Brevet FR2012920A1 — publié le 19700327

L'invention concerne une fourche destinée i un joint de cardan et qui présente dans chaque branche un oeil de fourche destiné 9 loger le palier d'un croisillon0 Les joints de cardan servent à relier deux arbres tournants avec possibilité de mouvement angulaire. Sur les extrémité. des arbres se trouvent deux corps de fourche qui s engagent l'un dans l'autre avec décalage angulaire et sont reliés par un croisil- lon. Le croisillon est monté dans les yeux des corps de fourche et permet ainsi la transmission d'un couple par les arbres qui font un angle entre eux. Les fourches de cardan connues sont fabriquées soue la forte de pièces forgées et ensuite usinées avec enlèvement de copeaux. étant donné les tolérances appréciables de fabrication des pièces forgées brutes et les nombreuses opérations d'usinage avec enlèvement de copeaux, il faut une dépense notable de fabrication. Pour éviter ces ineonvénients maia en particulier pour épargner la dépense importante de fabrication avec enlèvement de copeaux, on a déjà proposé des fourches de cardan fabriquées sans enlèvement de copeaux et formées en toue. Toutefois, les fourches connues de ce genre présentent une trop faible stabilité et une trop faible rigidit à la torsion ou bien leur fabrication n'est également possible qu'au prix d'un grand effort. linsi, une fourche de cardan connue fabrique sans enlè voient de copeaux est constituée par une pièce de tSle en U présentant un pont de renforcement. Mais du fait qu'on utilise comme maté- riau une tAle à paroi très épaisse, il se produit à nouveau des difficultés appréciables de fabrication. Ainsi par exemple, les trous destinés aux yeux de fourche ne peuvent plus etre poinçonnés avec une précision suffisante de sorte qu'il faut percer à nouveau les yeux de palier. Une autre fourche de cardan déjà proposée et fabriquée sans enlèvement de copeaux est formée aussi de tale relativement épaisse. Elle ne peut pas non plus être fabriquée avec la précision voulue sans dépense prohibitive étant donné l'effort excessif qui se produit lors du formage. En outre, un inconvénient de cette cons truction est que lorsqu'on bloque la fourche de cardan sur l'arbre correspondant, toute l'articulation se déforme car la fente qui periet le blocage est située dans un plan qui est parallèle aux deux branches de la fourche. L'invention a pour but de fournir une fourche de cardai pouvant être fabriquée de façon simple et qui ne présente plus les inconvinients des constructions connues0 Pour résoudre ce problème, on propose selon l'invention que le corps de fourche soit formé de deux élément insérés l'un dans l'autre dans le momie sens et qui servent conjointement à transmettre la force. La fourche de cardan selon l'invention présente plusieurs avantages notables. L'utilisation d'au moins deux éléments pormet d'utiliser une matière relativement rince que l'on peut éformer de façon simple. En outre, il est possible de donner aux éléments une structure différente de manière à obtenir des effets avanta- geux qui ne seraient pas si faciles à réaliser dans une fourche fabriquée d'une seule pièce.Ces avantages portent en particulier sur la fixation de la fourche de cardan sur l'arbre, sur les sur- faces de soutien que l'on peut réaliser pour monter le croisillon dans les yeux de fourche, ainsi que sur la facilité d'introduction du croisillon lors du montage du j oint de cardan et sur l'augmenta- tion de son angle de pivotement possible. De montage du joint de cardan peut étre facilité par le fait que pour l'introduction du croisillon, lee branches del'élé- ment intérieur de fourche sont munies d'évidements qui voit des extrémités de la fourche aux yenx. lei apparait de façon particulièrement nette un avantage des fourches de cardan en deux éléments sel ci l'invention relativement aux fourches deux seule pièce. Dans la fourche selon l'invention, on peut de la façon la plus simple prévoir les évidements mentionnés sur les branches de l'élément intrieur.Si les deux éléments sont alora assemblés fermement par exemple par soudage par pointu, on peut facilement introduire le croisillon. Par suite, il est possible d'utiliser des croisillons présentant des tourillons qui pénètrent plus profondément dans 1.1 paliers que dans les joints de cardan connus. Par suite, on arrive à augmenter le couple transmissible. Etant donné que de préférence on choisit la largeur des évidements mentionnés conformément au diamètre du tourillon du croisillon, on arrive à ce que les branches de l'élément intérieur de fourche enserrent les paliers de croisillon sur plus de la moitié de leur circonférence, par toute leur épaisseur de paroi.Cette mesure amène également une augmenstation du couple transmissible car précisément dans leurs zones de fatigue, les paliers de croisillon sent soutenus sur toute leur largeur, L'inconvénient des fourches connues est qu'il faut utiliser n croisillon dit composite lor4squ'on a besoin d'une longueur de tourillons aussi grande que possible.Un croisillon de ce genre est constitué par un élément central cubique que l'on insère tout d'aberd dans l'espace compri. entre les deux fourches d'un joint de cardan et dans lequel on insère ensuite à travers les yeux de four- che les tourillons de croisillon que l'on assemble fermement. toute fSi, un tel croisillon composite est comateux à fabriquer et il comporte de nombreuses possibilités de défaut étant donné le grand nombre de surfaces à usiner. in outre, le montage du jeint de car- dan est alors très compliqué. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, ltintro- duction du croisillon peut autre facilitée par le fait que le. bran ches de fourche de l'élément intérieur soient biseautées. On obtient des condition particulièrement avantageuses en ce qui concerne le soutien des paliers ei les extrémités biseautées de l'élément inté- rieur enserrent les paliers de croisillon sur plus de la moitié de leur circonférence, par toute leur épaisseur de paroi, et si sur le reste de la circonférence, elles les enserrent par une partie de l'épaissour de paroi.Dans ce mode d'exécution aussi, il est assuré que les paliers de croisillon soient soutenus sur toute leur largeur dans leurs zone de fatigue. Selon un mode d'exécution de l'invention, l'assemblage du joint de cardan est facilité par le fait que pour l'introduction du croisillon, les extrémités de fourche sont courbées vers l'exté- rieur. Dans la fourche de cardan selon l'invention, et à la dit- férence de fourches d'une seule pièce, on peut de la façon la plus simple prendre des mesures pour augmenter l'angle de pivotement pos- sible du joint de cardan. Ainsi, à cet effet, selon un mode d'exécution de l'invention, les Côtés longitudinaux des branches de l'élément intérieur de fourche sont biseautés vers l'intérieur de la fourche. Une autre possibilité d'agrandir l'angle de pivotenent pos- sigle du joint de cardan est que les cotés longitudinaux des branches de l'élément intérieur de fourche présentent des évidements dans les zones qui sont situées dans la région de pivotement de l'autre fourche du joint de cardan. Selon un mode d'exécution de la fourche de cardan-selon l'invention, les deux éléments sont des pièces de tble en U dont les ailes sont reliées entre elles et dont les fonds sont espacés l'un de l'autre. Ainsi, la fabrication sans enlèvement de copeaux peut se faire simplement. Comme matière première, on peut utiliser une tôle relativement mince que l'on peut facilement déformer et poinçonner avec une grande précision. Cependant, la fourche de cardan terminée présente une rigidité suffisante ap** l'assemblage des deux éléments de tôle, par exemple par soudage. On obtient des conditiona favorables à un blocage de la fourche de cardan sur un arbre profilé si au moins un fond présente un évidement central destiné à recevoir cet arbre profilé. Cet évidement central peut présenter un profil intérieur cor respondant au profil de l'arbre. Âvec un tel mode d'exécution, il peut Otre nécessaire, dans bien des applications, de ne pas utiliser seulement la simple ou la double épaisseur de tole pour fixer la fourche sur l'arbre, maie de créer une surface de soutien plus grande. Dans un mode d'exécution de l'invention, cela est possible de façon simple par le fait que l'évidement central d'au moins un fond est entouré d'un collet formé à mbme celui-í sans enlèvement de copeaux, de manière à former une surface de soutien correspon- dant au profil de 1 'arbre et entourant celui-ci. Dans un. tel iode d'exécution de l'invention, le blocage de la fourche de cardan sur l'arbre profilé peut Outre permis par le fait qu'au moins un fond est muni d'une fente partant de l'évidement et servant à bloquer 1'arbre profilé, par simple au moyen d'une vis disposée perpendiculairement à cette fente. I1 est particulièrement important que la fente soit située dans un plan qui contient pratiquement les axes des yeux de fourche et l'axe de l'arbre profilé. Par suite, il est possible de bloquer la fourche de cardan sur l'arbre sans nuire au parallélisme des deux branches ni déformer ainsi tout le joint de cardan. Une autre possibilité d'augmenter la surface de soutien qui entoure l'arbre consiste à utiliser une douille munie d' profil intérieur, fendue en direction axiale, insérée dans/tviiient central d'au moins un fond et reliée fermement à celui-ci, par exemple par soudage. De préférence, on munit la douille fendue d'un ergot servant à empêcher la rotation et qui s'engage dans un creux correspondant de l'évidement central. Grâce à cela, en particulier, la fente de la douille s'aligne lors du montage sur la fente de l'une des branches de fourche. Une autre possibilité d'assembler à un arbre une fourche de cardan selon l'invention est que lUDnd d'au moins un des éléments de tôle en U soit relié solidairement à arbre par soudage. Selon un autre mode d'esécution de l'invention, on peut obtenir un raidissement de la fourche de cardan en munissant d'use moulure au moins un des éléments en U. Par suite, le moment d'inertie de surface est notablement accru relativement à une fourche de cardan fabriquée d'une seule pièce en tôle. Quand les deux éléments de tôle sont munis de moulures ou que seul l'élément intérieur est muni d'une moulure creusée vers l'intérieur, on fait avantageusement en sorte que la moulure int6- rieure se termine, dans la région des yeux de paliers, de façon tel le que l'introduction du croisillon soit possible. Une possibilité d'assembler les deux éléments de tôle est assurée par le fait que les ailes de l'un des éléments en U, au moins sur une partie de leur longueur, sont plus larges que les ailes de l'autre élément et enserrent celles-ci par leurs côtés longitudinaux. Pour certains cas d'application dans lesquels il nty a pas lieu de transmettre des forces importantes, cet assemblage, avec l'assemblage des éléments en U assuré par les cousnts de palier, est suffisant 5ans qu'un soudage soit nécessaire. Pour améliorer la capacité de charge des paliers du croisillon, l'avantage de la fourche de cardan en deux éléments selon l'invention est qu'au moins un élément présente, dans la région des yeux de fourche, des collets formés à même l'élément sans enlèvement de copeaux et augmentant la surface d'appui des paliers insérés dans les yeux de fourche. I1 est particulièrement avantageux que l'élément intérieur en tale soit muni de collets dirigés vers l'intérieur et l'élément extérieur de collets dirigés vers l'extérieur. On peut effectuer la fixation des paliers par emanchement dans les yeux de fourche, les paliers étant fixés en outre axialement, ai nécessaire, par exemple par des ergots constituée par des saillies formées sans enlèvement de copeaux 1 'extérieur de la fourche. Avec cette fixation axiale des palier., on n'a pas besoin d'utiliser un jonc ou élément similaire de sorte que toutesla surface de perforation de l'oeil de fourche est disponible pour soutenir le palier.Bien entendu, les possibilités d'anénage- ment de l'invention telles qu'on les a décrites ci-dessus pour le cas d'une fourche de cardan formée de deux éléments insérés l'un dans l'autre dans le mOle sens, et qui concernent en particulier l'introduction du croisillon et l'augmentation de l'angle de pivetement possible du joint de cardan, sont aussi réalisables dans un corps de fourche dont les éléments sont des pièces de tCle en U. Quelques exemples d'exécution de l'inventien, décrits plus en détail ci-après, sont représentés par les dessins sur les- quels la figure 1 est une élévation latérale d'une fourche de cardan selon l'invention, fixée sur un arbre prefilé et dans la quelle est inséré un croisillon la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 la figure 4 est une coupe d'un autre mode d'exécuties d'une fourche de cardan ad on l'inventien la figure 5 est un plan de ex mode d'exécution ls figure 6 est une coupe auivent la ligue VI-VI de la figure 4 ; la figure 7 est une élévatien d'un autre mode d'exécutien d'une fourche de cardan melon l'invention la figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de ce mode d'exécution la figure 9 est une coupe auivant la ligne IX-IX de ae mode d'exécution. Sur les figures 1 à 3, on a représenté une moitié d'un joint i cardan comportant un mode d'exécution d'une fourche selon l'invention. La fourche 1 est formée dea deux moitiés en U, 2 et 3, qui sont insérées l'une dans l'autre dans le sOme sens et qui sont reliées fermement, par exemple par soudage par points. Les fonds 4 et 5 des moities en U sont munis d'évidements centraux qui sont entourés de collets 6 et 7 formés sans enlèvement de copeaux. L'arbre 8 est muni à son extrémité d'un profil cannelé 9 qui s'engage dans un profil cannelé correspondant prévu dans les surfaces radiales des collets 6 et 7, du cbté de l'arbre.Une fente 10 part des évidements centraux des fçnds 4 et 5 et n'étend légèrement dans l'une de. branches de fourche. L'avantage de cette disposition de la fente est que lorsqu'on blocus l'arbre 8 au moyen de la vi. 11, on ne déforme pas le joint. Dans les branche. de fourche se trouvent des yeux de fourche 12 destinés à loger des bagues de roulement à aiguilles 13 qui servent à ponter le croisillon 14. La fixation axiale des bagues de roulelent à aiguilles 13 est assurée par des ergots 15 qui sont constitués par des saillies formées sans enlèvement de copeau à l'extérieur de la fourche. L'introduction du croisillon 14 est facilitée par des évidements 16 qui pénètrent dans les yeux de fourche.La largeur de ces évidements 16 correspond au diamètre des tourillens du croisillon de sorte que les bague. de roulement à aiguilles 19 de l'élément extérieur en tôle, qui ont un plus grand disiètre extérieur, sont enserrées complètement par l'élément ex trieur et l'élément intérieur en tal. sur plus de la moitié de leur circonférence, avec toute l'épaisseur de paroi, et sont sou- tenues en particulier dans les zones de fatigue. Les figures 4 à 6 montrent un autre soie d'exécution d'une fourche de cardan selon l'invention. L'extrémité prefilée 9 de l'arbre 8 est insérée dans une douille 17 présentant un profil intérieur approprié et qui présente une fente 18 et un creux 19 pour smpôcher la rotation. La douille fendue est soudée aux collets 6 et 7 qui entourent les évidements centraux des fnds 4 st 5. Le blocage de l'arbre se fait à nouveau au moyen de la vis 11. Les ailes de l'élément intérieur en U 3 présentent des évidements 20 dans les zones qui sont situées dans la région de pivotement de l'autre fourche du joint de cardan. Grâce à cette mesure, la gamme de pivotement possible du joint de cardan est accrue. Pour atigienter la surface d'appui des bagues de roulement à aiguilles 13, les yeux de fourche 12 sont munis de collets 21 formés sans enlèvement de copeaux. Le collet de l'élément extérieur est repoussé vers l'extérieur et celui de l'élément intérieur vers l'intérieur. Par suite, on obtient un soutien du roulement à aiguilles sur toute la longueur des aiguilles. Pour assurer la firation axiale des bagues de roulement à aiguilles, on peut par exemple rouler à nouveau le collet à l'extérieur de la fourche après avoir emmanché les bagues. L'introduction du croisillon est facilitée par les ex trémités biseautées des ailes de l'élément intérieur en tOle en U. Entant donné que le biseau 22 commence seulement un peu en dessous du milieu des yeux de fourche, les paliers sont enserrés par les ailes de l'élément intérieur sur plus de la moitié de leur circonférence. Cela est particulièrement important parce qu'ainsi, les sones de fatigue du palier soit précisément soutenues sur toute leur largeur. Les figures 7 à 9 montrent un autre mode d'exécution d'une fourche de cardan selon l'invention. La partie sxtérieures en U est munie d'un évidement entouré par un collet et auquel est soudé l'arbre 8. Pour raidir les branches de fourche, l'élément extérieur en tOle présente une moulure 23 qui part des yeux de fourche et suit la branche jusqu'au collet 6.Comme on peut le voir facilesent aussi par la figure 8, cela augmente notablement le novent d'inertie en comparaison d'une construction d'une seule pièce, en particulier lorsque, comme on l'a indiqué, les deur éléments n tale sont assemblés par soudage par points. Sur une partie de leur longueur, les ailes de l'élément extérieur en taie 2 sent plus larges et enserrent les ailes de l'élément intérieur 3 par des pattes en forte de pinces 24. Dans les zones qui sont situées dans la région de pivotement de l'autre fourche du joint de cardan, les ailes de l'élément intérieur en tale 3 sont munies de biseaux 25 ce qui assure une augmentation de l'an- gle de pivotement possible du joint de cardan. Le montage du joint de cardan est facilité par le fait que les extrémités de branche 26 sont coudées vers l'extérieur. Avantageusement, on forme ces coudes de façon telle qu'ils commen- cent seulement en dessous de l'axe des paliers de croisillon, afin que ceux-oi soient soutenus sur plus de la moitié de leur circon florence, en toute leur largeur. L'invention n'est pas limitée aux iodes d'exécution représentés. Ainsi, par exemple, l'invention envisage aussi des fourche. de cardan qui soit formées de deux éléments tubulaires insérés l'un dan. l'autre et Nunis d'évidements de telle sorte que les branches de la fourche sont formées par les parties restantes de. paroi des tubes. - R E V E N D I C A T I O N S 1.- Une fourche destinée i un joint de cardan, présentant dans chaque branche un oeil de fourche destin à loger le palier d'un croisillon et caractérisée par le fait que le corps de fourche est formé de deux éléments insérés l'un dans l'autre dans le même sens et qni servent conjointemont à transmettre la force. 2.- Une fourche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que pour l'introduction du croisillon, les branches de l'élément intérieur de fourche sont munies d'évidements qui vont des extrémité. de la fourche aux yeux. ).- Une fourche selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les évidements qui vont des extrémités des branches de l'élément intérieur auxyeux sont de dimension telle que ce. extrémit. de fourche enserrsent les paliers du croisillon sur plag de la moitié de leur circonterence, par toute leur épaisseur de paroi. 4.- Une fourche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que pour l'introduction du croisillon, les extrémités des branches de fourche de l'élément intérieur sont bisoautées. 5.l - Une fourche selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les extrémités biseautées de l'élément intérieur enserrent les paliers de croisillon sur plus de la moitié de leur circonférence par toute leur épaisseur de paroi et que sur le reste de la circonférence, elles leo enserrent par unepartie de l1épais- seur de paroi. 6.- Une fourche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que pour l'introduction du croisillon, les extrémités de fourche sont eours8es vers l'extérieur. 7.- Une fourche selon la revendicatien 1, caractérisée par le fait que pour agrandir l'angle de pivotement possible du joint de cardan, les cotés longitudinaux des branches de l'élément intérieur de fourche sont biseautés vers l'intérieur de la fourche. 8.- Une fourche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que pour agrandir l'angle de pivotement possible du joint de cardan, les cotés longitudinaux des branches de l'élément intérieur de fourche présentent des évidements dans les zones qui sont situées dans la région de pivotement de l'autre fourche du joint de cardan. 9.- Une fourche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux éléments sont des pièces de tale en U dont les ailes sont reliées entre elles et dont les fonds sont espacés l'un de l'autre. 10.- Une fourche selon la revendication 9, caractérisée par le fait qu'au moins un fond présente un évidement central destiné à recevoir un arbre profilé. 11.- Une fourche selon la revendication 10, caractérisée par le fait que l'évidement central asau soins un fond est entouré d'un collet formé à méme celui-ci sans enlèvement de copeaux, de manière à former une surface de soutien correspondant au profil de arbre et entourant celui-oi. 12.- Une fourche selon les revendications 10 et 11, caractérisée par le fait qu'au soins un ftni est muni d'une fente partant de l'évidement et servant à bloquer l'arbre profilé, par exemple au moyen d1une vis disposée perpendiculairement à cette fente. 13.- Une fourche selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'une douille munie d'un profil intérieur et fendue en direction axiale est insérée dans un évidement central d'au loin un fond et reliée fermement à celui-ci, par exemple par soudage. 14.- Une fourche selon la revendication 9, caractérisée par le fait que le'fond d'au moins un des éléments de tôle en U est relié solidairement à l'arbre par soudage. 15.- Une fourche selon la revendication 9, caractérisée par le fait qu'au moins un des éléments de tôle en U est muni d'une moulure en vue du raidissement. 16.- Une fourche selon la revendication 15, caractérisée par le fait que l'élément intérieur en tôle en U est muni d'une moulure creusée vers l'intérieur et qui se termine, dans la région dee yeux de palier, de façon telle que l'introduction du croisillon soit possible. 17.- Une fourche selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les ailes de l'un des éléments en tôle en U, au moins sur une partie de leur longueur, sont plus larges que les ailes de l'autre élément et enserrent celles-ci par leurs côtés longitudinaux. 18.- Une fourche selon l'une des revendications .1 à 17, caractérisée par le fait qu'au moins un élément présente dans la région des yeux de fourche des collets formés à mole l'élément sans enlèvement de copeaux et augmentant la surface d'appui des paliers inséré a dans les yeux de fourche. 19.- Une fourche selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée par le fait que les paliers insérés dans les yeux de fourche sont fixés axialement par dea ergots qui sont formés sur des saillies formées sans enlèvement de copeaux à l'extérieur de la fourche.