FR2770598A3 - Sliding constant velocity joint - Google Patents
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Abstract
Description
JOINT HOMOCINETIQUE COULISSANT
La présente invention concerne un joint homocinétique coulissant, comprenant
- une partie extérieure de forme générale tubulaire ayant un axe et comportant sur sa face intérieure trois évidements longitudinaux identiques répartis de façon régulière autour dudit axe et limités chacun par deux bords longitudinaux symétriques l'un de l'autre par rapport au plan radial constituant le plan de symétrie de l'évidement correspondant, ces deux bords longitudinaux ayant en section droite une forme concave et constituant chacun un chemin de roulement
- une partie intérieure ou moyeu ayant un axe et comportant trois bras s'étendant radialement dont les axes respectifs sont répartis régulièrement autour de l'axe de ladite partie intérieure dans un plan perpendiculaire audit axe, chaque bras étant adapté à pénétrer à l'intérieur de l'évidement correspondant de la partie extérieure
- chaque bras portant au voisinage de son extrémité libre un galet adapté à assurer une liaison articulée et un transfert de couple entre le bras respectif et les chemins de roulement correspondants
- chaque galet étant monté sur le bras correspondant par l'intermédiaire d'une portée sphérique formant rotule et de préférence d'un palier à aiguilles et étant agencé de façon à pouvoir coulisser dans la direction de l'axe dudit bras, tourner autour de cet axe et osciller par rapport audit bras, chaque galet étant guidé par les bords longitudinaux formant chemins de roulement de l'évidement correspondant de manière à rouler sur l'un ou l'autre de ces chemins de roulement et de façon telle que l'axe dudit galet reste perpendiculaire à l'axe de la partie extérieure du joint. HOMOCINETIC SLIDING JOINT
The present invention relates to a sliding constant velocity joint, comprising
an outer part of generally tubular shape having an axis and comprising on its inner face three identical longitudinal recesses distributed regularly around said axis and each limited by two longitudinal edges symmetrical to each other with respect to the radial plane constituting the plane of symmetry of the corresponding recess, these two longitudinal edges having, in cross section, a concave shape and each constituting a raceway
an inner part or hub having an axis and comprising three arms extending radially, the respective axes of which are regularly distributed around the axis of said inner part in a plane perpendicular to said axis, each arm being adapted to penetrate inside of the corresponding recess on the outside
each arm carrying in the vicinity of its free end a roller adapted to ensure an articulated connection and a transfer of torque between the respective arm and the corresponding raceways
each roller being mounted on the corresponding arm by means of a spherical bearing forming a ball joint and preferably a needle bearing and being arranged so as to be able to slide in the direction of the axis of said arm, rotate around this axis and oscillate relative to said arm, each roller being guided by the longitudinal edges forming raceways of the corresponding recess so as to roll on one or the other of these raceways and in such a way that the axis of said roller remains perpendicular to the axis of the outer part of the seal.
On connaît, d'après le FR-A-2 723 771 ou le
FR-A-2 476 775 des joints articulés coulissants du type précité munis de moyens pour réduire les perturbations axiales liées aux frottements cycliques des galets par suite des variations de leur inclinaison par rapport à l'axe des chemins de roulement.We know, from FR-A-2 723 771 or the
FR-A-2 476 775 articulated sliding joints of the aforementioned type provided with means for reducing the axial disturbances linked to the cyclic friction of the rollers as a result of variations in their inclination relative to the axis of the raceways.
Cependant, la nécessité du maintien en orientation et en position radiale constante des galets entraîne inévitablement la présence de nombreuses pièces de liaison coaxiales superposées qui transfèrent le couple utile de la partie extérieure vers les bras du moyeu. Il faut en effet assurer entre chaque galet et le bras correspondant du moyeu les libertés de rotation, de pivotement et de coulissement radial. However, the necessity of maintaining the orientation and constant radial position of the rollers inevitably leads to the presence of numerous superimposed coaxial connecting pieces which transfer the useful torque from the external part to the arms of the hub. It is indeed necessary to ensure between each roller and the corresponding arm of the hub the freedom of rotation, pivoting and radial sliding.
Il en résulte que la charge de transfert du couple le long de la ligne de contact entre le chemin de roulement et le galet correspondant, déforme la paroi mince de ce galet et crée une grande concentration de pression sur les aiguilles situées directement sous la charge. La capacité statique et dynamique des joints est ainsi considérablement réduite par rapport à celle des joints à tripode classiques, les procédés connus de répartition de la pression sur les aiguilles étant ici inapplicables par suite notamment de la trop faible épaisseur relative de la jante du galet qui découle des limites imposées à l'encombrement extérieur du joint. As a result, the torque transfer load along the contact line between the raceway and the corresponding roller, deforms the thin wall of this roller and creates a high concentration of pressure on the needles located directly under the load. The static and dynamic capacity of the seals is thus considerably reduced compared to that of conventional tripod seals, the known methods of distributing the pressure on the needles here being inapplicable owing in particular to the too small relative thickness of the rim of the roller which follows from the limits imposed on the external dimensions of the joint.
Il serait possible, pour un diamètre extérieur donné du galet, d'augmenter l'épaisseur dudit galet en diminuant le diamètre du bras correspondant du moyeu. It would be possible, for a given outside diameter of the roller, to increase the thickness of said roller by reducing the diameter of the corresponding arm of the hub.
Ceci aurait pour effet de diminuer la résistance des bras et du moyeu, et donc la fiabilité du joint, ce qui est exclus.This would have the effect of reducing the resistance of the arms and of the hub, and therefore the reliability of the seal, which is excluded.
Dans le cas particulier du FR-A-2 723 771, chaque galet est fixé axialement, avec interposition d'un palier à aiguilles, sur un porte-galet correspondant au moyen de deux circlips ou joncs d'arrêt élastiques, désignés dans ce document par le terme "bagues" qui peut prêter à confusion, s'étendant chacun dans un plan perpendiculaire à l'axe commun du galet et du porte-galet, de part et d'autre du porte-galet, chaque circlip pénétrant par son bord périphérique extérieur dans une gorge annulaire correspondante ménagée sur la surface périphérique intérieure du galet selon une technique connue. In the particular case of FR-A-2 723 771, each roller is axially fixed, with the interposition of a needle bearing, on a corresponding roller holder by means of two circlips or elastic retaining rings, designated in this document by the term "rings" which can be confusing, each extending in a plane perpendicular to the common axis of the roller and the roller holder, on either side of the roller holder, each circlip penetrating by its edge outer peripheral in a corresponding annular groove formed on the inner peripheral surface of the roller according to a known technique.
Pour limiter l'encombrement radial du joint, les bagues sont relativement minces, tandis que les gorges annulaires sont relativement peu profondes pour ne pas diminuer la résistance du galet. On peut ainsi considérer que, compte-tenu de la grande flexibilité radiale de ces galets ainsi que du niveau important des efforts oscillants transmis dans un tel joint homocinétique, la fiabilité d'une telle fixation axiale n'est pas satisfaisante par suite de la très faible profondeur de la gorge. To limit the radial size of the joint, the rings are relatively thin, while the annular grooves are relatively shallow so as not to reduce the resistance of the roller. We can thus consider that, taking into account the great radial flexibility of these rollers as well as the significant level of the oscillating forces transmitted in such a constant velocity joint, the reliability of such an axial fixation is not satisfactory due to the very shallow throat depth.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des joints homocinétiques coulissants connus, et de proposer un joint homocinétique coulissant du type précité qui soit robuste et fiable, compact et économique, en étant capable d'assurer sous un faible volume une transmission de couple sans fluctuations axiales sensibles, et qui soit particulièrement bien adapté à une utilisation pour les arbres de transmission des véhicules à traction avant. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of known sliding constant velocity joints, and to propose a sliding constant velocity joint of the aforementioned type which is robust and reliable, compact and economical, by being capable of ensuring under a small volume a transmission of torque without significant axial fluctuations, and which is particularly well suited for use in the drive shafts of front-wheel drive vehicles.
Suivant la présente invention, le joint homocinétique coulissant du type précité est caractérisé en ce que chaque bras comporte à son extrémité libre un alésage axial présentant une surface intérieure cylindrique, en ce que chaque galet comporte un arbre formant pivot dirigé axialement et adapté à pénétrer à l'intérieur de l'alésage cylindrique, et en ce que des moyens formant rotule solidaires du galet et, le cas échéant, un palier à aiguilles, sont prévus entre le pivot du galet et la surface intérieure cylindrique de l'alésage. According to the present invention, the sliding constant velocity joint of the aforementioned type is characterized in that each arm has at its free end an axial bore having a cylindrical inner surface, in that each roller comprises a shaft forming a pivot directed axially and adapted to penetrate the interior of the cylindrical bore, and in that means forming a ball joint integral with the roller and, if necessary, a needle bearing, are provided between the pivot of the roller and the cylindrical interior surface of the bore.
Les moyens formant rotule sphérique qui sont solidaires du galet, et qui coopèrent avec la surface intérieure cylindrique de l'alésage correspondant, assurent les libertés nécessaires de coulissement radial, rotation et pivotement du bras du moyeu par rapport au galet. The means forming a spherical ball which are integral with the roller, and which cooperate with the cylindrical inner surface of the corresponding bore, provide the necessary freedoms of radial sliding, rotation and pivoting of the hub arm relative to the roller.
Suivant une version avantageuse de l'invention le joint homocinétique coulissant comprend pour chaque galet des moyens pour maintenir le plan médian de symétrie des moyens formant rotule confondu avec un plan médian du contour périphérique extérieur du galet. According to an advantageous version of the invention, the sliding constant velocity joint comprises, for each roller, means for maintaining the median plane of symmetry of the means forming a ball joint coincident with a median plane of the outer peripheral contour of the roller.
Le couple transmis par un chemin de roulement au galet correspondant est ainsi transmis aux moyens formant rotule sans effort parasite ou sans composantes parasites supplémentaires. The torque transmitted by a raceway to the corresponding roller is thus transmitted to the ball-joint means without parasitic effort or without additional parasitic components.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après. Other features and advantages of the invention will appear in the detailed description below.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs
- la figure 1 est une vue en bout, en direction axiale, d'un joint homocinétique coulissant assemblé selon un mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 2 est une vue en élévation avec arrachement du joint de la figure 1, l'axe du moyeu faisant un angle dans le plan de la figure avec l'axe de la partie extérieure du joint
- la figure 3 est une vue semblable à la figure 1, partiellement en coupe transversale, un seul galet étant représenté pour la clarté de la figure
- la figure 4 est une vue semblable à la figure 2, le moyeu étant représenté en coupe axiale
- la figure 5 est une vue de dessus du moyeu représenté à la figure 3, les galets n'étant pas représentés
- la figure 6 est une vue en coupe axiale illustrant l'usinage d'un galet du joint représenté à la figure 3
- les figures 7A à 7D sont des vues en coupe axiale représentant divers modes de réalisation d'un galet pouvant équiper le joint selon le mode de réalisation des figures 1 à 4 ;
- la figure 8 est une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation d'un galet pouvant équiper un joint selon le mode de réalisation des figures 1 à 4
- la figure 9 est une vue partielle en coupe axiale d'un mode de réalisation du moyeu adapté à recevoir un galet selon la figure 8 ;
- les figures 10A à 10D sont des vues partielles en coupe transversale illustrant divers modes de réalisation de la section droite des chemins de roulement et de la section droite complémentaire du bord périphérique du galet correspondant
- la figure 11 est une vue agrandie d'un détail de la figure 3 illustrant le mode de transmission d'un couple entre l'arbre du moyeu et la partie extérieure du joint
- la figure 12 est une vue en coupe selon XII
XII à la figure 11 ;
- la figure 13 est une vue schématique du circlip d'assemblage du moyeu sur son arbre.In the accompanying drawings, given only by way of nonlimiting examples
- Figure 1 is an end view, in axial direction, of a sliding constant velocity joint assembled according to an embodiment of the present invention;
- Figure 2 is an elevational view with cutaway of the seal of Figure 1, the axis of the hub making an angle in the plane of the figure with the axis of the outer part of the seal
- Figure 3 is a view similar to Figure 1, partially in cross section, a single roller being shown for clarity of the figure
- Figure 4 is a view similar to Figure 2, the hub being shown in axial section
- Figure 5 is a top view of the hub shown in Figure 3, the rollers not being shown
- Figure 6 is an axial sectional view illustrating the machining of a roller of the seal shown in Figure 3
- Figures 7A to 7D are views in axial section showing various embodiments of a roller capable of fitting the seal according to the embodiment of Figures 1 to 4;
- Figure 8 is an axial sectional view of another embodiment of a roller capable of fitting a seal according to the embodiment of Figures 1 to 4
- Figure 9 is a partial view in axial section of an embodiment of the hub adapted to receive a roller according to Figure 8;
- Figures 10A to 10D are partial cross-section views illustrating various embodiments of the cross section of the raceways and of the cross section complementary to the peripheral edge of the corresponding roller
- Figure 11 is an enlarged view of a detail of Figure 3 illustrating the mode of transmission of a torque between the hub shaft and the outer part of the seal
- Figure 12 is a sectional view along XII
XII in Figure 11;
- Figure 13 is a schematic view of the hub assembly circlip on its shaft.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 5, le joint homocinétique coulissant 1, comprend
- une partie extérieure 2 de forme générale tubulaire ayant un axe 3 et comportant sur sa face intérieure 4 trois évidements longitudinaux identiques 5 répartis de façon régulière autour dudit axe 3 et limités chacun par deux bords longitudinaux 6, 7 symétriques l'un de l'autre par rapport au plan radial 8 constituant le plan de symétrie de l'évidement 5 correspondant, ces deux bords longitudinaux 6, 7 ayant en section droite une forme concave et constituant chacun un chemin de roulement
- une partie intérieure ou moyeu 9 ayant un axe 10 et comportant trois bras 11 s'étendant radialement dont les axes 12 respectifs sont répartis régulièrement autour de l'axe 10 de ladite partie intérieure 9 dans un plan 13 perpendiculaire audit axe 10, chaque bras 11 étant adapté à pénétrer à l'intérieur de l'évidement 5 correspondant de la partie extérieure 2.In the embodiment shown in Figures 1 to 5, the sliding constant velocity joint 1, comprises
- An outer part 2 of generally tubular shape having an axis 3 and comprising on its inner face 4 three identical longitudinal recesses 5 distributed regularly around said axis 3 and each limited by two longitudinal edges 6, 7 symmetrical one of the other with respect to the radial plane 8 constituting the plane of symmetry of the corresponding recess 5, these two longitudinal edges 6, 7 having in cross section a concave shape and each constituting a raceway
an inner part or hub 9 having an axis 10 and comprising three arms 11 extending radially whose respective axes 12 are regularly distributed around the axis 10 of said inner part 9 in a plane 13 perpendicular to said axis 10, each arm 11 being adapted to penetrate inside the corresponding recess 5 of the external part 2.
Chaque bras 11 porte au voisinage de son extrémité libre 14 un galet 15 adapté à assurer une liaison articulée et un transfert de couple entre le bras 11 respectif et les chemins de roulement 6, 7 correspondants. Each arm 11 carries in the vicinity of its free end 14 a roller 15 adapted to provide an articulated connection and a transfer of torque between the respective arm 11 and the corresponding raceways 6, 7.
Chaque galet 15 est monté sur le bras 11 correspondant par l'intermédiaire d'une portée sphérique formant rotule 16 et de préférence d'un palier 17 à aiguilles 18 ou à rouleaux et est agencé de façon à pouvoir coulisser dans la direction de l'axe 12 dudit bras 11, à tourner autour de cet axe 12 et à osciller par rapport audit bras 11 autour d'un axe quelconque. Each roller 15 is mounted on the corresponding arm 11 by means of a spherical bearing forming a ball joint 16 and preferably a bearing 17 with needles 18 or with rollers and is arranged so as to be able to slide in the direction of the axis 12 of said arm 11, to rotate around this axis 12 and to oscillate relative to said arm 11 about any axis.
Chaque galet 15 est guidé et maintenu par les bords longitudinaux 6, 7 formant chemin de roulement de l'évidement 5 correspondant de manière à rouler sur l'un ou l'autre de ces chemins de roulement 6, 7 et de façon telle que l'axe 19 dudit galet 15 reste perpendiculaire à l'axe 3 de la partie extérieure 2 du joint 1. Each roller 15 is guided and held by the longitudinal edges 6, 7 forming the raceway of the corresponding recess 5 so as to roll on one or the other of these raceways 6, 7 and in such a way that the the axis 19 of said roller 15 remains perpendicular to the axis 3 of the outer part 2 of the seal 1.
De façon classique la partie extérieure 2 est solidaire d'un premier arbre de transmission non représenté ayant son axe confondu avec celui de la partie 2. Conventionally, the outer part 2 is integral with a first transmission shaft, not shown, having its axis coincident with that of the part 2.
De la même manière, la partie intérieure ou moyeu 9 est solidaire d'un second arbre de transmission schématisé en 9a et ayant son axe confondu avec l'axe 10 du moyeu 9. Similarly, the inner part or hub 9 is integral with a second transmission shaft shown diagrammatically at 9a and having its axis coincident with the axis 10 of the hub 9.
Chaque galet 15 présente une symétrie de révolution autour de son axe 19 et présente un contour périphérique extérieur 20 ayant en section droite une forme convexe complémentaire de la forme concave de la section droite des bords longitudinaux 6, 7 des évidements 5. Each roller 15 has a symmetry of revolution about its axis 19 and has an outer peripheral contour 20 having in cross section a convex shape complementary to the concave shape of the cross section of the longitudinal edges 6, 7 of the recesses 5.
Chaque galet 15 est ainsi retenu et guidé par les chemins de roulement 6, 7, de sorte que son axe 19 garde une orientation constante relativement à la partie extérieure 2 lorsque le moyeu coulisse et oscille selon un mouvement relatif par rapport à la partie extérieure 2. Each roller 15 is thus retained and guided by the raceways 6, 7, so that its axis 19 keeps a constant orientation relative to the outer part 2 when the hub slides and oscillates in a relative movement relative to the outer part 2 .
Suivant l'invention, chaque bras 11 présente à son extrémité libre 14 un alésage axial 21 présentant une surface intérieure cylindrique 22. According to the invention, each arm 11 has at its free end 14 an axial bore 21 having a cylindrical inner surface 22.
Chaque galet 15 comporte un arbre 23 formant pivot et dirigé axialement et adapté à pénétrer à l'intérieur de l'alésage cylindrique 21. Each roller 15 comprises a shaft 23 forming a pivot and directed axially and adapted to penetrate inside the cylindrical bore 21.
Les moyens formant rotule 16, qui sont solidaires du galet 15, et un palier 17 à aiguilles 18 sont prévus entre le pivot 23 du galet 15 et la surface intérieure cylindrique 22 de l'alésage 21. The means forming a ball joint 16, which are integral with the roller 15, and a bearing 17 with needles 18 are provided between the pivot 23 of the roller 15 and the cylindrical inner surface 22 of the bore 21.
Dans cet exemple, chaque galet 15 comprend des moyens pour maintenir un plan médian 24 de symétrie des moyens formant rotule 16 confondu avec un plan médian 25 du contour périphérique extérieur 20 du galet 15. In this example, each roller 15 comprises means for maintaining a median plane 24 of symmetry of the means forming a ball joint 16 coinciding with a median plane 25 of the outer peripheral contour 20 of the roller 15.
Dans l'exemple représenté en détail à la figure 4, chaque galet 15 comporte un arbre formant pivot 23 de contour cylindrique, et est monté à l'intérieur de l'alésage 21 correspondant par l'intermédiaire d'une bague 26 ayant une surface périphérique extérieure 27 de orme sphérique adaptée à pivoter par rapport à la surface périphérique intérieure 22 de l'alésage 21 correspondant, et une surface périphérique intérieure 28 de forme cylindrique recevant un palier 17 à aiguilles 18 intercalé entre la bague 26 et l'arbre formant pivot 23 du galet 15. In the example shown in detail in Figure 4, each roller 15 has a shaft forming a pivot 23 of cylindrical outline, and is mounted inside the corresponding bore 21 by means of a ring 26 having a surface outer peripheral 27 of spherical elm adapted to pivot relative to the inner peripheral surface 22 of the corresponding bore 21, and an inner peripheral surface 28 of cylindrical shape receiving a bearing 17 with needles 18 interposed between the ring 26 and the shaft forming pivot 23 of the roller 15.
L'arbre formant pivot 23 du galet 15 comporte un trou axial 29 pour le passage d'un moyen pour fixer, à l'extrémité libre 30 dudit arbre formant pivot 23, une collerette 31 maintenant la bague 26 et le palier 17 à aiguilles 18 dans une position axiale prédéterminée par rapport au galet 15. The pivot shaft 23 of the roller 15 has an axial hole 29 for the passage of a means for fixing, at the free end 30 of said pivot shaft 23, a flange 31 holding the ring 26 and the needle bearing 17 in a predetermined axial position relative to the roller 15.
Dans l'exemple représenté aux figures 3 et 4, le trou 29 présente un évasement conique 32, 33 à chacune de ses extrémités. La collerette 31 présente une partie centrale 34 de forme conique qui pénètre dans l'évasement 33, et une partie périphérique 35 qui s'étend jusqu'à la bague 26. La collerette 31 est retenue par un rivet 36 et maintient le palier 17 à aiguilles 18 et la bague 26 avec un jeu suffisant pour permettre une rotation relative du galet 15 par rapport à la bague 26. In the example shown in Figures 3 and 4, the hole 29 has a conical flare 32, 33 at each of its ends. The collar 31 has a central part 34 of conical shape which penetrates into the flare 33, and a peripheral part 35 which extends to the ring 26. The collar 31 is retained by a rivet 36 and maintains the bearing 17 at needles 18 and the ring 26 with sufficient clearance to allow relative rotation of the roller 15 relative to the ring 26.
Le rivet 36 pourrait être remplacé par un autre moyen de fixation équivalent quelconque. The rivet 36 could be replaced by any other equivalent fixing means.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 7A, l'arbre formant pivot 37 est rapporté par rapport à un corps 38 du galet 15. L'extrémité extérieure 37a du pivot 37 est insérée à force dans un alésage axial 38a du corps, et est fixée par exemple par une soudure périphérique au laser dans cet alésage 38a. In the embodiment shown in FIG. 7A, the pivot shaft 37 is attached relative to a body 38 of the roller 15. The outer end 37a of the pivot 37 is forcibly inserted into an axial bore 38a of the body, and is fixed for example by a peripheral laser weld in this bore 38a.
L'extrémité intérieure libre 39 de l'arbre 37 est conformée de façon à former une collerette 40 retenant la palier 17 à aiguilles et la bague 26.The free inner end 39 of the shaft 37 is shaped so as to form a collar 40 retaining the needle bearing 17 and the ring 26.
Dans le mode de réalisation de la figure 7B, le corps 41 du galet 5 est réalisé par emboutissage d'un flan en tôle. L'arbre pivot correspondant est une douille 42 retenue sur le corps 41 par une vis 43 à l'extrémité libre de laquelle est vissé un écrou 44 faisant fonction de collerette retenant le palier 17 à aiguilles 18 et la bague 26 comme ci-dessus. In the embodiment of FIG. 7B, the body 41 of the roller 5 is produced by stamping a sheet metal blank. The corresponding pivot shaft is a sleeve 42 retained on the body 41 by a screw 43 at the free end of which is screwed a nut 44 acting as a collar retaining the bearing 17 with needles 18 and the ring 26 as above.
Dans le mode de réalisation de la figure 7C, le corps 45 est également réalisé par emboutissage d'une tôle et est d'une seule pièce avec une partie centrale tubulaire 46 adaptée à recevoir extérieurement un palier 17 à aiguilles 18 et une bague 26 et intérieurement un moyen de fixation correspondant. In the embodiment of FIG. 7C, the body 45 is also produced by stamping a sheet and is in one piece with a tubular central part 46 adapted to receive externally a bearing 17 with needles 18 and a ring 26 and internally a corresponding fixing means.
Dans le mode de réalisation de la figure 7D, le corps 47 reçoit un pivot 48 emboîté à force et présentant à son extrémité extérieure 49 une collerette 50 qui peut être fixée, par exemple par une soudure périphérique au laser 51, dans un évidement 52 du corps 47. A son extrémité intérieure 53, le pivot 48 présente une gorge périphérique 54 adaptée à recevoir un moyen de fixation, par exemple un jonc d'arrêt ou circlip (non représenté), d'une rondelle adaptés à retenir axialement la bague 26 et le palier 17 à aiguilles 18. In the embodiment of FIG. 7D, the body 47 receives a pivot 48 force-fitted and having at its outer end 49 a flange 50 which can be fixed, for example by peripheral laser welding 51, in a recess 52 of the body 47. At its inner end 53, the pivot 48 has a peripheral groove 54 adapted to receive a fixing means, for example a stop ring or circlip (not shown), of a washer adapted to axially retain the ring 26 and the bearing 17 with needles 18.
Dans le mode de réalisation des figures 8 et 9, l'arbre formant pivot 55 a une surface périphérique extérieure 56 de forme sphérique formant rotule adaptée à pivoter par rapport à la surface périphérique intérieure 57 d'une bague 58 montée à l'intérieur de l'alésage 21 avec de préférence interposition d'un palier 17 à aiguilles 18 placé à l'intérieur de l'alésage 21. In the embodiment of Figures 8 and 9, the pivot shaft 55 has an outer peripheral surface 56 of spherical shape forming a ball joint adapted to pivot relative to the inner peripheral surface 57 of a ring 58 mounted inside the bore 21 with preferably the interposition of a bearing 17 with needles 18 placed inside the bore 21.
La bague 58 est une bague de type connu pouvant recevoir intérieurement la surface sphérique 56 du pivot 55. Le palier 17 à aiguilles 18 est emboîté à force dans l'alésage 21 qui est de dureté moyenne. The ring 58 is a ring of known type capable of internally receiving the spherical surface 56 of the pivot 55. The bearing 17 with needles 18 is force fitted into the bore 21 which is of medium hardness.
Le bord extérieur de l'alésage 21 est légèrement refoulé vers l'intérieur ou serti, après la mise en place du palier 17, pour former une lèvre 59 de retenue de sécurité dudit palier 17. L'assemblage articulé du galet 5 correspondant sur le moyeu 9 est immédiat par emboîtement et par coulissement du pivot sphérique 55 à l'intérieur de la bague 58. Cette solution ne nécessite pas de durcissement superficiel du moyeu et peut être réalisée de manière particulièrement simple et économique. The outer edge of the bore 21 is slightly turned inward or crimped, after the establishment of the bearing 17, to form a lip 59 for retaining the safety of said bearing 17. The articulated assembly of the corresponding roller 5 on the hub 9 is immediate by fitting and sliding the spherical pivot 55 inside the ring 58. This solution does not require surface hardening of the hub and can be carried out in a particularly simple and economical manner.
On a représenté aux figures 10A à 10D, à titre d'exemples non limitatifs, différents types de profils de roulement complémentaires pouvant être réalisés pour les chemins de roulement concaves 6, 7 des évidements 5 et pour le contour périphérique extérieur 20 du galet 15 : tous ces profils sont capables d'assurer un guidage satisfaisant et fiable des galets 15 dans les chemins de roulement 6, 7. FIGS. 10A to 10D show, by way of nonlimiting examples, different types of complementary bearing profiles which can be produced for the concave raceways 6, 7 of the recesses 5 and for the external peripheral contour 20 of the roller 15: all of these profiles are capable of ensuring satisfactory and reliable guiding of the rollers 15 in the raceways 6, 7.
Les profils ainsi représentés sont, en section droite, à la figure lOA, un profil circulaire, à la figure 10B, un profil trapézoïdal, à la figure 10C, un profil rectangulaire, à la figure 10D, un profil triangulaire. The profiles thus represented are, in cross section, in FIG. 10A, a circular profile, in FIG. 10B, a trapezoidal profile, in FIG. 10C, a rectangular profile, in FIG. 10D, a triangular profile.
Dans tous les cas, un jeu de fonctionnement suffisant est laissé entre le contour périphérique extérieur convexe 20, formant surface de roulement, du galet 15, et les surfaces concaves complémentaires des chemins de roulement 6, 7 de chaque évidement 5. In all cases, sufficient operating clearance is left between the convex external peripheral contour 20, forming the rolling surface, of the roller 15, and the concave surfaces complementary to the rolling paths 6, 7 of each recess 5.
Par ailleurs, et comme représenté sur ces figures 10A à 10D, la face intérieure 4 de la partie 2 et/ou la surface extérieure du galet 5, sont, à l'extérieur des surfaces respectives de roulement des bords longitudinaux 6 et 7 et du contour périphérique extérieur 20 du galet 5, légèrement évidées de manière à ménager un faible espacement 70 entre ladite face intérieure 4 et la surface extérieure de chaque galet 15, dans le but d'éviter des frottements inutiles entre la face intérieure 4 et la surface extérieure des galets 15, et réduire les coûts d'usinage. Furthermore, and as shown in these figures 10A to 10D, the inner face 4 of the part 2 and / or the outer surface of the roller 5, are, outside the respective rolling surfaces of the longitudinal edges 6 and 7 and of the external peripheral contour 20 of the roller 5, slightly hollowed out so as to provide a small spacing 70 between said internal face 4 and the external surface of each roller 15, in order to avoid unnecessary friction between the internal face 4 and the external surface rollers 15, and reduce machining costs.
Par ailleurs le détourage intérieur 71 de la collerette 15a des galets 15 doit permettre la libre oscillation et le libre débattement des extrémités 14 des bras 11 du moyeu 9 sans interférence, et pour toutes les configurations possibles du joint : angles de brisure, angles de phase relatifs au plan de brisure. Furthermore, the internal trimming 71 of the flange 15a of the rollers 15 must allow free oscillation and free movement of the ends 14 of the arms 11 of the hub 9 without interference, and for all possible configurations of the seal: breaking angles, phase angles relating to the breaking plane.
Comme représenté en particulier aux figures 1 et 3, deux évidements 5 adjacents sont adossés de part et d'autre d'une arête longitudinale 60 en saillie vers l'intérieur par rapport à la face intérieure 4 de la partie extérieure 2 du joint 1. As shown in particular in FIGS. 1 and 3, two adjacent recesses 5 are attached on either side of a longitudinal edge 60 projecting inwardly relative to the inner face 4 of the outer part 2 of the joint 1.
Chaque arête 60 présente un bord périphérique intérieur cylindrique 61 qui définit l'ouverture cylindrique libre, de diamètre b, à l'intérieur de laquelle le moyeu 9 peut se déplacer librement en étant guidé par les galets 15. Each edge 60 has a cylindrical inner peripheral edge 61 which defines the free cylindrical opening, of diameter b, inside which the hub 9 can move freely while being guided by the rollers 15.
Selon une caractéristique de la présente invention, on peut faire en sorte que le diamètre b de l'ouverture définie par les bords cylindriques intérieurs 61 soit égal à au moins 70a du diamètre extérieur d du joint 1. De même, la distance c entre les fonds des chemins de roulement 6 et 7 représente environ 65% du diamètre extérieur d de la partie extérieure 2, pour une épaisseur relative e/d de cette partie extérieure 2 de l'ordre de 6% qui garantit la robustesse et la facilité d'exécution de cette partie extérieure 2 et la simplicité de sa fixation à l'arbre de transmission correspondant (voir figure 1). According to a characteristic of the present invention, it is possible to ensure that the diameter b of the opening defined by the internal cylindrical edges 61 is equal to at least 70a of the external diameter d of the joint 1. Similarly, the distance c between the bottom of the raceways 6 and 7 represents approximately 65% of the external diameter d of the external part 2, for a relative thickness e / d of this external part 2 of the order of 6% which guarantees the robustness and the ease of execution of this outer part 2 and the simplicity of its attachment to the corresponding drive shaft (see FIG. 1).
Dans la réalisation des figures 2 et 4, l'axe 10 du moyeu 9 fait un angle de brisure E dans le plan de la figure avec l'axe 3 de la partie extérieure 2, ce qui simplifie le dessin. En fait, quelle que soit l'orientation de l'angle de brisure, les trois galets 15 sont guidés par les chemins de roulement 6, 7 à une distance radiale constante r de l'axe 3 de la partie extérieure. L'axe 19 de chaque galet 15 a une orientation fixe : il reste perpendiculaire à l'axe 3 de la partie extérieure 2, et il reste contenu dans le plan longitudinal respectif 8A, 8B ou 8C. In the embodiment of Figures 2 and 4, the axis 10 of the hub 9 makes a breaking angle E in the plane of the figure with the axis 3 of the outer part 2, which simplifies the drawing. In fact, whatever the orientation of the breaking angle, the three rollers 15 are guided by the raceways 6, 7 at a constant radial distance r from the axis 3 of the outer part. The axis 19 of each roller 15 has a fixed orientation: it remains perpendicular to the axis 3 of the outer part 2, and it remains contained in the respective longitudinal plane 8A, 8B or 8C.
On a schématisé à la figure 6 un galet 15 pendant une opération de rectification du pivot 23 et de la face transversale 62 d'appui des aiguilles 18 et de la bague 26 au moyen d'une meule boisseau 63. Le galet 15 est maintenu entre des pinces 64 par sa surface extérieure de roulement 20. A roller 15 has been shown diagrammatically in FIG. 6 during a rectification operation of the pivot 23 and of the transverse face 62 of support of the needles 18 and of the ring 26 by means of a cup wheel 63. The roller 15 is held between clamps 64 by its outer rolling surface 20.
On a représenté schématiquement aux figures 11 et 12 le mode de transfert du couple utile T depuis l'arbre 9a du moyeu 9 jusqu'à la partie extérieure 2 du joint 1. FIGS. 11 and 12 show schematically the mode of transfer of the useful torque T from the shaft 9a of the hub 9 to the outer part 2 of the seal 1.
Ce couple T arrive aux alésages 21 principalement par la liaison la plus courte et la plus rigide sous forme, pour chaque alésage 21, de deux forces égales Q, Q' qui mettent en tension circonférentielle les portions 65 et 66 de la paroi d'extrémité 14 de chaque alésage 21 qui sont sensiblement tangentes aux flancs 67 et 68 du moyeu 9. This torque T arrives at the bores 21 mainly by the shortest and most rigid connection in the form, for each bore 21, of two equal forces Q, Q 'which put in circumferential tension the portions 65 and 66 of the end wall 14 of each bore 21 which are substantially tangent to the sides 67 and 68 of the hub 9.
Les faibles épaisseurs relatives des parois 65 et 66 et de celles de la bague 26 confèrent à ces parois une certaine souplesse radiale. Il en résulte que la pression radiale p sur la ligne de tangence entre la surface intérieure cylindrique 22 de chaque alésage 21 et la surface périphérique extérieure 27 de la bague 26 correspondante, est pratiquement constante sur près de 1800 autour de l'axe 19 du galet 15 correspondant. The small relative thicknesses of the walls 65 and 66 and of those of the ring 26 give these walls a certain radial flexibility. It follows that the radial pressure p on the line of tangency between the cylindrical inner surface 22 of each bore 21 and the outer peripheral surface 27 of the corresponding ring 26, is practically constant over nearly 1800 around the axis 19 of the roller. 15 correspondent.
Par suite de la flexibilité radiale de la bague 26, cette uniformisation de la pression radiale p entraîne celle des charges radiales g appliquées aux aiguilles 18 sur un arc voisin de 1800, comme représenté à la figure 12. As a result of the radial flexibility of the ring 26, this uniformization of the radial pressure p causes that of the radial loads g applied to the needles 18 on an arc close to 1800, as shown in FIG. 12.
On comprend ainsi que la structure décrite cidessus présente les avantages suivants
- Elle accroit considérablement la capacité statique et dynamique du joint par rapport aux techniques connues utilisant des galets minces classiques montés sur des aiguilles. En effet, dans la présente invention, et par opposition aux techniques connues, la minceur des parois des alésages 21 permet une uniformisation de la pression sur environ 1800, et donc un accroissement de la capacité statique et dynamique du joint.It is thus understood that the structure described above has the following advantages
- It considerably increases the static and dynamic capacity of the joint compared to known techniques using conventional thin rollers mounted on needles. In fact, in the present invention, and in contrast to known techniques, the thinness of the walls of the bores 21 allows a uniformization of the pressure over approximately 1800, and therefore an increase in the static and dynamic capacity of the joint.
- Cette structure permet une grande liberté de pivotement et de coulissement de la rotule 27 à l'intérieur de l'alésage 21 correspondant, cet avantage résultant de la faible pression de contact et de la facilité de conservation d'un film de lubrifiant le long de la surface de contact, même sous forte charge. - This structure allows great freedom of pivoting and sliding of the ball 27 inside the corresponding bore 21, this advantage resulting from the low contact pressure and the ease of keeping a film of lubricant along of the contact surface, even under heavy load.
- Cette structure permet de donner un grand diamètre extérieur au contour périphérique extérieur 20 servant de surface de roulement de chaque galet 15. Ceci conduit à une pression de contact modérée sur les chemins de roulement 6, 7 et à un guidage efficace de chaque galet 15 avec un glissement minimum. - This structure makes it possible to give a large external diameter to the external peripheral contour 20 serving as the rolling surface of each roller 15. This leads to a moderate contact pressure on the raceways 6, 7 and to effective guidance of each roller 15 with minimum slip.
- On constate une conservation de la force utile
F de transfert du couple T dans le plan de symétrie des chemins de roulement 6, 7 de chaque évidement 5 quelle que soit la configuration du joint 1, car le plan de symétrie 24 de la rotule 16 est situé en permanence dans le plan de symétrie ou plan médian 25 du contour périphérique extérieur 20 de chaque galet 15. Il n'y a donc pas de moment perturbateur tendant à faire basculer le galet 15. De plus, la force F passe exactement dans le plan de symétrie des aiguilles 18, ce qui assure une répartition constante de la pression le long de la ligne de contact de chaque aiguille. Ceci facilite ainsi la conservation de l'alignement des aiguilles 18.- There is a conservation of the useful force
F for transferring the torque T in the plane of symmetry of the raceways 6, 7 of each recess 5 whatever the configuration of the seal 1, since the plane of symmetry 24 of the ball joint 16 is permanently located in the plane of symmetry or median plane 25 of the outer peripheral contour 20 of each roller 15. There is therefore no disturbing moment tending to tilt the roller 15. In addition, the force F passes exactly in the plane of symmetry of the needles 18, this which ensures a constant distribution of pressure along the contact line of each needle. This thus facilitates the conservation of the alignment of the needles 18.
- On obtient des galets 15 qui présentent une très grande robustesse par rapport à la résistance des assemblages de pièces minces des dispositifs connus. - Rollers 15 are obtained which have a very high robustness compared to the resistance of the assemblies of thin parts of the known devices.
- La structure décrite permet de réaliser un bord cylindrique intérieur 61 ayant un diamètre b égal à au moins 70% du diamètre extérieur d de la partie extérieure 2 ; ceci permet, par rapport aux joints homocinétiques connus, un accroissement très sensible de la longueur de coulissement sous un angle de travail donné, ce qui constitue un avantage économique considérable par l'accroissement du nombre d'applications possibles. - The structure described makes it possible to produce an internal cylindrical edge 61 having a diameter b equal to at least 70% of the external diameter d of the external part 2; this allows, compared to known constant velocity joints, a very significant increase in the sliding length under a given working angle, which constitutes a considerable economic advantage by increasing the number of possible applications.
La position axiale du moyeu 9 sur l'arbre 9a peut être assurée par un circlip 74 (figure 13) introduit dans la gorge interne 72 de l'alésage axial 80 du moyeu 9, par l'un des alésages 21, 22 du moyeu 9 qui débouchent chacun par une ouverture centrale 73 dans l'alésage axial 80 dudit moyeu 9, au moyen d'une pince à circlips (non représentée). The axial position of the hub 9 on the shaft 9a can be ensured by a circlip 74 (FIG. 13) introduced into the internal groove 72 of the axial bore 80 of the hub 9, by one of the bores 21, 22 of the hub 9 which each open out through a central opening 73 in the axial bore 80 of said hub 9, by means of circlip pliers (not shown).
Le circlip 74 est ainsi maintenu flottant radialement par cette gorge 72 en attente du montage ultérieur de l'arbre 9a. The circlip 74 is thus kept floating radially by this groove 72 pending the subsequent mounting of the shaft 9a.
Lors de l'introduction de l'arbre cannelé 9a, le circlip 74 s'expand sur le chanfrein de l'extrémité de l'arbre 9a, et vient s'emboîter par retour élastique dans une gorge extérieure 75 usinée sur les cannelures 79 de l'arbre 9a, en assurant la solidarisation axiale du moyeu 9 sur l'arbre intérieur 9a. During the introduction of the splined shaft 9a, the circlip 74 expands on the chamfer of the end of the shaft 9a, and comes to fit by elastic return in an external groove 75 machined on the splines 79 of the shaft 9a, ensuring the axial connection of the hub 9 on the inner shaft 9a.
La dépose s'opère aisément en ouvrant le circlip 74 grâce à ses deux oreilles 76 au moyen d'une pince à circlips introduite par l'ouverture 73. The removal takes place easily by opening the circlip 74 thanks to its two ears 76 by means of a circlip pliers introduced by the opening 73.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention. Of course, the present invention is not limited to the embodiments which have just been described, and many changes and modifications can be made to them without departing from the scope of the invention.
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