Brevet FR2701297A1 — publié le 19940812

Assemblages de transmission par couplage La présente invention concerne un assemblage dans lequel deux pièces sont reliées l'une à l'autre pour une transmission par couplage entrtelles, l'une des pièces étant généralement sous la forme, ou ayant une partie en forme, d'un manchon qui encercle au moins partiellement l'autre pièce, la liaison de transmission par couplage entre les pièces étant établie à travers des dents complémentaires s'engrenant mutuellement prévues à l'intérieur de l'une des pièces et à l'extérieur de l'autre pièce. De telles dents s'étendant axialement aux pièces en vue d'établir une liaison de transmission par couplage sont courantes et seront appelées ci-après des cannelures, et la liaison est connue comme une liaison par cannelures. L'invention a été développée en relation avec un assemblage dans lequel les deux pièces ayant la liaison par cannelures enter'elles sont un élément d'arbre et l'élément interne d'un assemblage universel à rapport de vitesse constant. L'assemblage universel peut être du type tripode, dans lequel l'élément interne comprend trois membres s'étendant vers l'extérieur depuis un corps analogue à un manchon, chaque membre supportant un ensemble à rouleau respectif pour s'engager dans un chemin de roulement respectif pratiqué dans un élément externe de l'assemblage.Le corps de l'élément d'assemblage interne est doté intérieurement de cannelures pour la transmission par couplage avec l'arbre d'entraînement. I1 peut être prévu un anneau de retenue élastique ou moyen analogue pour la rétention axiale de l'arbre dans l'élément d'assemblage interne.Un élément d'assemblage interne qui est généralement sous la forme d'un manchon offrant une liaison par cannelures avec un arbre d'entraînement est également présent dans le type d'assemblage universel à rapport de vitesse constant dans lequel les éléments d'assemblage interne et externe ont des chemins de roulement sous la forme de rainures s'étendant axialement en vis-à-vis l'une de l'autre par paires, et le couple est transmis entre les éléments d'assemblage par l'intermédiaire de billes s'engageant chacune dans l'une des paires face à face de chemins de roulement dans les éléments d'assemblage. Dans l'un et l'autre types d'assemblage universel à rapport de vitesse constant, l'élément d'assemblage interne peut inclure des portions où il y a une épaisseur de matière comparativement plus petite à l'extérieur de l'intérieur cannelé de l'élément d'assemblage. Une telle portion de matière, particulièrement lorsqu'elle est associée à un changement en section qui agit comme un élévateur de contrainte, peut conduire à une fissuration et une défaillance potentielle de l'élément d'assemblage. Dans le cas d'assemblages de type tripode, les points de défaillance potentiels sont sur les côtés des membres-supports de rouleau où ils sont reliés au corps, en direction circonférentielle du corps analogue à un manchon de l'élément d'assemblage interne. Dans le cas d'assemblage de type à billes, les points de défaillance potentiels les plus significatifs sont situés où les chemins de roulement recevant des billes dans l'élément d'assemblage interne s'étendent à proximité de l'intérieur cannelé de l'élément d'assemblage interne. De tels points de défaillance potentiels ont une importance particulière lorsque, typiquement selon la pratique moderne, des dimensions d'assemblage ou parties de celui-ci sont réduites le plus possible au minimum de manière à économiser du poids de l'élément. Ainsi, un objectif de la présente invention est de surmonter ou d'améliorer de tels problèmes potentiels dans des assemblages universels à rapport de vitesse constant. Il sera apprécié cependant, que l'invention est applicable plus généralement à des assemblages où les couples sont transmis par des cannelures coopérant enter'elles et où des problèmes similaires ou analogues à ceux précités sont posés. I1 a été précédemment proposé, dans la demande de brevet britannique GB-A-614423, qu'une liaison par cannelures peut avoir une dent à double largeur afin de retenir un alignement angulaire correct entre les pièces liées en assurant qu'elles puissent seulement être assemblées à la position relative correcte. Il a été également proposé, dans le modèle d'utilité japonais publié No. 5-1028, que la liaison par cannelures entre un arbre et un élément d'assemblage universel à rapport de vitesse constant peut avoir des portions sans cannelures. Dans ce cas, l'absence de cannelure a pour but d'éviter une distorsion de l'élément d'assemblage universel pendant le traitement thermique, mais l'arrangement des cannelures absentes affaiblit l'élément d'assemblage et n'a pas trait au problème que propose de résoudre la présente invention. A cette fin, il est prévu une pièce qui est sous la forme, ou ayant une partie en forme, d'un manchon définissant au moins partiellement un orifice pour recevoir une autre pièce, le manchon étant muni à l'intérieur de cannelures pour établir une liaison de transmission par couplage avec l'autre pièce et qui est caractérisée en ce qu'au moins une portion du manchon s'étendant circonférentiellement qui est dépourvue de cannelures, et au niveau de la ou de chacune desdites portions, une dimension radiale minimale de la pièce entre l'intérieur et l'extérieur de celle-ci est plus grande que le minimum de cette dimension qui existerait dans ladite portion si des cannelures étaient prévues dans ladite portion. L'invention concerne également un assemblage de première et seconde pièces, la première pièce étant de manière générale de forme analogue à un manchon et s'étendant au moins partiellement autour de la seconde pièce, les pièces ayant des cannelures s'engageant l'une dans l'autre pour transmission par couplage entr'elles. L'assemblage est caractérisé en ce qu'au moins une portion s'étendant circonférentiellement de la première pièce est dépourvue de cannelures, et dans la ou chacune desdites portions, la dimension radiale minimale de la première pièce entre l'intérieur et l'extérieur de celle-ci est plus grande que le minimum d'une telle dimension qui existerait dans ladite portion si des cannelures étaient prévues dans ladite portion. Dans une liaison par cannelures entre les pièces, la dimension radiale minimale de la pièce qui est la plus à l'extérieur subsistera au diamètre majeur d'une ou plus des cannelures prévues dans son intérieur. Dans un assemblage selon l'invention, la dimension radiale la plus grande de la pièce externe entre l'intérieur et l'extérieur de celle-ci est avantageusement prévue selon une configuration dans laquelle, dans les portions des pièces dépourvues de cannelure, la matière de la pièce extérieure s'étend vers l'autre pièce sur une distance plus grande que celle prévue au diamètre majeur des cannelures dans les portions restantes de la pièce. Avantageusement, dans lesdites portions dépourvues de cannelure, l'intérieur de la première pièce a une configuration de partie cylindrique ayant un rayon sensiblement égal au (en pratique sensiblement plus grand que le) rayon de cercle primitif des cannelures dans les portions cannelées de la pièce interne. De préférence, la première pièce est l'élément interne d'un assemblage universel à rapport de vitesse constante, et la seconde pièce est un élément d'arbre d' entraînement. L'assemblage universel peut être de type tripode, l'élément interne comprenant un corps analogue à un manchon et trois membres s'étendant vers l'extérieur depuis celui-ci. Dans ce cas, lesdites portions dépourvues de cannelure sont de préférence prévues dans des zones circonférentiellement en alignement avec les côtés des membres où ceux-ci s'assemblent au corps. Alternativement, l'assemblage universel peut être un assemblage dans lequel le couple est transmis entre des éléments d'assemblage interne et externe par des billes engagées dans des paires de chemins de roulement face à face dans les éléments d'assemblage. Dans ce cas, lesdites portions dépourvues de cannelures dans l'élément d'assemblage interne sont de préférence prévues en alignement circonférentiel avec des zones de fond des chemins de roulement dans l'élément d'assemblage interne. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels - la figure 1 est une vue axiale d'un élément interne d'un assemblage universel à rapport de vitesse constant, non conforme à la présente invention - la figure 2 est une coupe longitudinale à travers l'élément d'assemblage de la figure 1 - la figure 3 est une vue axiale d'un élément interne d'un assemblage universel à rapport de vitesse constant, conforme à l'invention - la figure 4 est une vue axiale de l'élément interne d'une autre réalisation d'élément interne d'un assemblage universel à rapport de vitesse constant, conforme à l'invention ; et - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 encore d'une autre réalisation d'élément interne d'assemblage universel à rapport de vitesse constant, conforme à l'invention. En référence d'abord aux figures 1 et 2 des dessins, celles-ci montrent un élément interne d'un assemblage universel à rapport de vitesse constant du type dans lequel le couple est transmis entre des éléments d'assemblage interne et externe par une pluralité de billes espacées circonférentiellement autour de l'assemblage et engagées dans des paires respectives de chemins de roulement face à face dans les éléments d'assemblage interne et externe. L'élément interne d'assemblage universel comprend un corps 10 qui a de manière générale la forme d'un manchon ayant un orifice 11 s'étendant axialement à travers celui-ci. L'extérieur du corps 10 est muni d'un nombre, dans ce cas six, de chemins de roulement pour recevoir des billes respectives pour la transmission par couplage, les chemins de roulement étant équi-distants circonférentiellement autour de l'élément d'assemblage et sous la forme de rainures 12. Les rainures s'étendent axialement à l'élément d'assemblage et, en section longitudinale, les fonds des rainures 12 ont une configuration en arc comme indiqué en 13 dans la figure 2.En section transversale, chacune des rainures 12 est généralement de forme en U et peut, comme il est généralement connu pour de tels assemblages universels, être à section transversale en "arche gothique" de manière à fournir un contact angulaire avec une bille logée dans celle-ci. Entre les rainures 12, la surface externe 14 de l'élément d'assemblage a une forme partiellement sphérique. L'intérieur de l'élément d'assemblage entourant l'orifice 11 est doté de cannelures 15 parallèles à l'axe, réparties circonférentiellement, de manière à fournir une liaison de transmission par couplage avec une portion d'un élément d'arbre d'entraînement logé dans l'orifice 11 et muni de cannelures complémentaires. Une formation peut être prévue pour coopérer avec un anneau élastique ou moyen analogue afin de fixer axialement un tel élément d'arbre d'entraînement à l'élément d'assemblage ; une telle formation sous la forme d'une rainure annulaire est indiquée en 16 à la figure 2. A l'observation des figures 1 et 2, il sera noté qu'à l'extrémité de l'élément d'assemblage où le fond 13 de chaque rainure 12 est le plus proche possible de l'axe de rotation de l'élément d'assemblage, il y a une partie de matière plus mince restante. Cette partie a son endroit le plus mince indiqué en 17 à la figure 1 pour l'une des rainures 12, c'est-à-dire au pied de cannelure le plus proche du fond de la rainure. Une telle partie mince de matière constitue un point de défaillance potentiel où une fissuration peut survenir à l'usage. Son effet n'est pas surtout de réduire en section la matière ; la présence des cannelures joue un rôle d'élévation de contrainte ou de brèches. En référence maintenant à la figure 3 des dessins, celle-ci montre une vue axiale d'un élément d'assemblage interne dont la configuration externe et la disposition des rainures pour la coopération par billes de transmission par couplage sont les mêmes que celles décrites ci-dessus en référence à la figure 1. Toutefois, dans l'orifice intérieur de l'élément d'assemblage, à la place de prévoir des cannelures autour de toute la circonférence interne, il y a des portions 18 qui ne sont pas munies de cannelures. Les portions 18 sont situées suivant la direction circonférentielle à l'assemblage, en alignement avec les zones de fond 13 des rainures 12 pour recevoir les billes de transmission par couplage.Les portions 18 sont des parties d'une surface cylindrique dont le rayon est sensiblement égal au rayon de cercle primitif des cannelures dans les portions restantes de l'élément d'assemblage. Ce rayon est sensiblement plus grand que le rayon de cercle primitif des cannelures qui doivent être prévues sur l'élément d'arbre ou moyen analogue ayant une coopération par transmission par couplage avec l'élément d'assemblage interne. Dans le cas de cannelures prévues sur un élément mâle, un procédé de fabrication impliquant un déplacement de matière plutôt qu'un enlèvement de celle-ci est couramment utilisé, et donc sur une portion s'étendant circonférentiellement d'un tel élément dépourvu de cannelure, la surface de la matière sera sensiblement au rayon de cercle primitif des cannelures.Ainsi, il y a une épaisseur plus grande de matière au niveau des portions 18 comparativement à l'épaisseur minimum de matière existant en 17 dans l'élément d'assemblage montré à la figure 1, muni de cannelures sur toute sa circonférence interne. Cette épaisseur plus grande de matière, en combinaison avec l'élimination de l'effet de brèche signalé ci-dessus, confère une résistance considérablement plus élevée à la fissuration qui pourrait conduire à une défaillance à ce niveau. La figure 3 montre également un arbre 19 introduit dans l'orifice 11 de l'élément d'assemblage pour coopérer avec celui-ci par transmission par couplage. La forme de la section transversale de l'arbre 19 correspond à celle de l'orifice dans l'élément d'assemblage, y compris les portions dépourvues de cannelure. En référence maintenant à la figure 4 des dessins, celle-ci montre une vue axiale d'un élément d'assemblage interne selon l'invention, qui est un élément interne du type tripode d'un assemblage universel. Cet élément d'assemblage comprend un corps 20 de forme analogue à un manchon ayant un orifice 21 s'étendant axialement à travers celui-ci, et trois membres ou tourillons 22 s'étendant radialement vers l'extérieur depuis la surface extérieure du corps 20 et équidistants circonférentiellement autour du corps. Les membres 22 ont des surfaces cylindriques, comme indiqué en 23, pour supporter des ensembles à rouleau respectifs qui s'engagent dans des chemins de roulement respectifs ménagés dans un élément d'assemblage externe. A l'extrémité de chaque membre 22 où il s'assemble avec le corps 20, un dégagement annulaire 24 s'étend autour du membre.Un tel dégagement, qui est communément prévu dans des éléments internes d'assemblage tripodes en vue de fournir les conditions de portée exigées pour les extrémités de rouleaux portant des aiguilles formant partie de l'ensemble à rouleau, a un effet d'élévation de contrainte à l'extrémité du membre où il s'assemble au corps, et ainsi fournit un point de défaillance potentiel. Pour l'engagement de transmission par couplage avec un élément d'arbre d'entraînement reçu dans l'orifice 21 de l'élément interne d'assemblage interne, l'intérieur du corps 20 est doté de cannelures 25 espacées circonférentiellement, s'étendant axialement. Ces cannelures sont réparties en groupe plutôt que tout autour de la circonférence de l'orifice 21, et il est prévu sur chaque côté de chaque membre 22 une portion qui est dépourvue de cannelure comme indiqué en 26 dans la figure 4.En considérant en vue circonférentielle l'élément d'assemblage, les portions 26 sont en alignement avec les dégagements 24 aux bases des membres de sorte qu'unie épaisseur plus grande de matière est prévue en direction radiale à l'élément d'assemblage, comme indiqué en 27 dans la figure 4, comparativement avec celle qui existerait si des cannelures étaient prévues tout autour de la circonférence de l'orifice 21. La surface de chaque portion 26 forme partie d'une surface cylindrique ayant un rayon sensiblement égal au rayon de cercle primitif des cannelures 25. Lorsque le couple est en cours de transmission en utilisation d'un élément d'assemblage comme montré à la figure 4, le mode de défaillance potentiel est celui d'une fissuration entre l'intérieur et l'extérieur du corps 20 sur les côtés des membres 22, généralement suivant une direction qui a été indiquée en 27 dans la figure 4. L'absence de cannelure dans les portions 26 confère une plus grande épaisseur de matière dans ces zones, ce qui diminue la tendance à la fissuration à survenir et augmente la durée de vie de la pièce vis-à-vis de sa fatigue. En outre, l'effet de brèche de la cannelure en regard du dégagement annulaire 24 est diminué. La figure 5 montre un élément interne de type tripode pour assemblage universel à rapport de vitesse constant qui est de manière générale analogue à celui montré à la figure 4, à la différence près que la circonférence cannelée de l'orifice 21 a trois groupes de cannelures 30 qui, suivant la direction circonférentielle de la pièce, sont situés entre les membres s'étendant vers l'extérieur du corps de l'élément interne, et trois groupes de cannelures 31 qui sont situés dessous les centres des membres. Comme illustré, les cannelures 31 sont de dimensions plus grandes à la fois en directions circonférentielle et radiale de la pièce que les cannelures dans les groupes de cannelures 30. Par ailleurs, comme dans la réalisation montrée à la figure 4, il y a des portions 32 stétendant circonférentiellement et non cannelées en alignement, en vue axiale, avec les côtés des membres où ceux-ci s'assemblent avec le corps de la pièce. Dans certains exemples, les cannelures 31 peuvent être de dimensions soit plus petites, soit plus grandes, en direction circonférentielle et/ou direction radiale à la pièce, que les cannelures 30. L'arrangement préféré pour une pièce ou assemblage spécifique sera déterminé en vue de minimiser des niveaux de contrainte concernant des parties de matière et l'effet de brèche du filet de cannelure. Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en relation avec des types différents d'élément d'assemblage universel, il sera apprécié que l'invention peut trouver application dans d'autres pièces où des problèmes similaires et analogues sont posés, savoir la présence de parties ou sections de matière mince en combinaison avec des cannelures de transmission par couplage et autres caractéristiques de configuration externes d'élévation de contrainte. REVENDICATIONS 1 - Pièce sous la forme, ou ayant une partie en forme, d'un manchon (20) définissant au moins partiellement un orifice (11 ; 21) pour recevoir une autre pièce (19), le manchon étant muni à l'intérieur de cannelures (30, 31) pour établir une liaison de transmission par couplage avec l'autre pièce (19), caractérisée en ce qu'au moins une portion (18 ; 26 32) du manchon (20) s'étendant circonférentiellement est dépourvue de cannelure, et au niveau de la ou de chacune desdites portions, une dimension radiale minimale (27) de la pièce entre l'intérieur et l'extérieur de celle-ci est plus grande que le minimum de cette dimension qui existerait dans ladite portion si des cannelures étaient prévues dans ladite portion. 2 - Pièce conforme à la revendication 1, qui est un élément interne d'un assemblage universel à rapport de vitesse constant. 3 - Pièce conforme à la revendication 1, dans laquelle l'assemblage universel est de type tripode, l'élément interne comprenant un corps (20) analogue à un manchon et trois membres (22) s'étendant vers l'extérieur depuis celui-ci, et dans laquelle des portions (26 ; 32) dépourvues de cannelure sont prévues dans des zones circonférentielles en alignement avec des côtés des membres (22) où ils s'assemblent au corps (20). 4 - Pièce conforme à la revendication 2, comprenant des chemins de roulement espacés circonférentiellement (12) pour coopérer par l'intermédiaire de billes de transmission par couplage avec un élément d'assemblage externe, des portions (18) dépourvues de cannelure étant prévues en alignement circonférentiel avec des zones de fond (13) des chemins de roulement (12). 5 - Pièce conforme à l'une quelconque des revendication 1 à 4, dans laquelle ladite au moins une portion (18 ; 26 ; 32) dépourvue de cannelure à l'intérieur de la pièce a une configuration de partie cylindrique, ayant un rayon sensiblement égal au rayon de cercle primitif des cannelures (15 ; 30 31) dans des portions restantes de la pièce. 6 - Assemblage de première et seconde pièces, la première pièce (20) étant de manière générale de forme analogue à un manchon et s'étendant au moins partiellement autour de la seconde pièce (19), les pièces ayant des cannelures s'engageant l'une dans l'autre pour transmission par couplage entrtelles, caractérisé en ce qu'au moins une portion s'étendant circonférentiellement (18 ; 26 ; 32) de la première pièce (20) est dépourvue de cannelures, et dans la ou chacune desdites portions, la dimension radiale minimale (27) de la première pièce (20) entre l'intérieur et l'extérieur de celle-ci est plus grande que le minimum d'une telle dimension qui existerait dans ladite portion si des cannelures étaient prévues dans ladite portion. 7 - Assemblage conforme à la revendication 6, dans lequel la première pièce (20) est l'élément interne d'un assemblage universel à rapport de vitesse constante, et la seconde pièce (19) est un élément d'arbre d'entraînement. 8 - Pièce conforme à la revendication 7, dans laquelle l'assemblage universel est de type tripode, l'élément interne comprenant un corps (20) analogue à un manchon et trois membres (22) s'étendant vers l'extérieur depuis celui-ci, et dans lequel des portions (26 ; 32) dépourvues de cannelures sont prévues dans des zones circonférentiellement en alignement avec des côtés des membres où ils s'assemblent au corps. 9 - Assemblage conforme à la revendication 7, dans lequel l'assemblage universel est de type dans lequel le couple est transmis par des billes engagées dans des paires de chemins de roulement (12) face à face dans les éléments d'assemblage, et des portions (18) dépourvues de cannelures dans l'élément d'assemblage interne sont prévues en alignement circonférentiel avec des zones de fond (13) des chemins de roulement dans celui-ci. 10 - Assemblage conforme à la revendication 8 ou la revendication 9, dans lequel lesdites portions (26 ; ; 18) dépourvues de cannelure sont des parties d'une surface cylindrique ayant un rayon sensiblement égal au rayon de cercle primitif des cannelures (30 32 ; 18) dans l'élément d'assemblage interne (20).