Brevet FR2515756A1 — publié le 19830506

La présente invention se rapporte au domaine des constructions mécaniques et a notamment pour objet une articulation sphérique. L'invention peut btre utilisée avec le plus de succès dans la production de pieces laminées dans l'industrie automobile et des -tracteurs, en vue de transmettre des couples moteurs importants entre des arbres disposés sous un angle l'un par rapport à l'autre. On connaît une articulation sphérique (voir l'ouvrage "Kardannye peredachi" rédigé par S.NOKozhevnikov et P.D.Perfilev, Kiev, "Tekhnika", 1978, pp.68-73), laquelle articulation comporte des pièces sphériques intérieure et extérieure qui sont reliées cinématiquement l'une à l'autre par l'intermédiaire de billeslogées dans des cannelures méridiennes pratiquées régulièrement sur la surface intérieure de la pièce sphérique exté rieur et sur la surface extérieure de la pièce sphérique intérieure. Chacune des cannelures méridiennes reçoit une seule bille et il n'y a aucun rattrapage des jeux.Cette conception ne permet de transmettre que de faibles couples moteurs allant jusqu'à 9,8.1Ok'0m0 On arrive à transmettre des couples moteurs plus importants, de l'ordre de 14,71.103 N.m, à l'aide d'une autre articulation sphérique connue (voir le brevet d'invention français N 745827). Cette articulation sphérique comprend des pièces sphériques intérieure et extérieure reliées chacune 9 un arbre et disposées 1 'une dans 1 'autre, une bague intermédiaire sphérique intercalée entre lesdites pièces sphériques, des paliers sphériques à disposition méridienne entre la pièce intérieure et la bague intermédiaire sphérique et entre la pièce extérieure et ladite bague intermédiaire sphérique0 Les paliers sphériques montés entre la pièce intérieure et la bague intermédiaire sphérique sont décalés suivant une circonférence par rapport à leurs homologues montés entre la bague intermédiaire sphérique et la pièce extérieure. Chacun des paliers sphériques comporte une rangée de billes. Ce sont les paliers sphériques disposés entre les pièces sphériques extérieure et intérieure qui assurent la transmission du couple moteur de l'arbre de commande à 1 'arbre commandé. Dans une articulation sphérique de ce type, les paliers sphériques sont emmanchés suivant un ajustement cylindrique sur les pièces sphériques et la bague intermédiaire sphérique, ce qui entrain une répartition non uniforme des pressions et une augmentation de la charge de choc lors du rattrapage des jeux et oonduit à une concentration plus importante des contraintes aux endroits d'ajustement des paliers sphériques. Lors de la transmission de couples moteurs élevés, cela se traduit par une diminution de la tenue en service de l'articulation et une complication des réparations et de l'entretien de celle-ci. L'invention vise donc une articulation sphérique de conception plus simple dont les pièces intérieure et extérieure seraient mises en contact avec les billes d'une manière contribuant à la fiabilité et à la tenue en service de cette articulation lors de la transmission de couples moteurs importants entre des arbres disposés sous un angle l'un par rapport à llautre. Le problème ainsi posé est résolu à laide d'une articulation sphérique, du type comportant une pièce extérieure reliée à un arbre commandé, une pièce sphérique intérieure reliée à un arbre de commande et disposée dans la pièce extérieure, des billes logées entre la pièce extérieure et la pièce sphérique intérieure pour la transmission d'un couple moteur de l'arbre de commande à l'arbre commandé, laquelle articulation est caractérisée, selon l'invention, en ce que des cannelures méridiennes recevant les billes sont réalisées régulièrement suivant une circonférence sur la pièce sphérique intérieure sur laquelle sont montés des coussinetssphériques dont chacun présente, du c8té de la pièce sphérique intérietire, une cannelure méridienne disposée au-dessus de la cannelure méridienne de la pièce sphérique intérieure dans laquelle sont logées lesdites billes, et du c8té de la pièce extérieure, un talon sphérique sur lequel prend appui une clavette munie d'un logement recevant ledit talon sphérique et disposée dans la pièce extérieure qui présente des rainures pour lesdi clavettes, a une forme cylindrique et est mie d'un couvercle en bout recevant des éléments élastiques agissant sur lesdites clavettes. Le fait de disposer les billes directement sur la pièce sphérique intérieure, dans les cannelures méridiennes, et d'assurer le contact des pièces, lors de la transmission du couple moteur, à l'aide de clavettes sollicitées élastiquement par des éléments appropriés, permet de simplifier considérablement la conception de l'articulation sphérique et d'augmenter l'angle d'inclinaison de l'arbre de commande par rapport à l'arbre commandé lors de la transmission d'un couple moteur important. D'autre part, on arrive à obtenir la capacité de charge indispensable de l'articulation sphérique grâce à la répartition uniforme de la charge entre les billes après le rattrapage des jeux radiaux entre celles-ci, les coussinets sphériques et la pièce sphérique intérieure.Les opérations d'assemblage et de désassemblage de l'articulation deviennent plus simples, les éléments constituant cette articulation se caractérisent par une tenue en service prolongée. Une telle articulation sphérique peut transmettre des couples moteurs allant jusqu'à 588,42 . 103-N.m. Il est rationnel que l'angle d'inclinaison des clavettes soit de 1,1 à 1,3 fois inférieur à l'angle de frottement. Ceci assure une fixation stable des éléments constituant l'articulation et un contact constant de ces éléments lors du fonctionnement de l'articulation > ainsi qu'un choix optimal des dimensions de l'articulation en conformité avec le couple moteur à transmettre. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références au dessin unique annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une articulation conforme à l'invention, l'angle OL étant égal à O - la figure 2 est une vue en coupe suivant I - I de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe axiale de l'articulation sphérique, l'angle Cd étant supérieure à 00. L'articulation sphérique conforme à l'invention comporte une pièce cylindrique extérieure 1 reliée d'un côté à un arbre commandé 2, et une pièce sphérique intérieure 3 qui est reliée à un arbre de commande 4 et est disposée dans la pièce cylindrique extérieure 1. Sur la surface extérieure de la pièce sphérique intérieure 3 sont réalisées, régulièrement suivant une circonférence, des cannelures méridiennes 5 dans lesquelles sont logées trois billes 6. Sur la surface extérieure de la pièce sphérique intérieure 3 sont montés des coussinets sphériques 7 dont chacun présente, du côté de la pièce sphérique intérieure 3, une cannelure méridienne 8 recevant les billes 6,et du c8té de la pièce cylindrique extérieure, un talon ou pivot sphérique 9. Sur chaque coussinet sphérique 7, plus précisément sur son talon sphérique 9, est montée une clavette 10 disposée dans une rainure Il de la pièce cylindrique extérieure 1 et sur laquelle agit axialement un élément élastique tel qu'un ressort 12. La pièce cylindrique extérieure 1 est munie d'un cauvercle en bout 13 contenant les ressorts 12 associés aux clavettes 10. L'articulation sphérique conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante. Lors de la transmission du couple moteur entre l'arbre de commande 4 et l'arbre commandé 2 disposés, l'un par rapport à l'autre, sous un certain angle (sur la figure 1, 0(= 00), les ressorts 12 agissent sur les clavettes 10 en les déplaçant dans les rainures Il de la pièce cylindrique extérieure 1. Les clavettes 10, en se déplaçant dans les rainures 11, font pivoter les coussinets sphériques 7 autour de leurs talons ou pivots sphériques 9 et les serrent contre les billes 6 et la pièce sphérique intérieure 3o Ceci assure le rattrapage des jeux radiaux entre la pièce sphérique intérieure 3, les coussinets sphériques 7, les billes 6 et les clavettes 10, et par conséquent, un contact str entre tous ces éléments.Le couple moteur est transmis de l'arbre de commande 4 à l'arbre commandé 2 par l'intermédiaire des billes 6 logées dans les cannelures méridiennes 8 et 5, respectivement, du coussinet 7 et de la pièce 3o Lorsque l'angle d'inclinaison de l'arbre 4 change (figure 3), la pièce sphérique intérieure 3 change de position par rapport aux coussinets sphériques 7. Les billes 6 roulent alors dans les cannelures 5 t 8, les clavettes 10, sollicitées par les ressorts 12, agissent sur les coussinets sphériques 7 de ânière à les serrer contre les billes 6 et la pièce sphérique intérieure 3 Ceci assure le rattrapage des jeux radiaux entre la pièce sphérique intérieure 3, les billes 6 et les coussinets sphériques 7 et rétablit un contact sflr entre les éléments mentionnés0 Le couple moteur est, dans ce cas aussi, transmis de l'arbre de commande 4 à l'arbre commandé 2 par l'intermédiaire des billes 6 logées dans les cannelures méridienne 5 et 8 de la pièce intérieure 3 et des coussinets sphériques 70 REVENDICATIONS 1o Articulation sphérique, du type comportant une pièce extérieure (1) reliée à un arbre commandé (2), une pièce sphérique intérieure (3) reliée à un arbre de commande (4) et disposée dans la pièce extérieure (1), des billes (6) logées entre la pièce extérieure (1) et la pièce sphérique intérieure (3) pour la transmission du couple moteur de 1 'arbre de commande (4) à 1 'arbre commandé (2), caractérisée en ce que sur la pièce sphérique intérieure (3) sont réalisées des cannelures méridiennes (5) recevant les billes 6 et réparties sur cette pièce régulièrement suivant une circonférence, et sont montés des coussinets sphériques (7) dont chacun présente, du côté de la pièce sphérique intérieure (3), une cannelure méridienne (8) disposée au-dessus de la cannelure méridienne (5) dans laquelle sont logées les billes (6), et du c8té de la pièce extérieure (1), un talon ou pivot sphérique (9) sur lequel vient appuyer une clavette (10) munie d'un logement recevant le talon sphérique (9) et logée dans la pièce extérieure (1), laquelle présente des rainures (11) recevant les clavettes (10), ladite pièce extérieure (1) ayant une forme cylindrique et étant munie d'un couvercle en bout (13) dans lequel sont disposés des éléments élastiques (12) agissant sur les clavettes (10). 2. Articulation sphérique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison des clavettes (10) est de 1,1 à 1,3 fois inférieur à l'angle de frottement0