Brevet FR2523237A1 — publié le 19830916

CARDAN A DISPOSITIF D'AJUSTEMENT L'invention concerne une articulation à cardans comprenant deux parties d'accouplement et une bu- tée radiale, réglable axialement de façon continue pour li- miter l'angle entre ces deux parties. De tels dispositifs à cardan sont uti- lisés en particulier dans des machines lourdes, comme par exemple pour l'entraînement de laminoir, c'est-à-dire sur des arbres de grandes dimensions En raison du poids et des frottements, de tels arbres sont difficiles à mettre en position et à centrer, par exemple, lors du changement des cylindres, l'arbre doit être soutenu par des vérins et la partie libre du cardan alignée dans la position de montage. Le modèle d'utilité allemand 7716089 décrit un dispositif pour faciliter le montage, comprenant une butée d'angle de pliage Cependant, une butée fixéesur une des parties du cardan présente l'inconvénient qu'une partie d u cardan ne peut être pliée que jusqu'à un angle de pliage maximal dont la valeur se situe juste au-dessus de l'angle de fonctionnement. Une autre butée est décrite dans le brevet allemand 2711177 Deux boulons, fixés chacun à une partie du cardan, s'engagent à travers une ouverture pré- vue au centre du croisillon pour limiter l'angle de pliage par contact mutuel Le brevet US 4 195 495 décrit une butée constituée par deux morceaux de tubes fixés chacun autour d'une partie du cardan et venant en contact mutuel lorsque l'angle de pliage est maximal Cet angle maximal est ré- glable par rotation des tubes On connait également le bre- vet SE-AS 420 640 dans lequel la butée est constituée par deux coquilles à billes, coulissant l'une dans l'autre et entourant chacune une partie de l'articulation Une autre butée est décrite dans le brevet US 3,339,379, dans lequel des éléments en forme de crochet limitent l'angle de pliage. Le désavantage de ces dispositifs réside dans le fait qu'après démontage d'une partie de la machine reliée au cardan, par exemple un cylindre, l'extré- mité libre de l'articulation peut se mouvoir librement et tombe par son propre poids jusqu'à la butée Cela complique considérablement le remontage Par ailleurs, l'angle de plia- ge possible en fonctionnement est fortement limité. Le but de l'invention est de fournir un dispositif permettant de limiter la mobilité du cardan au repos, c'est-à-dire lorsque l'articulation ne tourne pas, avec un angle de pliage plus important, et de maintenir le cardan en toute position intermédiaire jusqu'à une position dans laquelle les deux parties de l'articulation sont ali- gnées et ceci, sans faire intervenir de forces extérieures inadmissibles De plus, un tel dispositif garantit au car- dan une possibilité de mouvement illimitée, sans force de rappel. Cet' objectif est atteint grâce au fait qu'un ensemble piston-cylindre, relié à une source de pression est adjoint à la butée en vue d'un ajustement ra- pide Selon l'invention, l'ensemble piston-cylindre est situé dans la région radiale extérieure du cardan et le piston peut augmenter la course de la butée sous l'action d'un fluide de pression La partie frontale du piston en mouvement vientalors en contact avec la face externe de l'autre partie du cardan Si le piston poursuit sa course, la seconde partie du cardan peut être amenée à un angle de pliage nul, à condition d'être dans une position in- termédiaire et libre de se mouvoir, c'est-à-dire non reliée à une partie de la machine En d'autres termes, l'articu- lation est amenée dans la position étirée ou les axes lon- gitudinaux des deux parties coïncident Le cardan peut alors être manipulé dans une direction horizontale ou ver- ticale, ou bien les deux en même temps Il est également possible,-par admission de fluide de pression, d'amener l'une ou l'autre partie du cardan dans une position de montage. Une autre possibilité d'utilisation du dispositif selon l'invention réside dans le fait qu'un ensemble piston-cylindre agencé sur une partie de l'articu- lation sert de butée pour l'autre partie, butée de posi- tion de repos ou de toute autre position intermédiaire entre la position étirée et la position de pliage maximale. Pour cela, il a été nécessaire de prévoir un système anti- retour pour couper l'alimentation en fluide de pression. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que le piston peut également être amené en contact avec la face extérieure de l'autre partie de l'articulation, par exemple l'entraîneur à bride, et y exercer une pression alors que cette partie est encore reliée à la machine De cette fa- çon, l'articulation reste dans la position précédente lorsque le cardan est déconnecté et ne tombe pas sous l'effet de la pesanteur, gardant ainsi la position de montage Ce blo- cage en position de l'articulation facilite considérablement le remontage Il est cependant essentiel, après reconnexion du cardan à la partie correspondante de la machine, que le piston puisse être rappelé en position de repos, conférant ainsi à l'articulation sa mobilité maximale. L'invention permet également de pallier les inconvénients des exemples de cardans décrits dans les brevets DE-OS 29 26 710 et SU-PS 239721 Dans ces cardans, des appendices fixes à chacune des parties de l'articula- tion et traversant le croisillon limitent le mouvement de l'articulation. Une autre caractéristique de l'inven- tion réside dans le fait que, selon un mode de réalisation le cylindre présente une forme annulaire et l'ensemble piston-cylindre entoure entièrement le croisillon Dans ce mode de réalisation, l'ensemble pistoncylindre est monté de préférence sur la partie de l'articulation reliée à l'arbre intermédiaire. La partie frontale du piston annulaire appuie sur la face arrière de l'autre partie de l'articu- lation, par exemple une bride prévue sur l'arbre L'arti- culation est maintenue dans sa position ou amenée en posi- tion étirée sous l'influence d'une pression supplémentaire quelle que soit la position initiale. Selon un autre mode de réalisation, l'ensemble piston-cylijîgye présente une forme compacte. Celui-ci est fixé sur/face arrière, c'est-à-dire celle avoisinant le cardan, de façon que l'oeilleton de la four- chette du cardan vienne en butée sur le piston lorsque l'articulation se plie La pression du pistou donne à la fourchette le réglage en position désirée De même, le piston, pour chaque valeur de pression, détermine une course de butée pour l'oeilleton de la fourchette. Une autre caractéristique de l'inven- tion réside dans la soupape de maintien de pression agencée dfns la conduite d'alimentation de l'ensemble piston-cylindre. Le but de cette soupape est de couper l'alimentation du cylindre en fluide de pression lorsque l'ensemble piston- cylindre est soumis à une pression statique élevée, c'est- à-dire lorsque le piston reste immobile malgré toute pres- sion supplémentaire. La soupape comprend un piston pré- sentant deux faces de sections différentes reliées par un perçage, longitudinal Lorsque la pression devient prédomi- nante sur la grande section du piston, celui-ci se déplace à l'encontre d'un ressort, ferme la sortie du fluide de pression au niveau de la petite face du piston et en même temps empêche l'admission du fluide de pression dans l'en- semble piston-cylindre et le retour Le cardan est alors bloqué dans la position qu'il occupe à ce moment. Des modes de réalisation préférés de l'invention sont décrites ci-après, en référence aux des- sins annexés dans lesquels la figure 1 est une coupe longitudi- nale d'un cardan muni des dispositifs d'ajustement annulai- re selon l'invention, en position étirée; la figure 2 est le même cardan en position pliée; la figure 3 est un schéma de commande pour un dispositif de réglage à quatre pistons simples; la figure 4 représente un cardan à quatre pistons en appui sur les oeilletons, et la figure 5 est une coupe longitu- dinale d'un piston et de la soupape associée, conforme à la figure 4. La figure 1 représente une articula- tion à cardans comprenant une première partie 1 et une se- conde partie 2 qui présente la forme de fourchettes reliées entre elles par un croisillon 3 Dans un premier mode de réalisation, la fourchette 1, reliée à l'arbre intermédiaire 4, porte un ensemble piston-cylindre 5 Celui-ci comprend un piston annulaire 9 agencé à l'in- térieur d'un cylindre comportant une partie interne 6, une partie externe 7 et un couvercle 8 Le piston, muni de stgments d'étanchéité 10, est rappelé contre le couvercle 8 par un ressort 11 Le couvercle 8 présente un raccorde- ment 12 pour l'admission du fluide de pression Sur la face du piston voisine de la face arrière 15 de la bride 14 de l'arbre 2 du cardan, est fixé un fourreau tubulaire 13 dont le diamètre interne est supérieur au diamètre de rota- tion du croisillon La longueur du fourreau 13 est telle que la fourchette 2 puisse, en fonctionnement, prendre l'angle de pliage nécessaire sans venir en contact avec la face arrière 15 de la bride. Lorsqu'un fluide de pression est in- troduit par le raccordement 12, le piston annulaire 9 se déplace à l'encontre du ressort 11, entraînant le fourreau 13 contre la face arrière 15 de la bride 14, amenant la fourchette 2 dans une position étirée telle que les axes des fourchettes 1 et 2 soient alignés, pour autant que la fourchette soit libre de se mouvoir. La figure 2 représente le même cardan que sur la figure 1, mais en position pliée dans laquelle le piston annulaire 9 est en position de repos La partie avant du fourreau 13 constitue alors une butée de pliage pour la fourchette-2 L'admission de fluide de pression permet d'ajuster l'angle de pliage "A" de façon continue jusqu'à la position de montage. La figure 4 représente un autre mode de réalisation de l'ensemble piston-cylindre selon l'invention. Les deux fourchettes d'un cardan, représentées en 21 et 22 sont reliées par un croisillon 23 Un ensemble piston- cylindre est disposé à chaque endroit o un oeilleton d'une fourchette vient en contact, lors du pliage, avec l'oeilleton de l'autre fourchette Il y en a quatre par cardan, à raison de deux sur la face arrière de la bride 27 et deux sur la partie intermédiaire 24 Un raccordemenmt 28 alimente chaque ensemble piston-cylindre en fluide de pression par l'intermédiaire d'une soupape à maintien de pression 40 La distance entre la face frontale 29 du piston et l'oeilleton voisin 25 est telle que le piston, au repos, permette au cardan un mouvement non limité. La figure 5 montre une coupe de l'en- s Imble piston-cylindre 26 et de la soupape 40 selon la fi- gure 4 Sur ces figures les mêmes parties portent les mêmes références Un piston 31 se déplace dans un cylindre 30, fixé sur la face arrière de la bride 27 de la fourchette 22. Un ressort de rappel 32 maintient le piston 31 dans sa position de repos Selon une forme d'exé- cution de l'invention, l'ensemble piston-cylindre constitue une unité de construction qui se monte comme telle. La soupape 40 est montée directement dans la bride 27 et maintenue par une vis 41 munie de perçages 42 reliés au raccordement en fluide de pression. La soupape 40 comprend un boltier 43 dans lequel un piston 44 est agencé pour coulisser axialement de façon étanche à l'encontre d'un ressort 45 Le piston 44 présente une face 47 de grande section, disposée au voisinage de l'arrivée du fluide de pression par une ouverture 46, et une face 48 opposée, de plus petite section Les deux faces sont reliées entre elles par un perçage axial 49 L'espace annulaire 50 créé par la différence de section des faces est déchargé en pression par un perçage 51 communiquant avec un espace sous pression nulle. L'admission à l'ensemble piston- cylindre 26 s'effectue par des perçages 52 prévus, dans le boîtier 43 et 53 prévu dans la bride 27 Un fluide de pression admis au raccordement 28 s'écoule dans les per- çages 42 de la vis 44 puis dans les perçages 53 et 34 dans la chambre de pression 33 de l'ensemble cylindre- piston La face frontale 29 du piston 31 appuie alors d'une distance correspondante sur l'oeilleton 25 de la fourchette. Si l'arbre du cardan est encore relié à une partie de machine, par exemple un cylindre, une pres- sion supplémentaire travaille comme suit: étant donnée la différence de section des faces 47 et 48, la force exercée sur la plus grande face 47 domine, entraînant le cylindre 44 à l'encontre du ressort 45 Jusqu'à un siège d'étanchéité 54 L'admission de fluide dans la chambre 33 est alors in- terrompue et le piston 31 conserve momentanément sa posi- tion, lorsque l'on supprime la pression dans la conduite 28, c'est-à-dire après avoir fini le montage, le piston 44 stéloigne du siège 54, entraînant un retour du fluide de pression qui se trouvait dans la chambre 33, le piston 31 revient dans sa position de repos et redonne au cardan toute sa mobilité La figure 3 montre un schéma de commande de l'alimentation des quatre ensembles 26 piston-cylindre fixés sur un cardan Tous les ensembles piston-cylindre et toutes les soupapes 40 sont reliés à la même source de pression 60 par l'intermédiaire d'une soupape 61 et d'un raccordement à fiche 62 Le cardan concerné est alors maintenu en position étirée ou dans une position pliée prédéterminée. Il est également possible de disposer un vase d'ex nyion (non représenté) dans la conduite de répartition/PUê cette façon, l'ensemble piston-cylindre pré- sente l'avantage de constituer une butée élastique lorsque les conduites sont remplies de fluide de pression, à l'ex- ception de lasoupape 40 Il est encore possible d'alimenter séparément les ensembles piston-cylindre d'un cardan com- plet Il existe encore la possibilité de plier les extré- mités libres de l'articulation dans toute direction sou- haitée, comme cela doit être le cas, par exemple, pour l'in- troduction des cales dans un laminoir. De plus, le dispositif d'ajustement selon l'invention, par alimentation del'ensemble piston- cylindre de manière alternative ou par impulsions successi- ves, permet de communiquer à la partie libre du cardan un mouvement d'approche par approximations successives, ce qui facilite considérablement le centrage. REVENDICATIONS I/ Articulation à deux cardans comprenant chacun deux parties d'accouplement, en particulier deux fourchettes de cardan reliées entre elles par un croi- sillon, ainsi qu'une butée radiale, réglable axialement de façon continue pour limiter l'angle entre ces deux parties, articulation caractérisée en ce qu'un ensemble piston-cylin- dre relié à une source de pression est joint à la butée en vue de son ajustement rapide. 2/ Articulation selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que l'ensemble piston-cylindre comprend un piston ( 9, 13) annulaire entourant le cardan et se déplaçant sous l'effet du fluide de pression dans un cy- lindre annulaire ( 6, 7) entourant l'une des parties du car- dan et formant une butée pour l'autre partie. 3/ Articulation selon la revendi- cation 2, caractérisée en ce qu'un ensemble piston-cylindre est fixé sur la partie reliée à l'arbre intermédiaire ( 4) et que le piston forme une butée pour l'arrière de l'autre par- tie ( 2) entrainant la partie de machine. 4/ Articulation selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que l'ensemble piston-cylindre constitue une unité de montage ( 26) montée sur l'une des par- ties ( 22) dont le piston ( 31) forme une butée pour l'oeille- ton de l'autre partie ( 21). / Articulation selon la revendi- cation 4, caractérisée en ce que l'ensemble piston-cylindre est fixé sur la face arrière de la partie ( 22) d'articula- tion reliée à la partie de machine entrainée et que le pis- ton ( 31) forme une butée pour l'oeilleton ( 25) de la partie ( 21) reliée à l'arbre intermédiaire ( 24). 6/ Articulation selon les reven- dications 1, 4 et 5, dans laquelle le cardan comprend deux fourchettes reliées entre elles par un croisillon, caracté- risée en ce que chaque partie ( 21, 22) présente deux ensem- bles piston-cylindre ( 26) agencés sur les fourchettes des cardans. 7/ Articulation selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée par une soupape de main- tien de pression ( 40) agencée dans le circuit d'alimentation ( 63) en fluide de pression en vue de permettre de bloquer le cardan selon un angle prédéterminé. 8/ Articulation selon la revendi- cation 7, caractérisée en ce que la soupape ( 40) laisse pas- ser le fluide de pression jusqu'à ce que les pistons ( 31) des ensembles piston-cylindre ( 26) viennent en contact avec les parties ( 21, 22) d'articulation correspondante et empêche l'alimentation et le retour en fluide lorsque s'établit une pression dans la conduite ( 63) après que le piston ( 31) soit en contact avec la partie correspondante. 9/ Articulation selon les revendi- cations 7 et 8 caractérisée en ce que la soupape ( 40) comprend un boitier ( 43) dans lequel un piston ( 44), présentant une face de grande section ( 47) reliée par un perçage axial ( 49) à une face de petite section ( 48), peut se déplacer sous l'effet d'un fluide de pression à l'encontre d'un ressort et un siège d'étanchéité ( 54) formant butée de non retour du fluide de pression lorsque le piston ( 44) s'appuie dessus lorsque la pression sur la grande face prédomine la force du ressort.