'examen de la pré20 sence de fissures de trempe dans la partie de coin entre la face arrière et l'épaulement en fonction de différentes profondeurs de parties traitées dans la partie de base, - la figure 5 est une vue en coupe d'un joint homocinétique connu,
- la figure 6 est une vue en coupe d'un palier de roue avec un joint homo25 cinétique selon la figure 5.
Description de modes de réalisation
La figure 1 montre un mode de réalisation d'un joint homocinétique selon l'invention qui présente tout particulièrement son élément extérieur. La figure 2 donne un exemple d'une structure de palier de roue 30 avec un joint homocinétique selon ce mode de réalisation. Les mêmes références numériques sont utilisées pour les composants identiques ou analogues à ceux des figures 5 et 6. Le palier de roue comprend comme composants principaux une fusée 1, un palier à double rangée 2 et un joint homocinétique 3. Le joint homocinétique 3 est monté de force dans la 35 périphérie intérieure de la fusée 1 pour permettre la transmission du couple.
La fusée 1 comporte un chemin intérieur 4 du côté extérieur du véhicule, sur sa surface périphérique extérieure et un moyeu de roue 6 pour fixer une roue non représentée. Des vis 7 servent à bloquer le disque de roue. Ces vis sont fixées à intervalles réguliers dans la direction périphérique du moyeu 6. Un anneau intérieur 9 est monté sur la partie en gradin 8 de diamètre réduit formé sur la surface périphérique exté5 rieure de la fusée 1, du côté de l'extrémité intérieure du véhicule. Un chemin intérieur 5 sur le côté intérieur est formé sur la surface périphérique extérieure de l'anneau intérieur 9. La surface périphérique intérieure de
l'orifice traversant de la fusée 1 comporte une denture 10.
Pour éviter tout déplacement, l'anneau intérieur 9 est 10 monté de force avec une précontrainte appropriée. Le chemin intérieur 4 du côté extérieur formé sur la surface périphérique extérieure de la fusée 1 et le chemin intérieur 5 du côté intérieur, formé sur la surface périphérique extérieure de l'anneau intérieur 9 servent de chemins intérieurs pour un montage à double rangée. L'anneau intérieur 9 est monté de force 15 sur la partie en gradin 8 ou épaulement de diamètre réduit de la fusée 1; un élément extérieur 12 du joint universel 3 monté à partir du côté intérieur de la fusée 1 dans la direction axiale est alors serré sur la fusée 1 pour venir contre la partie d'extrémité de l'anneau intérieur 9 avec la partie d'épaulement 13 de l'élément extérieur 12 du joint homocinétique de 20 façon à éviter que l'anneau intérieur 9 ne se dégage tout en réalisant une
mise en précontrainte.
L'anneau extérieur 14 porte des chemins ou pistes 15, 16 extérieurs sur sa surface périphérique intérieure en regard des chemins ou pistes intérieures 4, 5 de la fusée 1 et de l'anneau intérieur 9 ainsi 25 qu'une bride 17 pour la fixation au châssis du véhicule (non représenté).
Cette bride 17 est fixée à la patte non représentée du dispositif de suspension du véhicule par l'intermédiaire de vis.
Le palier 2 est un palier à billes, à contact angulaire, à double rangée. Il reçoit des organes de roulement 18 entre les chemins 30 intérieurs 4, 5 et les chemins extérieurs 15, 16. Les chemins intérieurs 4, sont formés sur la surface périphérique extérieure de la fusée 1 et de l'anneau intérieur 9 respectif. Les chemins extérieurs 15, 16 sont réalisés sur la surface périphérique intérieure de l'anneau extérieur 14. Les organes de roulement 18 des rangées respectives sont maintenus par une cage 35 non représentée à intervalles dans la direction périphérique. Une paire de joints d'étanchéité 19, 20 est prévue à la périphérie intérieure de l'anneau extérieur 14 aux deux extrémités du palier 12 pour rendre étanche l'espace annulaire entre l'anneau extérieur 14 et la fusée 1 ainsi que l'anneau intérieur 9, pour éviter que la graisse chargée dans le palier ne fuie. Cela permet également d'éviter la pénétration d'eau et de corps étrangers. Le joint universel 3 comporte un élément extérieur 12, un 5 élément intérieur 23, des billes 24 et une cage 25. L'élément extérieur 12 est muni d'une gorge 21 formant un joint dans la surface périphérique intérieure. L'élément intérieur 23 du joint comporte une gorge formant un chemin 22 dans sa surface périphérique extérieure en regard de la gorge formant le chemin 21 de l'élément extérieur 12 du joint. Les billes 24 sont 10 placées entre la gorge 21 de l'élément extérieur 12 et la gorge 22 de l'élément intérieur 23. La cage 25 maintient les billes 24 entre l'élément
extérieur 12 et l'élément intérieur 23 du joint homocinétique.
L'élément extérieur 13 comporte une partie en forme de bol 26 recevant l'élément intérieur 23, les billes 24 et la cage 25 ainsi qu'une 15 queue 27 faisant corps. La queue 27 est dirigée dans la direction axiale par rapport au bol 26. Une denture 11 est formée dans la surface extérieure de la queue. La queue 27 se place dans le perçage traversant de la fusée 1 de façon que la surface périphérique extérieure de la tige 27 et la surface périphérique intérieure du perçage traversant soient ajustées l'une 20 à l'autre par leurs dentures 11, 10 respectives. Un écrou 29 placé sur la partie filetée 28 à l'extrémité de la queue est serré pour bloquer le joint homocinétique 3 à la fusée 1. La précontrainte se contrôle par la force
axiale exercée par le serrage de l'écrou 29.
Comme représenté à la figure 1, l'élément extérieur 12 com25 porte un bol 26 avec un ensemble de gorges formant les chemins 21 dans sa surface périphérique intérieure ainsi qu'une partie formant épaulement 13 à la surface périphérique extérieure correspondant à son fond. La queue 27 a une surface arrière 30 qui est la surface d'extrémité de l'épaulement du bol 26 de façon à venir en appui contre l'extrémité de 30 l'anneau intérieur 9. Les dents 11 permettent ainsi la transmission du
couple entre la fusée 1 et la queue 27 ainsi que la partie filetée 28. La queue 27 est fixée à la fusée 1 par le serrage de l'écrou 29 sur la partie filetée 28 de manière que la denture 11 permette la transmission du couple à la fusée 1.
Ainsi, les contraintes de traction résultant de la force de serrage de l'écrou 29 sur la partie filetée 28, les contraintes de cisaillement engendrées par la transmission du couple par la denture 11 et les contraintes de flexion engendrées par la fusée 1 sur laquelle est montée la O10
roue agissent sur la partie de base 31 de la queue 27. Comme la partie de base 31 de la queue 27 doit avoir une résistance suffisante pour les contraintes composées évoquées ci-dessus, il faut concevoir la partie de base 31 pour avoir une épaisseur suffisante au niveau de la face arrière 30 ain5 si qu'une surface avec un traitement thermique.
De manière générale, l'élément extérieur 12 du joint homocinétique 3 est soumis à un traitement par induction dans la zone allant de la denture 11 de la queue 27 jusqu'à l'épaulement 13 du bol 26 en passant par la surface arrière 30 de la partie de base 31 (zone traitée par in10 duction A) ainsi qu'une partie de chemin formée sur la surface
périphérique intérieure du bol 26 avec la gorge 21 (zone traitée par induction B).
Dans ce mode de réalisation, le fond 33 du bol est soumis localement à un traitement par induction (zone traitée par induction C) 15 pour durcir la surface. Cela augmente la résistance de la partie de base 31
de la queue 27 dont la surface est traitée par induction. Le traitement par induction de la zone C du fond 33 n'est pas lié à la zone traitée par induction B de la partie de chemin du bol 26 mais est réalisé localement.
Dans le joint homocinétique 3, on laisse une zone D non 20 traitée entre la zone traitée par induction A de la partie de base 31 de la queue 27 et la zone traitée par induction C dans le fond 33 du bol 26. En l'absence de zone non traitée D entre la zone traitée par induction A de la partie de base 31 et la zone traitée par induction C de la partie de fond 3 du bol, toute la zone allant de la partie de base 31 de la queue 27 jusqu'à 25 la partie de fond 33 du bol deviendra une région traitée dont il sera difficile d'augmenter la résistance à la fatigue et dont on détériore brutalement
la résistance à l'impact.
Dans ce joint homocinétique 3, la zone traitée par induction A de la partie de base 31 de la queue 27 est réalisée après la zone traitée 30 par induction C de la partie de fond 33 du bol. Si la partie de fond 33 du bol est soumise à un traitement par induction après le traitement par induction de la partie de base 31 de la queue 27, on risque de ramollir la
partie de fond 33 pendant le chauffage de cette partie de fond 33.
Comme contre-mesure, on soumet la partie de base 31 de la 35 queue 27 à un traitement par induction après avoir traité par induction et
conduction la partie de fond 33 du bol pour éviter le ramollissement de la surface de la partie de fond 33 à cause de la forme de la partie de base 31 qui rend le traitement difficile et aboutit à une faible profondeur de trai-
tement. Cela facilite la formation de la zone non traitée D entre la partie de
base 31 de la queue 27 et le fond 33 du bol comme décrit ci-dessus.
La zone traitée par induction C de la partie de fond 33 peut être réalisée en même temps que la zone traitée par induction B dans la 5 gorge 21 formée sur la surface périphérique intérieure de l'élément extérieur 12 du joint en optimisant la forme de la bobine de chauffage réalisant le traitement par induction. De cette manière, on réduit le temps de
travail pour le procédé de traitement par induction.
La zone traitée par induction C de la partie de fond 33 du 10 bol doit être formée dans une plage couvrant un diamètre de rupture cylindrique correspondant à un essai de torsion statique (essai décrit ultérieurement) aboutissant à une fissure partant de la partie de base 31 de la queue 27 en direction de la partie de fond 33 générant une rupture cylindrique. Si la zone traitée de la partie de fond 33 est plus grande que né15 cessaire, on augmente les contraintes dans le bol 26. Ainsi la zone traitée dépasse de manière significative le diamètre du cylindre de rupture ce qui
n'est pas intéressant.
Pour que l'élément extérieur 12 du joint homocinétique 3 si le diamètre extérieur (m) de l'épaulement 13 est formé sur la périphérie 20 extérieure de la partie de fond 33 du bol est égal ou supérieur au double du diamètre intérieur (n) de la denture de la queue 27, la profondeur (x) de la zone traitée par induction A de la partie de base 31 de la queue 27 est fixée àau plus 3 mm. Si la partie de base 13 de la queue 27 est soumise à un traitement par induction, l'élément extérieur 12 ayant un épaulement 25 13 dont le diamètre extérieur (m) est égal ou supérieur au diamètre extérieur (n) de la denture de la queue 27, alors la profondeur de la zone traitée par induction A est fixée à au plus 3 mm. Cela permet d'éviter les fissures de trempe dans la partie de coin 32 située entre la face arrière 30 de la partie de base 31 et l'épaulement 13 du bol 26. 30 Exemple 1 Le demandeur a effectué des essais comparatifs entre un élément extérieur 12 du joint homocinétique 3 connu réalisé comme décrit ci- dessus et d'un tel élément selon l'invention. L'élément connu comporte une partie de fond 33 non traitée et l'élément selon l'invention comporte 35 une partie de fond 33 traitée par induction. L'essai de comparaison a utilisé un acier au carbone S53C pour l'élément extérieur 12. La matière a été forgée et usinée pour avoir la forme prédéterminée puis on a effectué un
traitement par induction et on a meulé.
Les conditions du traitement par induction étaient les suivantes: Fréquence de l'oscillateur:10 kHz, Puissance fournie:330 kW, Durée du traitement:3,2-4,2 secondes, Réfrigérant: PAG de synthèse (soluble dans l'eau), Définition des dentures: Diamètre extérieur 23,284, Diamètre intérieur 21,116, Nombre de dents: 21
PCD: 22,225,
Angle de pression: 45 , et
Module: 1,058.
Comme indiqué dans le résultat d'essai de la figure 3, 15 l'élément connu a été soumis à un traitement par induction seulement de la denture 11 de la queue 27, la surface arrière 30 de la partie de base 31, la partie d'épaulement 13 du bol 26 (zone traitée par induction A) et la partie de chemin (zone traitée par induction B). De plus selon l'invention, la partie de fond 33 du bol 26 (zone traitée par induction C) a été soumise 20 à un traitement par induction en plus de la denture 11 de la queue 27, la surface arrière 30 de la partie de base 31 et de l'épaulement 13 du bol 26 (zone traitée par induction A) et la partie de chemin (zone traitée par induction B). Des exemples (a...e) donnent les résultats des essais pour différentes profondeurs de parties traitées dans la partie de fond 33. Dans 25 l'exemple (e), la partie de fond 33 a été soumise à un traitement pour être plus souple que la partie de base 31 de la queue 27 en procédant d'une
manière intentionnelle.
Comme le montrent les résultats des essais, les exemples (a...d) sont meilleurs que l'élément classique du point de vue de la résis30 tance statique en torsion. En particulier les exemples (b) et (c) sont nettement supérieurs à ceux d'un élément connu. Dans l'exemple (e), la partie de base 31 ayant été ramollie, la résistance à la torsion statique (a) chuté
et on a rencontré des fissures.
Exemple 2
Le demandeur a préparé des échantillons avec des rapports de 1,5, 1,8 et 2,0 entre le diamètre extérieur (m) de l'épaulement 13 et le diamètre extérieur (n) de la denture de queue 27 de l'élément extérieur 12 du joint homocinétique 3 réalisé comme indiqué ci-dessus. On a rencontré des fissures de trempe dans la partie de coin 32 entre la surface arrière 30 et l'épaulement 13 que l'on a étudié avec les échantillons en modifiant la profondeur de la partie de base traitée 31 (en changeant la puissance fournie par l'équipement de traitement par induction). Pour cet examen on 5 a utilisé de l'acier au carbone S53C pour l'élément extérieur 12. La matière a été forgée et usinée à la forme prédéterminée puis on a traité par
induction et on a meulé.
Les conditions du traitement par induction étaient les suivantes: Fréquence de l'oscillateur:10 kHz, Puissance d'entrée:330 kW, Durée du traitement:3,2-4,2 secondes, Réfrigérant: PAG de synthèse (soluble dans l'eau), Définition des dentures: Diamètre extérieur 23,284, Diamètre intérieur 21,116, Nombre de dents: 21
PCD: 22,225,
Angle de pression: 45 , et
Module: 1,058.
Comme le montrent les résultats des essais du tableau de la figure 4, il n'y a pas eu de fissures de trempe même pour une profondeur de la partie traitée 31 de 4 mm et des rapports de 1,5 et 1,8 entre le diamètre extérieur m de l'épaulement 13 et le diamètre extérieur (n) de la 25 denture de la queue 27. Toutefois, pour un rapport de 2,0 entre le diamètre extérieur m de l'épaulement 13 et le diamètre extérieur (n) de la denture de la queue 27, on a une proportion de 61% de fissures de trempe pour une épaisseur de la partie traitée 31 de 3,1 m. Ainsi, la limite supérieure de la profondeur a été constatée à 3,1 mm.
Dans les modes de réalisation ci-dessus, on utilise un joint homocinétique 3 dans un palier de roue dont la structure correspond à celle décrite à propos de la figure 2. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée à cette application et des joints homocinétiques peuvent être
installés dans d'autres appareils de transmission de puissance.
Selon la présente invention, en soumettant localement la partie de fond du bol à un traitement par induction, le traitement de la partie de fond du bol augmente la résistance de la partie de base de la queue et lui garantit une résistance suffisante. Ainsi, on peut réduire l'épaisseur de la surface arrière de la partie de base pour diminuer le
poids du joint homocinétique.
Lorsque ce joint homocinétique est appliqué à un palier de roue, il facilite la conception pour placer le centre de l'élément extérieur 5 au centre de la broche de façon à réduire considérablement le rayon de
rotation ce qui se traduit par une amélioration. La conception pour situer le centre de l'élément extérieur du joint homocinétique au centre de la broche augmente la rigidité des parties de roue du véhicule et facilite une réduction considérable des vibrations améliorant la conduite du véhicule. 10 De plus comme la position centrale de l'élément extérieur du joint homocinétique est plus proche de la roue, on réduit l'angle normal de fonctionnement du joint homocinétique ce qui réduit la chaleur dégagée et prolonge la durée de vie du joint homocinétique. L'angle de fonctionnement normal, plus réduit diminue également les vibrations du joint homo15 cinétique et améliore la conduite du véhicule.
Selon l'invention, pour un joint homocinétique de diamètre extérieur de la partie d'épaulement égal ou supérieur au double du diamètre extérieur de la denture de la queue, la profondeur de la zone traitée par induction de la partie de base de la queue évoquée ci-dessus est fixée 20 au plus à 3 mm. On évite l'apparition de fissures de trempe dans le coin entre la partie de base et l'épaulement du bol ce qui améliore de façon significative le rendement et la qualité, facilite une économie de temps et
supprime les inspections à 100 %.
Claims (5)
1 ) Joint homocinétique formé d'un élément extérieur avec un bol et une queue munie d'une denture à sa périphérie extérieure, la queue étant dirigée axialement par rapport au fond du bol, caractérisé par une zone traitée par induction, réalisée dans la partie de fond (33) du bol
(26) de l'élément extérieur (12) du joint homocinétique (3).
2 ) Joint homocinétique selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce qu' une zone traitée est formée dans la partie de base (31) de la queue (27), laissant une zone non traitée (D) entre la zone traitée par induction de la
partie de base et la partie de fond (33) du bol (26).
3 ) Joint homocinétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que
la zone traitée par induction de la partie de base (31) de la queue (27) est réalisée après la zone traitée par induction de la partie de fond (33) du bol.
4 ) Joint homocinétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que
la zone traitée par induction de la partie de fond (33) du bol (26) est formée en même temps que la zone traitée par induction dans la partie de chemin formée dans la surface périphérique intérieure de l'élément exté25 rieur (12).
) Joint universel composé d'un élément extérieur (12) avec une partie en forme de bol (26) et une queue (27) munie d'une denture réalisée sur sa périphérie extérieure, la queue partant axialement de la partie de fond (33) 30 du bol (26), et le diamètre extérieur de l'épaulement (13) par rapport à la périphérie extérieure de la partie de fond (33) du bol (26) est égal ou supérieur au double du diamètre extérieur de la denture (11) de la queue (27), caractérisé en ce que la profondeur de la zone traitée par induction dans la partie de base (31)
de la queue (27) est au plus égale à 3 mm.
6 ) Palier de roue comportant un joint homocinétique selon la revendication 1, un élément extérieur ayant une double rangée de chemins (15, 16) dans sa surface périphérique intérieure, un élément intérieur ayant une double rangée de chemins intérieurs (4, 5) en regard des chemins extérieurs respectifs (15, 16), et une double rangée d'organes de roulement (18) entre les chemins de l'élément extérieur et de l'élément intérieur, caractérisé en ce que le joint homocinétique (3) est inséré et monté dans l'élément intérieur par
une liaison à dents (11).
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