CH432945A - Joint universel homocinétique, procédé de fabrication de ce joint, et machine pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

      Joint        universel        homocinétique,    procédé de fabrication de ce     joint,     et     machine    pour la     mise    en     aeuvre    de ce procédé    La présente     invention    a     pour    objet un joint universel  homocinétique, un     procédé    pour sa fabrication et une       machine    pour la mise en     oeuvre    de ce     procédé.     



  Les     joints    universels homocinétiques     comportent     généralement des éléments     intérieur    et extérieur, présen  tant des rainures de guidage réparties     angulairement     autour de l'axe du joint,     dans    lesquelles sont logées     des     billes de liaison     transmettant    le couple d'un élément à  l'autre, ces billes roulant le long des rainures lors de  l'articulation du joint.  



  L'identité des vitesses     angulaires    instantanées des  deux éléments dépend de la position précise des     billes     dont les centres doivent rester dans le plan médian du       joint,    quel que     sdit        l'angle    formé, le plan médian étant  le     plan    bissecteur des axes instantanés d'entrée et de  sortie du joint,     passant    par le centre d'articulation du  joint, lequel est le     point        d'intersection        des    axes, l'axe du  joint étant     la,

          ligne    sur laquelle ces deux axes se confon  dent lorsque les éléments du     joint    sont en     ligne.     



  Un moyen de     positionner    les     billes    consiste à     incliner     les rainures intérieures et extérieures par rapport à l'axe  des éléments, de manière que les     rainures    se croisent  dans le plan médian et retiennent les billes à leurs     points          d'intersection.    On     connaît    des joints de ce type compor  tant des rainures     hélicoïdales,    de sens opposés, sur les  deux éléments.

   Il est toutefois extrêmement     difficile          d'obtenir    une     précision        suffisante    dans l'exécution de     ces     rainures     hélicoïdales,    aussi     bien    en ce qui     concerne    la       concentricité    que     l'angle    de l'hélice.

       Cette        fabrication     présente de grandes     difficultés        car    une très petite erreur       dans    l'angle de l'hélice     amène    déjà les rainures inté  rieures et extérieures à se     croiser    hors du     plan    médian.  



  Le but de la présente     invention    est d'apporter une  solution à ce problème.  



  Le joint universel     homocinétique    suivant l'invention  est     caractérisé    par le fait     qu'il    comprend un élément  intérieur     présentant    des     rainures    extérieures de roule-    ment pour des     billes        transmetteuses    de couple, réparties       angulairement    autour de l'axe du joint et s'étendant, en  vue     développée,        sur    une sinusoïde commune, un élément       extérieur    présentant des rainures     intérieures    de roule  ment pour des billes,

   également distribuées     angulaire-          ment    autour de l'axe du joint et se trouvant également,  en vue développée, sur une sinusoïde commune,     ces          éléments    étant assemblés l'un à l'autre par     les    billes,  avec un décalage angulaire de     180o    par rapport aux  sinusoïdes, correspondant à une opposition de phase de  celles-ci, de telle manière que les     rainures    des deux élé  ments se coupent sur le     plan    médian du joint.  



  Le     procédé    pour la     fabrication    de ce joint est carac  térisé par le fait que, pour l'usinage des     rainures    des  éléments intérieur et extérieur, on fait tourner les élé  ments autour de leur axe et déplace un outil     d'usinage     dans une direction parallèle à leur axe, en un mouve  ment harmonique simple dont l'amplitude et     la    période  sont fonction de     la    vitesse de     rotation    de l'élément, de  telle manière que les     rainures    réalisées par l'outil se       trouvent        toutes,

          en    vue     développée,    sur une courbe  sinusoïdale commune.  



  La     machine    pour     la        mise    en     oeuvre    de     ce        procédé     est caractérisée par le fait qu'elle comprend     une    broche       rotative    destinée à porter     la        pièce    à usiner, une tête  d'usinage     mobile    dans une direction parallèle à l'axe de  la broche,

   des moyens     d'entraînement    pour la tête d'usi  nage et des moyens pour     entraîner    la broche     porte-          pièce    en rotation et pour     communiquer        un    mouvement       alternatif    de va-et-vient à la tête d'usinage selon un  mouvement     harmonique    simple     synchronisé    avec la rota  tion de     la    broche, le tout pour permettre     l'usinage    de  rainures de forme     sinusoïdale.     



  Le     dessin    représente, à titre d'exemple, une forme  d'exécution de l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1 est une vue en élévation d'un joint univer  sel homocinétique     avec    une coupe axiale     partielle.         La     fig.    2     est    une     coupe    selon la     ligne        II-II    de la       fig.    1.  



  La     fig.    3 est une vue schématique, en développe  ment plan, des rainures de guidage des billes.  



  La     fig.    4 est une vue schématique, en     perspective,     de ces     rainures.     



  La     fig.    5 est une vue en     plan    de la     machine,    avec  une coupe selon     la        ligne        V-V    de la     fig.    6.  



  Les     fig.    6 et 7 sont des coupes selon les     lignes    VI-VI  et     VII-VII    de     la        fig.    5.  



  Le joint représenté comporte un organe     intérieur    1  et un organe extérieur 2, en forme générale de cou  ronnes cylindriques et présentant     chacun        six        .rainures    3  et 4 pour des billes. L'organe 1 est     relié    par le moyen  de     cannelures    à un arbre d'entraînement 5 situé sur l'un  des côtés de l'organe 2. Sur l'autre côté de l'organe 2,  est boulonné un élément en forme de cloche 6     compor-          tant    une bride 7.

   A son extrémité de gauche, l'arbre 5  comporte une bride soudée en 8 à un tube 9     constituant     un     arbre    de     transmission.     



  Les rainures 3 et 4 coopèrent par paires pour loger  des billes 10     transmettant    le couple d'un organe à  l'autre. Une     cage    12, pour les billes, est logée entre les  organes 1 et 2. Cette     cage    ne touche pas l'organe     inté-          rieur    que     les    billes 10     maintiennent    centré dans l'organe  extérieur 2.

   Les     rainures    3 et 4 présentent une     section     droite de forme     elliptique    de sorte que l'angle de pres  sion des     billes    est de     30o.    Cet angle indiqué en A à la       fig.    2, est l'angle compris entre une ligne passant par le  centre d'une     bille    et le     centre    B du joint, et un rayon  de la bille     passant    par le     point    de contact de la     bille     et du flanc de     la    rainure.

   Cet angle de pression relati  vement petit est     nécessaire    pour qu'il     existe    un     écart     entre les organes intérieur et     extérieur        permettant    de       donner    à     la    cage 12 une épaisseur     importante        dans    une  zone     centrale    où     elle    présente une     surface        extérieure     sphérique.

   Cette zone     centrale    est prolongée par des  parties     latérales        d'épaisseur        décroissante        permettant          l'articulation    du joint.

       La    partie     centrale    sphérique de       la        cage    12 est logée dans un alésage 13 de l'organe       extérieur    2 et s'étend sur un arc de     71/2()    de chaque  côté de l'axe de     l'accouplement.        Les    deux     parties        laté-          rales    de la     cage    12 sont de forme tronconique.  



  Les     rainures    ont un     tracé    de forme sinusoïdale, les       six    rainures 3 d'une     part    et les     six        rainures    4 d'autre       part,        étant    situées sur une même sinusoïde bouclée sur  elle-même. A la     fig.    3, qui est une vue développée, les  deux sinusoïdes     concernant    chacune les     rainures    d'un  des organes sont représentées en C et D.

   Ces deux       sinusoïdes    sont déphasées de 1800.     Le    joint peut absor  ber un mouvement relatif axial des organes 1 et 2 et les  sinusoïdes sont     dessinées    à la     fig.    3 dans la position       relative    qu'elles occupent lorsque les     extrémités    de       droite        (fig.    1) des     organes    1 et 2 coïncident avec la       ligne        P-P,

      les extrémités opposées des     organes    1 et 2  coïncidant alors avec la     ligne        Q-Q    pour l'organe 1,  et     R-R    pour l'organe 2. L'axe de     symétrie    des     sinu-          soides,    situé     dans    le     plan        médian    du joint, est indiqué  par la ligne     S-S.     



  La     fig.    4 montre schématiquement     comment    la posi  tion des centres     des        billes    est     déterminée    par suite de  l'intersection des     rainures    3 et 4 de sorte que les centres  restent     constamment        dans    le plan médian du joint.

   Lors  que l'angle est nul,     les    axes     alignés    des     organes    intérieur  et extérieur     correspondant    avec l'axe T du joint, les  centres des billes sont dans le     plan    médian V     normal    à         cet    axe T.

   Si le     joint    est orienté     sous    un angle      & ,    l'axe  de l'organe intérieur 1 prenant la position indiquée en  W, le plan des centres des billes vient en     Vi,    en tour  nant de l'angle     â/2.    Ce plan     Vi    -est le plan bissecteur  de l'angle compris entre le     plan    V et le plan X     normal     à l'axe W. La position     correspondante    de l'axe de la       cage    est indiquée en Y.  



  La machine     utilisée    pour façonner les     rainures     logeant     les    billes est     représentée    aux     fig.    5 et 6. Elle  comporte un bâti 20 présentant à une extrémité une  poupée 21 sous     laquelle    est     placé    un arbre d'entraîne  ment     vertical    22.

   Un accouplement télescopique 23 relie  l'arbre 22 à une     vis    tangente 24     entraînant    la broche de  la poupée     21:    qui     porte    un mandrin 25     tournant    autour  d'un axe horizontal dans des roulements 26. L'organe  extérieur 2 du joint décrit est représenté en 27, en cours       d'usinage    sur la     machine,    serré     dans    le mandrin 25.  



       L'extrémité        inférieure    de l'arbre 22 porte une     poulie     28 servant à l'entraînement du     mécanisme    à partir d'un  moteur non     représenté.    L'arbre 22 est pivoté dans des       roulements    29 et     porte,        juste    au-dessus de     ces    roule  ments, une roue dentée 30 engrenant avec une roue  dentée 32 pivotée sur des roulements 33. La roue 32  porte un maneton     excentré    34.  



  La     machine        comprend    une tête de coupe montée sur  un     coulisseau    35 mobile le long de guides     longitudinaux     36 du bâti 20 ; ce     coulisseau    est animé d'un mouvement  de     va-et-vient.    Le     coulisseau    35     porte    un moteur à axe  vertical 37     indépendant,    entraînant par le moyen d'une  transmission à courroie une broche à axe     vertical    38.

    La     transmission    comporte deux étages 39 et 40, avec       un    arbre     intermédiaire    42, pour     obtenir    une     grande     vitesse de     rotation    de la broche 38 sur     laquelle    est mon  tée une meule     profilée    représentée en 43.  



  La broche 38 est placée à l'extrémité d'un     support     44 susceptible de     pénétrer    dans     la        pièce    à usiner 27.  Le support 44 est mobile le long de guides     verticaux    45  et une vis 46 permet de régler sa position en hauteur,  et ainsi     la    profondeur de     travail    de     la.    meule 43. L'arbre  intermédiaire 42 peut être     déplacé        pour    assurer la ten  sion des courroies. Dans une variante, la meule 43 peut  être     remplacée    par une     fraise.     



  Pendant l'usinage, le     coulisseau    35 plonge     dans    la       pièce    27, la broche 3 8 se     déplaçant    parallèlement à  elle-même à travers     la        pièce    qui est animée d'un mou  vement de rotation.

   Pour engendrer la forme     sinusoïdale     donnée aux     rainures    creusées     dans    la pièce, le     coulis-          seau    est     animé    d'un mouvement de     va-et-vient    synchro  nisé avec la rotation de la pièce de manière à obtenir  une harmonique simple, la meule 43 traversantRTI ID="0002.0211" WI="5"HE="4" LX="1884" LY="2096">  six    fois  la pièce 27 à chaque     tour    de cette dernière. Le mouve  ment alternatif du     coulisseau    35 est commandé par une  bielle 48 présentant une fente transversale 47     engagée     sur le maneton 34.

   La bielle 48 est reliée par une cla  vette 49 au     coulisseau    35 et se déplace entre des guides  latéraux 50 du bâti 20, selon une amplitude harmonique.  



  Le rapport de transmission des roues 30 et 32 et  de     la,    vis tangente 24 est déterminé de manière que le  maneton 34 décrit trois tours     complets    pour chaque  tour de la     pièce    27. Dans l'exemple représenté par le  dessin, la machine est     utilisée    pour meuler des     rainures          intérieures    dans la pièce 27 constituant l'organe exté  rieur. La même machine peut être     utilisée    pour     meuler     des     rainures        extérieures    sur la périphérie de l'organe  intérieur du joint.

   Dans     ce        cas,        la    poupée 21 est     soule-          vée    et une     pièce        intercalaire    non représentée est     placée         sous la semelle 51 de la     poupée,        l'accouplement        téles-          copique    permettant ce     changement    de position en  hauteur.  



  Pour     faciliter    le montage du joint, l'axe géométrique  des rainures,     c'est-à-dire    le     plan        d'intersection    des rai  nures 3 et 4 lorsque le joint     est    droit, est     décalé    vers  l'une des extrémités de l'organe extérieur 2. De la sorte,  cet organe 2, plus court d'un côté, est     asymétrique    par  rapport aux sinusoïdes des rainures.

   Cette disposition  permet d'introduire     les        billes    10 à     l'extrémité        plus     courte de l'organe 2, lorsque l'organe intérieur 1 est  d'une part incliné au maximum par rapport à     l'organe    2  et d'autre part     enfoncé    au maximum dans     cet    organe 2.  



  Le     déplacement    axial     relatif        maximum        autorisé    pour  les organes extérieur et     intérieur        est        déterminé    par la  longueur utile     des    rainures 4 dans l'organe     extérieur    2,

    et     l'amplitude    du     mouvement    harmonique simple com  muniqué à la     broche        porte-meule    38 est choisie de     ma-          nière    à donner     l'angle        d'intersection    désiré     des        rainures     intérieures et extérieures.

   Par     exemple,    pour     un    angle  de l'articulation de     15(),    l'angle     d'intersection        des        rainu-          res,    en position droite du joint, peut être de 200. L'an  gle     d'intersection        minimum    sera     dans    ces conditions d'au       moins        5o    pour toute paire de     rainures,    assurant le main  tien des billes.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Joint universel homocinétique, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément intérieur présentant des rainures extérieures de roulement pour des billes trans- metteuses de couple, réparties angulairement autour de l'axe du joint et s'étendant, en vue développée, sur une sinusoïde commune,

   un élément extérieur présentant des rainures intérieures de roulement pour des billes, égale ment distribuées angulairement autour de l'axe du joint et se trouvant également, en vue développée, sur une sinusoïde commune, ces éléments étant assemblés l'un à l'autre par les billes, avec un décalage angulaire de 1800 par rapport aux sinusoïdes,

   correspondant à une opposition de phase de celles-ci, de telle manière que les rainures des deux éléments se coupent sur le plan mé dian du joint. II.

   Procédé pour la fabrication du joint suivant la revendication I, caractérisé par le fait que, pour l'usi nage des rainures des éléments intérieur et extérieur, on fait tourner les éléments autour de leur axe et déplace un outil d'usinage dans une direction parallèle à leur axe, en un mouvement harmonique simple dont i'ampli- tude et la période sont fonction de la vitesse de rotation de l'élément,

   de telle manière que les rainures réalisées par l'outil se trouvent toutes, en vue développée, sur une courbe sinusoïdale commune. III. Machine pour la mise en #uvre du procédé suivant la revendication II, caractérisée par le fait qu'elle comprend une broche rotative destinée à porter la pièce à usiner,

   une tête d'usinage mobile dans une direction parallèle à l'axe de la broche, des moyens d'entraîne ment pour la tête d'usinage et des moyens pour entraî ner la broche porte-pièce en rotation et pour communi quer un mouvement alternatif de va-et-vient à la tête d'usinage selon un mouvement harmonique simple syn chronisé avec la rotation de la broche, le tout pour per mettre l'usinage de rainures de forme sinusoïdale. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Joint suivant la revendication I, caractérisé en ce que les rainures des deux organes sont disposées sur des sinusoïdes de mêmes caractéristiques. 2. JoInt suivant la revendication I, caractérisé en ce que l'angle d'intersection des rainures est plus grand que l'angle de déviation maximum autorisé pour le joint.

   3. Joint suivant la revendication I et la sous-reven- dication 2, caractérisé en ce qu'il est agencé pour un angle de déviation maximum de 150, et en ce que l'angle d'intersection des rainures est de 200, en position d'inclinaison nulle du joint. 4.

   Joint suivant la revendication I, caractérisé en ce que les rainures sont formées sur des surfaces cylindri ques, ce qui permet un mouvement relatif de plongée des éléments intérieur et extérieur. 5.

   Joint suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte une cage pour les billes coopérant avec une surface intérieure de l'organe extérieur et qui est espacée de l'organe intérieur, cette cage comportant une partie centrale relativement épaisse comprenant une surface extérieure sphérique,

   et des parties latérales s'amincissant vers les bords de la cage pour donner le jeu nécessaire à l'articulation du joint.

   6. Procédé suivant la revendication II, caractérisé en ce que l'amplitude du mouvement harmonique simple communiqué à l'outil est assez grande pour que les rai- nures soient confondues avec une partie centrale de la sinusoïde située à cheval sur l'axe de symétrie de cette dernière et dans laquelle la courbe est

   voisine d'une droite. 7. Procédé suivant la revendication II, caractérisé en ce que la fréquence du mouvement harmonique simple est telle qu'à un tour de la pièce correspondent trois alternances de :l. sinusoïde.

   8. Procédé suivant la revendication II, caractérisé en ce que l'outil est une fraise dont l'axe de rotation est normal à l'axe de rotation de la pièce. 9. Machine suivant la revendication III, caractérisée en ce que la tête d'usinage est animée d'un mouvement de va-et-vient par le moyen d'un mécanisme bielle/ manivelle donnant un mouvement harmonique simple et qui est accouplé à la broche. 10.

   Machine suivant la revendication III et la sous- revendication 9, caractérisée en ce que la manivelle tourne autour d'un axe normal à la direction du mou vement alternatif de la tête d'usinage et comporte un maneton engagé dans une fente d'un élément d'entraî nement rendu solidaire de la tête d'usinage,

   cette fente étant perpendiculaire d'une part à la direction du mou vement alternatif de la tête d'usinage et d'autre part à l'axe de rotation de la manivelle. 11. Machine suivant la revendication III et les sous- revendications 9 et 10, caractérisée en ce que la mani velle est constituée par un maneton porté par une roue dentée engrenant avec une roue calée sur un arbre en traînant également la broche porte-pièce par le moyen d'un réducteur à vis tangente. 12.

   Machine suivant la revendicatibn III, carac- térisée en ce que la tête d'usinage comporte un moteur indépendant. 13. Machine suivant la revendication I1 T, carac- térisée en ce que la tête d'usinage comporte une broche de meulage.