Brevet FR2522096A1 — publié le 19830826

La présente invention concerne un joint de Cardan constitué par deux éléments pour assemblage avec des arbres à relier et dont un comporte un élément de guidage, muni en particulier d'une gorge circu- laire, orienté essentiellement suivant l'axe longitudinal dudit élé- ment, cintrée autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal, et dans laquelle s'engagent au moins deux organes de transmission de l'effort, diamétralement opposés et affectés au second élément de joint, tels que des billes. -Des joints de Cardan de ce type sont connus (brevet des Etats-Unis d'Amérique n'1 836 095 par exemple), dont la cinématique correspond certes également à celle d'un joint de Cardan, mais dont les deux élé- ments sont reliés par un croisillon à gorges et un nombre approprié de billes La fonction de ce joint n'est assurée que par le nombre élevé de pièces, de sorte que sa production est difficile et peu éco- nomique. Un joint universel est par ailleurs connu (brevet des Etats-Unis d'Amérique N 1 763 206 par exemple), qui comprend une fourche et un élément intérieur, et utilise deux billes pour la transmission du couple Des frottements importants sont probables par suite du guidage des billes dans des évidements de la pièce intérieure, de sorte que seul un mauvais rendement peut finalement âtre obtenu Ces inconvé- nients ne peuvent être évités que par une lubrification appropriée des corps roulants et des glissières. L'invention vise à simplifier un joint de Cardan de façon qu'il ne comporte qu'un minimum de pièces simples, permettant ainsi une fabri- cation économique Une transmission du couple à faibles frottements doit en outre être obtenue. Selon une caractéristique essentielle de l'invention a) des surfaces de guidage sont prévues de part et d'autre de la gorge de l'élément de guidage, avec un rayon de courbure et dont les centres se situent sur l'axe longitudinal de l'élément de joint; b) le second élément de joint comporte une pièce interne avec un alé- sage perpendiculaire à l'axe longitudinal; c) des surfaces d'appui, de même rayon que les surfaces de guidage, sont prévues dans la pièce interne, aux deux extrémités de 2 2522096 l'alésage; et d) l'alésage de la pièce interne contient au moins trois organes de transmission de l'effort avec appui mutuel. Dans cette réalisation, le guidage mutuel des deux éléments de joint est avantageusement assuré par l'élément de guidage et la pièce interne du second élément La transmission du couple est assurée par les corps roulants, logés dans la gorge de l'élément de guidage, la disposition d'un corps roulant supplémentaire entre les deux billes assurant une transmission de l'effort à faible frottement Ce frotte- ment est faible parce que la disposition de trois organes au moins permet un roulement, contrairement au cas de deux corps roulants. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce interne est un tube relié par la surface enveloppe extérieure au second élé- ment de joint. L'avantage de cette solution réside dans le fait que l'emploi d'un tube et de billes comme corps roulants garantit une fabrication simple et économique, car il s'agit de pièces simples et peu coûteuses, utilisables dans une telle construction. Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes de transmission de l'effort sont trois billes de même taille, dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur de l'alésage, ou deux billes de même taille logées dans des gorges et entre lesquelles sont disposées au moins trois billes plus petites servant de corps d'appui. L'emploi d'éléments d'appui appropriés entre les billes servant à la transmission du couple proprement dite garantit que lesdites billes ne roulent jamais en sens opposé, par suite du sens de rotation correspondant, mais que la déviation par les billes d'appui, toujours dans le sens de rotation, assure le sens de roulement correct, à faible frottement. Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes de transmission de l'effort utilisés sont deux billes et un rouleau dis- posé entre ces dernières. Le principe du sens de roulement approprié en cas de mouvement angulaire du joint de Cardan est satisfait dans ce cas aussi, car les 3 2522096 deux corps roulants transmettant l'effort prennent appui sur le rou- leau disposé entre eux Afin de réduire la pression surfacique sur le rouleau, il est possible d'usiner dans ce dernier une gorge cor- respondant au rayon des corps roulants. 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 les- quels: la figure 1 est l'élévation latérale d'un joint de Cardan en coupe; la figure 2 est une autre élévation du joint selon figure 1; la figure 3 représente le joint selon figure 2 en position de bra- quage, avec coupe partielle; la figure 4 est la section du joint selon figure 1; les figures 5 et 6 sont la coupe de deux pièces internes du second élément de joint; la figure 7 représente une position de montage du joint selon figure 1; et la figure 8 représente le sens d'introduction des corps roulants. Le joint de Cardan selon figure 1 est essentiellement constitué par deux éléments, dont un est réalisé en élément de guidage 1 Ce dernier comporte une gorge 2 circulaire, orientée suivant l'axe lon- gitudinal 3 La gorge 2 sert de logement aux organes de transmission de l'effort 4 Le second élément de joint 5, comportant une bride 6 pour le raccordement à un arbre, est disposé dans la cavité de l'élément de guidage 1 Le second élément de joint 5 est muni d'une pièce interne 7 qui, dans cet exemple de réalisation, est un tube dont l'alésage intérieur 8 contient les organes de transmission de l'effort 4 Ces derniers sont, dans cet exemple de réalisation, deux billes 9 roulant dans une gorge 2 appropriée de l'élément de guidage 1 et entre lesquelles un rouleau est prévu comme élément d'appui Par suite de la disposition d'un troisième organe, le roulement des billes 9 par rapport au rouleau 10 assure des sens de rotation identiques à ces organes 9 et 10. Sur la figure 2,/on reconnaît l'élément de guidage l avec sa gorge 2, ainsi que la bride 6 du second élément de joint 5 avec sa pièce interne 7 Cette dernière comprend l'alésage 8 servant de logement aux billes 9. La figure 3 représente le joint selon figure 2 en position de braquage Lors d'un braquage du joint suivant un angle 11, l'élément de guidage 1 demeure avec la gorge 2 dans la position correspondante, et les billes 9 permettent la déviation du second élément de joint 5. La pièce intérieure 7 tourne alors par rapport aux billes 9 Cette cinématique correspond rigoureusement à celle d'un joint de Cardan classique à croisillon. La figure 4 est la coupe d'un tel joint, avec la pièce de gui- dage 1 et sa gorge 2 dans laquelle sont logées les billes 9 La bride 6 comporte des trous de fixation 12 Le second élément de joint 5 est simplement représenté en coupe, avec la pièce interne 7 dont l'alésage 8 contient les billes 9 de transmission de l'effort, et l'élément d'appui constitué par le rouleau 10, dans la gorge 13 duquel roulent les billes 9 Les faces frontales 14 du rouleau 10 présentent un rayon correspondant au diamètre de l'alésage, ce qui permet une rotation de l'ensemble de l'élément. La figure 5 représente une pièce intérieure 7, dont l'alésage 8 contient trois billes 9 de même taille L'organe dlappui est cons- titué par une bille supplémentaire 15, ce qui permet d'utiliser dans ce cas dès organes identiques. Sur la figure 6, l'alésage 8 de la pièce interne 7 contient par contre deux billes 9 pour la transmission de l'effort et des billes 16 plus petites comme organe d'appui Trois petites billes 16 au moins doivent être réparties dans ce cas sur la circonférence pour assurer un appui statique parfait aux billes 9. Les figures 7 et 8 représentent le montage d'un tel joint, au cours duquel le second élément 5 est, après rotation de 90 , introduit axialement dans l'élément de guidage 1 par l'ouverture 17, de sorte que les billes 9 et le rouleau 10 sont ensuite introduits axialement par la même ouverture 17, suivant l'axe longitudinal 3 Après réa- lignement du second élément 5, le joint est prêt à l'emploi et pré- sente simultanément une protection axiale. 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. 6 2522096 Revendications 1 Joint de Cardan constitué par deux éléments pour assemblage avec des arbres à relier et dont un comporte un élément de guidage, muni en particulier d'une gorge circulaire, essentiellement orientée suivant l'axe longitudinal dudit élément, cintrée autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal, et dans laquelle s'engagent au moins deux organes de transmission de l'effort, diamétralement opposés et affectés au second élément, ledit cardan étant caractérisé en ce que: a) des surfaces de guidage sont prévues de part et d'autre de la gorge ( 2) de l'élément de joint ( 1), avec un rayon de courbure et dont les centres se situent sur l'axe longitudinal ( 3) de l'élément de joint ( 1); b) le second élément de joint-( 5) comporte une pièce interne ( 7) avec un alésage ( 8) perpendiculaire à l'axe longitudinal ( 3); c) des surfaces d'appui, de même rayon que les surfaces de guidage ( 18), sont prévues dans la pièce interne ( 7), aux deux extré- mités de l'alésage ( 8); et d) l'alésage ( 8) de la pièce interne ( 7) contient au moins trois organes de transmission de l'effort ( 4) avec appui mutuel. 2 Joint de Cardan selon revendication 1, caractérisé en ce que la pièce interne ( 7) utilisée est un tube relié par sa surface enve- loppe extérieure au second élément de joint ( 5). 3 Joint de Cardan selon revendication 1, caractérisé en ce que les organes de transmission de l'effort ( 4) utilisés sont trois billes ( 9) de même taille et dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur de l'alésage ( 8). 4 Joint de Cardan selon revendication 1, caractérisé en ce que les organes de transmission de l'effort ( 4) utilisés sont deux billes ( 9) de même taille, guidées dans des gorges ( 2) et entre lesquelles sont disposées trois petites billes ( 16) au moins constituant les organes d'appui. Joint de Cardan selon revendication 1, caractérisé en ce que les organes de transmission de l'effort ( 4) utilisés sont deux billes ( 9) et un rouleau ( 10) disposé entre lesdites billes.