Brevet FR2696799A1 — publié le 19940415

Description L'invention se rapporte à un joint tournant à billes homocinétique comprenant une partie extérieure de joint avec des premiers chemins à billes dans son évidement intérieur, une partie intérieure de joint avec des deuxièmes chemins à billes sur sa surface extérieure, o les premiers et les seconds chemins sont répartis de manière égale à la périphérie et sont opposés deux par deux et abritent respectivement une bille qui transmet les couples de rotation, ainsi qu'une cage à billes, qui retient les billes dans un plan commun, avec un nombre de fenêtres correspondant au nombre de billes, dans lesquelles les billes sont déplaçables respectivement dans la direction circonférentielle. Sous la définition donnée ici tombent les joints fixes de type RF, les joints mobiles de type DO et les joints mobiles de type VL ayant respectivement une butée axiale pour la cage à billes Des joints de ce type sont décrits en détail sous les désignations précitées dans "Schmelz, F u a, Gelenke und Gelenkwellen", Springer-Verlag 1988 Les joints précités ont ceci en commun, que le montage des billes s'effectue de telle manière que dans le joint préalablement monté comprenant une partie extérieure de joint, une partie intérieure de joint et une cage à billes dans une position adéquate, on monte les billes individuellement dans leur position de fonctionnement en établissant un angle de montage a M, qui est plus grand que l'angle de fonctionnement maximum (A Ceci signifie que les axes de la partie extérieure de joint et de la partie intérieure de joint sont placés l' un par rapport à l'autre sous un angle tel qu'au moins une des fenêtres de billes de la cage se dégage librement de la partie extérieure de joint, de sorte qu'une bille peut être introduite radialement de l'extérieur dans la fenêtre de la cage et dans le chemin correspondant de la partie intérieure de joint L'angle de montage (a M) dépasse l'angle de fonctionnement ou angle de travail (a A) maximum du joint, lequel est restreint de telle manière qu'un démontage spontané du joint de manière inverse à ce qui est décrit précédemment n'est pas possible. A chaque flexion, toutes les billes du joint sont déplacées, dans la mesure o elles ne se situent pas avec leurs centres sur un plan perpendiculaire au plan de flexion, dans la direction circonférentielle vis-à-vis d'un axe central (X) prédéterminé de leur fenêtre de cage Lorsque le joint fléchi tourne, chaque bille se déplace donc dans sa fenêtre à bille respective, de façon oscillante dans la direction longitudinale de la fenêtre, c'est-à-dire dans la direction circonférentielle de la cage La longueur de la fenêtre de billes est mesurée de telle sorte, que la flexion mentionnée ci-dessus est possible pour le montage de toutes les billes. La résistance à la rupture de joints à billes est définie dans une large mesure par la résistance à la rupture de la cage à billes Ici les voiles entre les fenêtres qui sont prédéterminés par les exigences de montage mentionnées ci-dessus, sont notamment les points les plus faibles Des angles de fonctionnement d'amplitude désirée nécessitent des angles de montage de taille correspondante, lesquels sont limités en vue d'un rétrécissement de la largeur de voile qui résulte de fenêtres de plus grande taille Pour une taille de joint déterminée, les exigences de résistance en ce qui concerne la largeur des voiles entre les fenêtres sont également opposées à un agrandissement désiré des billes en vue de l'élévation de la capacité du couple de rotation. L'objectif sous-jacent de la présente invention est d'améliorer les joints tournant à billes homocinétiques du type mentionné ci-dessus, en ce sens que la résistance à la rupture des cages de billes peut être augmentée lorsque la taille des billes est prédéterminée Par analogie ceci correspond à la formule selon laquelle la grosseur des billes et donc la capacité du couple de rotation peut être augmentée sans inconvénients à l'égard de la résistance à la rupture de la cage à billes. La solution à ceci réside dans le fait que la position des fenêtres dans la cage est répartie de façon inégale sur la périphérie, et en coupe transversale à travers la cage à billes en se référant à un axe radial XA à travers la cage, lequel coïncide avec la ligne médiane radiale Xl, X 2 d'au moins une première fenêtre, et à un axe transversal XQ à travers la cage, qui est perpendiculaire à l'axe radial XA et traverse le centre de la cage - les plus petits écarts angulaires respectifs entre les lignes médianes radiales X des autres fenêtres et l'axe radial XA en comparaison avec les écarts angulaires des rayons R, d'un cercle partiel correspondant au nombre des fenêtres et présentant une subdivision angulaire régulière, cercle qui part de l'axe radial XA sont diminués et les plus petits écarts angulaires respectifs entre les lignes médianes radiales Xn des autres fenêtres et l'axe transversal XQ en comparaison avec les écarts angulaires des rayons RT mentionnés ci-dessus du cercle partiel correspondant au nombre des fenêtres et présentant une subdivision angulaire régulière sont augmentés. Conformément à l'invention, on peut de cette manière augmenter sans aucune variation de la fonction et du type de montage la largeur des voiles entre les fenêtres des cages C'est-à-dire que pour une même configuration de joint, notamment pour un même angle de flexion en fonctionnement et un même angle de flexion de montage, chacun des voiles entre les fenêtres peut être élargi, en ce que, par comparaison avec une cage selon l'état de la technique, au moins ladite fenêtre mentionnée en premier lieu est raccourcie aux deux extrémités et les autres fenêtres sont raccourcies aux extrémités situées à l'opposé à cette première fenêtre En comparaison avec des rayons sur un cercle partiel qui présente une subdivision angulaire régulière, la ligne médiane radiale de chacune des autres fenêtres se décale de ce fait Ceci est possible du fait que l'on renonce à la succession quelconque possible des étapes de montage des billes pour la répartition régulière des fenêtres sur la circonférence comme habituelle jusqu'ici, c'est-à-dire en ce que l'on renonce à la possibilité d'osciller librement une quelconque fenêtre à billes en ajustant l'angle de montage dans n'importe quel plan lorsque les billes sont introduites Les joints selon l'invention devront plutôt être assemblés dans une succession telle qu'on introduit en dernier lieu la bille dans la fenêtre mentionnée en premier en ajustant l'angle de montage dans le plan qui contient cette fenêtre Cette insertion peut s'effectuer dans le centre de la fenêtre, de sorte que la longueur de ces fenêtres peut être limitée strictement au secteur de travail C'est-à-dire que la longueur de la fenêtre peut être raccourcie aux deux extrémités du secteur jusqu'ici prévu uniquement pour les besoins du montage Si le joint est plié dans un autre plan que dans le plan prédéterminé par les fenêtres mentionnées ci-dessus, la longueur de la fenêtre limitée au secteur de travail limite la flexion du joint qui va au-delà Les billes dans les autres fenêtres ne peuvent ainsi pas être montées en dernier ou démontées en premier. Lors de l'ajustement de l'angle de montage dans le plan prédéterminé par la première fenêtre, les billes se déplacent dans les autres fenêtres de cage dans une direction définie connue, c'est-à-dire en direction du plan de flexion Les autres fenêtres de cage ont besoin uniquement dans cette direction d'une longueur plus importante qui va au-delà du secteur de travail des billes pour les besoins d'ajustement de l'angle de montage. Dans la direction respectivement opposée, la longueur de ces fenêtres en se référant à une position centrale et lorsque le joint est allongé peut être limitée au secteur de travail pour l'angle de fonctionnement du joint, ou être limitée à la longueur requise qui est nécessaire pour assembler une autre bille dans une des fenêtres restantes, lorsqu'une partie des billes des autres fenêtres sont déjà montées. Un premier mode de réalisation préféré consiste en ce que les fenêtres de cage individuelles ont les unes par rapport aux autres la même longueur périphérique Ceci est particulièrement intéressant sur le plan des techniques de fabrication, étant donné que les fenêtres peuvent être fabriquées avec un seul outil La longueur des fenêtres est définie ensuite en vue du plus grand raccourcissement possible, en ce que la longueur desdites fenêtres restantes dans la direction circonférentielle correspond respectivement au diamètre des billes augmenté de la longueur de la course des billes lorsque le joint tourne sous l'angle maximum de fonctionnement a A et augmenté de la longueur nécessaire pour déplacer les billes lors du montage, lors du réglage de l'angle de montage XM dans le plan qui passe par l'axe radial XA, lorsque toutes les billes sont déjà insérées dans lesdites fenêtres restantes et lorsqu'au moins une bille correspondante est insérée dans ladite première fenêtre en dernier. 2696799 D'après une seconde variante préférée, il est aussi possible que la longueur de ladite première fenêtre soit inférieure dans la direction circonférentielle à celle des autres fenêtres Le plus grand raccourcissement possible de cette première fenêtre est alors obtenu en ce que la longueur de ladite première fenêtre dans la direction circonférentielle correspond au diamètre des billes en plus de la longueur de la course des billes lorsque le joint tourne sous l'angle maximum de fonctionnement x A. Ici de manière avantageuse, en vue de la solidité, les voiles entre les fenêtres peuvent être de longueur égale dans la direction circonférentielle. Des exemples préférés de réalisation de l'invention sont représentés dans les dessins Ceux-ci montrent: fig 1 un joint selon l'invention lors du fléchissement sous l'angle de fonctionnement maximum a A; fig 2 un joint selon l'invention lors du fléchissement sous l'angle de montage a M; fig 3 a une cage selon l'état de la technique comprenant des billes dans une position de montage; fig 3 b une cage d'un joint de l'invention analogue à la figure 3 a dans un premier mode de réalisation; fig 3 c une cage d'un joint de l'invention analogue à la figure 3 a dans un second mode de réalisation. Dans les figures 1 et 2, lesquelles seront décrites ensemble ci-après, est représenté un joint fixe de type Rzeppa On a représenté une partie extérieure de joint 1 avec des premiers chemins à billes 2 sur sa surface intérieure 3 ainsi qu'une partie intérieure de joint 4 avec des seconds chemins à billes 5 sur sa surface extérieure 6 Dans les chemins à billes 3, 6 rangés associés deux par deux est tenue une bille 7, laquelle est guidée sans jeu dans une fenêtre 8 d'une cage à billes 9 dans le plan de coupe Le plan de coupe est en même temps le plan de flexion dujoint dans la position illustrée qui est définie par l'axe Xi de la partie extérieure du jointet l'axe X 2 de la partie intérieure du joint La cage tient les centres 6 2696799 MK de toutes les billes dans un plan commun E, lequel est perpendiculaire au plan de représentation de la figure La cage 9 est guidée avec sa surface extérieure 10 dans la surface intérieure 3 de la partie extérieure du joint l et avec sa surface intérieure l l sur la surface extérieure 6 de la partie intérieure de joint La commande de la cage 9 sur le plan bissecteur s'effectue au moyen des billes 7 contraintes sur ce plan à cause de l'angle de contact sur les chemins, lorsque celles-ci se trouvent dans la région du plan de flexion illustré. A la figure i le joint est représenté sous l'angle de fonctionnement c L Ale plus élevé possible Le plan E de tous les centres MK est ici placé à un angle moitié PSA par rapport au plan médian EA de la partie extérieure du joint, sur la bissectrice Ici la bille 7 est encore tenue dans le plan de flexion dans les chemins 2, 5 de la partie extérieure de joint l et de la partie intérieure de joint 4 ainsi que par les fenêtre 8 de la cage 9 de telle sorte qu'elle ne peut pas sortir radialement. A la figure 2 le joint est représenté sous l'angle de montage a MI Le plan E' de tous les centres MK s'est déplacé par rapport au plan médian EA de la partie extérieure du joint autour de l'angle PM, qui correspond à la moitié de l'angle a M Dans cette position la bille 7 peut sortir radialement hors de la fenêtre de cage 8, ou peut être montée dans cette position, sans être tenue ou empêchée par la partie extérieure de joint. A la figure 3 a la cage 9 est montrée en coupe en détail, o la position des billes 7 par rapport à la cage qui correspond à celles de la figure 2 Six fenêtres sont représentées sur un cercle partiel régulier avec une subdivision à 60 Les fenêtres individuelles 8 sont désignées au moyen de lignes médianes radiales X, qui concordent avec les rayons RT à subdivision régulière Un axe radial XA définit un plan de flexion perpendiculaire au plan de la figure, tandis que l'axe transversal XQ perpendiculaire à ce plan et traversant le centre de la cage définit l'axe de flexion associé On considéra que la bille supérieure 71 et la bille opposée 72 sont les billes situées dans le plan de flexion Elles sont représentées en position symétrique par rapport aux premières fenêtres de cage 81, 82, dont les lignes médianes radiales X 1, X 2 coïncident avec l'axe radial XA. Les billes restantes 7 sont représentées par rapport aux fenêtres restantes 8 correpondantes de la cage dans une position qu'elles occupent, lorsque l'angle de montage %M est atteint Elles sont ici déplacées de la valeur angulaire A vis-à-vis de l'axe médian X dans leur fenêtre 8 Il en résulte la moitié de la longueur de toutes fenêtres, exprimée par LM. On a représenté en traits mixtes les positions que les contours des autres billes 7 atteignent lorsque le joint prend son angle de fonctionnement (XA Dans cette position le contour de la bille a par rapport à l'axe médian Xn de la fenêtre 8 E la distance LA, qui constitue la moitié du secteur de travail. Comme représenté à avec la bille 71 au niveau de la fenêtre de cage 81 la longueur périphérique de chaque fenêtre est ainsi égale à 2 LM. Dans les figures 3 b, 3 c sont représentés à nouveau un axe radial XA et un axe transversal XQ, desquels le premier se situe dans le plan de flexion et le dernier définit l'axe de flexion Partant de l'axe radial XA, les rayons RT sont dessinés avec le même pas angulaire correspondant au nombre des fenêtres Les lignes médianes radiales Xl, X 2 des premières fenêtres coïncident avec l'axe radial XA, les lignes médianes radiales des fenêtres restantes divergent des rayons RT correspondants à subdivision régulière. A la figure 3 b, les autres fenêtres 8 N respectives sont raccourcies en se référant à la longeur initiale de la fig 3 a de la valeur LM LA au niveau de leurs extrémités voisines deux à deux, et dans cette direction, partant du rayon RT à subdivision régulière, il ne reste que la longueur LA de la moitié de secteur de travail, tandis que la longueur LM nécessaire pour le réglage de l'angle de montage partant du rayon RTà subdivision régulière n'est plus prévue que pour la flexion dans la forme représentée dans la direction opposée La longueur totale de ces fenêtres 8 est égale à LA + L Il en résulte une nouvelle ligne médiane Xn pour les fenêtres respectives, qui diverge des rayons RT à subdivision régulière, tandis que les lignes médianes X 1, X 2 des deux premières fenêtres restent constantes. Symétriquement à l'axe médian X 1, X 2 non modifié, la longueur des fenêtres 81, 82 est raccourcie de part et d'autre de la valeur (LM L, )/2. Selon cette réalisation, il résulte des fenêtres réparties de façon inégale dans la direction circonférentielle, cependant de même longueur Ceci a l'avantage que celles-ci peuvent être fabriquées avec le même outil de découpage. A la figure 3, les autres fenêtres 8 pour les billes restantes 7 sont raccourcies de la même manière qu'à la figure 3 b Ici également la longueur totale des fenêtres est à nouveau égale à LA + LM, il en résulte la nouvelle ligne médiane X, qui diverge des rayons RT à subdivision régulière tandis que les lignes médianes XI, X 2 des deux premières fenêtres restent sans changements Les deux premières fenêtres 81 et 82 avec leurs lignes médianes XI, X 2 sans changement sont par contre raccourcies de la valeur LM LA aux deux extrémités à la longueur totale 2 *LA Grâce à ceci on atteint la plus petite longueur possible pour ces fenêtres Ceci présente l'avantage, que désormais tous les voiles entre les billes sont uniformément agrandis dans la direction circonférentielle et présentent ainsi la même solidité Ici la longueur des fenêtres est cependant inégale. On notera enfin les dispositions préférentielles suivantes: l'écart angulaire entre une seconde ligne médiane X 2 et l'axe radial XA reste égal à 0, si un second rayon RT cercle partiel coïncide avec l'axe radial (nombre de billes égal à 4, 6, 8). l'écart angulaire de deux lignes médianes par rapport à l'axe transversal XQ reste égal à 0, lorsque deux rayons RT du cercle partiel coïncident avec l'axe transversal (nombre de billes égal à 4, 8, 12). Revendications 1 Joint tournant à billes homocinétique comprenant une partie extérieure de joint ( 1) avec des premiers chemins à billes ( 2) dans son évidement intérieur, une partie intérieure de joint ( 4) avec des seconds chemins à billes ( 5) sur sa surface extérieure, o les premiers et les seconds chemins ( 2, 5) sont également répartis sur la périphérie et sont opposés deux par deux et abritent respectivement une bille ( 7) qui transmet le couple de rotation, ainsi qu'une cage à billes ( 9), qui retient les billes dans un plan E commun, avec un nombre de fenêtres ( 8) correspondant au nombre des billes dans lesquelles les billes ( 7) sont déplaçables respectivement dans la direction circonférentielle, caractérisé en ce que la position des fenêtres ( 8) dans la cage ( 9) est répartie de façon inégale sur la périphérie, et en coupe transversale à travers la cage à billes ( 9) en se référant à un axe radial XA à travers la cage, lequel coïncide avec la ligne médiane radiale X 1, X 2 d'au moins une première fenêtre ( 81, 82), et à un axe transversal XQ à travers la cage, qui est perpendiculaire à l'axe radial XA et traverse le centre de la cage les plus petits écarts angulaires respectifs entre les lignes médianes radiales X des autres fenêtres ( 83) et l'axe radial XA en comparaison avec les écarts angulaires des rayons RT d'un cercle partiel correspondant au nombre des fenêtres et présentant une subdivision angulaire régulière, cercle qui part de l'axe radial XA sont diminués et les plus petits écarts angulaires respectifs entre les lignes médianes radiales X des autres fenêtres ( 83) et l'axe transversal XQ en comparaison avec les écarts angulaires des rayons RT mentionnés ci-dessus du cercle partiel correspondant au nombre des fenêtres et présentant une subdivision angulaire régulière sont augmentés. 2 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écart angulaire entre une seconde ligne médiane X 2 et l'axe radial XA reste égal à 0, si un second rayon RT du cercle partiel coïncide avec l'axe radial (nombre de billes égal à 4, 6, 8). 3 Joint selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écart angulaire de deux lignes médianes par rapport à l'axe transversal XQ reste égal à 0, lorsque deux rayons R Tr du cercle partiel coï'ncident avec l'axe transversal (nombre de billes égal à 4, 8, 12). 4 Joint selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les longueurs de toutes les fenêtres ( 8 ", 82, 8 n) sont égales les unes aux autres dans la direction circonférentielle. Joint selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la longueur d'au moins une première fenêtre ( 8 ", 82) est inférieure dans la direction circonférentielle à la longueur des autres fenêtres ( 8 n). 6 Joint selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur d'au moins une première fenêtre ( 8 f, 82) dans la direction circonférentielle correspond au diamètre des billes en plus de la longueur de la course des billes ( 71, 72) lorsque le joint tourne sous l'angle de fonctionnement maximuma A e. 7 Joint selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur des autres fenêtres ( 8) dans la direction circonférentielle correspond au diamètre des billes augmenté de la longueur de la course des billes lorsque le joint tourne sous l'angle de fonctionnement maximum c A et augmenté de la longueur nécessaire lors du montage pour le déplacement des billes ( 7 n), par réglage de l'angle de montage c(M dans le plan passant par l'axe radial XA, lorsque dans lesdites autres fenêtres ( 8 n) toutes les billes ( 7 n) sont déjà insérées et que l'on introduit en dernier lieu la bille associée ( 71, 72) dans ladite première fenêtre ( 8 l, 82).