Brevet FR2464403A1 — publié le 19810306

La présente invention concerne un joint universel se composant de deux fourches ou de deux paliers de tourillons fixés à une bride d'arbre, les fourches présentant chacune deux alésages dans lesquels est supporté, avec interposition d'un coussinet pos- sédant une surface cylindrique, un croisillon à tourillons cylin- driques. On connaît des joints universels dans lesquels les coussinets (par exemple brevet de la République Fédérale d'Alle- magne n0 122 781) sont constitués de façon que les surfaces d'appui des tourillons ne sont pas parallèles à celles des coussinets à l'état non chargé de l'arbre articulé. Il existe ainsi entre le tourillon et le coussinet un intervalle qui augmente du centre de l'articulation vers l'extérieur. L'inconvénient vient de ce que, en cas de réalisation d'un tourillon conique, celui-ci est très dur à rectifier au cours du travail de fabrication, ou de ce que, en cas d'utilisation d'un coussinet à surface conique, il se produit du côté intérieur une dépouille qui ne se fabrique également que dans des conditions difficiles. On sait aussi, par exemple à partir de la demande de brevet à la disposition du public de la République Fédérale d'Allemagne n' 2 737 557, que la charge agissant sur un palier de tourillon peut être répartiesur un certain nombre d'aiguilles de roulement, ce qui améliore les propriétés d'appui de l'accouplement à cardan et augmente la durée de vie. Pour cela, le tourillon est rectifié de façon légèrement-elliptique, de sorte qu'un certain nombre d'aiguilles de roulement supporte les forces agissant en fonctionnement entre le tourillon et le coussinet. On voit facile- ment que ce type de fabrication présente également des difficultés pour réaliser une surface de roulement parfaitement elliptique sur le tourillon. Par suite, le but de l'invention est de perfection- ner un joint universel de façon que, par un façonnage approprié des tourillons d'un croisillon, la répartition de la charge sur les éléments roulants du palier soit améliorée et que par suite la durée de vie soit augmentée. Le moyen d'atteindre ce but selon l'invention, consiste en ce que les tourillons présentent, à partir de la surface frontale du tourillon, un alésage intérieur dont la ligne médiane coïncide avec l'axe du tourillon. Il est avantageux que le tourillon du croisillon puisse se déformer élastiquement sous la contrainte du couple et s'adapte à l'alésage d'entralnement des mâchoires sur son diamètre intérieur. Ainsi, le palier à aiguilles est chargé de façon uniforme sur toute la longueur des différentes aiguilles. On obtient ainsi une utilisation optimale de la capacité d'appui ou, en cas de charge maximale, une augmentation de la durée de vie. Pour la déformation élastique du tourillon, le sens de rotation du joint pendant le fonctionnement est indifférent. Selon une autre caractéristique essentielle, on a prévu que l'alésage présente un diamètre de dimension telle que l'épaisseur de paroi restante du tourillon est égale ou supérieure à l'épaisseur de paroi du coussinet, mais plus petite quelie triple de l'épaisseur de paroi du coussinet. Il est avantageux que dans les alésages réalisés dans le tourillon, on obtienne des influences positives sur la répartition des forces dans l'enveloppe du palier, si bien qu'il ne se produit pas d'empilements de matériaux différents, au contraire, grâce à la disposition prévue des matériaux, on optimise l'écoulement des tensions et des forces. On a prévu en outre que l'alésage comporte une profondeur qui correspond au moins à la profondeur de la surface intérieure cylindrique dans le coussinet. Dans une autre forme de réalisation, on a prévu, selon une caractéristique essentielle, que l'alésage s'élargisse en cône vers la surface frontale du tourillon, le cône ayant un angle au sommet P inférieur à 50, mais égal ou supérieur à O, 5 . La grandeur de l'angle ainsi que le diamètre de l'alésage sont déterminés suivant les couples maximaux de fonctionnement de l'arbre moteur. On a prévu en outre que l'alésage est cylindrique vers le centre du croisillon, et il est conique vers la face frontale de celui-ci, l'évasement conique présentant une longueur qui cor- respond dlapénétration du tourillon dans l'alésage de la fourche. Dans cette forme de réalisation, le reste de la profondeur de l'alé- sage reste cylindrique et la répartition des tensions est influencée par la portion de coussinet dépassant de l'alésage de la fourche. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente un arbre articulé dont les extrémités portent des joints universels; et - la figure 2 représente en détail et en coupe un croisillon introduit dans l'alésage d'une fourche. L'arbre articulé représenté sur la figure 1 com- porte deux portions d'arbre coaxiales 1 et 2, qui portent à leurs extrémités extérieures des joints universels 3 et 4 dont les mâchoires 8 sont reliées par un croisillon 9. La portion d'arbre 1 présente à son extrémité intérieure la forme d'un arbre plein 5 et laeportion 2, d'un arbre creux 6. Les arbres 5 et 6 sont solidaires en rotation par l'intermédiaire d'une denture pour arbres cannelés, mais ils sont mobiles axialement. La figure 2 représente en détail une partie d'un joint universel, et il s'agit en particulier de la fourche 8 dont l'alésage 7 contient le coussinet 10. Dans l'alésage intérieur cylindrique du coussinet 10, on a introduit le tourillon 11 du croisillon 9, par l'intermédiaire d'un palier 12 à éléments rou- lants. La face 13 du tourillon 11 s'appuie surle fond 15 du cous- sinet 10 à l'aide d'une rondelle d'usure 14. Le tourillon 11 du croisillon 9 possède, à partir de sa face 13, un alésage 16,partant en direction du centre de l'ar- ticulation. La ligne médiane 17 de cet alésage 16 comncide avec la ligne médiane du tourillon. Le diamètre 18 de l'alésage 16 a été * choisi de façon que l'épaisseur de paroi du tourillon soit 3 S. i S. -5 S. SB - Z - B L'alésage 16 du croisillon 9 possède une profondeur 1B qui corres- pond à la profondeur 1 de l'alésage intérieur du coussinet. Pour la profondeur 1B de l'alésage, on a 1B = 1 L'évasement conique de l'alésage 16 présente un angle P correspondant à la relation: 50 f>-Ä 0,50 Le point anguleux A o la surface conique se raccorde à la surface cylindrique de l'alésage 16 est déterminé par la longueur 1z de pénétration du tourillon 9 dans l'alésage 7 de la fourche 8. A partir de ce point A, l'alésage 16 s'évase en cône vers l'extérieur. La profondeur restante de l'alésage reste cylindrique, et pour cette longueur, on a: 1R = 1B - 1z Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui vien- nent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. RE V E N D I C A T I 0 N S 1. Joint universel se composant de deux fourches ou de deux paliers de tourillons fixés à une bride d'arbre, les fourches présentant chacune deux alésages dans lesquels est supporté, avec interposition d'un coussinet possédant une surface intérieure cylin- drique, un croisillon à tourillonscylindriques, caractérisé en ce que a) les tourillons (11) présentent, en partant de la face (13) du tourillon (11), un alésage intérieur (16) dont la ligne médiane (17) coincide avec l'axe du tourillon. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que: b) l'alésage (16) présente un diamètre (d) dont la dimension est telle que l'épaisseur de paroi restante (S) du tourillon (11) est égale ou supérieure à une fois l'épaisseur de paroi (SB) du B tourillon, mais inférieure à trois fois cette épaisseur SB). 3. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que: c) l'alésage (16) présente une profondeur (1B) qui correspond au moins à la profondeur 1 de la surface intérieure cylindrique dans le coussinet (10). 4. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que d) l'alésage (16) s'évase en cône en direction de la surface fron- tale (13) du tourillon (11), le cane présentant un angle au som- met P qui est inférieur à 5 , mais égal ou supérieur à 0,5 o. 5. Joint selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que: e) l'alésage (16) est cylindrique en direction du milieu du touril- lon et s'évase en cane en direction de la surface (13) du touril- lon (11), l'évasement conique présentant une longueur (1) qui correspond à la longueur dont le tourillon (11) pénètre dans l'alésage (7) de la fourche (8).