FR2642120A1 - VARIABLE LENGTH SHAFT, ESPECIALLY CROSSED JOINT SHAFT - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un arbre de liaison, notamment au sein d'un arbre à joints à croisillons. La partie extérieure 9 comporte deux parties dentées séparées 10, 11, la première 10 servant à la transmission du couple, tandis que la deuxième 11 est affectée à un manchon 13 et sert au guidage mutuel de la partie intérieure 8 et de la partie extérieure 9, contre le flambage. Cela est obtenu notamment sur la grande distance réalisable X. Le manchon 13 est réglable en position en direction circonférentielle et réalise une compensation en cas de défaut d'alignement des deux paThe invention relates to a connecting shaft, in particular within a shaft with cross joints. The outer part 9 has two separate toothed parts 10, 11, the first 10 serving for the transmission of torque, while the second 11 is assigned to a sleeve 13 and serves for mutual guidance of the inner part 8 and the outer part 9. , against buckling. This is achieved in particular over the long achievable distance X. The sleeve 13 is adjustable in position in the circumferential direction and provides compensation in the event of misalignment of the two pa

Description

L'invention concerne un arbre de longueur variable, pour la transmissionThe invention relates to a variable length shaft for transmission

de couples, notamment un arbre a joints à croisillons, comportant une partie extérieure creuse intérieurement dentée axialement, une partie intérieure qui peut coulisser axialement dans la partie extérieure et présente une denture extérieure s'adaptant à la denture intérieure de la partie extérieure, et un manchon inséré dans la partie extérieure, à distance axiale de sa région dentée, manchon dans lequel la partie intérieure est guidée de manière à glisser lors  of couples, in particular a shaft with cross-joints, comprising a hollow external part internally toothed axially, an internal part which can slide axially in the external part and has an external toothing adapting to the internal toothing of the external part, and a sleeve inserted into the outer part, at an axial distance from its toothed region, sleeve in which the inner part is guided so as to slide when

de son coulissement, afin de supporter des efforts de flambage.  of its sliding, in order to withstand buckling forces.

Afin d'améliorer le guidage, le brevet allemand DE-PS 92 64 21 propose une douille de guidage dans laquelle une partie cylindrique de  In order to improve the guidance, the German patent DE-PS 92 64 21 proposes a guide sleeve in which a cylindrical part of

la partie intérieure est guidée.the inner part is guided.

La denture intérieure et extérieure des arbres de transmission à joints à croisillons, également appelés arbres de transmission à joints de cardan, est conçue et réalisée pour correspondre aux impératifs concernant la transmission du couple, et pour obtenir une qualité minimale quant au jeu de flambage. La longueur axiale de la denture intérieure est conçue et réalisée en fonction du critère transmission du couple et jeu de flambage". La transmission du couple exige une longueur plus faible que celle nécessaire si l'on considère le Jeu de flambage. Ce dernier impliquerait une partie extérieure présentant une denture intérieure aussi longue que possible. Une telle partie extérieure est toutefois coteuse à réaliser, et la longueur de guidage  The internal and external toothing of the drive shafts with cross joints, also called drive shafts with universal joints, is designed and produced to correspond to the requirements concerning the transmission of the torque, and to obtain a minimum quality as regards the buckling play. The axial length of the internal toothing is designed and produced as a function of the torque transmission and buckling clearance criterion. The torque transmission requires a shorter length than that necessary when considering the Buckling clearance. The latter would involve a external part having as long internal teeth as possible, such an external part is expensive to produce, and the guide length

réalisable est limitée par des impératifs dépendant des machines-  achievable is limited by machine-dependent requirements

outils.tools.

Les difficultés d'une fabrication précise sont d'autant plus grandes que le profil denté nécessaire est plus long. En outre, la transmission d'un couple a pour effet que la charge principale n'est dans tous les cas supportée que par les extrémités des parties dentées. Il y a donc une concentration de la pression superficielle aux extrémités de la denture. La longueur adoptée pour le recouvrement mutuel de la partie intérieure et de la partie extérieure constitue donc un compromis entre les impératifs concernant la transmission des couples et le jeu de flambage. C'est notamment lorsque les arbres de transmission à joints à croisillons sont lourds et longs qu'il est impératif de prendre en compte les exigences d'améliaration du  The difficulties of precise manufacturing are all the greater as the necessary tooth profile is longer. In addition, the transmission of a torque has the effect that the main load is in all cases only supported by the ends of the toothed parts. There is therefore a concentration of surface pressure at the ends of the teeth. The length adopted for the mutual covering of the internal part and the external part therefore constitutes a compromise between the requirements concerning the transmission of the torques and the buckling play. It is especially when the drive shafts with cross joints are heavy and long that it is imperative to take into account the improvement requirements of the

comportement de l'arbre pour ce qui est du jeu de flambage.  behavior of the tree with regard to the buckling game.

Partant de cela, l'invention a pour but de réaliser un arbre de liaison de longueur variable, qui présentera un comportement de jeu de flambage amélioré et tournera donc plus silencieusement et plus régulièrement. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le guidage glissant est formé entre la denture extérieure de la partie intérieure et une denture intérieure correspondante du manchon, et par le fait que le manchon est inséré dans la partie extérieure de manière à se positionner élastiquement en direction ctrconférentielle, en présence  On the basis of this, the invention aims to produce a connecting shaft of variable length, which will exhibit improved buckling play behavior and will therefore rotate more silently and more regularly. According to the invention, this object is achieved by the fact that the sliding guide is formed between the external toothing of the internal part and a corresponding internal toothing of the sleeve, and by the fact that the sleeve is inserted in the external part so as to to be positioned elastically in the direction of the conference, in the presence

d'un couple.of a couple.

Grâce à cette réalisation, la première partie peut être conçue pour la transmission des couples, et l'autre peut être agencée & une plus grande distance de la première. Le manchon inséré dans la partie extérieure sert à augmenter la base d'appui et conduit à une amélioration du comportement au flambage ou inflexion. Ce manchon ne  Thanks to this embodiment, the first part can be designed for the transmission of torques, and the other can be arranged at a greater distance from the first. The sleeve inserted in the external part serves to increase the support base and leads to an improvement in the behavior in buckling or bending. This sleeve does

participe pratiquement pas à la transmission du couple.  hardly participates in the transmission of torque.

Il est en outre proposé que le manchon soit lié par serrage à la partie extérieure. On obtient ainsi, en plus, un positionnement du manchon en direction circonférentielle, de sorte que l'on évite tout  It is further proposed that the sleeve is tightened to the outside. There is thus obtained, in addition, a positioning of the sleeve in the circumferential direction, so that all

coincement, mnme sur la longue base d'appui.  jamming, even on the long support base.

Il est également envisageable qu'un manchon séparé soit également affecté & l'autre partie dentée intérieurement, cet autre manchon étant notamment solidarisé en rotation, notamment par liaison  It is also conceivable that a separate sleeve is also assigned to the other internally toothed part, this other sleeve being in particular secured in rotation, in particular by connection

mécanitque positive, à la partie extérieure.  positive mechanics, on the outside.

De préférence, pour obtenir la liaison par serrage, le manchon  Preferably, to obtain the connection by tightening, the sleeve

sera assemblé à la partie extérieure par frettage, collage u serrage.  will be assembled to the external part by shrinking, gluing or tightening.

Une,telle disposition assure la possibilité d'adaptation dan la  One such provision ensures the possibility of adaptation in the

direction de rotation, en présence d'une charge due à un couple.  direction of rotation, in the presence of a load due to a torque.

Pour obtenir la liaison élastique, il est prévu de lier le manchon à la partie extérieure par une ou plusieurs chevilles agencées radialement ou axialement. Les chevilles sont conçues et réalisées pour  To obtain the elastic connection, provision is made to link the sleeve to the external part by one or more dowels arranged radially or axially. The anchors are designed and produced for

offrir une souplesse autorisant un positionnement.  offer flexibility allowing positioning.

Il est en outre proposé que le manchon positionnable soit en une  It is further proposed that the positionable sleeve is in one

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matière présentant de bonnes caractéristiques de portée de glissement.  material with good sliding range characteristics.

Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront  The characteristics and advantages of the invention will become apparent

plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à  more fully in the description presented in the following, at

titre d'exemple non limitatif, en se- reportant aux dessins annexés dont les figures représentent: - la figure 1, en coupe partielle, un arbre de transmission à Joints à croisillons, comportant l'arbre de liaison selon l'invention; - la figure 2, à une échelle agrandie, un premier exemple de réalisation d'une partie de l'arbre de liaison; - la figure 3, une coupe selon A-A de la figure 2; - la figure 4, une variante de réalisation permettant d'obtenir la liaison mécanique positive au moyen d'une cheville radiale; - la figure 5, une fixation par une cheville constituée par une vis sans tête, agencée radialement; - la figure 6, la fixation par une configuration conique du manchon; - La figure 7, une solidarisation par une cheville agencée axialement; et - la figure 8, une forme de réalisation avec deux manchons qui sont arrêtés, par rapport à la partie extérieure, par des broches  by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings, the figures of which represent: - Figure 1, in partial section, a transmission shaft with cross joints, comprising the connecting shaft according to the invention; - Figure 2, on an enlarged scale, a first embodiment of part of the connecting shaft; - Figure 3, a section along A-A of Figure 2; - Figure 4, an alternative embodiment for obtaining the positive mechanical connection by means of a radial pin; - Figure 5, a fixing by a dowel constituted by a headless screw, arranged radially; - Figure 6, the fixing by a conical configuration of the sleeve; - Figure 7, an attachment by a pin arranged axially; and - Figure 8, an embodiment with two sleeves which are stopped, relative to the outer part, by pins

agencées axialement.arranged axially.

L'arbre de transmission à joints à croisillons 1, représenté sur la figure 1, est constitué par les deux Joints à croisillons 2 et 3 et par l'arbre de liaison 7 qui les relie. Chacun des deux joints à croisillons, 2 et 3, comporte deux fourches 4 liées chacune à une  The transmission shaft with cross joints 1, shown in FIG. 1, is constituted by the two cross joints 2 and 3 and by the connecting shaft 7 which connects them. Each of the two cross joints, 2 and 3, has two forks 4 each linked to a

partie de l'arbre de liaison 7 et deux fourches 5 munies d'une bride.  part of the connecting shaft 7 and two forks 5 provided with a flange.

Les deux fourches 4 et 5 sont reliées l'une à l'autre, avec possibilité  The two forks 4 and 5 are connected to each other, with the possibility

de pivotement, par des croisillons 6.  pivot, by cross bars 6.

L'arbre de liaison 7 comporte une partie extérieure 9 et une partie intérieure 8. La partie intérieure 8 est reçue à coulissement, mais avec solidarisation en rotation, dans la partie extérieure 9. A cette fin, des dentures telles que celles décrites en se rapportant aux figures 2 à 8 du dessin sont prévues dans l'alésage 15 de la partie  The connecting shaft 7 has an outer part 9 and an inner part 8. The inner part 8 is received by sliding, but with rotationally secured, in the outer part 9. To this end, teeth such as those described in relating to Figures 2 to 8 of the drawing are provided in the bore 15 of the part

extérieure 9 et sur la surface extérieure 16 de la partie intérieure 8.  outer 9 and on the outer surface 16 of the inner part 8.

Les arbres à articulations 1 du type représenté sur la figure 1 possèdent souvent une grande longueur et doivent en outre autoriser une grande course de coulissement. Ces deux caractéristiques conduisent ensemble à un poids élevé et à la nécessité de veiller & ce qu'il y ait un guidage suffisant contre le flambage, en présence de la grande longueur libre entre les deux joints 2, 3. La qualité que lian peut atteindre pour le jeu de flambage est détermnante pour le silence ou la régularité de fonctionnement de l'arbre de transmission à Joints  The articulated shafts 1 of the type shown in FIG. 1 often have a great length and must moreover allow a large sliding stroke. These two characteristics together lead to a high weight and to the need to ensure that there is sufficient guiding against buckling, in the presence of the great free length between the two seals 2, 3. The quality that can be achieved for the buckling clearance is decisive for the silence or the regularity of operation of the Joints drive shaft

à croisillons, 1.with crossbars, 1.

Sur les figures 2 et 3, on peut voir une première forme de réalisation dans laquelle la partie extérieure 9 de l'arbre de liaison  In Figures 2 and 3, we can see a first embodiment in which the outer part 9 of the connecting shaft

7 présente, dans son alésage 15, une partie 10 & denture intérieure.  7 has, in its bore 15, a part 10 & internal toothing.

Les dents de la partie 10 à denture intérieure suivent des tracés parallèles à l'axe Y-Y de l'arbre de liaison 7 et sont réparties périphériquement, comme on peut le voir notamment sur la figure 3. Les dentures peuvent être réalisées, par exemple, en tant que denture à développante ou en tant que profil SABE. La partie dentée 10, constituant un composant inamovible de la partie extérieure 9, est constituée, pour ce qui est de sa longueur, de manière à corlespondre au recouvrement, nécessaire à une transmission fiable du couple, de la denture extérieure 12 dans la surface extérieure 16 de la partie intérieure 8. Le recouvrement nécessaire doit être conçu pour une transmission fiable du couple entre la partie extérieure 9 et la partie intérieure 8, en tenant compte des pressions superficielles admissibles. On sait que, lors de la transmission d'un couple, saetles les régions extrêmes des parties dentées participent à la transmission du couple. Il y a donc une concentration dans ces régions. Comme, dans le ca des parties dentées assez longues, la qualité du guidage ne peut pas être réalisée dans une mesure équivalente à celle d'une partie dentée plus courte, on a prévu selon l'invention une partie dentée 10 relativement plus courte, pour sla transmission du couple. Cette partie dentée courte 10 est toutefois insuffisante pour obtenir un guidage mutuel raisonnable de la partie extérieure 9 et de la partie intérieure 8, évitant l'inflexion sous les efforts axiaux. Dans les arbres de liaison du type classique, on adopte donc un compromis entre le recouvrement nécessaire à la transmission du couple et la longueur des  The teeth of the part 10 with internal teeth follow paths parallel to the axis YY of the connecting shaft 7 and are distributed peripherally, as can be seen in particular in FIG. 3. The teeth can be produced, for example, as an involute toothing or as a SABE profile. The toothed part 10, constituting an irremovable component of the external part 9, is constituted, as regards its length, so as to correspond to the overlap, necessary for a reliable transmission of the torque, of the external toothing 12 in the external surface 16 of the inner part 8. The necessary covering must be designed for reliable transmission of the torque between the outer part 9 and the inner part 8, taking account of the permissible surface pressures. It is known that, during the transmission of a torque, the extreme regions of the toothed parts participate in the transmission of the torque. So there is a concentration in these regions. Since, in the case of rather long toothed parts, the quality of the guide cannot be achieved to an extent equivalent to that of a shorter toothed part, a relatively shorter toothed part 10 is provided according to the invention, for sla torque transmission. This short toothed part 10 is however insufficient to obtain reasonable mutual guidance of the outer part 9 and the inner part 8, avoiding inflection under the axial forces. In connecting shafts of the conventional type, a compromise is therefore adopted between the overlap necessary for the transmission of the torque and the length of the

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parties deitées nécessaire à un guidage suffisant. Toutefois, la proposition selon l'invention permet d'obtenir une bonne base d'appui contre le flambage grâce à l'agencement d'un manchon 13 présentant une partie dentée 11, situé & une distance axiale I de la partie dentée 10 de la partie extérieure 9. Le manchon 13 présente également une denture intérieure 11 s'adaptant à la denture extérieure 12 de la partie intérieure 8. Le manchon 13 est reçu, de préférence avec formation d'une liaison par serrage, dans un alésage 18 de la partie extérieure 9. L'agencement avec liaison par serrage autorise une adaptation des parties dentées 10 et 11 par rapport à la denture extérieure 12 de la partie intérieure 8, en direction circonférentielle, de sorte que l'on évite tout coincement, du fait de la grande longueur de guidage ou encore de la grande distance mutuelle I des deux parties dentées 10 et 11. Si, en outre, le manchon 13 est réalisé en une matière présentant de bonnes propriétés de glissement, les conditions de frottement dans l'arbre de liaison 7 sont alors influencées favorablement. Dans l'exemple de réalisation de l'arbre de liaison 7 selon la figure 4, on a également prévu un manchon 13 inséré dans un alésage 18 de la partie extérieure 9, et l'on obtient, du fait de la distance & la partie dentée 10 de la partie extérieure 9, un bras de levier efficace I pour améliorer le guidage de la partie extérieure 9 de l'arbre par rapport à la partie intérieure 8. Pour fixer le manchon 13, on a prévu une cheville 19 agencée radialement, qui est toutefois dimensionnée de manière telle qu'elle ne participe pratiquement pas à  parts required for sufficient guidance. However, the proposal according to the invention makes it possible to obtain a good support base against buckling thanks to the arrangement of a sleeve 13 having a toothed part 11, located & an axial distance I from the toothed part 10 of the outer part 9. The sleeve 13 also has an internal toothing 11 adapting to the external toothing 12 of the internal part 8. The sleeve 13 is received, preferably with the formation of a connection by clamping, in a bore 18 of the outer part 9. The arrangement with clamping connection allows adaptation of the toothed parts 10 and 11 relative to the external toothing 12 of the internal part 8, in the circumferential direction, so that any jamming is avoided, due to the great guide length or the great mutual distance I of the two toothed parts 10 and 11. If, in addition, the sleeve 13 is made of a material having good sliding properties, the conditions friction in the connecting shaft 7 are then favorably influenced. In the embodiment of the connecting shaft 7 according to Figure 4, there is also provided a sleeve 13 inserted in a bore 18 of the outer part 9, and one obtains, due to the distance & the part toothed 10 of the external part 9, an effective lever arm I for improving the guiding of the external part 9 of the shaft relative to the internal part 8. To fix the sleeve 13, a pin 19 is provided which is arranged radially, which is however dimensioned in such a way that it practically does not participate in

la transmission du couple.torque transmission.

Dans l'exemple de réalisation selon la figure 5, on a prévu, pour fixer le manchon 13, une cheville filetée ou vis sans tête 19 qui, par sa pointe, s'engage dans une dépression correspondante du manchon 13  In the embodiment according to Figure 5, there is provided, to fix the sleeve 13, a threaded pin or grub screw 19 which, by its tip, engages in a corresponding depression of the sleeve 13

et qui, là encore, me participe pas à la transmission du couple.  and which, again, does not participate in the transmission of the couple.

La figure 6 montre une forme de réalisation avec un manchon 13 réalisé en tant que manchon conique. Le manchon 13 présente une surface extérieure conique 20. L'alésage 18 de la partie extérieure 9 est également conique. Le manchon 13 est maintenu par une plaque de serrage 21 et par des vis de serrage 22 qui s'engagent dans des trous taraudés de la partie extérieure 9, et peut également se positionner en direction circonférentielle, lors de la transmission du couple par la  Figure 6 shows an embodiment with a sleeve 13 made as a conical sleeve. The sleeve 13 has a conical outer surface 20. The bore 18 of the outer part 9 is also conical. The sleeve 13 is held by a clamping plate 21 and by clamping screws 22 which engage in threaded holes in the outer part 9, and can also be positioned in the circumferential direction, during the transmission of the torque by the

denture 10.toothing 10.

La figure 7 montre une forme de réalisation dans laquelle une cheville 19 s'étendant axialement assure une liaison élastique en direction circonférentielle, entre la partie extérieure 9 et le mlanchon  FIG. 7 shows an embodiment in which an axially extending pin 19 provides an elastic connection in the circumferential direction, between the external part 9 and the mlanchon

13 inséré dans l'alésage 18.13 inserted in bore 18.

Dans l'exemple de réalisation selon la figure 8, on a prévu deux manchons 13, 14. Seul le manchon 14 participe à la transmission du couple, du fait de la liaison par la grande cheville ou vis de serragse 19a agencée de manière à s'étendre axialement, tandis que la cheville ou vis de serrage 19, plus petite, du manchon 14 autorise un positionnement de oe dernier en direction circonférentielle lors de  In the exemplary embodiment according to FIG. 8, two sleeves 13, 14 are provided. Only the sleeve 14 participates in the transmission of the torque, due to the connection by the large pin or clamping screw 19a arranged so as to s extend axially, while the dowel or clamping screw 19, smaller, of the sleeve 14 allows positioning of the latter in circumferential direction during

l'application d'un couple.applying a couple.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du  Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the devices or methods which have just been described solely by way of nonlimiting example, without departing from the

cadre de l'invention.part of the invention.

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REVEIDICATIONSREVEIDICATIONS

1. Arbre de longueur variable, pour la transmission de coQples, notament arbre à Joints à croisillons, comportant une partie extérieure creuse (9) intérieurement dentée axialement, une partie intérieure (8) qui peut coulisser axialenent dans la partie extérieure et présente une denture extérieure s'adaptant à la denture intérieurwe de la partie extérieure, et un manchon inséré dans la partie extérieure, à distance axiale de sa région dentée, manchon dans lequel la partie intérieure est guidée de manière à glisser lors de son coulissement, afin de supporter des efforts de flambage, caractérisé par le fait que le guidage glissant est formé entre la denture extérieure <12) de la partie intérieure (8) et une denture intérieure correspondante (11) du manchon (13), et par le fait que le manchon (13) est inséré dans la partie extérieure (9) de manière à se positionner élastiquement en direction circonférentielle, en présence  1. Shaft of variable length, for the transmission of pairs, in particular a shaft with cross joints, comprising a hollow external part (9) internally toothed axially, an internal part (8) which can slide axially in the external part and has toothing outer fitting to the inner toothing of the outer part, and a sleeve inserted into the outer part, at an axial distance from its toothed region, sleeve in which the inner part is guided so as to slide during its sliding, in order to support buckling forces, characterized in that the sliding guide is formed between the external toothing <12) of the internal part (8) and a corresponding internal toothing (11) of the sleeve (13), and by the fact that the sleeve (13) is inserted in the external part (9) so as to be positioned elastically in the circumferential direction, in the presence

d'un couple.of a couple.

2. Arbre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le manchon (13) est lié à la partie extérieure  2. Tree according to claim 1, characterized in that the sleeve (13) is linked to the outer part

(9), par serrage.(9), by tightening.

3. Arbre selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un manchon (14) est également conjugué à la partie dentée intérieurement (10) de la partie extérieure, ce manchon étant solidarisé au moins en rotation, notamment par liaison mécanique  3. Tree according to claim 1, characterized in that a sleeve (14) is also conjugated to the internally toothed part (10) of the outer part, this sleeve being secured at least in rotation, in particular by mechanical connection

positive, à la partie extérieure (9).  positive, to the external part (9).

4. Arbre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,  4. Tree according to any one of claims 1 to 3,

caractérisé par le fait que le manchon (13) est lié à la partie extérieure  characterized by the fact that the sleeve (13) is linked to the external part

(9) par frettage, collage ou serrage.  (9) by shrinking, gluing or tightening.

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5. Arbre selon la revendication I ou 3, caractérisé par le fait que le manchon (13, 14) est lié à la partie extérieure (9) par une ou plusieurs chevilles (19) agencées radialement  5. Tree according to claim I or 3, characterized in that the sleeve (13, 14) is connected to the outer part (9) by one or more pins (19) arranged radially

ou axialement.or axially.

6. Arbre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le manchon (13) se positionnant est en une  6. Tree according to claim 1, characterized in that the sleeve (13) positioning is in one

matière présentant de bonnes caractéristiques de portée de glissement.  material with good sliding range characteristics.