Brevet FR2496797A1 — publié le 19820625

La présente invention concerne un cardan constitué par deux four- ches ou deux tourillons fixés sur une bride d'arbre et un croisillon monté dans des alésages des fourches ou dans les tourillons, le mon- tage étant assuré par des corps roulants et le cas échéant un cous- sinet et/ou une bague intérieure. Dans des cardans connus (brevet de la République fédérale d'Allemagne n0 Il 22 781 par exemple), les coussinets sont réalisés de façon que les portées des tourillons ne sont pas parallèles à celles des coussinets quand l'arbre articulé n'est pas chargé. Il en résulte, entre le tourillon et le coussinet, une fente s'élargissant du centre du joint vers l'extérieur. Cette solution présente l'incon- vénient suivant: les aiguilles ne sont plus guidées avec précision et, les corps roulants étant en liaison directe avec ces surfaces, le risque de blocage est très élevé. Il est par ailleurs connu (demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 27 37 557 par exemple) de répar- tir la charge s'exerçant sur un roulement de tourillon entre plusieurs aiguilles, afin d'améliorer les propriétés de roulement du cardan et d'augmenter la durée de service. Une rectification légèrement ellip- tique du tourillon est effectuée dans ce but, afin que de nombreuses aiguilles supportent les forces apparaissant en service entre le tou- rillon et le coussinet. On voit immédiatement que ce mode de fabrica- tion soulève aussi des difficultés pour réaliser une surface de roule- ment elliptique parfaite sur le tourillon. L'invention a pour objet un cardan permettant une utilisation optimale de la capacité des roulements sans coûts supplémentaires particuliers. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le coussinet et/ou la bague de roulement et/ou le tourillon présentent par rapport à la pièce voisine, sur une partie de leur longueur et/ou de leur surface extérieure, un jeu croissant radialement vers l'extérieur. Cette réalisation présente l'avantage que les corps roulants sont guidés et toujours parfaitement parallèles à l'axe du tourillon, et que la déformation d'une des pièces du montage produit une déformation élastique, de sorte que la charge par le couple est optimisée, les corps roulants étant chargés régulièrement sur toute leur longueur. Afin d'obtenir une production facile du jeu requis et d'un effet élastique résultant d'une des pièces, et selon une autre caractéris- tique importante de l'invention, le jeu est produit par une surface conique du tourillon, de la bague de roulement ou du coussinet. Le même résultat est obtenu dans une seconde forme de réalisation, et selon une autre caractéristique de l'invention, avec un coussinet et une bague intérieur formant une seule pièce, présentant un jeu relatif et reliés dans leur zone-radiale intérieure. L'avantage de cette forme de réalisation réside dans le fait que le coussinet lui-même peut se déformer élastiquement quand il est chargé par le couple et s'adapter au diamètre intérieur, avec l'oeil d'entraînement du cardan et le tourillon. Le roulement à aiguilles est en outre chargé régulièrement sur toute la longueur des diverses aiguilles. On obtient ainsi une utilisation optimale de la capacité de charge du roulement ou, lorsqu'une telle utilisation maximale existe déjà, une augmentation de la durée de vie. Selon une autre caractéristique de l'invention, le coussinet et son fond sont des pièces séparées. L'avantage de cette réalisation réside dans le fait que la séparation du fond et du coussinet propre- ment dit permet une fabrication simple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exem- ples de réalisation préférentielle et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente un arbre articulé, dont les extrémités portent des cardans; les figures 2 et 3 représentent un tourillon &.surfaces coniques et muni d'une bague intérieure de roulement emmanchée; la figure 4 représente un coussinet en deux parties, dont le diamètre extérieur est biseauté et qui est guidé par le centrage du fond; les figures 5, 6, 7 et 8 représentent une bague intérieure avec une surface s'évasant coniquement vers l'extérieur, ainsi que trois formes possibles de réalisation d'un tourillon; les figures 9, 10 et 10a représentent un coussinet cylindrique avec une bague intérieure, ainsi que deux formes de réalisation d'un tou- rillon la figure 11 représente un coussinet en deux parties et à double paroi; la figure 12 représente un coussinet à double paroi repliée vers l'intérieur; la figure 13 représente un coussinet avec une bague intérieure, le jeu étant prévu entre cette bague et le coussinet, et avec centrage par le fond du coussinet; les figures 14 et 15 représentent une forme de réalisation avec une bague intérieure, le jeu étant prévu entre la bague intérieure et le tourillon; la figure 16 représente une forme de réalisation identique à celle de la figure 13, mais sans centrage par le fond du coussinet; et la figure 17 représente un coussinet à double paroi repliée vers l'ex- térieur. L'arbre articulé représenté à la figure 1 comprend deux tronçons coaxiaux 1 et 2, qui portent à leurs extrémités extérieures des cardans 3 et 4, dont les bras 8 de fourche sont réunis par un croisillon 9. L'extrémité intérieure du tronçon 1 est réalisée sous forme d'arbre massif S et le tronçon 2 est un arbre creux 6. Des cannelures solida- risent l'arbre plein 5 et l'arbre creux 6 en rotation, mais permet leur translation axiale. La figure 2 représente une partie de cardan. Elle comprend le bras 8 de fourche, dans l'alésage 7 duquel est logé le coussinet 10 dont le blocage axial est assuré jpar un anneau d'arrêt 11. Les corps roulants 12 sont guidés par le coussinet 10 d'une part et la bague intérieure 13-de roulement d'autre part. La bague intérieure 13 est montée, sur une partie importante de son diamètre intérieur, sur le tourillon 14 du croisillon 15. Le tourillon présente une surface conique 16 à son extrémité radiale extérieure. Cette surface conique 16 permet une déformation élastique de la bague intérieure 13 du roulement chargé par le couple. La surface conique peut sans difficulté être remplacée par une surface bombée ou similaire, produisant la même action. La figure 3 représente le tourillon 14 du croisillon 15, avec la bague intérieure 13 de roulement et la surface conique 16, qui interagit avec cette dernière. La figure 4 représente une autre forme de réalisation,-qui com- prend un bras 8 de fourche dans l'alésage duquel un coussinet 10 est de nouveau maintenu par un anneau d'arrêt 11. Le tourillon 14 du croisillon 15 est cylindrique, les corps roulants 12 se déplaçant directement sur la surface cylindrique du tourillon 14 avec guidage par le coussinet 10. Ce dernier comporte un fond 17 séparé, dont la saillie cylindrique 18 centre le diamètre intérieur du coussinet 10. Le fond 17 du coussinet se centre par son diamètre extérieur dans l'alésage 7 du bras 8 de fourche, une surface conique 19 étant prévue dans cette forme de réalisation sur le diamètre extérieur du coussinet 10. La figure 5 représente un coussinet 10 fermé, dans le diamètre intérieur duquel les corps roulants 12 sont logés et centrés par une bague intérieure 13 de roulement. Cette dernière présente une surface conique 20 s'évasant vers l'extérieur. Les figures 6, 7 et 8 repré- sentent des tourillons 14 utilisables dans ce cas. La figure 6 repré- sente un tourillon cylindrique, la figure 7 un tourillon présentant une surface conique 16 et la figure 8 un tourillon présentant une surface bombée 21. La figure 9 représente un exemple de réalisation avec un coussinet 10 cylindrique intérieurement et extérieurement, dont les corps rou- lants 12 sont logés dans une bague intérieure 13 de roulement, également cylindrique intérieurement et extérieurement; seuls les tourillons 14 du croisillon 15 présentent une surface conique 16 selon figure 10 ou une surface bombée 21 selon figure 10a. La figure Il représente une autre forme de réalisation, dans la- quelle le coussinet 10 est fixé dans l'alésage 7 du bras 8 de fourche par un anneau d'arrêt 11. Le roulement 12 est monté directement sur le tourillon 14 du croisillon 15. Le coussinet 10 comporte une bague intérieure 22, disposée à distance et avec laquelle il forme une seule pièce. Un fond 17 de coussinet est en outre prévu. Cette forme de réalisation en une seule pièce permet une déformation élastique de la bague intérieure 22 par rapport au coussinet 10. La figure 12 représente un coussinet 10 avec un bague intérieure 22, de même principe que celui de la figure 11, à la différence toute- fois que le fond 17 et le coussinet 10 forment une seule pièce. Une rondelle frontale de démarrage 24 est en outre prévue entre la face frontale 23 du tourillon 14 et le fond du coussinet, afin d'interdire leur rayage. La figure 13 représente un bras 8 de fourche dans l'alésage 7 duquel un coussinet 10 est logé, une bague intérieure 25 étant en outre disposée entre le coussinet 10 et le roulement 12. La surface extérieure de la bague intérieure présente, à son extrémité radiale extérieure, une surface conique 26 permettant sa déformation élastique axiale et radiale. La bague intérieure est guide intérieurement par centrage dans le fond du coussinet. Les figures 14 et 15 représentent une bague intérieure 13 de roulement, présentant intérieurement une surface 27 conique ou bombée, qui interagit avec la surface cylindrique extérieure du tourillon 14. La figure 16 représente une forme de réalisation de même principe que celle de la figure 13, à la différence que la bague intérieure n'est pas guidée dans le fond du coussinet. Le principe de la figure 17 est identique A celui de la figure 12, à la différence que la bague intérieure 22 relie le coussinet propre- ment dit à son fond. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Cardan constitué par deux fourches ou deux tourillons fixés sur une bride d'arbre et un croisillon monté dans des alésages des four- ches ou dans les tourillons, le montage étant assuré par des corps roulants et le cas échéant un coussinet et/ou une bague intérieure, ledit cardan étant caractérisé en ce que le coussinet (10) et/ou la bague intérieure (13) du roulement et/ou le tourillon (14) présentent par rapport à la pièce voisine, sur une partie de leur longueur et/ou de leur surface extérieure, un jeu croissant radialement vers l'exté- rieur. 2. Cardan selon revendication 1, caractérisé en ce que le jeu est produit par une surface conique (16) du tourillon (14). 3. Cardan selon revendication 1, caractérisé en ce que le jeu est produit par une surface conique (20, 26, 27 de la bague (13) de rou- lement. 4. Cardan selon revendication 1, caractérisé en ce que le jeu est produit par une surface conique (19) du coussinet (10). 5. Cardan constitué par deux fourches ou deux tourillons fixés sur une bride d'arbre et un croisillon monté dans des alésages des fourches ou dans les tourillons, le montage étant assuré par des corps roulants et le cas échéant un coussinet et/ou une bague intérieure, ledit car- dant étant caractérisé en ce que le coussinet (10) et la bague intérieure (13) forment une seule pièce, présentent un jeu relatif et sont reliés dans leur zone radiale intérieure. 6. Cardan selon une des revendications 1 et 5, caractérisé en ce que le coussinet (10) et son fond (17) sont deux pièces séparées.