Brevet FR2560311A1 — publié le 19850830

L'invention concerne des perfectionnements apportes à un joint universel régulier du type RZEPPA qui comporte un élément extérieur, un élément intérieur, un certain nombie de billes retenues dans chaque paire opposée d'une série de rai- nures longitudinales, en forme d'arc, ménagées dans les surfa- ces intérieure et extérieure des deux éléments et transmettant un couple entre les deux éléments, et une.:age -destinée à re- cevoir les billes, et dans lequel les centres Oes arcs des fonds des rainures longitudinalement arquées das deux êlémente sont décalés de part et d'autre du plan méaian du joint uni- versel de distances sensiblement égales, et fournit un joint universel homocinétique dont la résistance est accrue lorsque l'angle du joint est grand sans que sa 1-ongévité ne soit al- térée lorsque l'angle est petit, ce nui prolonge la durée de vie du joint et est approprié pour l1 fabrication en série. Au cours des dernières ar.nnes,les véh.Lcules de touris- me, a traction avant ont beaucoup progressé et il existe notamment une tendance à l'augmentation des véhicules à quatre roues mo- trices, d'o une demande de joints universels homocinétiques ayant un grand angle en utilisation habituelle et une résis- tance et une durée de vie élevées. Là o l'angle du joint est grand, c'est-a-dire là o le joint est fortement fléchi, ap- paraissent des différence; entre les sollicitations supportées par les billes pour la transmission du coupie, et dans une po- ?5 sition particulière la charge d'une bille s'accroit. De ce fait les efforts exercés sur les cavités de la cage deviennent inégales, et dans les joints classiques la cavité de la cage peut se fissurer et des éraflures risquent d'apparaître à pro- ximité des épaulements des rainures de l'élément intérieur qui sont adjacents au coté o6 l'angle de rainure est petit, de plus, un effritement est produit dans la même zone par un couple brutal, ce qui provoque des bruits anormaux, et en ou- tre, les billes entrent en contact avec les coins des cavités de la cage provoquant une sollicitation d'arête susceptible d'endommager les billes ou de déformer et de casser les coins des cavités. L'angle de rainure est l'angle formé par les fonds des rainures longitudinales ménagées dans les éléments extérieur et intérieur Pour remédier à ces inconvénients, on a imaginé par exemple le dispositif du modèle d'utilité japonais publié sous le N 53148/1981, mais dans ce dispositif les centres des sphères des surfaces sphériques intérieure et extérieure des éléments intérieur et extérieur et les centres des arcs des fonds des rainures longitudinales sont tous décalés d'une distance égale, de sorte que les rainures sont peu profondes pour l'angle faible du joint dont l'utilisation est fréquente, ce qui réduit la durée de vie, et l'épaisseur de la cage est très grande du côté o l'angle de la rainure est grand, ainsi que cela sera décrit plus loin; en conséquence, le travail de pression de la cavité est difficile, et également le rendement du matériau est faible; aussi ce dispositif ne convient-il pas pour la fabrication en série et est onéreux. L'invention a pour but de résoudre les différents problèmes évoqués ci-dessus et elle a pour objet un joint uni- versel du type mentionné dans lequel l'amplitude de l'excen- tricité des surfaces sphériques intérieure et extérieure des deux éléments est inférieure à l'excentricité des fonds des rainures- Les avantages et caractéristiques apparaîtront d'ailleurs au cours de la description ci-après, de deux modes de réalisation représentés aux dessins annexes, et donnés à titre d'exemples non limitatifs. - la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale, mon- trant les parties essentielles d'un mode de réalisation de l'invention, et - la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale, mon- trant les parties essentielles d'un autre mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1 la surface périphérique intérieure d'un élément extérieur 1 est une surface concave en portion de sphère 3 et le centre de cette sphère se trouve en un point C sur l'axe de l'élément extérieur 1. Un élément intérieur 2 est inserré à l'intérieur de l'élément extérieur 1, et la sur- face périphérique extérieure de l'élément intérieur 2 est une surface convexe en portion de sphère 4 centrée en un point D situé sur l'axe de l'élément intérieur 2. Comme représenté, les centres C et D des spheres sont décalés de distance sensi- blement égales de part et d'autre du plan médian O' du joint. E est le centre d'une bille 9 qui sera décrite ultérieurement. Un certain nombre de rainures 5 sont ménagées longitudinalement dans la surface périphérique intérieure 3 de l'élément exté- rieur 1 Le fond 6 de chaque rainure 5 a une forme longitudi- nale en arc de cercle, et le centre A de l'arc est situé sur l'axe de l'élément extérieur 1, à l'extérieur par rapport au centre C de la surface sphérique 3, comme représenté. De mê- me, plusieurs rainures 7 sont ménagées dans le sens longitudi- nal dans la surface sphérique extérieure 4 de l'élément inté- rieur 2, le fond 8 de chaque rainure 7 ayant une forme longitu- dinale en arc de cercle, et le centre B de l'arc étant situé sur l'axe de l'élément intérieur 2 à l'intérieur par rapport au centre D de la surface sphérique 4, comme représenté. Le centre A de l'arc du fond 6 de chaque rainure 5 de l'élément extérieur est situé à l'intérieur par rapport à la face termi- nale ouverte 12 de l'élément extérieur 1, et les centres A et B des fonds des rainures en forme d'arc des deux éléments sont écartés de distances sensiblement égales de part et d'autre du plan médian OE du joint. Chaque paire de rainures 5 et 7 coopère pour former une rainure de bille dans laquelle la bil- le 9 peut se déplacer longitudinalement. Les billes 9 sont maintenues dans une série de ca- vités Il ménagées dans l'enveloppe extérieure d'une cage 10; une bille est retenue dans chaque paire de rainures 5 et 7 opposées et sert à transmettre un couple entre l'élément exté- rieur 1 et l'élément intérieur 2. La cage 10 a la forme d'une enveloppe en parties de sphère et les centres de ses surfaces intérieure et extérieure sphériques coïncident sensiblement avec les points C et D précités et se trouvent entre les sur- faces sphériques intérieure 3 et extérieure 4 de l'élément ex- térieur 1 et de l'élément intérieur 2. Le joint universel homocinétique selon le mode de réalisation précité est du type appelé RZEPPA dans lequel les centres A et B des arcs des fonds des rainures des deux élé- ments sont décalés, les centres C et D des surfaces sphériques intérieure et extérieure des deux éléments étant également dé- calés, l'amplitude de l'excentricité OC et OD étant inférieure à l'amplitude de l'excentricité OA et OB des centres A et B, de sorte que par rapport au joint connu de l'art antérieur décrit précédemment, on obtient un joint universel sensible- ment régulier tant en ce qui concerne l'épaisseur de la cage que la profondeur des rainures 5 et 7, ce qui permet d'éli- miner d'un seul coup les problèmes indiqués précédemment, inhérents à l'art antérieur, et de concevoir et fabriquer le joint universel selon l'invention plus aisément et à un prix moindre que le joint de l'art antérieur. La figure 2 montre un autre mode de réalisation de la présente invention. Des repères et symboles communs à la figure 1 sont utilisés sur la figure 2. La seule différence entre ce mode de réalisation et celui représenté sur la fi- gure 1 est que le centre de l'arc du fond de la rainure 6 de l'élément extérieur 1 se trouve en un point A situé du cô- té opposé de l'axe de l'élément extérieur 1 et que le centre de l'arc du fond de la rainure 8 de l'élément intérieur 2 se trouve en un point B situé du côté opposé de l'axe de l'élé- ment intérieur 2. Dans ce mode de réalisation, la profondeur des extrémités ouvertes des rainures 5 de l'élément extérieur 1 et la profondeur de la partie intérieure de ces rainures sont plus grandes que dans le mode de réalisation précédent, et la profondeur des rainures 7 de l'élément intérieur est légèrement plus petite côté entrée et à leur partie intérieu- re, mais une profondeur suffisante pour la transmission d'un couple peut être conservée de sorte qu'on peut espérer un meilleur effet avec ce mode de réalisation qu'avec celui de la figure 1. En ce qui concerne la relation entre l'angle a que font entre elles les droites reliant les centres A et B des arcs des fonds des rainures précités au centre E de la bille 9 et l'angle B que font entre elles les droites reliant les centres C et D des sphères intérieure et extérieure des deux éléments à ce même centre E, il est souhaitable que dans les deux modes de réalisation l'angle B soit égal à la moitié ou moins de l'angle a, et on comprendra aisément par un sim- ple dessin que si l'angle B est supérieur à la moitié de l'an- gle a, l'uniformité de l'épaisseur de la cage 10 sera alté- rée à un degré non négligeable. De même, pour atteindre le but de l'invention qui est d'augmenter la résistance de la cage, peu importe que l'angle B soit dû à un défaut de fabri- cation, et il est souhaitable que la valeur de l'angle 8 soit égale à l/lOè, ou plus de l'angle a. De plus, si l'épaisseur de la cavité de la cage du côté vers lequel ouvre l'angle est to et si l'épaisseur du côté étroit de l'angle est tl, il est souhaitable que to/t1 soit au moins égal a 1,12 pour empêcher la charge angulaire précitée, et soit égal à 1,55, ou moins, du point de vue de la fabrication, mais la valeur de B/a qui satisfait cette condition varie entre 1/10 et 1/2. Dans le cas ou B/a = 6/10, to/t1 est égal à 1,7 ou plus,etenparticulier dans le joint universel décrit dans le modèle d'utilité japo- nais précité N 53148/1981, B/a = 1 et par conséquent to/t1 s'élève à 2,3, de sorte que dans tous les cas, l'usinage des cavités de la cage dans une fabrication en série des joints est rendu difficile. Comme il ressort de la description ci-dessus, la présente invention concerne un joint universel homocinétique du type RZEPPA et propose un joint universel homocinétique nouveau et perfectionné fondé sur une nouvelle conception technique qui résoud les problèmes que la conception techni- que classique n'a pas été à même de résoudre. R E V E N D I C AT I 0 N S 1 - Joint universel homocinétique comprenant un élé- ment extérieur dont la surface périphérique intérieure est une surface sphérique concave, partielle, et qui comporte une série de rainures longitudinales ménagees dans cette surface sphérique concave, un élément intérieur dont la surface péri- phérique extérieure est une surface sphérique convexe, par- tielle, et qui comporte une série de rainures longitudinales ménagées dans cette surface sphérique convexe, l'élément inté- rieur étant inserré dans l'élément extérieur, un certain nom- bre de billes engagées dans chaque paire de rainures opposées des deux éléments et destinées à transmettre un couple entre ces deux éléments, et une cage destinée à recevoir les billes et disposée entre les surfaces sphériques intérieure et exté- rieure des deux éléments, caractérisé en ce que les sections longitudinales des fonds (6, 8) des rainures (5, 7) des deux éléments (1, 2) sont en forme d'arc et que les centres (A, B) de ces arcs sont écartés l'un de l'autre de distances sensi- blement égales de part et d'autre du plan médian dudit joint, en ce que les centres (D,C) des sphères des surfaces sphéri- ques intérieure et extérieure (3, 4) des deux éléments sont également écartés l'un de l'autre de distances sensiblement égales de part et d'autre du plan médian dudit joint, en ce que les centres (D, C) des sphères des-surfaces sphériques intérieure et extérieure sont écartés d'une distance inférieu- re à celle des centres (A, B) des arcs des fonds (6, 8) des rainures, et en ce que les distances au plan médian du joint universel sont inférieurs à la distance entre ce plan médian et la face terminale de l'élément extérieur 2 - Joint universel homocinétique selon la revendi- cation l, caractérise en ce que le centre (C) de la sphère de la surface sphérique concave de l'élément extérieur (1) et les centres (A,B) des arcs des fonds des rainures (5, 7) de cet élément sont tous situés sur l'axe de l'élément extérieur et à l'extérieur du plan médian du joint universel, et en ce que le centre (D) de la sphère de la surface sphérique exté- rieure convexe de l'élément intérieur (2) et les centres (B) des fonds de ses rainures sont tous situés sur l'axe de l'élé- ment intérieur et à l'intérieur du plan médian du joint uni- versel 3 - Joint universel homocinétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les centres (A) des arcs des fonds des rainures (7) de l'élément extérieur et les centres (B) des arcs des fondsdes rainures de l'élément intérieur (2) sont situés en des points distants des axes de ces éléments extérieur et intérieur. 4 - Joint universel homocinétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'angle 8 entre les droites reliant les centres (C, D) des sphères des surfaces sphériques intérieure et extérieure des éléments intérieur et extérieur (1,2) avec le centre (E) d'une bille dans le plan médian du joint universel, est inférieur à 1/2 et supérieur à 1/10 de l'angle a entre les droites reliant les centres (A, B) des arcs des fonds (6, 8) des rainures des deux éléments avec le centre E de la bille.