Brevet FR2650644A1 — publié le 19910208

L'invention concerne un joint homocinétique non coulissant comprenant un élément extérieur qui présente des premiers chemins de roulement de billes méridiens, un élément intérieur qui présente des deuxièmes chemins de roulement de billes méridiens, les axas médians des chemins de roulement de billes étant dépourvus de con- tre-dépouille dans la même projection axiale, des billes logées dans les oremiers et deuxièmes chemins de roule- ment de billes qui se correspondent respectivement, un élément de commande qui maintient les billes dans un plan commun et qui est à son tour tenu axialement dans l'élément extérieur du joint, dans une surface de guida- ge en forme de calotte qui est interrompue par les che- mins de roulement de billes, et un fond de joint réuni à l'élément extérieur du joint, qui se trouve sur le côté de l'ouverture des chemins de roulement de billes dépour- vus de contre-dépouille. Un joint du genre cité est déjà connu par le DE-31 32 364 CA. Le fond du joint -est ici formé par un moyeu de roue muni d'un chapeau en tôle encastré. Un in- convénient de ce joint consiste en ce que la surface de guidage en forme de calotte qui guide la cage contenue dans l'élément extérieur du joint ne peut pas être fabri- quée par une technique de déformation simple mais qu'elle exige au contraire un usinage par enlèvement de copeaux ou des outils très compliqués pour la fabrica- tion sans enlèvement de copeaux. Le montage de ce joint ne peut s'effectuer qu'en pliant le joint à l'extrême et en mettant les billes en place individuellement. On connatt par le DE-32 09 196 C2 un joint homo- cinétique dans lequel l'élâment extérieur présente une surface de guidage dépourvue de contre-dépouille sur un côté, qui guide l'élément intérieur du joint mais dans lequel, en remplacement d'une cage de billes habituelle, il est prévu un appui tenu dans d'autres surfaces de gui- dage en forme de calotte formées sur le fond du joint. Cette forme de construction spéciale présente l'inconvé- nient consistant en ce que, lorsque le joint se plie, la moitié seulement des billes sont guidées par l'élément de commande lorsque le joint est plié. La présente invention se donne pour but de réa- liser un joint qui, avec une constitution entièrement dé- pourvue de contre-dépouille de l'élément extérieur et de l'élément intérieur du joint, offre de bonnes conditions pour la faorication sans enlèvement de copeaux et dans lequel, indépendamment de cela, il soit possible d'obtenir un guidage précis de la cage à billes dans une surface de guidage de dimensions suffisantes. La solution de ce problame réside dans le fait que les parties de la surface de guidage qui sont inter- rompues par les chemins de roulement de billes sont com- posées de premières surfaces partielles formées dans l'élément extérieur du joint et dépourvues de contre-dé- pouille, et de deuxièmes surfaces partielles formées dans le fond du joint et qui sont dépourvues de contre- dépouille dans une projection axiale opposée à la premie- re, de sorte que les deux pièces qui forment la surface en forme de calotte, l'élément extérieur du joint et le fond du joint, peuvent être fabriquées avec des outils simpies, par le procédé d'extrusion à froid ou par des procédés de fabrication modernes équivalents. Il est pos- sible d'obtenir un mode de montage simple dans lequel les billes peuvent être embottées radialement sans aucun mouvement de pliage de l'un des éléments et o, ensuite, l'élément extérieur du.joint puis le fond peuvent être assemblés aux autres pièces du joint par un mouvement pu- rement axial. L'opération de montage est ainsi mieux adaptée à une automatisation utilisant des outils qui sont simples à commander, en raison des mouvements pure- ment linéaires. Selon une première forme de réalisation avanta- geuse, il est prévu entre les premières surfaces partiel- les de guidage et les deuxièmes surfaces partielles de guidage, un évidement circonférentiel qui fait face à la cage, grâce auquel les conditions de lubrification sur la cage peuvent être améliorées et les spécificatiops de précision de fabrication peuvent etre moins sévères. Selon une autre forme de réalisation, l'élément extérieur du joint s'élargit en cône intérieur à partir de la région sommitale des premières surfaces partielles dépourvues de contre-dépouille et il est prévu sur le fond du joint un collet en forme de cône extérieur, dans lequel sont formées les deuxièmes surfaces partielles dépourvues de contre-déoouille. L'avantage de cette forme de réalisation consiste en ce que les deuxièmes surface partieiles sont formées dans des régions du fond du joint qui possèdent une épaisseur radiale suffisante, ce qui est avantageux pour le procédé d'usinage par dé- formation. Il subsiste de préférence un espacement axial entre les surfaces coniques qui se font Eace, même après l'assemblage des éléments. Sur le fond du joint et sur l'élément extérieur du joint, on peut prévoir des surfaces de centrage cylin- driques complémentaires, radialement à l'extérieur des surfaces coniques, et qui, en particulier, ne sont pas interrompues par les chemins ds roulement des billes mais sont au contraire annulaires, et sur lesquelles les éléments se centrent mutuellement. Toutefois, en varian- te, l'élément extérieur du joint et le fond du joint peu- vent aussi se centrer indirectement sur la.cage, par l'intermédiaire des surfaces de guidage de la cage, et se centrer ainsi indirectement l'un par rapport à l'au- tre. Il est avantageux que, lorsque la cage à billes est emboîtée jusqu'à ce que les billes soient en contact avec les chemins de roulement de billes de l'élément ex- térieur et de l'elément intérieur du joint et lorsque le fond du joint est embotté axialement jusqu'à ce qu'il soit en.batêe contre cette cage, il subsiste encore un espace axial libre entre l'élément extérieur du joint et le fond du joint. De cette façon, compte tenu des jeux éventuellement présents dans les fenêtres de la cage, il subsiste encore un jeu suffisant entre la cage et les surfaces de guidage. Dans une première forme de réalisation, pour maintenir les billes avec précision sur le plan bissec- teur, les centres de courbure des axes médians des che- mins de roulement de billes, qui contiennent les points de contact respectiEs des billes dans leurs chemins de roulement formés dans l'élément extérieur du joint et dans l'élément intérieur du joint, sont décalés axiale- ment par rapport au centre de pliage du joint, l'un à l'opposé de l'autre, théoriquement dans toutes les positions de pliage du joint. Le maintien des billes sur le plan bissecteur est rendu très efficace par le décalage des centres de courbure l'un à l'opposé de l'autre, parce qu'il s'exerce de grandes forces de commande, même sur les billes qui se trouvent dans le plan de pliage. On obtient une Eorme de chemins de roulement de billes particulièrement simple par le fait que les axes médians sont comoosés de segments de cercles et de droi- tes qui s'y raccordent tangentiellement. Dans cette cons- truction, la cage à billes peut être guidée exclusive- ment dans la surface de guidage formée dans l'élément extérieur du joint, surface qui peut être centrée sur le centre du joint. Le diamètre de courbure et la position du centre des surfaces de guidage de la cage à billes peuvent être différents du diamètre et du centre de cour- bure de la surface extérieure de la cage de manière à ob- tenir un contact circonférentiel linéaire au lieu d'un contact par surfaces intégrales. Selon une autre forme de réalisation, les cen- tres de courbure des axes médians des chemins de roule- ment de billes, qui contiennent les points de contact respectifs des billes dans les chemins de roulement for- més dans l'élément extérieur du joint et dans l'élément intérieur du joint se trouvent sur une droite dans tou- tes les positions de pliage du joint. Les forces de com- mande agissant sur les billes sont alors dans tous les cas égales à zéro dans le plan de pliage, de sorte qu'on doit prévoir de préférence des moyens additionnels pour la commande de la cage. En particulier, dans cette cons- truction, la cage à billes peut être guidée dans des sur- faces de guidage sphériques formées dans l'élément exté- rieur du joint et dans l'élément intérieur du joint et dont les centres sont décalés axialement par rapport au centre du joint, de la même distance mais l'un à l'oppo- sé de l'autre. Ce décalage peut être utilisé en même temps que le décalage des centres de courbure des che- mins de roulement. Une autre possibilité qui s'offre dans le joint considéré consiste en ce que les fenêtres de la cage à billes sont ouvertes axialement unilatéralement, sur le côté qui est à l'opoosé du fond du joint. De cette fa- çon, la cage peut aussi être montée axialement; pour ce- la, on l'emDoite par les chemins de roulement de billes de l'élament intérieur du joint puis on la tourne d'un arc égal à la largeur des chemins de roulement. Dans une configuration habituelle de la cage à billes, le procédé de montage préféré consiste à engager l'élément intérieur du joint dans la cage à billes en utilisant les chemins de roulement de billes qui possè- dent des axes perpendiculaires entre eux, puis à le tour- ner pour le placer dans une position coaxiale, puis'à eam- botter les billes radialement, à emmancher l'élément extérieur du joint par un mouvement purement coaxial et à placer le fond du joint contre l'élément extérieur, également dans un mouvement purement coaxial. Dans cette opération, le fond du joint et l'élément extérieur du joint peuvent être, par exemple soudés l'un à l'autre, ou encore assemblés l'un à l'autre par une bague d'ar- rêt, ou encore fixés l'un à l'autre par une cloche en tôle sertie, ou équivalent. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la des- cription qui va suivre, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un joint selon l'inven- tion en coupe longitudinale; la figure 2 représente un fond de joint, en élé- vation à gauche et en coupe longitudinale à droite. Sur la figure 1, on peut remarquer un élément extérieur 1 du joint qui présente des chemins de roule- ment 2 dépourvus de contre-dèpouille en projection axia- le et des surfaces oartielles 3 de guidage da la cage qui sont déoourvues de contre-dépouille dans la même pro- jection axiale. Un fond de joint 5, encastré dans l'élé- ment extérieur 1 du joint à l'aide d'un centrage 4, pré- sente des deuxièmes surfaces partielles 6 de guidage de la cage. Ces surfaces partielles 6 sont dépourvues de contre-déoouille dans la direction axiale, dans une pro- jection de sens opposé à la projection des surfaces par- tielles 3 citées en premier lieu. Les surfaces sont for- mées dans un collet 7 qui s'embotte dans un évidement 8 de l'âlément extérieur du joint, le collet et l'évide- ment s'emboîtant l'un dans l'autre par des surfaces coni- ques complémentaires 9. x la suite des chemins de roule- ment 2 formés dans l'élément extérieur 1 du joint, se raccordent des poches complémentaires 10 formées dans le fond 5 du joint. La cage 11 est guidée par une surface extérieure à peu près sphérique dans les surfaces par- tielles 3, 6 qui se complètent mutuellement, et elle re- çoit dans des fenêtres 12 les billes 13 qui transmettent le couple. Ces billes sont engagées dans des chemins de roulement 15 de l'élément intérieur 14 du joint, les- 265064i quels sont dépourvus de contre-dépouille axiale dans la même projection axiale que les chemins de roulement 2 de l'élément extérieur 1 du joint. L'élément intérieur 14 du joint possède une surface de guidage sphérique exté- rieure 16 dont le centre de courbure se trouve, de même que le centre de courbure de la surface extérieure 3, 6 de guidage de la cage, au centre Ma du joint. Les axes médians des chemins de roulement 2, 15 de l'élément exté- rieur et de l'élément intérieur du joint se composent, de même que le fond lui-même des chemins de roulement, dans une coupe longitudinale; de segments de cercles et de droites qui s'y raccordent tangentiellement, les cen- tres de courbures Ml, M2 étant décalés axialement par rapport au centre Ma du joint, de distances égales mais l'un en sens inverse de l'autre. Le fond 5 du joint se termine par un premier bout d'arbre 17 venu d'une seule pièce. Un bout d'arbre 18 est emboîté dans l'élément in- térieur 15 du joint et assemblé dans une position blo- quée axialement à l'aide d'une bague de blocage 19 et d'une bague d'arrêt élastique 20. Entre les surfaces par- tielles 3 et 6 de guidage de la cage, il se forme dans l'élément extérieur 1 du joint, en face de la cage 11, une chambre annulaire 21 qui résulte de la profondeur limitée d'engagement du collet 7 dans l'évidement 8 et qui est appropriée pour contenir un lubrifiant. Sur la figure 2a, le fond 5 du joint est repré- senté avec des poches 10 réparties uniformément dans la direction circonférentielle, qui forment des entrées et des butées pour les billes et qui coupent le collet de forme extérieure conique 7. Sur la figure 2b, on peut à nouveau voir le fond 5 du joint, avec le bout d'arbre 17 qui y fait sui- te, les différentes poches 10 et le collet à surface extérieure conique 7 qui est interrompu par les poches. RE VEND I C A T I O N S 1. Joint nomocinétique non coulissant compre- nant un élément extérieur (1) qui présente des premiers chemins de roulement de billes méridiens (2), un élément intérieur (14) qui présente des deuxièmes chemins de rou- lement de billes méridiens (13), les axes des chemins de roulement de billes étant dépourvus de contre-dépouille dans la même projection axiale, des billes (13) logées dans les premiers et deuxièmes chemins de roulement de billes qui se correspondent respectivement, un élément de commande (11) qui maintient les billes dans un plan commun et qui est à son tour tenu axialement dans l'élé- ment extérieur (1) du joint, dans une surface de guidage en forme de calotte qui est interrompue par les chemins de roulement de billes (2), et un fond de joint (5) râu- ni à l'élément extérieur (1) du joint, qui se trouve sur le côté de l'ouverture des chemins de roulement de bil- les dépourvus de contre-dépouille (2, 15), caractérisé en ce que les parties de la surface de guidage qui sont interrompues par les chemins de roulement de billes (2) sont composées de premières surfaces partielles (3) for- mées dans l'élément extérieur (1) du joint et dépourvues de contredépouille, et de deuxièmes surfaces partielles (6) formées dans le fond (5) du joint et qui sont dépour- vues de contre-dépouille dans une projection axiale oppo- sée à la première. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un espace libre annulaire (21) dans l'élément extérieur du joint, en face de la cage (11l), entre les premières surfaces partielles (3) de gui- dage de la cage formées dans l'élément extérieur (1) du joint et les deuxièmes surfaces partielles (6) de guida- ge de la cage fDrmées dans le fond (5) du joint. 3. Joint selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément extérieur. el) du joint s'élargit en cône intérieur à partir de la région sommitale des pre- mières surfaces partielles (3) dépourvues de contre-dé- pouille et il e-st prévu sur te fond (5) du joint un col- let (7) en forme de cône extérieur, dans lequel sont for- mées les deuxièmes surfaces partielles (6) dépourvues de contre-dépouille. 4. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'après l'assemnblage, il subsiste un espace axial entre le collet (7) de formne extérieure conique prévu sur le fond (5) du joint et les surfaces conjuguées pré- vues sur l'élément extérieur (L) du joint. 5. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 a 4, caractérisé en ce qu'en dehors des surfaces coniques (9), il est pré- vu sur l'élément extérieur (1) du joint et sur le fond (5) du joint des surfaces de centrage annulaires (4) mu- tuellament complémentaires, pour assurer le centrage mu- tuel de l'élément extérieur et du fond du joint. 6. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces de guidage de la cage prévues sur l'élément extérieur (1)' du joint et sur le fond (5) du joint sont disposées en appui contre la cage (11), pour assurer le centrage mutuel de l'élément extérieur et du fond du joint. 7. Joint -selon une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que, lorsque les billes (13) sont en contact avec les chemins de roulement de billes (2, 15) de l'élément extérieur (1) du joint et de l'élément intérieur (14) du joint, et lorsque les deuxiènmes sufaces partielles (6) du fond (5) du joint sont en contact avec la cage à bil- les (11), il subsiste un espace axial entre les surfaces de l'élément extérieur (1) du joint et du fond (5) du joint qui sont dirigées l'une vers l'autre. - 8. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que les centres de courbure M1, M2 des axes mé- dians des chemins de roulement de billes, qui contien- nent les points de contact respectifs des billes dans leurs chemins de roulement formés dans l'élément exté- rieur (1) du joint et dans l'élément intérieur (14) du joint, sont décalés axialement par rapport au centre (Ma) du joint l'un à l'opposé de l'autre dans toutes les positions de pliage du joint. 9. Joint selon une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que les centres de courbure Mi, M2 des axes mé- dians des chemins de roulement de billes, qui contien- nent les points de contact respectifs des billes dans les chemins de roulement ménagés dans l'élément exté- rieur (1) du joint et dans l'élément intérieur (14) du joint se trouvent sur une ligne commune qui passe par le centre (Ma) du joint dans toutes les positions de pliage du joint. 10. Joint selon la revendication 8, caractérisé an ce que la cage à billes (11) est guidée exclusivement extérieurement dans les surfaces (3, 6) de guidage de la bille formées dans l'élément extérieur (1) du joint et dans le fond (5) du joint. 11. Joint selon une quelconque des revendica- tions 8 et 9, caractérisé en ce que la cage à billes (11) est guidée dans des sur- faces de guidage sphériques formées dans l'élément exté- rieur (1) du joint et dans l'.élément intérieur (14) du joint et dont les centres sont décalés axialement par rapport au centre M du joint, l'un à l'opposé de l'autre et de distances à peu pros égales. 12. Joint selon une quelconque des revendica- tions 8 à 11, - caractérisé en ce que les axes médians des chemins de roulement sont composés d'arcs de cercle et de droites qui s'y raccor- dent tangentiellement.