Brevet FR2504220A2 — publié le 19821022

FR 2504220 A2 19821022 FR 8119772 A 19811021 2504 22 i La présente addition concerne un joint homo- cinétique comportant un centreur perfectionné. Les joints homocinétiques sont bien connus en pratique et ont l'avantage d'assurer un rapport constant entre les vitesses de rotation des arbres menant et mené qu'ils accouplent Un joint homocinétique comporte une première fourche extrême reliée à un arbre menant et com- portant deux fourchons dans lesquels tourillonnent deux tourillons opposés d'un premier croisillon Une seconde fourche est reliée à un arbre mené et comporte deux four- chons dans lesquels tourillonnent deux tourillons opposés d'un second tourillon Une chape relie les deux fourches extrêmes et comporte des bras dans lesquels tourillonnent les tourillons opposés des deux fourches, ces derniers tourillons étant perpendiculaires à ceux tourillonnant dans les fourchons des fourches extrêmes. Pour assurer un rapport constant entre les vi- tesses de rotation des arbres menant et mené, il est essen- tiel que, lorsqu'ils ne sont pas dans le prolongement l'un de l'autre, leurs axes de rotation respectifs fassent avec celui de la chape de liaison deux angles égaux Dans ce but, cette dernière chape contient un centreur situé entre les deux fourches extrêmes Jusqu'à présent, un tel cen- treur a généralement la forme d'un joint à rotule dont une des fourches extrêmes supporte l'élément femelle ou cuvette et dont l'autre fourche extrême supporte l'élément mâle ou rotule Pour assurer vraiment la constance du rapport entre les vitesses de rotation des deux arbres, la rotule et sa cuvette doivent entrer en contact en un point équidistant des tourillons qui, tenus par les bras ou ailes de la chape de liaison, font partie des deux croisillons précités. Les composants des centreurs actuellement utili- sés s'écartent obligatoirement l'un de l'autre lorsque les arbres menant et mené ne sont plus dans le prolongement l'un de l'autre et font donc un angle l'un-avec l'autre. Plus cet angle est grand, plus ces composants s'écartent l'un de l'autre Si le centreur considéré est un joint à 2504 220 rotule, la rotule se déplace par rapport à sa cuvette de telle sorte qu'elles ne sont plus en contact en un point équidistant des axes des tourillons précités Par suite, les angles de déplacement des arbres menant et mené ne sont plus précisément identiques etpar conséquent,le rapport constant et précis entre les vitesses des arbres menant et mené n'est plus assuré. La présente addition concerne un joint homo- cinétique équipé d'un centreur dont les éléments sont toujours en contact à égale distance des axes des touril- lons engagés dans la chape de liaison En conséquence, une fourche extrême présente des premières nervures ou dents faisant face à l'autre fourche extrême, l'axe de symétrie des dents coïncidant avec l'axe de rotation de ladite fourche extrême et de l'arbre menant ou mené au- quel elle est assujettie De même, l'autre fourche ex- trême présente des secondes nervures ou dents faisant face à la fourche citée en premier lieu, l'axe de symé- trie de ces dents coïncidant avec l'axe de rotation de l'autre fourche et de l'arbre menant ou mené auquel elle est assujettie Les jeux de dents sont décalés d'une demi- dent, quelle que soit la position des fourches extrêmes et des arbres menant et mené Les dents sont également disposées selon des configurations curvilignes ou de seg- ments sphériques dont les centres sont situés à l'inter- section des axes des tourillons des deux croisillons. Ainsi, une coupe longitudinale passant par le centre des dents a donc une configuration correspondant à celle d'un segment de roue dentée Les dents ont un profil ou une configuration tel que les points effectifs de contact en- tre elles se trouvent sur les cercles primitifs, à l'in- tersection avec une ligne passant par les centres des jeux de dents Un tel profil est généralement à dévelop- pante ou d'une configuration analogue Cependant, la con- figuration des dents est de préférence telle que leurs parties intermédiaires sont plus épaisses que les parties extrêmes lorsqu'on les observe en coupe transversale. 2504 Z 20 Egalement, une dent centrale d'une fourche est plus épaisse qu'une dent circulaire adjacente, lorsqu'on l'observe en coupe transversale, et un évidement central de l'autre fourche est plus large qu'une gorge circulaire, vue en coupe transversale, située entre les dents circulaires ad- jacentes. Le nouveau centreur non seulement assure un rapport constant entre les vitesses des arbres menant et me.,é, mais également un meilleur contact de roulement et moins de contact de glissement, ce qui assure une moins grande perte de frottement et probablement moins d'usure. Le centreur permet aussi de rapprocher les fourches du joint homocinétique, ce qui permet d'obtenir un plus grand -angle En outre, le nouveau centreur ne comporte pas de pièces mobiles. En conséquence, la présente addition a pour objet un joint homocinétique équipé d'un centreur perfec- tionné Ledit joint homocinétique assure un rapport cons- tant plus précis entre les vitesses des arbres menant et mené qui sont reliés par le joint. L' addition a également pour objet un joint homocinétique équipé d'un centreur qui comporte des dents circulaires dont les parties intermédiaires sont plus épaisses que leurs deux parties extrêmes, et des gorges circulaires dont les parties intermédiaires sont plus étroites que leurs deux parties extrêmes, lorsqu'on les observe en coupe transversale Un élément du centreur présente une dent circulaire et une dent centrale qui est plus épaisse que la dent circulaire et un autre élément du centreur présente une gorge circulaire et un évidement central qui est plus large que cette dernière, lorsqu'on les observe en coupe transversale Ledit centreur assure une moins grande perte par frottement et moins d'usure. L'addition sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une coupe transversale fragmen- 2504 Z 20 taire à grande échelle du centreur du joint homocinétique selon la présente addition: et la figure 2 représente schématiquement deux dents du centreur de la figure 1 dans plusieurs positions. Le centreur selon la présente addition est dési- gné par 136 sur la figure l La plus grande différence en- tre ledit centreur et le centreur 86 décrit dans le brevet principal réside dans la configuration des dents ou ner- vures et dans la différence entre les dimensions, en l'ob- servant en coupe, de la dent centrale et de l'évidement central en comparaison des dents et rainures circulaires. Un élément 138 du centreur peut être réalisé dans la tra- verse 88, mais est de préférence remplaçable Dans ce cas, l'élément du centreur peut comporter une tige 140 qui peut être ajustée à force dans un alésage de la traverse 88 ou qui peut être filetée, comme représenté, et vissée dans le trou taraudé 96 de la traverse 88 Un élément 142 du cen- treur peut être formé de la même manière dans la traverse mais est aussi de préférence remplaçable Dans ce cas, l'élément 142 peut comporter une tige 144 qui peut être ajustée à la presse dans un alésage de la traverse 90 ou qui peut être filetée, comme représenté, et vissée dans l'orifice taraudé 102 de la traverse 90 Les tiges filetées et 144 peuvent également traverser les orifices 96 et 102 et peuvent être assujetties par des écrous derrière les traverses 88 et 90 Comme cela s'applique également aux éléments 92 et 98 du centreur, les éléments 138 et 142 peuvent être alors enlevés et remplacés sans qu'il soit nécessaire de remplacer l'ensemble du joint homocinétique 10. L'élément 142 du centreur présente une nervure ou dent circulaire 146 et au centre de cette dernière une dent plus épaisse 148, lesdites dents étant séparées par une gorge circulaire 150 L'élément 138 du centreur com- porte une nervure ou dent circulaire 152 entourée d'une dent ou ner\ure circulaire partielle externe S 54 Uriv giorcle circulaire 156 est menagée entre les dents 152 et 154 et un évidement AV 4 220 central 158 est creusé dans la dent circulaire 152 pour loger la dent centrale 148. Les dents 146, 148, 152 et 154 sont positionnées sur un segment sphérique de manière que les centres se trouvent auxpoints o les axes des tourillons des croisil- lons se croisent, comme dans le cas des dents 104, 106, , 114, 116 et 118 de la forme de réalisation du brevet principal. Les dents des éléments 138 et 142 sont décalées d'une demi-dent de façon qu'elles puissent engrener d'une manière généralement analogue aux dents de pignonsclassi- ques Cependant, les dents présentent des profils qui sont très différents de ceux des pignons classiques Les dents circulaires 146 et 152 ainsi que la dent centrale 148 pré- sentent toutes des parties intermédiaires qui sont plus épaisses que leurs parties extrêmes interne et externe correspondant respectivement à la racine et au sommet des dents Les parties internes des dents sont également détalonnées par rapport aux parties intermédiaires De même, les parties intermédiaires des gorges circulaires et 156 et l'évidement 158 sont plus étroits que les fonds et les parties supérieures des gorges et de l'évi- dement Lorsque les parties externes des dents 146, 148 et 152 sont de configuration à développante ou épicyclol- dale, le cercle de base à partir duquel le profil est réa- lisé présente un rayon qui est inférieur à celui du cercle primitif d'une quantité comprise entre 0 et 1/4 de la hau- teur de la dent, les dents étant détalonnées du cercle de base au cercle de pied Le détalonnage des dents circu- laires peut être important sans trop affaiblir les dents, grâce à leur configuration circulaire ou annulaire Avec cette configuration, les surfaces internes des dents si- tuées entre les cercles de base et de pied n'entrent habi- tuellement pas en contact d'autres dents, au moins dans une mesure importante Les parties internes détalonnées des dents forment principalement des protubérances de liaison qui font saillie vers l'extérieur au-delà des 2504 220 parties externes desdites dents de sorte que le cercle de base est éloigné du cercle de pied vers l'extérieur et est situé sur le cercle primitif ou près de ce dernier. Les configurations particulières des dents, gorges et évidement ont l'avantage de permettre au cen- treur 136 de fonctionner d'une manière satisfaisante, même lorsque des tolérances relativement grandes d'autres composants du joint homocinétique font varier l'écartement entre les éléments 138 et 142 du centreur Ainsi, l'espa- cement des cuvettes de portée varie dans la chape de liai- son, dans la concentricité ou l'excentricité des touril- lons et dans les cuvettes proprement dites ainsi que dans l'écartement des cuvettes de portée des fourches extrêmes. Une variation de l'espacement de la base postérieure des éléments du centreur par rapport au cercle primitif des dents peut également se produire Naturellement, les tolé- rances peuvent être cumulatives ou peuvent se compenser. Cependant, avec la forme particulière des dents,des gorges et de l'évidemment utilisés, de telles tolérances sont admissibles même si elles sont cumulatives Lorsque les dents présentent un profil ou configuration classique à développante en section droite, comme on le voit sur la figure 4 du brevet principal, des cales individuelles peuvent être nécessaires entre les éléments de liaison et les éléments du centreur pour compenser les variations d'écartement Cela exige des éléments supplémentaires et en particulier un travail supplémentaire. La configuration à développante des parties supé- rieures des dents permet au centreur 136 de fonctionner d'une manière satisfaisante en présence de plus grandes tolérances des dimensions de montage, mais se traduit par un certain écart par rapport au rapport constant entre les vitesses des arbres La forme épicycloidale des parties supérieures des dents assure un rapport constant et précis entre les vitessesmais avec des tolérances moins grandes quant aux variations des dimensions Il est possible d'avoir recours à des profils de dents approchant la configuration 2504 220 à développante ou la configuration épicycloidale ainsi que les' profils qui sont compris entre ces dernières De tels profils de la partie supérieure des dents au-dessus du cercle de base, se trouvant dans une partie intermé- diaire des dents 1 sont désignés dans le présent mémoire par profils classiques de dents d'engrenages. En examinant plus spécialement la figure 2, le centreur et plus particulièrement ses éléments 138 et 142 sont en prise et les dents sont espacées de façon que les cercles de base des éléments du centreur se touchent sur l'axe passant par les centres de ces deux éléments. La base d'une dent touche la base de la dent opposée sur le cercle de base lorsqu'elles se trouvent sur l'axe susmen- tionné Lorsque les éléments du centreur sont désalignés par rapport à cet axe dans une direction, la base de la première dent glisse le long de la surface externe de la seconde dent au-delà du cercle de base jusqu'à ce que la tête soit atteinte en un point o se produit la séparation des dents Ce point se trouve à l'endroit o le cercle de tête du premier élément du centreur et le cercle de base de l'autre élément se croisent Egalement, en partant de l'axe passant par les centres, si les éléments du centreur sont désalignés par rapport à cet axe dans la direction opposée, la base de la seconde dent glisse le long de la surface externe de la première dent au-delà du cercle de base jusqu'à ce que la tête soit atteinte Toutefois, il convient de noter qu'il ne se produit sensiblement pas de glissement entre les surfaces des dents au cours de la ro- tation normale des joints universels, mais seulement lors- que les angles changent En réalité, il se produit une cer- taine déviation des dents avec un certain contact de glis- sement mais ce dernier est relativement faible, en particu- lier si on le compare avec un dispositif centreur du type à bille qui présente un contact de glissement important lors de la rotation du joint universel. Avec les dents d'engrenages classiques à dévelop- pante, la ligne de contact est tangente aux deux cercles 2504 220 de base des deux pignons Toutefois, avec le profil des dents de la figure 1, la ligne de pression est plus près d'une ligne perpendiculaire à une ligne passant par les centres des pignons, l'angle de pression approchant zéro et ne correspondant qu'à la moitié environ de l'angle de pression de la ligne de pression de dents classiques ayant un profil à développante Ce plus petit angle de pression permet en particulier aux éléments du centreur de la fi- gure 1 de fonctionner d'une manière satisfaisante avec de plus grandes tolérances dans le joint homocinétique. Comme on le voit sur la figure 2, l'angle de pression de la ligne de pression est faible, ladite ligne de pression passant entre le point o le cercle de base de l'un des éléments du centreur coupe le cercle de tête du second élément et o le cercle de base de ce second élément du centreur croise le cercle de tête de l'élément cité en premier lieu En réalité, dans ce cas, la ligne de pression n'est pas vraiment une ligne droite mais suit plutôt le cercle de base d'un côté de l'axe de symétrie passant par les centres des éléments du centreur, puis suit l'autre cercle de base de l'autre côté dudit axe de symétrie, ce qui donne à cette ligne une configuration en S de faible amplitude. Avec des centreurs comportant des dents ayant un profil classique à développante, lorsque les joints sont articulés à de grands angles, par exemple de 45 , les flancs des dents se séparent rapidement des points de con- tact autour de la forme circulaire des dents Par consé- quent, de plus grandsécartements des dents sont nécessaires pour résister aux forces transversales tendant à désaligner les éléments du centreur et il peut en résulter une longé- vité trop courte Toutefois, lorsque les dents présentent le profil selon l'invention avec une partie externe ayant généralement le profil classique d'une dent d'engrenage et avec le détalonnage, on obtient une coopération plus étroite des dents d'engrenages, les surfaces des dents ayant ten- dance à se séparer moins rapidement lorsque les joints sont 2504 220 articulés suivant des angles plus importants En consé- quence, un moins grand écartement des dents peut encore leur permettre de supporter les forces transversales ten- dant à désaligner les éléments du centreur Ce plus faible écartement des dents accroit leur longévité. Les points de contact entre les dents des éléments du centreur se trouvent normalement dans le plan commun défini par les deux axes des arbres et ont tendance à glisser plutôt qu'à s'opposer aux forces agissant perpen- diculairement audit plan commun Les forces s'exerçant à des angles inférieurs à un angle droit sont la cause d'une résistance partielle et d'un glissement partiel se- lon la direction-dans laquelle elless'exercent Les élé- ments du centreur'et plus particulièrement leurs dents peuvent s'écarter légèrement pour résister à ces forces. en obligeant ainsi les flancs de contact à s'éloigner du plan commun La conformation particulière des dents permet à l'élément du centreur de résister plus efficacement aux forces tendant à désaligner les deux arbres, en particulier lorsque les forces s'exercent suivant des angles par rap- port au plan défini par les axes des deux arbres. En réalité, il s'est également avéré que les pro- fils particuliers des dents, des gorges et de l'évidement permettent de réaliser plus facilement les éléments du cen- treur que les profils des dents des éléments du centreur représentés sur la figure 4 du brevet principal par exemple. Les dents, les gorges et l'évidement peuvent être réalisés sur les éléments du centreur à la fois de la forme de réa- lisation de la figure 4 du brevet principal et de celle représentée sur la figure 1 de la présente demande en uti- lisant des fraises ayant la configuration de crémaillères. On fait pivoter chaque crémaillère autour de son cercle primitif le long du cercle primitif de l'élément du cen- treur Avec les dents des éléments 138 et 142 du centreur représenté sur la figure 1 du présent mémoire, les dents de la crémaillère présentent des flancs qui sont perpendi- culaires au cercle primitif de ladite crémaillère, de la 2504 220 face inférieure au cercle primitif Les surfaces supé- rieures du cercle primitif à la face supérieure des dents peuvent être inclinées de 15 par rapport aux surfaces inférieures, à titre illustratif. Le centreur 136 est muni de préférence d'une gaine de graissage 160 Cette dernière présente deux rives 162 et 164 qui sont maintenues par les éléments 138 et 142 du centreur Dans ce but, le premier élément 138 présente une gorge extrême ou partie en retrait 166 ainsi qu'une plaque adjacente de retenue 168 intercalée entre l'élément 138 du centreur et la traverse 88 La plaque de retenue comporte une bride périphérique 170 qui est concentrique à l'élément 138 et qui coopèrent avec la gorge 166 pour retenir la rive 162 Egalement, l'élément 142 du centreur présente une gorge extrême ou évidement annulaire 172 ainsi qu'une plaque adjacente de retenue 174 placée entre l'élément 142 et la traverse 90 La plaque de retenue 174 comporte aussi une bride périphérique 176 pour retenir la rive 164 de la gaine 160. 2504 220 REVENDICATIONS 1 Joint homocinétique destiné à coupler deux arbres ayant chacun une fourche extrême, caractérisé en ce qu'il comporte un centreur ( 136) présentant une pre- mière nervure circulaire ( 146) et une première gorge cir- culaire ( 150) formées sur une première traverse de liaison ( 90) supportée par une première fourche, la nervure ( 146) et la gorge ( 150) étant situées sur un axe de symétrie coïncidant avec l'axe de rotation de la première fourche, ladite première nervure ( 146) présentant une partie inter- médiaire plus-épaisse que ses parties extrêmes interne et externe en coupe transversale ladite première gorge ( 150) ayant une partie intermédiaire plus mince que ses parties extrêmes interne et externe en coupe transversale, et une seconde nervure circulaire ( 152) et une seconde gorge cir- culaire ( 156) formées sur une seconde traverse de liaison ( 88) supportée par une seconde fourche extrême, la seconde nervure ( 152) et la seconde gorge ( 156) étant situées sur un axe de symétrie coïncidant avec l'axe de rotation de la seconde fourche, ladite seconde nervure ( 152) ayant une partie intermédiaire plus épaisse que ses parties extrêmes interne et externe en coupe transversale, et ladit seconde gorge ( 156) ayant une partie intermédiaire plus mince que ses parties extrêmes interne et externe en coupe transver- sale. 2 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties externes desdites nervures ( 146, 152) ont des profils généralement à développante. 3 Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parties internes desdites nervures ( 146, 152) sont détalonnées. 4 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une dent centrale ( 148) sur la première traverse de liaison ( 90) qui est plus épaisse que la pre- mière nervure circulaire ( 146) en coupe transversale, ainsi qu'un évidement central ( 158) sur la seconde traverse de liaison ( 88) qui est plus large que la seconde gorge ( 156) 2504 220 de la seconde traverse ( 88) en coupe transversale. Joint selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite dent centrale ( 148) présente une partie intermédiaire qui est plus épaisse que ses parties extrêmes interne et externe en coupe transversale et en ce que ledit évidement l 158) présente une partie intermédiaire plus mince que ses parties extrêmes interne et externe en coupe transversale. 6 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première nervure circulaire ( 146) et la pre- mière gorge circulaire ( 150) sont formées sur un premier élément ( 142) du centreur qui est monté de manière amo- vible sur la première traverse de liaison ( 90) et en ce que la seconde nervure circulaire ( 152) et la seconde gorge circulaire ( 156) sont formées sur un second élément ( 138) du centreur qui est monté de manière amovible sur la seconde traverse de liaison ( 88). 7 Joint selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments ( 138, 142) du centreur présentent des tiges filetées ( 140, 144 ') qui sont vissées dans des alésages taraudés ( 96, 102) des traverses respectives ( 88, 90) de manière à être montées d'une façon amovible sur ces dernières. 8 Joint selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments ( 138, 142) du centreur présentent des gorges circulaires ( 166, 172) à proximité des traver- ses respectives l 88, 90) et une gaine ( 160) qui présentent des rives solidaires ( 162, 164) logées dans les gorges ( 166, 172) citées en dernier lieu. 9 Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque ( 168, 174) ayant une bride circulaire ( 170, 176) et intercalée entre chacun des élé- ments ( 138, 142) du centreur et la traverse respective ( 88, 90), les brides circulaires l 170, 176) desdites plaques ( 168, 174) étant à proximité des gorges ( 166, 172) citées en dernier lieu pour aider à retenir en place les rives ( 162, 164) de la gaine.