Brevet FR2400642A1 — publié le 19790316

l'invention concerne une articulation à cardan, pour arbres de transmission à rotation synchrone, utilisée pour la transmission des couples de rotation entre deux arbres qui forment entre eux un angle obtus, de valeur comprise entre environ 1000 et 1800, correspondant à un angle de brisure entre 0 et environ 800, et qui accusent une même vitesse angulaire quelle que soit la valeur de l'angle de renvoi, formé par exemple par l'arbre, approximativement horizontal, dtune éolienne et l'arbre moteur, parallèle à la tour portant cette éolienne.Pour le raccordement d'arbres à axes de directions différentes et à vitesses angulaires constantes, on utilise d'ores et déjà des articulations à cardan jumelées, comportant un arbre intermé diaire, le cas échéant sous forme d'un élément intermédiaire relativement court, dirigé perpendiculairement par rapport à la bissectrice de l'angle formé par les deux axes. On connaît par ailleurs des articulations à cardan homocinétiaues, sous les formes les plus diverses, et comportant en général des surfaces de glissement qui, notamment sous l'effet d'angles de brisure importants, réduisent l'efficacité de ces articulations d'une manière non négligeable. Toutes ces articulations à cardan pour arbres de transmission synchrones connues sont limitées à un angle de renvoi maximum, entre les deux axes, d'environ 400. le brevet français 1 189 411 plus ancien a, en son temps, présenté une articulation homocinétique pour le raccordement de deux arbres, articulation qui comporte un certain nombre de bossages jumelés, disposés unilatéralement sur les extrémités des arbres et reliés entre eux par un nombre identique de pièces de guidage jumelées, ainsi que par un élément nodal, à l'effet de quoi les pièces de guidage jumelées s'articulent, par l'intermédiaire de leurs deux extrémités logées dans les bossages se trouvant sur les extrémités des arbres ainsi que dans l'élément nodal, autour de deux axes perpendiculaires entre eux et passant par le point d'intersection des axes des deux arbres radcordés. Or, il s'agit là d'un brevet purement théorique ne se prêtant à aucune application pratique.Ceci ressort très nettement de l'affirmation selon laquelle une telle articulation resterait pleinement utilisable "pour un angle de brisure supérieur à 900 il. Par ailleurs, l'utilisation recommandée "d'au moins trois paires de bossages1' sur l'extrémité des arbres et des pièces de guidage s'opposerait, du point de vue cinématique, à toute orientation, à partir de leur position rectiligne, des arbres de transmission reliés par une telle articulation. Par ailleurs, il n'est pas moins vrai que même une articulation à cardan qui, tout en répondant à la définition du brevet français ci-dessus, ne comporterait qu'une seule paire de pièces de guidage, révèlerait des défauts dont l'ampleur entraverait sérieusement son utilisation. A l'efficacité médiocre d'une telle articulation à cardan, équipée comme prévu exclusivement de paliers lisses, il y a lieu d'ajouter le risque qui veut qu'en position rectiligne des arbres, reliés par une telle articulation, les pièces de guidage ainsi que l'élément nodal se trouvent en position instable qui facilite leur rotation circonférentielle-glissement autour des arbres pivotantslaquelle rotation bloquerait inévitablement l'articulation et empêcherait par conséquent le redémarrage des arbres ainsi relies La présente invention a pour objet de créer une articulation à cardan pour arbres de transmission à rotation synchrone qui répond à la structure de base connue, qui présente une longueur réduite au minimum, qui soit utilisable dans la pratique, en remplacement des trains d'engrenages coniques par exemple, pour le raccordement, en régime de travail continu, d'arbres de transmission formant entre eux un angle de brisure pouvant atteindre environ 800, qui, après chaque arrêt, garantit le redémarrage des arbres reliés quelle que soit la valeur de l'angle de brisure et qui, finalement, offre une grande ef ficacité. L'articulation à cardan pour arbres de transmission à rotation synchrone suivant l'invention est caractérisée en ce qu'Qnn' utilise que deux pièces de raccordement coudées et deux corps de cardan également coudés et comportant, d'une part, un pivot qui assure l'assemblage avec l'une des t8tes annulaires de la pièce de raccordement ainsi que, d'autre part, une tête annulaire dont les axes évoluent perpendiculairement aux axes des pivots, en ce qu'on utilise, pour la transmission des cou gles de flexion, des paliers à roulements appropriés tant dans les pièces de raccordement que dans les tettes annulaires des corps de cardan et en ce qu'on raccorde des têtes annulaires de corps de cardan à l'aide d'un corps d'axe avec le pivot dont les axes sont maintenus, même en position de repos de l'articu lation à cardan, par des galets immobilisés par un dispositif à ressort dans des gorges superficielles de l'un au moins des pivots, dans un plan qui est perpendiculaire au plan des arbres de transmission et qui détermine la bissectrice de l'angle de brisure formé par ces arbres. Sur une telle articulation à cardan pour arbres de transmission à rotation synchrone, les différentes caractéristiques spécifiques s'allient et concourent pour rendre ces articulations utilisables dans la pratique pour la transmission de couples de rotation, même importants, entre deux arbres qui tournent à une mQme vitesse angulaire constante-et qui accusent un angle de brisure pouvant atteindre environ 800 et ce pour une longueur de Ges articulations réduite au minimum et avec une grande efficacité de transmission.La structure conforme à l'invention permet d'obtenir, par l'utilisation seulement de deux pièces de raccordement coudées pour l'assemblage des arbres de transmission, un comportement cinématique des pièces compo- santes, hors de portée pour tous les autres types d'articulation,et ce, quelle que soit la valeur de l'angle de brisure, y compris les valeurs extrêmes, entre les deux arbres reliés. Ce bon comportement cinématique ne peut être pratiquement exploité qu'en utilisant, en même temps, des paliers à roulement, susceptibles d'assure la transmission de couples de rotation importants, tout en réduisant au minimum les pertes par friction sur l'ensemble des pivots de l'articulation. La troisième caractéristique, qui assure finalement la sécurité de fonctionnement indtspensable de l'articulation définie par l'invention, garantit, après chaque arrêt, un parfait redémarrage des arbres de transmission reliés par cette articulation0 Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexes. La fig. 1 représente une vue en élévation d'une articulation à cardan pour arbres-de transmission à rotation synchrone conforme à l'invention. La fig. 2 représente une coupe par un plan médian vertical suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 représente une vue de dessus d'une articulotion identique avec le détail du dispositif d'immobilisation du corps du cardan dans la position garantissant le redémarrage. L'exemple de réalisation, schématisé par le dessin et concernant une articulation à cardan, pour arbres de transmission à rotation synchrone, conforme à l'invention et se prêtant essentiellement pour le raccordement d'arbres accusant, au point de jonction, un angle de brisure pouvant atteindre environ 800, comporte, sur les extrémités des deux arbres i et 2, reliés par l'articulation, des pièces de raccordement 16, 16' coudées et reliées fixement entre elles par deux corps de cardans identiques et également coudés 17, 17' d'une part et par le corps de l'axe 21 d'autre part.L'ensemble des paliers, c'est-à-dire tant les paliers des pivots 18, 18' dans les pièces de raccordement 16, 16' que le pivot du corps de l'axe 21 logé dans l'oeillet des corps des cardans 17, 17', sont des paliers roulements 20, 20' et 25, 25' et, de préférence, des paliers obliques à double rangée de billes ou encore des paliers à rouleaux coniques qui sont dimensionnés pour la transmission des couples de flexion importants, meme en régime de travail continu. Pour que, dans la position rectiligne des arbres 1 et 2 schama- tisés à la fig. 1, les corps des cardans 17, 17' puissent être maintenus en position voulue, c'est-à-dire les arbres pivotants 8, 9 dirigés perpendiculairement sur l'axe de l'arbre médian 5, l'une au moins des pièces de raccordement 16, 16' est équipée d'un dispositif d'immobilisation élastique. Comme on peut le voir sur l'exemple de réalisation de la figure 3, ce dispositif d'immobilisation comporte deux galets 22, 22' qui, sous l'effet de la poussée d'un ressort 23, se maintiennent dans des gorges superficielles 24, 24' du pivot 18'. Afin de stabiliser les pivots jumelés 8, 9 perpendiculairement à l'axe médian, compte tenu du montage spécifique des arbres 1, 2 empochant leur déplacement longitudinal, les pivots du corps de l'axe 21, constituant la deuxième paire d'arbres pivotants 8, 9, peuvent être légèrement décalés syEétriquement par rapport au point de brisure 7 et parallèlement à l'axe. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réali- sation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. RVTDICL'PTONS 1 - Articulation à cardan pour arbres de transmission à rotation synchrone se composant de pièces de raccordement coudées dans le sens latéral et fixées sur l'extrémité de deux arbres, reliés entre eux par une articulation à cardan qui assure leur rotation sans provoquer la torsion et à laquelle les pièces de raccordement sont reliées entre elles par des corps de cardans également coudés ainsi que par le corps de l'arbre, caractérisée en ce qu'on utilise seulement deux pièces de raccordement coudées 16, 16' et deux corps de cardan, également coudés 17, 17' et comportant, d'une part, un pivot 98, 18' qui assure l'assemblage avec l'une des têtes annulaires de la pièce de raccordement 16, 16' ainsi que, d'autre part, une t8te annulaire 19, 19' dont les axes 8, 9 évohent perpendiculairement aux axes 5, 6 des pivots, en ce qu'on utilise, pour la transmission des couples de flexion, des paliers à roulements appropriés 20, 20', 25, 25' tant dans les pièces de raccordement 15, 16' que dans les têtes annulaires 19, 19' des corps de cardan 17 17' et en ce qu'on raccorde des têtes annulaires 19, 19' des corps de cardan 17, 171 à l'aide d'un corps d'axe 21 avec pivot dont les axes 8, 9 sont maintenus, même en position de repos de l'articulation à cardan, par des galets 22, 22' immo bilisés par un dispositif à ressort 23 dans des gorges superficielles 24, 24' de l'un au moins des pivots 18, 18', dans un plan qui est perpendiculaire au plan des arbres de transmission et qui marque la bissectrice de l'angle de brisure formé par ces arbres 1, 2. 2 - Articulation à cardan pour arbres de transmission à rotation synchrone suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les axes 8, 9 des pivots du corps de l'axe 21 peuvent être décalés, chacun sur une même distance faible, symétriquement par rapport au point de brisure 7 et parallèlement à l'axe et que les arbres de transmission 1, 2 sont logés sur des paliers empêchant leur déplacement longitudinal.