CH688579A5

CH688579A5 - Article manufacturé comportant un dispositif d'entra»nement.

Info

Publication number: CH688579A5
Application number: CH00652/92A
Authority: CH
Inventors: David Goss; Richard Seidl
Original assignee: Textron Inc
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1997-11-28
Also published as: IL101011A0; DK172683B1; US5207132A; KR930007589A; NO924008D0; SE9200675L; NL193608B; HU9202943D0; ES2051212A2; NL193608C; FR2682727A1; GB9202879D0; SE507755C2; AT403131B; GB2260587B; NL9200420A; DE4206222A1; CN1048080C; DE4244989C2; HK1006192A1

Description

La présente invention concerne un article manufacturé comportant un dispositif d'entraînement amélioré dans lequel un premier composant applique un couple d'entraînement à un second composant, tel que par exemple une combinaison d'un dispositif de fixation fileté et d'un dispositif d'entraînement.

Les techniciens et les ingénieurs ont expérimenté diverses configurations pour les systèmes d'entraînement à transmission de couple. Ces systèmes d'entraînement peuvent être employés dans différents types d'applications où l'on souhaite transmettre un couple d'un composant à un autre. Une application particulière pour laquelle la présente invention a été développée à l'origine et à laquelle la présente description se rapporte est l'entraînement de dispositifs de fixation filetés, tels que des vis et des boulons.

L'art antérieur abonde en différentes formes ou structures de systèmes d'entraînement dans lesquelles un composant est en creux alors que l'autre est pourvu d'une protubérance de forme complémentaire pour se loger dans le creux. A cet égard, soit l'élément en creux, soit l'élément saillant peut constituer l'outil d'entraînement et d'une manière correspondante, l'élément entraîné peut être pourvu soit d'un creux, soit d'une protubérance de forme complémentaire. Par exemple, on peut se reporter au brevet U.S. N DEG 2 397 216 du 26 mars 1946 accordé à Stellin qui décrit de nombreuses formes ou configurations de systèmes d'entraînement. On peut également se reporter au brevet U.S. N DEG 3 584 667 qui décrit un système d'entraînement qui est largement accepté dans l'industrie automobile, aérospatiale et celle des appareils, et il est commercialisé sous la marque TORX< TM >.

En outre, naturellement, il existe d'autres types d'entraînement bien connus qui sont hexagonaux ou cruciformes, tels que les systèmes d'entraîne ment PHILLIPS< TM >. Finalement, il existe des systèmes qui utilisent différentes configurations cannelées se rattachant en gros au système d'entraînement TORX< TM > susmentionné. Des exemples représentatifs du système cannelé peuvent être trouvés dans le brevet U.S. 3 888 480 accordé à Herman G. Muenchinger en date du 27 mai 1975; le brevet U. S. N<o> 2 803 092 accordé à J. R. Richer en date du 8 juin 1937; le brevet U.S. N<o> 2 969 250 accordé à F. R. Kull en date du 24 janvier 1961 et le brevet U.S. 4 006 660 accordé à Yamamoto et col. en date du 8 février 1977.

Les différents systèmes d'entraînement de l'art antérieur ont été conçus pour transmettre les forces créées durant l'entraînement du dispositif de fixation. A cet égard, une analyse vectorielle des forces générées indique qu'une composante de la force appliquée est dirigée radialement vers l'extérieur, alors qu'une seconde composante est dirigée tangentiellement. Il n'y a que la composante tangentielle de la force appliquée qui sert à tourner ou entraîner le dispositif de fixation, c'est-à-dire qui est convertie en couple d'entraînement. Un terme de l'art souvent utilisé par les techniciens est celui de "angle d'entraînement" qui est défini comme étant l'angle formé par une droite tangente au point de contact du dispositif d'entraînement au point d'application et une droite radiale traversant le dispositif de fixation ou l'outil d'entraînement lui-même.

Généralement parlant, plus "l'angle d'entraînement" est bas, plus le système d'entraînement est efficace, car "l'angle d'entraînement" détermine la quantité de force appliquée qui est dirigée tangentiellement et qui est donc convertie en couple d'entraînement. En outre, il a également été trouvé qu'avec un angle d'entraînement dépassant une certaine valeur, par exemple 60 DEG , la perte de couple devient excessive. Cela signifie que la majeure partie de la force appliquée est orientée radialement avec seulement une faible composante tangentielle. Cette situation est à éviter, car une composante radiale excessivement importante peut abîmer sérieusement le composant en cavité du système d'entraînement.

Les systèmes de l'art antérieur utilisant de multiples cannelures avec une configuration relativement carrée atteignent un angle d'entraînement faible, égal à zéro ou moins, c'est-à-dire un angle négatif ou nul. Ces structures ne se sont toutefois pas avérées pratiques ni à l'utilisation, ni à la fabrication. Ces types de systèmes d'entraînement sont difficiles et coûteux à produire et ils nécessitent souvent des opérations d'usinage spéciales. Le plus important est que les arrêtes carrées provoquent des augmentations des contraintes qui peuvent aboutir à des cassures de fatigue après une utilisation prolongée.

Quant aux systèmes d'entraînement du type à cannelures qui utilisent une pluralité de surfaces courbes opposées déployées uniformément sur les 360 DEG de la circonférence des composants en formant une série de lobes et de gorges en alternance, ces systèmes d'entraînement permettent de surmonter certains des problèmes inhérents aux systèmes à cannelures carrées mentionnés ci-dessus, mais généralement ils ne permettent pas d'arriver à un angle d'entraînement bas, c'est-à-dire inférieur à cinq degrés. Cela signifie qu'à l'application d'un couple très élevé, une composante de force radiale est créée qui peut aboutir à une défaillance de la partie en cavité ou qui peut avoir tendance à cisailler ou à éliminer les configurations de lobes.

Dans une large mesure, les problèmes des constructions cannelées de l'art antérieur ont été surmontés avec le système d'entraînement TORX< TM > tel qu'il est décrit dans le brevet U.S. N DEG 3 584 667. Ce système d'entraînement fait appel à une configuration à six lobes avec des surfaces courbes complémentaires conçu pour atteindre des angles d'entraînement dans la gamme de 10-20 DEG C. Alors que le système d'entraînement de marque TORX< TM > constituait un progrès dans l'art et qu'il s'est avéré extrêmement bénéfique et satisfaisant en service, certains aspects de ce système pouvaient être améliorés.

Tout d'abord, comme les tolérances de fabrication varient consécutivement à l'usure des outils ou à d'autres facteurs faisant varier les dimensions des outils de formage des surfaces du dispositif de fixation et du dispositif d'entraînement, le point de contact entre le dispositif de fixation et le dispositif d'entraînement se déplace vers l'intérieur ou vers l'extérieur suivant les surfaces courbes, modifiant ainsi l'angle d'entraînement.

En plus, à mesure que le point de contact se déplace radialement vers l'extérieur, la solidité de la mèche ou de l'outil d'entraînement diminue. Plus précisément, la solidité des lobes de l'outil d'entraînement est fonction directe de la section transversale axiale à travers le lobe au point de contact. On comprendra qu'avec le type d'outil d'entraînement de l'art antérieur représenté sur la fig. 8, à mesure que le point de contact se déplace vers l'extérieur, la surface transversale axiale à travers le lobe au point de contact diminue, ce qui diminue la solidité de la mèche, et la capacité des outils à transmettre des couples élevés, sans que les lobes ne soient cisaillés ou détériorés, se trouve diminuée. Comme cela va ressortir de la description qui suit, le point de contact reste relativement constant avec la structure de la présente invention.

Ainsi, les variations ou les tolérances rencontrées dans la fabrication des composants du système d'entraînement ne vont pas affecter ou diminuer d'une manière significative la solidité de la mèche.

Également, dans le cas de dimensions très petites, les lobes soit du dispositif de fixation, soit du dispositif d'entraînement ont tendance à se déformer dans les conditions de service. En plus, lorsque le dispositif de fixation est pourvu d'un creux interne ou cavité et que le dispositif d'entraînement du système d'entraînement est un élément mâle, il n'est pas toujours possible de réaliser un dispositif d'entraînement suffisamment solide pour un fonctionnement prolongé.

La présente invention constitue une amélioration par rapport aux dispositifs d'entraînement de l'art antérieur tel qu'il a été décrit brièvement ci-dessus et, plus important, elle perfectionne et progresse par rapport à l'avancée dans l'art que représente le système d'entraînement TORX< TM > du brevet U. S. N<o> 3 584 667. Plus particulièrement, la présente invention fournit une configuration d'un dispositif d'entraînement pour un ensemble de transmission de couple à deux composants où aussi bien les surfaces d'entraînement que les surfaces entraînées sont formées par une première série de surfaces à courbure elliptique en alternance avec une seconde série de surfaces à courbure elliptique. Une série de surfaces à courbure elliptique, soit la première, soit la seconde série, est convexe alors que l'autre série de surfaces en alternance est concave.

Les surfaces alternativement concaves et convexes à surface à courbure elliptique se rejoignent d'une manière progressive et tangentielle pour définir une série de gorges et de lobes, en alternance. Les lobes, tout comme les gorges, présentent en coupe une courbure elliptique. De préférence, les centres des lobes à courbure elliptique et d'une manière correspondante les centres des gorges à courbure elliptique sont disposés sur les sommets d'hexagones réguliers, tout en n'étant pas sur le même hexagone à cause de l'alternance de ces composants.

Il faut noter - comme cela ressort des dessins qu'un des composants du système d'entraînement a un creux interne alors que l'autre est pourvu d'une configuration externe de forme complémentaire correspondante. On notera que par suite des tolérances de fabrication et de la nécessité d'un léger espacement pour permettre l'engagement par surfaces complémentaires de l'élément externe ou saillant à l'intérieur du creux, la configuration du composant à configuration externe ou mâle s'écarte légèrement de celle de l'élément à configuration interne ou en cavité. Plus précisément, alors que l'on préfère que le composant en creux ou à configuration interne ait des gorges et des lobes définis par des configurations elliptiques de dimensions sensiblement correspondantes, ceci n'est pas possible dans le cas de l'élément externe.

Plus précisément, pour que l'élément à configuration externe soit reçu dans le composant en creux, il est nécessaire que les lobes externes aient une dimension quelque peu plus petite que les gorges internes de l'élément en creux et d'une manière correspondante, que les gorges externes aient une dimension plus importante que les lobes internes du composant en creux. Ceci est rendu nécessaire par le fait que les lobes externes sont reçus dans les gorges internes et d'une manière correspondante, que les lobes internes sont reçus à l'intérieur des gorges externes. Ainsi, alors qu'il est possible de conserver aux lobes et aux gorges à configuration elliptique sur un des composants (c'est-à-dire la cavité ou l'élément à configuration externe) une configuration elliptique relativement uniforme ou identique, ceci n'est pas réalisable pour les deux composants.

Ainsi, lorsque le terme "à configuration similaire" ou un terme équivalent sera utilisé ci-après, il faut comprendre que les tolérances et les variations de production sont pris en compte pour s'assurer de ce que l'élément à configuration externe puisse être logé dans la cavité ou le creux correspondant, ou qu'un outil à cavité puisse être engagé sur une tête d'entraînement à configuration externe.

La configuration elliptique de la présente invention fournit des résultats améliorés inattendus non seulement en obtenant un angle d'entraînement extrême ment bas de l'ordre de +21/4 DEG à -21/4 DEG , mais encore il a été trouvé que les variations de tolérance dans la configuration elliptique de la présente invention ne produisent pas des variations importantes dans le point de contact entre les composants outil d'entraînement et le dispositif de fixation. Ainsi, non seulement le point de contact reste relativement constant même lorsque l'on rencontre des variations de tolérance, mais encore l'angle d'entraînement reste à l'intérieur d'une gamme relativement étroite proche de zéro degrés, comme noté ci-dessus.

Le fait que la configuration elliptique permet l'emploi d'un élément à configuration externe à solidité accrue par comparaison avec les autres systèmes d'entraînement à cannelures du type et de la nature décrits plus haut est également important. Finalement, en utilisant un angle d'entraînement extrêmement bas, il faut moins de profondeur d'engagement entre les lobes et les gorges des composants à configuration respectivement interne et externe, ce qui permet d'avoir des forces d'entraînement plus élevées avec des têtes d'entraînement et des outils plus petits, comme cela ressort de la description qui suit.

Également, on pense que par suite de l'efficacité élevée du système dans la conversion de la force appliquée en couple d'entraînement, la profondeur de pénétration ou l'importance de l'engagement axial du dispositif d'entraînement dans le creux est diminuée par rapport aux constructions de l'art antérieur, ce qui permet d'avoir des composants plus petits nécessitant moins de métal ou de matériau pour la fabrication de l'ensemble des composants du système d'entraînement.

L'objet principal de la présente invention est de fournir un nouveau dispositif amélioré d'entraînement ou d'unité de couplage, ainsi que des constructions d'outils pour que de telles unités puissent être fabriquées avec la technologie d'aujourd'hui sans dépenses excessives et qu'elles soient très efficaces pour convertir la force appliquée en couple d'entraînement. Un autre objet de l'invention est de fournir un système d'entraînement amélioré pour un dispositif de fixation qui permet au dispositif de fixation d'être entraîné avec les outils de l'art antérieur lorsque cela est nécessaire.

Les dessins illustrent une forme d'exécution préférée de l'invention dans laquelle le dispositif d'entraînement à lobes elliptiques est utilisé en association avec une combinaison de dispositif de fixation et de dispositif d'entraînement. Également, ces dessins illustrent une géométrie générale ou fondamentale, où la configuration à courbure elliptique est utilisée pour fournir un agencement à six lobes ou hexalobulaire. Il n'est pas prévu que l'invention se limite aux formes d'exécution particulières représentées dans les dessins, car le système d'entraînement peut être utilisé dans des applications autres que des dispositifs de fixation et une configuration de lobes autre que hexalobulaire peut être utilisée.

Avec ce qui précède à l'esprit:

la fig. 1 est une vue en perspective illustrant la configuration d'un dispositif de fixation et d'outil d'entraînement conforme à la présente invention;
la fig. 2 est une vue latérale du dispositif de fixation et du dispositif d'entraînement de la fig. 1, le dispositif de fixation étant représenté en coupe;
la fig. 3 est une vue en coupe illustrant l'engagement d'un dispositif d'entraînement dans un creux de dispositif de fixation, où les surfaces d'entraînement et entraînées sur les composants respectifs sont réalisées conformément à la présente invention;
la fig. 4 est une illustration schématique de la configuration ou géométrie d'une structure préférée de creux interne et de ses aspects dimensionnels;
la fig. 5 est une portion du schéma de la fig. 4, agrandie pour faciliter la compréhension et la descrip tion;

la fig. 6 est une illustration schématique similaire à celle de la fig. 5, de la géométrie ou configuration générale d'ellipse de la configuration elliptique de lobes et de gorges sur le composant à configuration interne ou dispositif de fixation de la forme d'exécution des fig. 1 et 2;
la fig. 7 est une vue similaire à celle de la fig. 6 illustrant la configuration elliptique des gorges et des lobes sur le composant à configuration externe, en l'occurrence le dispositif d'entraînement des fig. 1 et 2;
la fig. 8 est une vue similaire à celle de la fig. 2, mais elle illustre la manière dont un type de dispositif d'entraînement de l'art antérieur peut être utilisé sur un dispositif de fixation ayant un creux réalisé conformément à la présente invention;

la fig. 9 est une vue en plan d'un outil sous la forme d'un poinçon pour le formage des surfaces d'entraînement à configuration interne de la présente invention, en l'occurrence le creux ou cavité du dispositif de fixation de la fig. 1;
la fig. 10 est une vue d'extrémité du poinçon de la fig. 9;
la fig. 11 est une vue en coupe illustrant comment le poinçon de la fig. 9 est utilisé avec d'autres outils pour former le creux d'entraînement du dispositif de fixation;
la fig. 12 est une vue latérale d'un dispositif de fixation avec des surfaces d'entraînement à configuration externe conforme à l'invention;
la fig. 13 est une vue d'extrémité du dispositif de fixation de la fig. 12;
la fig. 14 est une vue latérale d'un écrou ayant une surface d'entraînement à configuration externe conforme à la présente invention;

la fig. 15 est une vue d'extrémité de l'écrou de la fig. 14;
la fig. 16 est une vue représentant en trait plein un dispositif de fixation avec une configuration d'entraînement externe selon la présente invention et un composant à cavité à configuration interne complémentaire, représenté en coupe;
la fig. 17 est une vue latérale, partiellement en coupe, illustrant un outil sous la forme d'un poinçon d'extrusion pour le formage de la configuration externe des composants du système d'entraînement de la présente invention;
la fig. 18 est une vue latérale, partiellement en coupe, montrant un dispositif de fixation sous la forme d'une unité entraînée, avec une unité de couplage entre le dispositif de fixation et le composant outil d'entraînement;

la fig. 19 est une vue similaire à celle des fig. 6 et 7, mais illustrant la géométrie d'une cavité qui serait utilisée avec un dispositif de fixation ou similaire ayant une surface d'entraînement à configuration externe réalisée avec une surface à courbure elliptique générée à partir d'ellipses uniformes similaires;
la fig. 20 est une vue latérale partielle d'un outil d'entraînement du type à boule, employant le système d'entraînement à courbure elliptique de la présente invention;
la fig. 21 est une vue d'extrémité du dispositif d'entraînement du type à boule de la fig. 20; et la
fig. 22 est une vue similaire à celle de la fig. 4 illustrant une géométrie modifiée pour un entraînement à lobes, où les ellipses sont égales, mais avec leurs centres sur des cercles de rayons différents.

Une forme d'exécution préférée de la présente invention est illustrée sur les fig. 1-7 et l'invention sera décrite pour l'essentiel en s'y reportant. D'autres variantes d'exécution sont représentées sur les fig. 9-20, qui utilisent également le concept de base de la présente invention. Après la description détaillée de la forme d'exécution préférée qui va suivre, on poursuivra par la description de variantes ou de formes d'exécution modifiées illustrées, ainsi que celle d'autres modifications de l'invention qui ne sont pas représentées mais qui viendraient à l'esprit de l'homme de l'art ou lui seraient suggérées, une fois connu le concept de base général de l'invention. Également et comme noté ci-dessus, l'invention sera décrite en relation avec un système d'entraînement du dispositif de fixation.

Il est à noter cependant, que l'invention peut être utilisée dans n'importe quelle application de transmission de couple ou de couplage en torsion, où une unité d'entraînement est utilisée pour transmettre un couple à une unité entraînée, formée d'une manière complémentaire.

Concernant l'agencement du dispositif de fixation et de l'outil d'entraînement que l'on va décrire ci-après, les fig. 1-7 des dessins illustrent une application particulière de l'invention, dans laquelle le dispositif de fixation est pourvu d'un creux ou d'une cavité ayant une configuration interne conforme aux principes de l'invention, alors que le composant complémentaire à configuration externe constitue l'outil d'entraînement. Ceux versés dans l'art comprendront aisément à l'examen des fig. 12-17, que cette situation pourrait être inversée et que le dispositif de fixation pourrait avoir la configuration externe conforme à l'invention, alors que l'outil d'entraînement serait sous la forme d'un élément de type à cavité avec une configuration interne complémentaire.

Lorsqu'on examine les fig. 1 et 2, on y a représenté un agencement de dispositif de fixation et d'outil d'entraînement conforme aux concepts de la présente invention. Le dispositif de fixation est indique dans son ensemble par le chiffre 20 et il comprend une tige allongée 22 avec un filetage 24 sur sa surface. Une extrémité du dispositif de fixation 20 est pourvue d'une portion élargie ou tête 26 ayant une cavité ou creux d'entraînement 28 formé dans celle-ci. Un outil d'entraînement 30 est également représenté, ayant une portion terminale 32 qui est réalisée avec une configuration complémentaire à celle de la cavité 28 et qui peut donc s'y engager pour que ledit outil d'entraînement puisse transmettre des forces d'entraînement au dispositif de fixation 20.

Le creux ou cavité 28 a une configuration interne qui est définie par une série de lobes à courbure elliptique 34 en alternance avec des gorges à courbure elliptique 36. Les lobes 34 sont dirigés radialement vers l'intérieur, alors que les gorges 36 sont formées d'une manière opposée pour définir ainsi ce que l'on appellera dans la suite la configuration interne du système d'entraînement de l'invention. Les gorges 36 et les lobes 34 sont espacés d'une manière identique autour de la circonférence de la paroi de la cavité et dans la forme d'exécution représentée, six séries de lobes 34 et de gorges 36 sont présentes.

L'outil d'entraînement 30 est d'une forme complémentaire mais pas tout à fait identique, car l'extrémité d'entraînement ou portion terminale 32 a une configuration externe fournissant une série de lobes externes ou dirigés vers l'extérieur 38 à courbure elliptique et de gorges à courbure elliptique 40 dirigées dans le sens opposé.

Comme cela va ressortir de la description qui suit, faite en relation avec les fig. 3 et 7, pour que la portion terminale de l'outil d'entraînement 32 puisse facilement se loger dans la cavité 28 tout en restant efficace en engagement d'entraînement, les gorges et les lobes sur l'extrémité d'entraînement 32 doivent être dimensionnés pour laisser un certain jeu. Également, pour réaliser l'engagement d'entraînement et la profondeur d'engagement souhaités entre les lobes et les gorges complémentaires, la forme de l'extrémité d'entraînement doit être légèrement modifiée pour que les lobes 38 viennent se loger dans les gorges 36 de la cavité d'une distance spécifique et que d'une manière correspondante, les lobes 34 de la cavité viennent se loger dans les gorges 40 de l'outil d'entraînement, afin d'assurer la profondeur d'engagement souhaitée entre les gorges et les lobes respectifs.

Cette profondeur d'engagement est indiquée par 35 sur la fig. 3. Ainsi, alors que les gorges et les lobes de l'outil d'entraînement sont complémentaires à la configuration interne de la cavité d'entraînement 28, on comprendra que pour des raisons pratiques ils ne peuvent pas être d'une forme identique, pas plus que les ellipses qui définissent la forme des lobes 38 et des gorges 40 ne peuvent être égales ou uniformes.

La fig. 3 est une illustration de la portion terminale 32 de l'outil d'entraînement engagée dans la cavité 28. Comme on peut le voir, les lobes 38 sur le dispositif d'entraînement viennent se loger dans les gorges 36 formées par la configuration interne de la cavité 28. D'une manière correspondante, les lobes 34 de la configuration interne de la cavité 28 viennent se loger dans les gorges 40 de la portion terminale de l'outil d'entraînement. La profondeur d'engagement des gorges et des lobes respectifs est indiquée en 35. Dans les deux cas, il est prévu un certain jeu. Donc, lors de la rotation de l'outil d'entraînement 30, les lobes 38 de l'outil d'entraînement s'engagent avec les lobes 34 sur la configuration interne de la cavité à l'emplacement 42, pour transmettre la force d'entraînement au dispositif de fixation 20.

La droite 50 est une droite tangente aux surfaces elliptiques au point de contact 42, comme cela sera décrit.

Comme noté ci-dessus, il est souhaitable d'atteindre avec un dispositif d'entraînement un angle d'entraînement relativement bas. A cet égard, l'angle d'entraîne ment constitue en fait la mesure de l'efficacité du système d'entraînement. Lorsque l'angle d'entraînement est nul ou proche de zéro, comme cela est le cas avec la présente invention, le dispositif est extrêmement efficace et virtuellement toute la force appliquée est dirigée perpendiculairement à une droite dirigée suivant le rayon du composant et, dans ces conditions, toute la force appliquée est convertie en couple d'entraînement. Par ailleurs, lorsque l'angle d'entraînement est sensiblement supérieur à zéro ou qu'il est négatif, seule une portion ou composante de la force appliquée est dirigée perpendiculairement à une droite radiale et convertie en un couple d'entraînement.

Une portion additionnelle ou composante de la force appliquée est dirigée soit radialement vers l'extérieur pour un angle d'entraînement positif, soit radialement vers l'intérieur pour un angle d'entraînement négatif, et elle n'est d'aucune utilité pour entraîner le dispositif de fixation; en fait, son effet est plutôt néfaste. On comprendra qu'il est souhaitable de maintenir toute composante radiale à un minimum, pour que la majeure partie de la force appliquée soit convertie en couple d'entraînement. Un angle d'entraînement excessivement positif est indésirable au plus haut point, car ceci aboutit à une composante radiale dirigée vers l'extérieur qui est importante et qui pourrait provoquer des tensions inacceptables au niveau de la cavité et conduire à une défaillance mécanique ou à un glissement en cours d'utilisation.

Les forces dirigées radialement vers l'intérieur peuvent être tolérées dans une plus grande mesure que les forces dirigées radialement vers l'extérieur, mais pour conserver néanmoins une efficacité optimale, il est souhaitable que l'angle d'entraînement soit nul ou aussi proche de zéro que cela est possible, compte tenu des tolérances de fabrication, et que toute la force appliquée soit dirigée perpendiculairement à la droite radiale pour être ainsi convertie en couple d'entraîne ment.

Le terme "angle d'entraînement" est essentiellement un terme spécialisé et il correspond normalement à l'angle formé par l'intersection d'une droite radiale et d'une droite tangente au point de contact sur le dispositif d'entraînement. Il y a lieu de se reporter à la fig. 8 pour cet aspect.

Il est à noter qu'avec un angle d'entraînement nul, il n'y a aucune intersection entre la droite tangentielle et la droite radiale, car ces droites sont parallèles ou superposées, comme cela est représenté sur la fig. 3. Cela signifie que la droite 50, qui est tangente au point de contact 42 de la surface des lobes 38, se trouve également ou correspond à une droite radiale passant par le centre de la cavité, de sorte que toute la force appliquée, comme indiqué par la flèche 54, est dirigée perpendiculairement à ladite droite radiale 50 et dans ces conditions, qu'elle est convertie en totalité en couple d'entraînement. Une meilleure compréhension du concept de "l'angle d'entraînement" peut être obtenue en examinant un agencement d'entraînement dans lequel l'angle d'entraînement est supérieur à zéro, comme représenté sur la fig. 8.

Sur la fig. 8, on montre un agencement dans lequel un dispositif d'entraînement de l'art antérieur 30 min est utilisé pour entraîner la cavité 28 fabriquée avec des lobes 34 et des gorges 36 à courbure elliptique, selon la présente invention. Quant au dispositif d'entraînement indiqué par 30 min , il est réalisé comme le système d'entraînement conventionnel bien connu dénommé TORX< TM > et il comprend une pluralité de lobes d'entraînement 38 min qui sont engagés avec les lobes elliptiques internes du creux 34 à l'emplacement 42 min . Une droite 50 min tangente au point 42 min est représentée, laquelle droite coupe une droite radiale 52 pour former un angle d'entraînement alpha 1. L'angle alpha 1 est l'angle d'entraînement conventionnel et il est d'environ 10-20 DEG lorsqu'on utilise le dispositif d'entraînement 30 min .

L'angle d'entraînement peut également être obtenu par analyse vectorielle du vecteur de force appliquée 54. La force 54 appliquée aux lobes du dispositif de fixation 34 aux emplacements 42 min est orientée perpendiculairement à la droite tangentielle 50 min . La force 54 peut être décomposée en composante radiale 58 et en composante 60 dirigée perpendiculairement à la droite radiale 56. L'angle d'entraînement réel est ainsi l'angle alpha 2 formé par le vecteur de force 54 et le vecteur tangentiel 60. Cet angle est approximativement égal à l'angle alpha 1. Également, on notera qu'un troisième angle alpha 3 est formé par la droite tangentielle 50 min et la droite radiale 56 au point de contact ou de tangence 42 min . Cet angle alpha 3 est égal et correspond à alpha 2 et par conséquent l'angle alpha 3 est également une mesure de l'angle d'entraînement du système.

Pour ce qui est de la fig. 3, la droite radiale 50 est tangente aux surfaces elliptiques qui définissent le lobe interne 34 et la gorge adjacente 36, comme cela ressort de la fig. 5. Ainsi, on peut voir que la force 54 est appliquée perpendiculairement à la droite radiale 50 et que l'angle d'entraînement est nul. Il ressort également de l'analyse ci-dessus que, lorsque la droite tangente au point de contact traverse le centre axial du composant, l'angle d'entraînement est nul et la force appliquée est convertie en totalité en couple d'entraînement.

Il existe dans l'art antérieur de nombreuses constructions qui permettent d'atteindre un angle d'entraînement de zéro degrés. Ces constructions sont toutefois des configurations du type à cannelures, où les cannelures sont formées avec des angles relativement carrés ou aigus. Comme décrit ci-dessus, l'utilisation des coins carrés ou aigus est indésirable. La présente invention est une amélioration par rapport à l'art antérieur en permettant d'atteindre un angle d'entraîne ment nul avec une configuration courbe.

Comme cela sera expliqué plus en détail ci-après, les différents lobes et gorges des surfaces d'entraînement réalisés conformément à la présente invention sont prévus ou définis comme une série de surfaces à courbure elliptique. Plus précisément, on fournit une première série de surfaces à courbure elliptique en alternance avec une seconde série de surfaces à courbure elliptique orientées en sens opposé, avec les surfaces à courbure elliptiques se rejoignant progressivement et d'une façon sensiblement tangentielle. Dans cet agencement, une série de surfaces courbes est convexe alors que l'autre est concave, définissant ainsi des gorges internes 36 alternant avec les lobes 34, et des lobes externes 38 alternant avec les gorges 40, comme cela est illustré sur les dessins dont il a été question jusqu'ici.

La géométrie ou les traits spécifiques des configurations elliptiques qui fournissent les surfaces à courbure elliptique sont examinés maintenant d'une manière plus détaillée en se reportant aux fig. 4-7.

Lorsqu'on examine tout d'abord les fig. 4-6, on a représenté d'une manière schématique ou sommaire la géométrie qui est mise en Öuvre pour définir les surfaces à courbure elliptique prévues à l'intérieur de la cavité 28 du dispositif d'entraînement, selon la présente invention. La fig. 4 est une illustration schématique de toute la configuration interne du creux 28, alors que la fig. 5 est une portion du segment supérieur de celle-ci, agrandie pour faciliter la description et la compréhension. Sur la fig. 5, on utilise différentes lignes discontinues ou en pointillé pour illustrer les tolérances ainsi que d'autres configurations elliptique possibles pour les surfaces elliptiques, comme cela sera expliqué.

La fig. 6 est une vue similaire à celle de la fig. 5, dans laquelle les droites discontinues ou en pointillé ont été enlevées et seules les lignes pleines représentant les gorges 36 et les lobes 34 à courbure elliptique sont visibles.

Lorsqu'on examine la fig. 4, on voit la géométrie de la portion en creux ou en cavité 28 du dispositif d'entraînement du dispositif de fixation, qui définit des lobes à courbure elliptique 34 alternant avec des gorges à courbure elliptique 36. On peut voir que chaque lobe et chaque gorge est formé avec une configuration sensiblement elliptique ou en ellipse et que la portion de surface à courbure elliptique rejoint d'une manière progressive et tangentielle la surface elliptique adjacente des lobes ou des gorges présents sur les deux côtés opposés, comme cela est représenté en trait plein. On fournit ainsi deux séries de surfaces elliptiques disposées en alternance. La première série est définie par les ellipses qui sont indiquées d'une manière générale par 70: ce sont les ellipses utilisées pour générer les lobes à courbure elliptique 34.

La seconde série d'ellipses est indiquée d'une manière générale par le chiffre 72 et elle fournit les surfaces à courbure elliptique définissant les gorges 36.

Une ellipse est généralement définie comme une courbe plane ovale fermée, générée par un point se déplaçant de manière à ce que la somme des distances à deux points fixes ou foyers soit constante. Les surfaces elliptiques ou une surface proche d'une vraie ellipse peuvent également être générées en utilisant des paires d'arcs circulaires. Cette méthode est souvent utilisées par les opérateurs et bien que les surfaces résultantes ne soient pas de vraies ellipses, elles sont satisfaisantes dans la pratique. Dans ces conditions, les expressions "surfaces à courbure elliptique" ou "configuration elliptique" utilisées ici ne recouvrent pas seulement les ellipses vraies, mais également les surfaces qui sont proches de la configuration elliptique. Les ellipses en tant que telles comprennent généralement un centre ou centre de gravité et des axes majeur et mineur.

Pour mieux comprendre la géométrie de l'el lipse, il y a lieu de se reporter à la fig. 6, qui représente des ellipses 70 et 72 et des lobes 34 et gorges 36 formés avec une courbure elliptique. On y a également représenté un point central d'axe 74 qui correspond à l'axe 74 du creux, comme illustré sur la fig. 4. Les centres des ellipses 70 et 72 sont désignés respectivement par 76 et 78. Chaque ellipse a un axe mineur indiqué par 70 min et 72 min et un axe majeur 70 min et 72 min . Dans la forme d'exécution illustrée préférée de l'invention, le creux interne 28 est formé avec les lobes 34 et les gorges 36 à courbure elliptique générés à partir des ellipses 70 et 72 qui sont sensiblement les mêmes ou de configuration uniforme.

Cela signifie que dans la forme d'exécution préférée illustrée en trait plein, les axes mineurs 70 min et 72 min sont égaux, comme le sont les axes majeurs 70 min min et 72 min min . Cette relation ne s'applique naturellement pas dans le cas de la variante de configuration représentée par le trait discontinu ou en pointillé. Par ailleurs, les centres 76 et 78 des ellipses respectives se situent sur la circonférence du même cercle 79 de la fig. 4. Dans ces conditions, les rayons 80 et 82 sont égaux, ce qui signifie que la distance depuis le point central 74 jusqu'au centre de gravité de l'ellipse 70 est la même que la distance depuis le point central d'axe 74 jusqu'au centre de gravité de l'ellipse 72. Les ellipses respectives 70 et 72 se rejoignent d'une manière tangentielle au point 42, qui correspond au point de contact.

Dans ces conditions, les centres de gravité 76 et 78 des configurations elliptiques respectives 70 et 72 sont disposés sur la circonférence d'un cercle 79, dont le rayon est égal à la distance 80/82. Également, comme représenté sur la fig. 4, les centres des configurations elliptiques 72 sont disposés aux sommets d'un hexagone régulier, lequel hexagone est désigné dans son ensemble par 84. D'une manière correspondante, les centres 76 pour la série de surfaces elliptiques 70 qui forment les lobes 34 sont également disposés aux sommets d'un second hexagone régulier 86. Pour illustrer l'invention, une portion seulement de l'hexagone 86 est représentée, et cela par des droites en pointillé.

Il y a lieu de se reporter maintenant à la fig. 5 qui est une figure similaire à la fig. 6, mais qui comprend en plus des ellipses 70 et 72 définissant les gorges 36 et les lobes 34 à courbure elliptique, une série de variantes d'ellipses indiquées par des traits discontinus. Comme noté ci-dessus, les ellipses 70 et 72 qui définissent les surfaces 34 et 36 sont égales ou de configuration similaire. Cela signifie que les axes majeurs et mineurs sont égaux. La fig. 5 illustre en trait discontinu ou pointillé des séries de variantes d'ellipses qui sont générées par rapport aux centres de gravité 76 et 78 pour fournir la configuration interne de lobes et de gorges à courbure elliptique. Ici, les axes majeur et mineur des ellipses adjacentes ne sont pas égaux, bien que les ellipses soient générées par rapport aux mêmes centres de gravité.

Cela signifie que, si une des configurations elliptiques représentées en pointillé sur la fig. 5 étaient employée pour générer les surfaces qui définissent les gorges 36 et les lobes 34 dirigés vers l'intérieur du creux 28, les gorges et les lobes n'auraient pas une configuration ou une dimension égale.

Ainsi, au lieu que les gorges 36 et les lobes 34 à courbure elliptique dirigés vers l'intérieur soient formés à partir des ellipses 70 et 72, ils peuvent être formés à partir de paires d'autres ellipses telles que par exemple 70a et 72a; 70b et 72b; 70c et 72c; ou 70d et 72d. A cet égard, les ellipses 70a et 70c sont plus grandes que la configuration elliptique préférée 70, alors que les ellipses 70b et 70d sont plus petites par les mêmes incréments. La même chose est vraie pour ce qui concerne la série des ellipses complémentaires 72: les ellipses correspondantes 72a et 72c correspondantes sont légèrement plus petites que l'ellipse préférée 72, alors que les ellipses correspondantes 72b et 72d sont plus grandes. On pense que l'intérêt des différentes configurations elliptiques va devenir plus clair à la description plus poussée de la fig. 5 qui suit.

Les lignes en pointillé indiquant les variantes des ellipses sur la fig. 5 sont quelque peu schématiques, car comme cela se comprend, les séries d'ellipses pourraient être réalisées en un nombre infini, en fonction de l'écart entre les différentes ellipses. Les lignes en pointillé représentent également les tolérances de fabrication qui pourraient être rencontrées, étant entendu que les tolérances ne sont certainement pas aussi importantes que la variabilité illustrée dans le dessin et qu'elles se situent probablement entre des ellipses 70a et 70b; 72a et 72b.

La caractéristique critique ici est le point de rencontre tangentielle des ellipses respectives d'une paire donnée, par exemple 70a; 72a. On peut voir que les portions en trait plein des ellipses 70 et 72 qui représentent les surfaces des lobes 34 et des gorges 36 à courbure elliptique se rejoignent d'une manière tangentielle au point 42. D'une manière similaire, les séries de variantes d'ellipses 70a et 72a et les surfaces théoriques générées à partir d'elles vont se rejoindre d'une manière progressive et tangentielle au point 42a; alors que les ellipses 70b et 72b se rejoignent au point 42b et d'une manière correspondante les séries d'ellipses 70c et 72c; 70d et 72d vont se rejoindre d'une manière tangentielle respectivement aux points 42c et 42d. Il est à noter, que les points de tangence 42, 42a, 42b, 42c, 42d se situent sur un arc 90 que l'on voit le mieux sur la fig. 4.

Ainsi, on peut voir que si une tolérance ou des variations dimensionnelles surviennent dans la fabrication des composants du dispositif d'entraînement, le point de tangence ou point d'engagement d'un outil d'entraînement ayant les surfa ces résultantes a courbure elliptique reste relativement stable dans la direction radiale. Ainsi, les tolérances de fabrication qui pourraient survenir n'influent pas d'une manière sensible sur l'angle d'entraînement résultant du dispositif d'entraînement. En d'autres termes, en dépit des tolérances que l'on peut rencontrer, la droite tangente au point de rencontre tangentielle (42, 42a, 42b) conserve son orientation générale radiale, ou ne s'écarte de l'orientation radiale que légèrement, de l'ordre de deux degrés et demi (21/4 DEG ) pour les tolérances de fabrication maximales que l'on peut rencontrer.

Il est également important de noter ici que, comme le point de tangence - lequel correspond à peu près au point d'engagement ou de contact de l'outil d'entraînement - ne se déplace pas radialement vers l'extérieur, la résistance mécanique de la mèche ou de l'outil n'est pas affectée par les tolérances de fabrication. Plus particulièrement et comme cela a été décrit plus haut, comme les points d'engagement 42, 42a, 42b, etc., sont dans la même position radiale, la surface de la section transversale axiale à travers les lobes 34 reste relativement constante, quelles que soient les tolérances ou les variations rencontrées.

Pour mieux comprendre ce concept, il y a lieu de se reporter à la fig. 6, sur laquelle on a représenté les variantes d'ellipses 70b et 72b partiellement en pointillé. Ces ellipses se rejoignent d'une manière tangentielle au point 42b. Une droite 94 est disposée tangentiellement aux ellipses 70b et 72b au point 42b, laquelle droite 94 coupe une droite radiale 96 au point 42b pour former un angle d'entraînement alpha 3 qui est légèrement supérieur à zéro, de l'ordre de deux degrés et demi (21/4 DEG ). Ainsi, comme les ellipses 70b et 72b indiquent ou définissent les tolérances de fabrication maximales dans une direction, l'angle d'entraînement alpha 3 serait l'écart maximum par rapport à l'angle d'entraînement zéro souhaité.

Avec les agencements de l'art anté rieur, les tolérances de fabrication produisaient des effets plus importants ou plus graves, car l'angle d'entraînement changeait beaucoup plus avec la variation de la tolérance.

Dans ces conditions, on pense que, quelles que soient les tolérances de fabrication que l'on puisse rencontrer, cela ne va pas changer d'une manière significative l'angle d'entraînement obtenu avec le dispositif d'entraînement à courbure elliptique de la présente invention. Également, comme cela sera décrit ci-après et comme cela ressort de la comparaison des fig. 3 et 8, le présent dispositif d'entraînement permet aux lobes à courbure elliptique 38 sur le dispositif d'entraînement 30 d'être formés avec une surface transversale plus importante que dans le cas du dispositif d'entraînement de l'art antérieur 30 min et ainsi, les lobes 38 sont plus solides que les lobes 38 min .

Pour bien comprendre la géométrie dans la situation illustrée sur la fig. 5 concernant l'arc 90, il y a lieu de se reporter à nouveau à la fig. 4, où l'on voit le cercle complet 90 généré en prolongeant ledit arc. On peut voir que le rayon de ce cercle 90 est égal approximativement a la moitié du rayon du cercle 79 sur lequel se trouvent les centres des différentes ellipses 70 et 72. Également, il est a noter que, comme la forme d'exécution préférée emploie une configuration hexalobulaire, les centres de gravité respectifs sont décalés par un angle d'environ 30 DEG C.

Dans la géométrie décrite ci-dessus, les ellipses 70 et 72 utilisées pour générer les surfaces des lobes 34 et des gorges 36 ont une configuration identique ou correspondante. Il faut bien réaliser que la nature des ellipses 70 et 72 est déterminée dans une large mesure par le rapport de l'axe mineur de l'ellipse 70 min (72 min ) sur l'axe majeur 70 min min (72 min min ), car ce rapport détermine dans une large mesure la profondeur des gorges 36 et d'une manière correspondante le degré de pénétration des lobes 34 dans les gorges correspondantes 40 sur le dispositif d'entraînement, c'est-a-dire la profondeur d'engagement 35 (fig. 3).

Comme représenté sur les fig. 4 et 6, le rapport de l'axe mineur 70 min sur l'axe majeur 70 min sur l'axe majeur 70 min min est approximativement de 0,500, alors que les rapports pour les ellipses 70a; 70b; 70c; et 70d; vont augmenter ou diminuer en fonction de leur configuration, comme cela ressort de la fig. 5. Le rapport indiqué ci-dessus a été choisi d'une manière empirique comme étant un rapport qui non seulement fournit un angle d'entraînement bas, mais encore assure la compatibilité avec le dispositif d'entraînement de l'art antérieur 30 min , comme illustré sur la fig. 8. En fait, on a également déterminé empiriquement que, lorsque le rapport de l'axe mineur 70 min sur l'axe majeur 70 min min est de 0,658, on obtient un angle d'entraînement de zéro, sur toute la gamme de tolérance de fabrication et le centre du cercle 90 coïncide avec le centre ou axe 74.

Le rapport choisi d'environ 0,500 constitue un compromis, car ce rapport permet non seulement d'obtenir un angle d'entraînement extrêmement bas, inférieur a deux degrés et demi, mais également il est compatible avec le dispositif d'entraînement de l'art antérieur 30 min du type TORX< TM > de la fig. 8.

Il a y lieu maintenant de se rapporter aux fig. 3 et 7 pour le dispositif d'entraînement 30. Ici, il faut se rappeler que dans la description faite plus haut a l'aide des fig. 3-6, les gorges 36 et les lobes 34 a courbure elliptique de l'agencement a configuration interne de cette invention étaient réalisés a l'aide d'ellipses 70 et 72 de configuration approximativement identique. De la fig. 3, il ressort également qu'il est nécessaire pour les lobes a courbure elliptique a configuration externe 38 sur le dispositif d'entraînement d'être légèrement plus petits que les gorges 36 de la cavité a configuration interne 28. D'une manière correspondante, les gorges a courbure elliptique 40 sur le dispositif d'entraînement doivent être légèrement plus grandes que les lobes 34 de la cavité.

La géométrie des ellipses qui génèrent les lobes externes 38 et les gorges correspondantes 40 est représentée sur la fig. 7.

Il est préférable que l'ellipse qui génère le lobe externe 38 soit générée approximativement autour du même centre de gravité 78 que celui utilisé pour générer la gorge interne 36. D'une manière correspondante, l'ellipse qui est utilisée pour générer la gorge externe 40 est générée approximativement autour du même centre de gravité 76 que celui utilisé pour générer le lobe interne 34. Dans la pratique et comme représenté sur la fig. 7, les ellipses correspondent approximativement à la paire d'ellipses 72a et 70a de la fig. 5. On comprendra ici, que la largeur du lobe externe 38 qui est déterminée par l'axe majeur 72a min min est moindre que la largeur de la gorge 36 déterminée par l'axe majeur 72 min min . D'autre part, l'axe majeur 70a min min générant la gorge externe 40 est supérieur à l'axe majeur 70 min min générant le lobe interne 34.

Dans ces conditions, il y a un degré de tolérance suffisant pour permettre l'engagement de l'extrémité 32 du dispositif d'entraînement à l'intérieur de la cavité 28, tout en assurant que lors de la rotation du dispositif d'entraînement pour amener le lobe externe 38 du dispositif d'entraînement en engagement avec le lobe interne 34 du creux, cet engagement se produit approximativement au point 42 qui est le point où les surfaces elliptiques courbes respectives se rejoignent d'une manière tangentielle.

D'autres formes d'exécution de l'invention, ainsi que les outils pour la fabrication des surfaces à configuration interne et à configuration externe du système d'entraînement sont représentées sur les figures restantes. Ici, il faut noter que les fig. 12-16 illustrent une forme modifiée de l'invention, dans laquelle un dispositif de fixation est fourni avec une surfaces d'entraînement à configuration externe. On pré fère, mais ceci n'est pas absolument nécessaire, utiliser le concept des ellipses uniformes pour générer les gorges et les lobes externes sur le dispositif de fixation, comme cela sera décrit d'une manière plus détaillée ci-après.

La cavité qui est utilisée pour entraîner les dispositifs de fixation à configuration du type externe des fig. 12 et 14 a alors des gorges et des lobes internes dimensionnés pour un engagement complémentaire, dans lequel les lobes internes sont légèrement plus petits que les lobes externes de manière à pouvoir se loger dans les gorges externes correspondantes. D'une manière correspondante, les gorges internes sont légèrement supérieures pour recevoir les lobes externes.

Si l'on examine d'abord les fig. 9-11, la fig. 9 illustre un poinçon 100 qui peut être utilisé pour fabriquer la configuration interne du dispositif d'entraînement de la présente invention. Le poinçon 100 a une surface de travail terminale 102 qui est réalisée comme représenté sur la fig. 10. Plus précisément, le poinçon a une série de lobes disposés radialement, dirigés vers l'extérieur 104 et à courbure elliptique, et en alternance avec ces lobes, il y a une série correspondante de gorges à courbure elliptique 106.

La manière dont le poinçon est utilisé pour former le creux 28 dans la tête 26 du dispositif de fixation 20 est représentée sur la fig. 11. Ici, avant la formation du filetage 24 sur la tige 22, le dispositif de fixation est placé dans un dispositif de serrage en deux parties 108; 110. Le poinçon 100 est reçu dans la partie supérieure 108 du dispositif de serrage et il s'engage avec la tête 26 pour y former à froid le creux 28. Durant cette opération, la tête du dispositif de fixation 26 est également formée à sa configuration finale par les surfaces correspondantes des éléments d'outil 108 et 110, comme représenté.

La fig. 12 illustre l'utilisation de la présente invention dans le cas d'un dispositif d'entraînement à configuration externe d'un dispositif de fixation. Le dispositif de fixation est indiqué en 20 et il a une tige 22 avec un filetage 24 sur sa surface. La tête du dispositif de fixation désignée dans son ensemble par 26 au lieu d'être prévue avec un creux comme celui représenté en 28 sur la fig. 2, a une protubérance à configuration externe 112, qui est représentée dans une vue d'extrémité sur la fig. 13.

Les surfaces d'entraînement de la protubérance 112 sont pourvues d'une série de lobes à courbure elliptique radiaux disposés à l'extérieur 114 en alternance avec des gorges à courbure elliptique disposées en sens opposé 116. Comme mentionné précédemment à propos de la forme d'exécution représentée sur les fig. 12 et 13 ainsi que celle des fig. 14 et 15, les lobes 114 et les gorges 116 à courbure elliptique sont générés à partir d'ellipses qui sont de configuration approximativement identique ou correspondante. Des épaulements en biais 118 sont disposés entre les lobes 114 et d'une manière générale dans les gorges 116. Ces épaulements s'étendent depuis la périphérie externe de la protubérance 112, ils font saillie d'une manière générale axialement vers le haut et radialement vers l'intérieur, et ils servent à renforcer ou soutenir les lobes 114.

La longueur de ces épaulements 118 correspondrait à un peu moins de la moitié de la longueur axiale des lobes 114.

Sur les fig. 14 et 15, on a représenté un élément d'écrou indiqué dans son ensemble par le chiffre 120 et ayant une configuration externe conforme à la présente invention. Ici, l'élément d'écrou 120 comporte un trou interne 122 qui est pourvu du filetage interne 124 réalisé d'une manière connue dans l'art. L'élément d'écrou 120 comprend une "jupe" de forme conique 126 depuis laquelle part une protubérance 112, similaire à celle décrite à propos des fig. 12 et 13. La protubérance 112 comporte une série de lobes 114 en alternance avec des gorges 116, à courbure elliptique conformément aux principes de l'invention comme décrit ci-dessus et formés à partir d'ellipses ayant des caractéristiques dimensionnelles similaires.

La fig. 16 est une vue partiellement en coupe et elle illustre l'engagement d'un élément à cavité 130 sur la protubérance externe 112 des fig. 12 ou 14. La cavité 130 est pourvue d'une surface à configuration interne complémentaire et conforme aux principes de la présente invention. Cela signifie que la surface interne de la cavité 130 est définie par un série de lobes 132 en alternance avec des gorges 134, à courbure elliptique et formés pour s'engager avec les lobes 114 et les gorges 116 à courbure elliptique, complémentaires, agencés sur la tête externe 112 et ayant des dimensions à peu près identiques ou correspondantes. Comme mentionné ci-dessus, les lobes 132 et les gorges 134 sont formés pour permettre de réaliser un engagement par surfaces complémentaires.

Cela signifie que le lobe à courbure elliptique 132 dirigé vers l'intérieur est légèrement plus petit que la gorge à courbure elliptique externe 116 et d'une manière correspondante, la gorge interne 134 est légèrement plus grande que le lobe externe 114. Ainsi, alors que les gorges et les lobes 114 et 116 sur la tête externe 112 sont réalisés avec une forme elliptique à peu près identique, les lobes et les gorges 132 et 134 sur la surface interne de la cavité 130 sont formés à partir d'ellipses de géométries différentes. Cet agencement est illustré sur la fig. 19.

Lorsqu'on examine la fig. 19, le lobe interne 132 et la gorge interne adjacente 134 sont représentés en trait plein. Les ellipses ayant servi à former les surfaces à courbure elliptique du lobe 132 et de la gorge 134 sont représentées et indiquées en 72b et 70b. Ici, les ellipses 70b et 72b correspondent généralement aux ellipses représentées par un trait en pointillé sur la fig. 5. A cet égard, on constatera que l'axe majeur 72b min min de l'ellipse qui génère la gorge 134 est plus important que l'axe majeur 70b min min de l'ellipse qui est utilisée pour générer le lobe à courbure elliptique dirigé vers l'intérieur 132. Comme mentionné ci-dessus, ces dimensions sont nécessaires pour permettre à la cavité 130 de s'engager sur la protubérance à configuration externe 112 qui a des lobes et des gorges qui sont formés à partir d'ellipses égales.

La fig. 17 illustre un poinçon d'extrusion, indiqué dans son ensemble par le chiffre 140, qui peut être utilisé pour fabriquer la protubérance externe 112 sur le dispositif de fixation de la fig. 12 ou l'écrou de la fig. 14. Ici, le poinçon d'extrusion 140 est pourvu d'une configuration interne faite d'une série de gorges alternant avec des lobes formés à l'opposé par rapport à ceux de la protubérance 112. La surface interne du poinçon d'extrusion 140 a une série de lobes à courbure elliptique disposés radialement et faisant saillie vers l'intérieur 142, en alternance avec une série de gorges 144, qui sont utilisés pour former les lobes et les gorges correspondants 114 et 116 sur la protubérance 112.

Pour que les gorges et les lobes 142 et 144 produisent la configuration souhaitée pour les lobes et les gorges 114 et 116, ils doivent également être générés à partir d'ellipses ayant approximativement la même configuration. Ceux versés dans l'art comprendront facilement que si un poinçon d'extrusion tel que le poinçon 140 est utilisé pour fabriquer un outil d'entraînement similaire à celui illustré sur les fig. 2 et 3, les lobes et gorges 142 et 144 doivent être ajustés pour atteindre la configuration finale souhaitée pour l'extrémité d'entraînement 32. Dans ce cas, les lobes et les gorges 142 et 144 ne sont pas générés à partir d'ellipses égales, mais ils sont générés approximativement à partir de configurations elliptiques généralement similaires à celles représentées sur la fig. 7.

Sur la fig. 18, un dispositif de fixation similaire au dispositif de fixation 20 de la fig. 12 est entraîné par un outil d'entraînement 30 au moyen d'un adaptateur 150. L'outil d'entraînement 30 min a une portion terminale 32 min avec des gorges et des lobes sur sa surface, qui sont de préférence générés à partir d'ellipses inégales d'une manière similaire à celle mise en Öuvre avec l'outil 30 de la fig. 2. La tête d'entraînement 112 est de préférence conforme à la description faite précédemment à propos de la fig. 12, où les lobes et les gorges sont générés à partir d'ellipses égales. L'adaptateur 150 peut être utilisé dans la transmission du couple depuis l'outil d'entraînement 30 min jusqu'au dispositif de fixation 20, bien que l'extrémité 32 min ait une configuration externe, comme c'est le cas de la tête d'entraînement 112 sur le dispositif de fixation 20.

L'adaptateur a des extrémités opposées avec des cavités 152 et 154. Chaque extrémité est formée à l'intérieur d'une manière similaire à celle de la cavité 130, pour fournir des gorges et des lobes dirigés vers l'intérieur permettant un engagement par surfaces complémentaires avec les gorges et les lobes de la configuration externe de l'élément d'entraînement 32 et d'une manière similaire avec la tête d'entraînement 112.

Lorsqu'on se reporte aux fig. 20 et 21, celles-ci représentent une autre version de l'outil d'entraînement 30 min . Contrairement à l'outil d'entraînement 30 où les gorges 38 et les lobes 40 à courbure elliptique sont disposés d'une manière générale parallèlement à l'axe de l'outil d'entraînement et sont relativement droits, l'outil d'entraînement 30 min a une portion d'extrémité 32 min s'engageant avec un dispositif de fixation ayant une forme sphérique. Les dispositifs d'entraînement à boule ou du type sphérique sont bien connus dans l'art et ils permettent l'entraînement d'un dispositif de fixation sans qu'il y ait besoin d'aligner axialement le dispositif d'entraînement et le dispositif de fixation.

La boule ou dispositif d'entraînement sphérique 30 min de la présente invention fait appel à une série de lobes 38 min et de gorges 40 min à courbure elliptique disposés sur l'extérieur de la tête d'entraînement ou portion terminale 32 min . Les lobes et les gorges 38 min et 40 min sont réalisés avec sensiblement la même géométrie que le dispositif d'entraînement 30: en effet, les gorges 40 min et les lobes 38 min sont formés à partir d'ellipses inégales de la manière décrite pour l'outil 30 en relation avec les fig. 3 et 7. En plus, les lobes 38 min et les gorges 40 min ont une courbure en arc dans la direction axiale pour s'adapter à la surface sphérique externe de la portion terminale 32 min .

La fig. 22 est une représentation schématique d'une autre version ou forme modifiée de l'invention et elle est similaire à la fig. 4. La forme d'exécution de la fig. 20 diffère par le fait que, cependant que les ellipses 70 et 72 qui génèrent les lobes 34 et les gorges 36 à courbure elliptique sont égales, les rayons respectifs 80 et 82 aux centres des ellipses ne sont pas égaux, et de ce fait se trouvent sur les cercles 79 min et 79 min min . Le point de tangence 42 dans cette forme d'exécution est déplacé légèrement radialement vers l'extérieur suivant les courbes elliptiques 70 et 72. Dans ces conditions, une droite tangente 50 min min va former un angle d'entraînement alpha 4 avec la droite radiale 56 au point de tangence 42. L'angle d'entraînement alpha 4 est de l'ordre de quinze degrés, plus ou moins cinq degrés.

Ainsi, bien que n'étant pas aussi efficace que la forme d'exécution des fig. 1-7, la forme d'exécution de la fig. 22 permet tout de même d'atteindre un angle d'entraînement aussi efficace que l'art antérieur, tout en apportant une solidité accrue au dispositif d'entraînement par suite de l'augmentation de la surface transversale des lobes du dispositif d'entraînement. Il est à noter par ailleurs, que le mouvement du point de contact 42 suivant les ellipses 70, 72 va influer d'une manière significative sur l'angle d'en traînement.

Ce fait sert à mettre en évidence ou à faire ressortir l'intérêt de la présente invention, comme illustré sur la fig. 5, où les variations de tolérance ne provoquent pas une modification significative du point de contact, pas plus que de l'angle d'entraînement. Également, il faut noter que, cependant que la forme d'exécution de la fig. 22 a des ellipses égales, des variantes d'ellipses comme celles représentées sur la fig. 5 en trait discontinu peuvent également être utilisées. En plus, alors que les ellipses 70 et 72 de toutes les formes d'exécution ont été représentées avec les axes mineurs 72 min et 70 min disposés radialement, il serait possible d'orienter une ou les deux séries d'ellipses avec leur axes majeurs 72 min min ou 70 min min disposés radialement par rapport au centre 74.

Le dispositif d'entraînement de la présente invention a été décrit dans son principe en se reportant essentiellement à la forme d'exécution des fig. 1-8. En plus, on a représenté sur les fig. 9-11 et sur la fig. 17 des outils pour former les composants à configuration externe et interne du dispositif. Également, les fig. 12-16 illustrent des formes modifiées de l'invention, dans lesquelles le dispositif de fixation est pourvu d'une tête d'entraînement à configuration externe adaptée pour être entraînée avec un élément à cavité avec une configuration interne. Ceux versés dans l'art comprendront que le concept de la présente invention peut être adapté à de nombreuses autres variantes.

A cet égard, il est à noter que la présente invention a également été décrite dans son principe à l'aide d'un agencement dans lequel les ellipses qui génèrent les différentes surfaces à courbure elliptique des gorges et des lobes - que ceux-ci soient externes ou internes - se trouvent disposées sur un cercle commun. Cela signifie que sur la fig. 4, le rayon des centres de gravité des différentes ellipses 80 et 82 est identique. La fig. 20 permet de comprendre que le concept de la présente invention peut également être adapté à une situation dans laquelle les rayons 80 et 82 sont différents.

Cela signifie, que le centre de gravité d'une des séries d'ellipses se trouve radialement davantage à l'extérieur que les centres de gravité de l'autre série d'ellipses. Également, bien que l'invention ait été illustrée à l'aide d'un agencement à six lobes ou hexalobulaire, davantage ou moins de lobes pourraient être utilisés, tout en conservant une configuration à courbure elliptique. Il est également à noter que ceux versés dans l'art et en possession de la présente description d'invention peuvent concevoir de nombreuses modifications et variantes basées sur ce concept inventif. Dans la mesure où ces modifications et variantes sont couvertes par les revendications en annexe, elles sont considérées comme conformes à l'esprit de l'invention et faisant partie de son domaine d'application.

Claims

1. Article manufacturé comportant un dispositif d'entraînement comprenant un corps comportant une portion définie par une première série de surfaces courbes et une seconde série de surfaces courbes disposées en alternance avec ladite première série de surfaces courbes, avec lesdites première et seconde séries de surfaces courbes disposées en alternance et avec les surfaces adjacentes desdites première et seconde séries se rejoignant, caractérisé en ce que chaque dite surface courbe (34 ou 36;

38 ou 40) desdites première et seconde séries est elliptique et générée à partir d'un point central (76 ou 78), la totalité desdites surfaces à courbure elliptique (34 ou 38) de ladite première série étant générée à partir d'ellipses (70) ayant sensiblement les mêmes dimensions, et la totalité desdites surfaces à courbure elliptique (36 ou 40) de ladite seconde série étant générée à partir d'ellipses (72) de la même dimension.

2. Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ellipses (70 ou 72) à partir desquelles sont générées lesdites première et seconde séries de surfaces à courbure elliptique (34 ou 38; 36 ou 40) ont sensiblement les mêmes dimensions.

3.

Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ellipses (70 et 72) à partir desquelles sont générées lesdites première et seconde séries de surfaces à courbure elliptique (34 ou 36; 38 ou 40) ont des dimensions légèrement différentes.

4. Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les centres (76) de ladite première série de surfaces à courbure elliptique (34) et les centres (78) de ladite seconde série de surfaces à courbure elliptique (36) se situent sensiblement sur la circonférence d'un cercle commun (79) dont le centre est à l'axe (74) dudit corps.

5.

Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les centres (76) de ladite première série de surfaces à courbure elliptique (34) se situent sur un premier cercle et que les centres (78) de ladite seconde série (36) se situent sur un second cercle ayant un rayon différent (80, 82) (fig. 7).

6. Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites première et seconde séries de surfaces à courbure elliptique (70, 72) définissent une cavité à configuration interne (28) telle que ladite première série de surfaces (70) définit des lobes à courbure elliptique s'étendant vers l'intérieur (34) alors que ladite seconde série de surfaces (72) définit des gorges disposées en alternance, présentant une courbure elliptique et s'ouvrant vers l'intérieur (36).

7.

Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première série de surfaces (70) définit des lobes à courbure elliptique s'étendant vers l'extérieur (38), alors que ladite seconde série de surfaces (72) définit des gorges disposées en alternance, présentant une courbure elliptique et s'ouvrant vers l'extérieur (40).

8. Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit article est un dispositif de fixation (20) ayant une tête d'entraînement (26), laquelle tête d'entraînement (26) a une cavité (28) fournissant ladite portion définie par lesdites première et seconde séries de surfaces a courbure elliptique (70 et 72).

9.

Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit article est un dispositif de fixation (20) ayant une tête d'entraînement (26), laquelle tête d'entraînement (26) a une configuration externe (114; 116) fournissant ladite portion définie par lesdites première et seconde séries de surfaces a courbure elliptique (fig. 12).

10. Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit article est un outil de formage (100 ou 140) pour former des séries correspondantes de surfaces à courbure elliptique sur un élément composant (fig. 9-11 et 17).

11.

Article manufacturé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit outil de formage (100) a une surface à configuration externe (102) fournie par lesdites première et seconde séries de surfaces à courbure elliptique (70 et 72), pour former une surface à configuration interne sur ledit élément composant (20) (fig. 11).

12. Article manufacturé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit outil de formage (140) a une surface à configuration interne fournie par lesdites première et seconde séries de surfaces à courbure elliptique (142 et 144), pour former les surfaces à configuration externe correspondante sur ledit élément composant (20) (fig. 17).

13. Article manufacturé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit article est un outil d'entraînement (30 ou 150) pour engager un élément d'entraînement formé d'une manière correspondante (fig. 2 et 18).

14.

Article manufacturé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit outil d'entraînement (30) a une configuration externe fournie par lesdites première et seconde séries de surfaces à courbure elliptique (38 et 40).

15. Article manufacturé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit outil d'entraînement (150) a une cavité avec une surface interne fournie par lesdites première et seconde séries de surfaces à courbure elliptique (152 et 154).

16. Article manufacturé selon l'une quelconque des revendications 1-15, caractérisé en ce que les points centraux (76) de ladite première série de surfaces à courbure elliptique (34 ou 38) et les points centraux (78) de ladite seconde série de surfaces à courbure elliptique correspondent d'une manière générale aux sommets d'hexagones réguliers (84 et 86).

17.

Article manufacturé selon l'une quelconque des revendications 1-16, caractérisé en ce que les ellipses (70 et 72) à partir desquelles lesdites première et seconde surfaces à courbure elliptique (34 ou 38; 36 ou 40) sont générées, ont toutes leur centre sur un cercle commun avec les axes mineurs (70 min et 72 min ) disposés généralement suivant une droite radiale (80; 82) et les axes majeurs (70 min min ; 72 min min ) disposés sensiblement perpendiculairement à ladite droite radiale (80; 82) suivant laquelle sont disposés lesdits axes mineurs (70 et 72 min )

18.

Article manufacturé selon la revendication 1 constituant un dispositif de fixation comprenant une tige filetée et une tête d'entraînement, ladite tête d'entraînement ayant des surfaces d'entraînement formées, où lesdites surfaces sont constituées d'une première série de surfaces courbes et d'une seconde série de surfaces courbes en alternance avec les surfaces courbes de ladite première série, ladite première série de surfaces courbes étant convexe alors que ladite seconde série de surfaces courbes est concave, lesdites surfaces courbes adjacentes desdites première et seconde séries se rejoignant d'une manière sensiblement tangentielle, caractérisé en ce que chacune desdites première et seconde séries (34 ou 36) est générée à partir d'une ellipse (70 ou 72), chaque ellipse (70 ou 72) étant générée à partir d'un point central (76 ou 78),

avec les points centraux (76) de ladite première série (70) correspondant sensiblement aux sommets d'un hexagone régulier (84), et les points centraux (78) desdites secondes surfaces (36) correspondant également sensiblement aux sommets d'un hexagone régulier (86) et toutes lesdites surfaces à courbure elliptique convexe (34) de ladite première série étant générées à partir d'ellipses (70) ayant sensiblement les mêmes dimensions, alors que toutes lesdites surfaces à courbure elliptique concave (36) de ladite seconde série sont générées à partir d'ellipses (72) de dimensions similaires.

19.

Article manufacturé selon la revendication 1 constituant un outil d'entraînement comprenant un corps com portant une portion d'entraînement pour l'engagement d'un dispositif de fixation ou similaire en engagement d'entraînement, ladite portion d'entraînement ayant une première série de surfaces courbes et une seconde série de surfaces courbes formées, où ladite seconde série de surfaces courbes est en alternance avec les surfaces courbes de ladite première série, ladite première série de surfaces courbes étant convexe alors que ladite seconde série de surfaces courbes est concave, et lesdites surfaces adjacentes desdites première et seconde séries se rejoignant d'une manière sensiblement tangentielle, caractérisé en ce que lesdites première et seconde séries de surfaces (38 et 40) sont générées à partir d'ellipses (70 et 72),

chacune desdites surfaces à courbure elliptique convexe (38) de ladite première série (70) étant générée à partir d'un point central (78), avec les points centraux de ladite première série (38) de surfaces à courbure elliptique correspondant d'une manière générale aux sommets (78) d'un hexagone régulier (84) et les surfaces à courbure elliptique (70) de ladite seconde série (40) étant également générées à partir de points centraux (76) correspondant sensiblement aux sommets d'un hexagone régulier (86), et toutes lesdites portions de surface à courbure elliptique de ladite première série (38) étant générées à partir d'ellipses (70) de configuration sensiblement similaire, alors que toutes lesdites surfaces à courbure elliptique de ladite seconde série (40) sont générées à partir d'ellipses (72) de dimensions sensiblement similaires.