Brevet FR2033225A1 — publié le 19701204

i 2033225 Les joints universels comprennent généralement deux éléments fixés aux extrémités d'arbres conçus pour être réunis en vue d'un mouvement de rotation sensiblement uniforme par un croisillon de joint universel fixé à chaque élément en 5 vue d'un entraînement, les éléments sont réunis d'une façon qui permet le mauvais alignement de l'axe des éléments l'un par rapport à l'autre. Chacun des éléments appelés habituellement chapes est pourvu de deux branches s'étendant axialement. Le croisillon de joint universel comporte un corps central à partir du-10 quel s'étendent quatre tourillons opposés s'étendant radialement, disposés circonférenoiellement et équidistants conçus pour être fixés dans des alésages des branches. Dans la construction d'un joint universel, les tourillons de la chape sont alignés et bloqués en 15 place par de nombreux procédés. Quel que soit le dispositif de blocage utilisé, il est absolument nécessaire que le croisillon soit centré de façon appropriée à l'intérieur du joint universel car la moindre excentricité provoque un désiquilibre de l'arbre en rotation et des vibrations indésirables pouvant é-20 ventuellement causer une panne. En vue de minimiser le déséquilibre, le jeu axial existant entre l'extrémité de chaque tourillon du croisillon et le fond de la cuvette de roulement correspondant doit avoir une valeur minimale, sans contact qui puisse engendrer des contraintes compromettant la tenue du 25 joint universel. Selon le procédé standard de mise en position du croisillon par rapport à la chape du joint universel, les cages de roulement en forme de cuvette entourant les tourillons du croisillon sont bloquées dans des ouvertures mé-30 nagées dans les branches à l'aide de demi-bagues et de rainures correspondantes. Les tolérances d'usinage pour les rainures, l'épaisseur de la demi-bague, la distance entre les extrémités des tourillons, ainsi que l'épaisseur du fond de la cuvette, s'ajoutent les unes aux autres. Le résultat de ces tolérances 35 peut se manifester par un dégagement excessif déterminant un jeu latéral entre le tourillon et la chape ou bien un dégagement insuffisant entre les éléments, ce qui a pour résultat de créer des contraintes occasionnant un échauffement et une usure, l'une et l'autre de ces conditions déterminant un centrage in-40 correct et, de ce fait, une condition de non équilibre pouvant 70 00328 2 2033225 provoquer une panne matérielle« Outre ce qui précède, le montage standard comprenant le dispositif de "blocage à bague et à rainure destiné à maintenir la cuvette de roulement et de 5 croisillon en position, ne permet pas d'absorber les charges soudaines. Ces charges sont transmises directement aux branches de la chape qui sont nécessairement des éléments indéformables et robustes. Le résultat de l'application d'une telle charge sur l'élément indéformable est souvent une rupture de 10 pièces de moindre résistance. Etant donné qu'un système dynamique quelconque est occasionnellement soumis à des efforts inhabituels, il est souhaitable qu'il existe dans le système un dispositif de soulagement des contraintes. Ce dispositif devrait pouvoir absorber la contrainte envisagé^ sans endom-15 mager les éléments en cause et sans amener de changement dans les caractéristiques dynamiques de la totalité de l'ensemble0 Compte tenu des problèmes ci-dessus, la présente invention a pour objet : - un joint universel perfectionné, 20 d'une manière générale, et en particulier une cuvette de roulement à utiliser dans un joint universel et ayant la capacité d'absorber les choos, ce qui lui permet de se prêter à des contraintes inhabituelles ; - une plaque d'extrémité prévue sur 25 la cuvette de roulement et capable d'absorber les contraintes soudaines ; - un joint universel dans lequel les cuvettes de roulement sont mises en position et prennent appui sur les extrémités des tourillons avec une charge préalable 30 prédéterminée. La présente invention se rapporte donc à un joint universel du type comprenant une chape dont les branches parallèles comportent des ouvertures en alignement, et un élément pourvu de tourillons diamétralement oppo-35 sés, disposés dans lesdites ouvertures, ainsi que des cages de roulement à extrémité fermée montées de façon à pouvoir glisser dans ces ouvertures et entourant les extrémités des tourillons, ce joint universel étant caractérisé par des dispositifs fixés à l'extrémité fermée desdites cages de roule-40 ment pour charger préalablement la cage de roulement, 70 00328 3 2033225 axialement au tourillon, et pour "bloquer les cages de roulement afin de les empêcher de tourner par rapport aux ouvertures précitées tout en permettant un mouvement axial limité par rapport aux ouvertures, ces dispositifs comprenant une plaque 5 de roulement fixée à l'extrémité fermée de la cage de roulement ; ladite plaque de roulement comprenant un corps allongé élastique fixé à la cage de roulement et s'étendant radialement vers l'extérieur de cette cage, la plus grande partie du corps allongé s'étendant sur l'extrémité fermée de la cage de roule-10 ment dont elle est espacée d'une distance prédéterminée, ce qui permet aux portions s'étendant vers l'extérieur de fixer solidement la cage de roulement et son tourillon au centre de la chape tout en permettant le mouvement axial de la cage de roulement dans l'ouverture en vue d'absorber les charges de pous-15 sée .sans imposer une surcharge aux cages de roulement. Pour mieux faire comprendre l'invention et la mettre en oeuvre plus facilement, on va la décrire en se référant au dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une vue en élévation 20 avec coupe partielle d'un joint universel selon la présente invention ; la figure 2 est une vue en bout de la cuvette de roulement placée à l'intérieur de la chape et illustrant la configuration de la plaque d'extrémité du roulement selon la présente invention ; la figure 3 est une coupe suivant 3-3 25 30 de la figure 2 de la figure 2« la figure 4 est une coupe suivant 4-4 En se référant à la figure 1, on remarque deux arbres 10 représentés sensiblement dans le même axe mais pouvant occuper une autre position, chaque arbre se terminant par une chape 12 comportant deux branches parallèles 14* Chaque branche 14 présente une ouverture 16 et une cuvette de 35 roulement 18 est montée dans chacun des bras. Lorsqu'ils sont montés, les deux arbres et les chapes qui y sont fixées sont dans une position telle que les axes des ouvertures des chapes se coupent à angles droits. Un croisillon 20 comportant des tourillons 22 placés dans les cuvettes de roulement 18 est 40 monté entre les ouvertures respectives 16. 70 00328 4 2033225 Les figures 2, 3 et 4 illustrent clairement que la plaque drextrémité de la cuvette de roulement, portant la référence générale 24, est un élément dépourvu de planéité, comportant deux "bras allongés unilinéaires 26 et deux 5 bras unilinéaires plus courts 28, perpendiculaires aux bras 26 et s'entrecroisant avec ces derniers0 La plaque d'extrémité 24 de la cuvette de roulement est généralement arquée en section transversale (voir figures 3 et 4), les extrémités extérieures des bras 26 et 28 étant situées approximativement dans le même 10 plan» La zone 30 située au centre de la plaque d'extrémité de la cuvette de roulement, à l'endroit où. les bras se coupent, présente une cavité dont la portion la plus basse est située approximativement dans le même plan que les extrémités des bras 26 et 28. 15 Les extrémités libres des bras 28 de la plaque d'extrémité 24 de la cuvette de roulement présentent une surface inférieure aplatie 32. Les plaques-d'extrémité 24 de la cuvette de roulement sont fixées aux cuvettes de roulement 18 au moyen d'une soudure, à l'endroit de la zone 30 et sont 20 stabilisées du fait qu'elles viennent en contact d'une part avec l'extrémité extérieure de la cuvette de logement 18 et d'autre part avec les parties aplaties 32 des bras 28» Les longs bras 26 de la plaque d'extrémité 24 de la cuvette de roulement s'étendent au-delà de la cir-25 conférence extérieure de la cuvette de roulement 18 et sont séparés de cette dernière, à l'exception de la soudure centrale,» Les extrémités libres des longs bras comportent une portion a-platie 34 et des alésages 36. Les figures 3 et 4 en particulier mon-30 trent l'emplacement relatif des pièces et leur mode d'action conjuguée. La cuvette de roulement 18 est montée dans l'ouverture 16 ménagée dans le bras 14 de la chape. Plusieurs roulements à aiguilles 38, montés contre la surface intérieure de la cuvette de roulement, sont maintenus en place par un joint 40. 35 Le joint 40 obture l'espace compris entre la cuvette de roulement 18 et le tourillon 22 en maintenant ainsi les roulements 38 en place et retenant le lubrifiant autour des roulements tout en permettant un mouvement de rotation entre le tourillon 22 et la cuvette de roulement 18„ 70 00328 5 2033225 Deux trous taraudés sont percés dans la surface extérieure de la "branche 14 de la chape et des "boulons 42, traversant les alésages 36 des bras 26 passent dans les trous taraudés de la "branche de la chape. 5 II faut noter que le seul contact en tre la plaque d'extrémité 24 de la cuvette de roulement et la "branche 14 de la chape est l'extrémité aplatie 34- Cette extrémité est maintenue en position au moyen de "boulons 42. Le seul contact existant entre la plaque d'extrémité 24 de la cuvette 10 de roulement et la cuvette de roulement 18 se trouve à l'endroit de la portion centrale 30 en dépression, de la plaque d'extrémité et les extrémités aplaties 32 du "bras court. On se rappellera que la plaque d'extrémité 24 de la cuvette de roulement est arquée, ce qui a pour effet de former un espace 44 15 entre l'extrémité de la cuvette de roulement 18 et la plaque d'extrémité 24 (selon la figure 2). L'espace 44 permet un mouvement limité de la cuvette de roulement dans la branche de la chape. L'épaisseur et la composition de la 20 plaque d'extrémité 24 de la cuvette de roulement peuvent varier mais il a été trouvé que l'acier semi-durci présente les caractéristiques les plus appropriées. Pendant le montage, on peut cintrer la plaque pour rattraper les tolérances des autres parties de l'ensemble, tout en assurant encore un dégagement ap-25 proprié entre la plaque et la cuvette» Grâce à la plaque d'extrémité arquée de la cuvette de roulement et à l'espace laissé entre l'extrémité de la cuvette et la plaque, des charges inhabituelles peuvent être absorbées par la plaque au lieu d'être transférées aux bran-30 ches de la chape, qui doivent nécessairement être rigides pour résister aux contraintes créées par le couple. La souplesse résultante permet en outre d'utiliser le train de roues d'entraînement comprenant le joint universel en question, à une vitesse de rotation beaucoup plus élevée que celle qui était possible 35 dans la technique antérieure. TIne brjLde 4g corQportemt des pattes 48 retournées vers le haut ea^ontée sur la plaque d'extrémité de la cuvette de roulement, et prend appui sur un pan des boulons 42,ce qui fait que ces boulons peuvent rester bloqués de façon appropriée et ne risquent pas de se desserrer sous l'effet des vibrations. comprenâra que le montage particulier conforme à l'invention décrit ci-dessus n'est donné qu'à titre 40 indicatif et non limitatif et qu'on peut y apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. 70 00328 6 2033225 EE7EIBIC IIIOIS !» Joint universel du type comportant une chape ayant des branches parallèles espacées et percées d'ouvertures en alignement, un croisillon comportant des tourillons 5 opposés diamétralement, s'étendant à l'intérieur des dites ouvertures, et des cages de roulement à extrémité fermée, montées de façon à pouvoir glisser dans lesdites ouvertures et entourant les extrémités desdits tourillons, ce joint universel étant caractérisé par des dispositifs fixés à l'extrémité fermée desdites 10 cages de roulement en vue de charger au préalable la cage de roulement, axialement au tourillon et de "bloquer lesdites cages de roulement afin de les empêcher de tourner par rapport aux ouvertures tout en permettant un mouvement axial limité par rapport aux ouvertures, ces dispositifs comprenant une plaque 15 de roulement fixée à l'extrémité fermée de la cage de roulement, la plaque de roulement comportant un corps allongé élastique fixé à ladite cage de roulement, s'étendant radialement vers l'extérieur de cette cage de roulement, la plus grande partie du corps allongé recouvrant l'extrémité fermée de la cage de roule-20 ment et étant située à une distance prédéterminée de cette extrémité, grâce à quoi les portions s'étendant vers l'extérieur permettent de fixer la cage de roulement et son tourillon dans la partie centrale de la chape, tout en permettant un mouvement axial de la cage de roulement à l'intérieur de l'ouverture afin 25 d'absorber les charges de poussée sans imposer une surcharge aux cages de roulement. 2. Joint universel selon la revendication 1, dans lequel la plaque de roulement est fixée à l'extrémité fermée de la cage de roulement par une soudure0 30 3- Joint universel selon l'une quel conque des revendications 1 ou 2, dans lequel les portions de la plaque de roulement s'étendant vers l'extérieur comportent des ouvertures permettant de fixer la cage de roulement de façon amovible aux branches de la chape. 35 4» Joint universel selon l'une quel conque des revendications précédentes, dans lequel la plaque de roulement est en acier semi durci laminé à froid. 5. Joint universel selon l'une quelconque dœs revendications précédentes, dans lequel la plaque de 70 00328 7 2033225 roulement comprend un élément en forme de croisillon comportant des bras mutuellement perpendiculaires, les deux bras les plus courts étant conçus de façon à buter contre l'extrémité de la cage de roulement, sur la plus grande partie de leur étendue, les 5 deux bras les plus longs sont écartés de l'extrémité fermée de la cage de roulement et s'étendent sur cette extrémité,, 6. Ensemble de cage de roulement comprenant un joint universel selon l'une quelconque des revendications précédentes, ensemble dans lequel ladite plaque de roule-10 ment comprend un élément allongé élastique s'étendant radialement vers l'extérieur, de part et d'autre de la cage de roulement, et deux oreilles généralement perpendiculaires à la portion allongée et prenant appui sur l'extrémité fermée de la cage de roulement, la portion allongée étant généralement écartée de l'extrémité 15 fermée de la cage de roulement et recouvrant cette dernière,grâce à quoi la cage est disposée de façon appropriée et est chargée au préalable longitudinalement lorsque les portions s'étendant vers l'extérieur sont fixées en vue d'une utilisation, ce qui fait que la cage de roulement peut se déplacer longitudinalement pour ab-20 sorber les charges de poussée sans que l'extrémité fermée de cette cage de roulement subisse des contraintes excessives. 7» Ensemble de cage de roulement selon la revendication 6, dans lequel la plaque de roulement comprend un élément en forme de croisillon dont les bras sont perpendicu.-25 laires, les deux bras les plus courts étant conçus de façon à porter contre l'extrémité de la cage de roulement et les deux bras les plus longs étant, sur la plus grande partie de leur longueur, écartés de l'extrémité fermée de la cage de roulement et recouvrant cette dernière. 30 8. Ensemble de cage de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les portions de la plaque de roulement s'étendant vers l'extérieur comprennent des ouvertures permettant de fixer la cage de roulement de façon amovible aux branches de la chape.