Brevet FR2647866A1 — publié le 19901207

L'invention concerne un joint homocinétique com- prenant des éléments de joint mobiles en translation axiale l'un par rapport à l'autre, qui comprend un élé- ment extérieur de joint en forme de manchon et muni de 5 trois paires de chemins de roulement parallèles à l'axe et un élément intérieur de joint à sectioa transversale en étoile, qui comprend des parties de tourillons enga- gées dans les paires de chemins de roulement, et des corps roulants gui,prennent appui sur les parties de tourillons et sont guidés dans les paires de chemins de rou- lement, qui assurent la transmission du couple entre l'élément extérieur et l'élément inférieur du joint, les axes médians parallèles à l'axe, des paires de chemins de roulement de l'élément extérieur du joint, et les 15 axes médians radiaux des parties de tourillons portées par l'élément intérieur du joint étant espacés les uns des autres de distances circonférentielles correspondan- tes, de 1200. On connaît déjà des joints de ce genre, par exemple, par le DE 37 41 049 A1. Dans ces joints la 20 fabrication des parties de tourillons sphériques et la formation des éléments intermédiaires interposés entre les parties de tourillons et les corps roulants sont re- lativement coOteuses. Les résultats du fonctionnement ne sont pas mauvais 'mais la construction est relatuvement 25 coûteuses, en particulier dans le cas o l'on utilise comme corps roulants des aiguilles tenues dans une cage. La présente invention se donne pour but de créer un joint homocinétique du genre cité au début gui ne donne lieu qu'à de faibles efforts de translation, 30 qui n'engendre que de faibles excitations axiales lors- qu'il prend une configuration brisée sous charge et qui, en même temps, puisse être fabriqué à un prix avanta- geux. La solution de ce problème consiste en ce que les parties de tourillons sont composées de mAchoires inté- 35 rieurement cylindriques, qui se font face dans la direc- tion circonférentielle et en ce que, dans chaque touril2647866 2 lon, est retenu, mobile en translation radiale et mobile en inclinaison autour d'un axe transversal un élément in- termédiaire comprenant un corps sphérique sur lequel sont prévus des bras axiaux, et en ce que les bras pré- 5 sentent des paires de chemins de roulement s'ouvrant vers l'extérieur, opposes dans la direction circonféren- tielle, et qui, sur chacun des bras, reçoivent au moins deux corps roulants opposes qui font partie d'un ensem- ble de corps roulants tenus à des écartements identiques 10 dans une cage. Les mâchoires peuvent laisser libres des passages transversaux axiaux qui sont traversés par les bras axiaux portés par le corps sphérique. Dans cette construction, une caractéristique essentielle pour l'in- vention consiste en ce que tous les corps roulants pren- 15 nent appui dans un des évidements de l'élément extérieur du joint, en face d'un élément intermédiaire en une seu- le pièce qui a simplement à posséder deux segments de surfaces sphériques et qui, étant d'une forme relative- ment peu compliquée, peut être fabriqué de façon simple. 20 De cette façon, la forme de l'élément intérieur du joint est considérablement simplifiée du point de vue de la fa- brication puisqu'il n'est plus nécessaire de former trois éléments sphériques sur cet élément intérieur mais qu'au contraire on peut utiliser des tourillons divisés 25 qui présentent des surfaces inférieures cylindriques pou- vant être formées en une seule opération. Les éléments intermédiaires en forme d'os peuvent être guidés dans les mâchoires de l'élément intérieur du joint paar leur région sphérique avec un jeu très faible. La même obser30 vation est également valable pour le guidage des corps roulants dans les chemins de roulement de l'élément exté- rieur du joint, d'une part, et dans l'élément intermé- diaire, d'autre part. Dans la forme de réalisation la plus simple, on doit prévoir sur chaque élément intermé- 35 diaire quatre- billes de diamètre relativement grand qui, avec une grande longueur d'appui, sont d'un coût avanta- 2647866 3 geux et permettent un montage simple. Les billes sont maintenues à écartement mutuel par une cage qui, étant munie d'évidements correspondants pour les mâchoires, peut encadrer extérieurement l'élément intermédiaire 5 avec une forme de U en section transversale. Selon une forme avantageuse de réalisation, il est prévu, entre le corps sphérique d'un élément intermé- diaire et les mâchoires, des coussinets qui sont exté- rieurement cylindriques et intérieurement sphériques, de 10 sorte qu'on obtient un contact intégral ou par surfaces étendues, aussi bien sur le côté intérieur que sur le côté extérieur, en remplacement du contact linéaire qui existe dans la forme de réalisation décrite au début. De cette façon, on peut obtenir une usure réduite. Les deux 15 coussinets respectivement associés au corps sphérique peuvent être assemblés en une unité qui entoure extérieu- rement la sphère, ce qui facilite le montage. On peut prévoir sur le coussinet et/ou sur les mâchoires des arê- tes ou guides présentant une orientation parallèle à la 20 direction radiale pour empêcher les coussinets de s'échapper en tournant. Selon d'autres formes de réalisation avantageu- ses, qui peuvent améliorer la précision du guidage et la douceur du fonctionnement, on peut prévoir en remplace- 25 ment des quatre billes précitées, un plus grand nombre de corps roulants qui peuvent être constitués, par exem- ple, par des rangées de billes de plus petit diamètre qui roulent les unes derrière les autres dans les mêmes chemins de roulement de billes et/ou qui sont guidées, 30 par exemple, dans des paires de chemins de roulement ju- melés parallèles entre eux. En principe, on peut égale- ment utiliser des aiguilles en tant que corps roulants. D'autres caractéristiques visent à faire en sor- te que, de même que dans les "joints triplanst déjà con- 35 nus tels que ceux qui sont décrits, par exemple par le DE 34 40 105 C2, il soit possible de centrer les corps 2647866;' 4 roulants dans la direction axiale par rapport au corps sphérique ou par rapport aux parties de tourillons. Ceci peut être obtenu d'une façon de préférence simple par un dispositif d'appui élastique 'de la cage par rapport & 5 l'élément intermédiaire en forme d'os, qui est de préfé- rence monté sur le côté radialement extérieur. En varian- te, on peut imaginer de donner aux chemins de roulement des profondeurs qui varient dans la direction axiale et qui peuvent être réalisées, soit par le fait que les che- 10 mins de roulement de chaque bras forment, sur les côtés circonférentiellement opposes de l'élément intermédiai- re, des angles symétriques par rapport & l'axe longitudi- nal et que les chemins de roulement sont de configura- tion symétrique par rapport au corps sphérique, soit par 15 le fait que l'élément intermédiaire est légèrement coudé par rapport au corps sphérique, c'est-à-dire que les che- mins de roulement sont parallèles entre eux sur chaque bras, sur les côtés circonférentiellement opposés de l'élément intermédiaire, et que les chemins de roulement 20 forment des angles variables avec la direction axiale par rapport au corps sphérique. Au lieu de donner aux chemins de roulement de l'élément intermédiaire des directions qui s'écartent du parallélisme par rapport à l'axe longitudinal, dans le 25 cas o il est prévu des chemins de roulement parallèles axiaux dans l'élément extérieur du joint, les chemins de roulement peuvent aussi être parallèles à l'axe de l'élé- ment intermédiaire et on peut obtenir le mime effet en donnant aux chemins de roulement conjugués formés dans 30 l'élément extérieur du joint des directions qui s'écar- tent du parallélisme. Une autre forme de réalisation avantageuse, qui améliore aussi bien la précision du guidage que la dou- ceur du fonctionnement et qui rend superflues les dispositions pour le centrage axial consiste en ce que les corps roulants sont guides de façon & rouler en un an- 2647866 5 neau fermé sur chacun des bras d'un élément intermédiai- re. Dans cette construction, les billes doivent être re- tenues sur les côtés frontaux des bras par une cage spécialement conformée. Il faut prévoir des dispositions 5 particulières pour garantir la circulation des billes. Si les corps roulants prévus sur chacun des bras forment sur chaque bras un anneau fermé, disposé dans le plan mé- dian qui contient l'axe médian axial, elles doivent pas- ser & la racine du bras dans un percage transversal for- 10 mé dans l'élément intermédiaire. Si les corps roulants forment sur chaque bras deux anneaux fermés disposes sy- métriquement par rapport au plan médian qui contient l'axe médian axial, il faut former à la racine du bras, soit des perçages transversaux parallèles, soit des rai- 15 nures ouvertes qui sont recouvertes par des parties de la cage. L'anneau ou la couronne de billes ou chacun des anneaux ou chacune des couronnes de billes prévus sur chacun des deux bras d'un élément intermédiaire présente alors une cage qui lui est propre. La course de transla- 20 tion axiale n'est pas directement limitée par la lon- gueur des chemins de roulement de l'élément extérieur du joint mais il est au contraire possible de prévoir une translation axiale supplémentaire sur une certaine dis- tance, auquel cas la cage à billes émerge déjà partielle- 25 ment de l'élément extérieur du joint sur le cdté ouvert. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre, de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, et en se référant aux dessins' annexés 30 sur lesquels : la figure 1 représente un joint selon l'inven- tion, dans une première forme de réalisation, qui compor- te un contact direct entre le corps sphérique et les par- ties de tourillons en forme de mâchoires ; 35 la figure 2 représente un joint selon l'invention dans une deuxième forme de réalisation, qui compor- 2647866 6 te des coussinets entre le corps sphérique et les par- ties de tourillons en forme de mâchoires ; la figure 3 représente un joint selon l'inven- tion, dans une troisième forme de réalisation, qui com- 5 porte des coussinets entre le corps sphérique et les par- ties de tourillons en forme de mâchoires ; la figure 4 représente un joint selon l'inven- tion comportant des éléments pour le centrage de la ca- ge ; 10 la figure 5 représente un joint selon l'invention comportant un agencement des corps roulants en an- neau fermé. Sur les figures, les détails correspondants sont désignés par les mêmes numéros de référence. Sur la 15 figure 1, on peut voir en haut en coupe transversale et en bas en coupe tangentielle à travers le corps sphérique, un joint comprenant un élément extérieur 1, un élé- ment intérieur 3 et un élément de transmission 2 en for- me d'os qui prend appui indirectement contre l'élément 20 extérieur 1 du joint par l'intermédiaire de billes 5, 6, 7, 8 et directement ou indirectement contre des parties de tourillon 17, 18 en forme de mâchoires qui sont assem- blées solidairement à l'élément intérieur 3. L'élément 2 possède un corps sphérique central et des bras 10, 11 25 qui s'y raccordent et qui traversent des passages existants entre les parties de tourillon 5, 6 en forme de mi- choires. Dans l'élément de transmission 2, sont formés des chemins de roulement de billes 13, 14, 15, 16 orien- tés axialement, qui guident les billes 5, B, 7, =8. Les 30 parties de tourillon 17, 18 en forme de machoires sont intérieurement cylindriques de sorte que la sphère 9 de l'élément de transmission y est guidée mobile dans ladi- rection radiale. Par ailleurs, les billes. sont guidées dans des chemins de roulement de billes 19, 20 prévus 35 dans l'un des trois évidements axiaux 12 de l'élément extérieur 1 du joint. 2647866 7 Sur la figure 2, il est prévu entre les parties de tourillon 17, 18 en forme de mAchoires et la sphère 9 des coussinets 23, 24 qui sont intérieurement sphériques pour glisser sur la partie sphérique 9, et sont extérieu- 5 rement cylindriques et guidés dans les parties de touril- ion 17, 18 en forme de mâchoires. Les deux coussinets 23, 24 sont assemblés l'un à l'autre par des voiles 25, 26 qui les empêchent de s'échapper entièrement de leur position en tournant. On montre dans une représentation 10 fortement exagérée que la profondeur des chemins de rou- lement formés sur les deux bras 10, 11 décroút dans la direction axiale vers l'extérieur, ce qui vise & assurer le centrage des billes par rapport à l'élément de trans- mission. 15 Sur la figure 3, on a & nouveau prévu des pai- res de coussinets 23, 24 dans lesquelles les coussinets sont indépendants l'un de l'autre mais présentent des guides 25, 26, 27, 28 agissant dans la direction radiale par rapport aux parties de tourillon 17, 18 en forme de 20 mâchoires. On a représenté avec des dimensions fortement exagérées comment on cherche à obtenir un centrage axial de la cage et des billes par rapport à l'élément de transmission en utilisant sur les deux bras des chemins de roulement qui s'approfondissent ou se rétrécissent en 25 sens inverse l'un de l'autre en se dirigeant axialement vers l'extérieur. - Sur la figure 4, on a prévu un élément élasti- que 32 tenu dans une cavité emboutie 31 formée dans la cage, et qui prend appui dans un évidement 32 ménagé 30 dans l'élément de transmission 2 ; lorsque la cage et, avec elle, les billes se décentrent par rapport à l'élé- ment de transmission, cet élément engendre des forces de rappel tendant & rétablir le centrage axial. Sur la figure 5, les billes 5, 6, 7, 8 sont gui- 35 dées sur chacun des bras 10, 11 en une couronne circulan- te formée, une unique cage 33, 34 étant prévue sur cha2647866 8 cun des bras. Dans la région de la racine du bras, les billes passent dans des perçages traversants 35, 36 et sur le côté axialement extérieur des bras, sont prévues des rainures 37, 38 qui se raccordent par des arrondis 5 aux chemins de roulement de billes longitudinaux 13, 14, 15, 16. Le guidage du corps sphérique 9 dans les parties de tourillon 17, 18 en forme de mâchoires correspond à la forme de réalisation de la figure 1. 2647866 9 R E V E N D I C T I O0 N S 1. Joint homocinétique comprenant des éléments de joint mobiles en translation axiale l'un par rapport à l'autre, qui comprend un élément extérieur de joint (1) en forme de manchon, muni de trois paires de chemins 5 de roulement parallèles à l'axe (19, 20) et un élément intérieur de joint (3) à section transversale en étoile, qui comprend des parties de tourillons (17, 18) engagés dans les paires de chemins de roulement, et des corps roulants (5, 6, 7, 8) qui prennent appui contre les par- 10 ties de tourillons (17, 18) et sont guidés dans les. pai- res de chemins de roulement (19, 20), et qui assurent la transmission du couple entre l'élément extérieur (1) et l'élément intérieur (3) du joint, les axes médians (Ma), parallèles à l'axe, des paires de chemins de roulement 15 de l'élément extérieur du joint et les axes médians ra- diaux (Mi) des parties de tourillons de l'élément inté- rieur du joint étant espacés les uns des autres de dis- tances circonférentielle correspondantes, de 1200. caractérisé 20 en ce que les parties de tourillons (17, 18) sont composés de mâchoires intérieurement cylindriques, qui se font face dans la direction circonférentielle, en ce que, dans chaque partie de tourillon (17, 18) est retenu, mobile en translation radiale et mobile en. inclinaison autour d'un axe transversal, un élément intermé- diaire (2) comprenant un corps sphérique (9), sur lequel sont prévus des bras axiaux (10, 11) et en ce que les bras (10, 11) présentent des paires de che- mins de roulement (13, 14 ; 15, 16) s'ouvrant vers l'ex- 30 térieur, opposés circonférentiellement et qui, sur cha-v cun des bras, reçoivent au moins deux corps roulants op- posés (5, 6 ; 7, 8) qui font partie d'un ensemble de corps roulants tenus & des écartements identiques dans une cage (4). 2647866 10 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre les parties de tourillons (17, 18) et cha- cun des corps sphériques (9) sont prévus deux coussinets 5 (23, 24) qui présentent sur leur face intérieure une calotte de sphère et, sur leur face extérieure, au moins un segment cylindrique. 3. Joint selon la revendication 2, caractérisé 10 en ce que les paires de coussinets (23, 24) sont assem- blées entre elles par au moins un voile (25) qui entoure le corps sphérique (9), et qui empêche les coussinets de s'échapper des parties de tourillons en tournant autour de leur axe médian radial (Mi). 15 4. Joint selon la revendication 2 caractérisé en ce que les paires de coussinets (23, 24) et les par- ties de tourillons (17, 18) présentent des moyens de gui- dage (27, 28, 29, 30) en prise entre eux qui empêchent 20 les coussinets de s'échapper des parties de tourillons en tournant autour de leur axe médian (Mi). 5. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 & 4, caractérisé 25 en ce que les corps roulants sont des billes. 6. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 & 4, caractérisé en ce que les corps roulants sont des aiguilles ou des 30 rouleaux. 7. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que le long de chaque bras (10, 11) sont prévus 35 plusieurs corps roulants (5, 6, 7, 8) disposés les uns & la suite des autres dans la direction axiale. 2647866 11 8. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 & 6, caractérisé en ce que le long de chaque bras (10, 11) sont prévus 5 deux ensembles, disposés symétriquement par rapport au plan médian qui passe par l'axe médian axial (Ma), et composés chacun de corps roulants (5, 6, 7, 8), soit iso- lés, soit disposés les uns derrière les autres dans la direction axiale. 10 9. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que la cage (4) est en forme de U en section trans- versale, la branche de base étant dirigée radialement 15 vers l'extérieur. 10. Joint selon la revendication 9, caractérisé en ce que la cage (4) présente dans ses parties latéra- les des évidements pour recevoir les parties de touril- 20 lons (17, 18) qui forment. ensemble des butées pour limi- ter le mouvement axial des corps roulants (5, 6, 7, 8). 11. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 10, caractérisé 25 en ce que des moyens élastiques (22) déterminent le cen- trage de la cage (14) en position médiane axiale par rap- port aux parties de tourillons (17, 18). 12. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 10, 30 caractérisé en ce que des variations axiales de la profondeur -des chemins de roulement déterminent le centrage de la cage en position médiane axiale par rapport aux parties de tourillons. 35 13. Joint selon la revendication 12, caractérisé 2647866 12 en ce que, sur chaque bras (10, 11), les chemins de rou- lement (13, 14 ; 15, 16) possèdent des axes médians dis- posés en flèche l'un par rapport à l'autre, avec des in- clinaisons symétriques et égales par rapport à l'axe mé- 5 dian axial (Ma) et les chemins de roulement sont de con- figuration symétrique par rapport au corps sphérique (9). 14. Joint selon la revendication 12, caractérisé 10 en ce que, sur chaque bras (10, 11), les chemins de rou- lement (13, 14 ; 15, 16) possèdent des axes médians pa- rallèles entre eux, inclinés du même angle étagé par rapport à l'axe médian axial (Ma) et les chemins de roule- ment forment des angles alternés avec la direction axia- 15 le, par rapport au corps sphérique (9). 15. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que, sur chaque bras (10, 11), est prévu un anneau 20 de corps roulants (5, 6, 7, 8) fermé sur lui-même, guidé dans le plan médian qui contient l'axe médian axial (Ma), corps roulants qui, à. l'extrémité libre du bras et sur les côtés, sont guidés dans une rainure périphérique (37, 38) et tenus par une cage (33, 34) et qui, à la ra- 25 cine du bras, circulent à travers un percage transversal (35, 36) ménagé dans l'élément intermédiaire. 16. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à& 6, caractérisé 30 en ce que, sur chaque bras (10, 11), sont prévus deux an- neaux de corps roulants (5, 6, 7, 8) fermés sur eux-mê- mes, guidés symétriquement par rapport au plan médian qui contient l'axe médian axial (Ma), corps roulants qui, à l'extrémité libre du bras et sur les côtés, sont 35 guidés dans des rainures périphériques et retenus par une cage, et qui, & la racine du bras, circulent dans 2647866 13 des pergages transversaux (35, 36) ou dans des rainures transversales ouvertes qui sont recouvertes par des par- ties de la cage.