Brevet FR2531508A1 — publié le 19840210

L'invention concerne d'une manière générale les ensembles à joints universels, et plus particulièrement des fourches à bride pour de tels joints l' Les joints universels en particulier ceux utilisés dans les transmissions de vélicules, sont conçus po=u tourner rapidement sous des charges de torsion importantes Ainsi qu'il est bien connu dans la technique, des pièces de joints universels telles que les fourches doivent être soigneusement équi- librées pour se comporter convenablement L'équilibrage est particulièrement important dans le cas de pièces tel- les que les fourches à bride, dont une proportion relati- vement élevée de la masse est située à une distance impor- tante de l'axe de rotation. Des pièces individuelles de joints universels tel- les que les fourches à bride sont équilibrées avant leur assemblage Un procédé typique d'équilibrage de fourches consiste à percer des trous dans la fourche finie pour éliminer la masse excessive du côté "lourd" Une opération typique d'équilibrage de fourches à bride consiste à 'percer plusieurs trous peu profonds d'équilibrage sur la face ar- rière de la bride, à proximité de son bord extérieur La pratique classique a consisté à déplacer les trous dléqỉi librage radialement vers-l'extérieur jusqu'au bord péri- phérique de la bride et le plus loin possible du centre de rotation de la bride pour obtenir la plus grande efficacité O Les techniques classiques d'équilibrage de fourches à bride posent plusieurs problèmes La profondeur des trous d'équili brage est limitée par l'épaisseur de la bride, et le diamè- tre des trous d Uéquilibrage doit être assez faible pour éviter la bague pilote de la bride complémentaire sur la face arrière de la bride Souvent, un ou deux trous duéqui- librage peu profonds, de faible diamètre, n'éliminent pas suffisamment de masse du côté lourd de la bride, et un plus grand nombre de trous doit être percé le long de la péri- phérie de la bride, dans des zones ou ces trous sont les plus efficaces. Avec l'utilisation croissante de matériaux plus légers et de plus faible densité, tels que la fonte, il est souvent nécessaire d'éliminer un plus grand volume de matière lors de l'opération d'équilibrage, c'est-à-dire de réaliser de plus gros trous d'équilibrage Les fabri- cants, en passant à de tels matériaux de plus faible den- sité, risquent d'être confrontés à des problèmes, car on dispose de peu de place pour éliminer davantage de poids. Ces problèmes peuvent être évités en apportant un plus grand soin aux étapes précédentes de fabrication, telles que la coulée et l'usinage, afin de maintenir des tolé- rances plus étroites que celles qui étaient auparavant né- cessaires, avant l'équilibrage La réduction des tolérances exige évidemment un effort et un coût supplémentaires. L'invention concerne une fourche à bride pouvant être percée de trous d'équilibrage situés en une position optimale Cette position optimale permet de réaliser des trous d'équilibrage de plus grand diamètre et de plus gran- de profondeur En raison de l'efficacité de la présente invention, les tolérances à respecter au cours des étapes précédentes de fabrication n'ont pas à &tre resserrées et peuvent même être relâchées lorsque l Uon travaille sur des Matériaux légers. L'invention concerne donc une fourche à bride pré- sentant une face avant de laquelle deux oreilles, traver- sées chacune d'un trou de plier, font saillie axialement. La face arrière de la bride est percée d'un trou d'équili- brage qui est situé au-dessous de lune des oreilles et radialement vers l'intérieur de la surface radiaelement extérieure de l'oreille Dans une forme préférée de réali- sationa la fourche à bride comporte une semelle d'équili- brage disposée sous l'oreille et dans laquelle le trou d'équilibrage est percé Le trou peut traverser totalement la bride et pénétrer dans l'oreille L'invention peut no- tamment être adaptée à des fourches à bride réalisées en fonte. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation d'une fourche à bri- de de l'art antérieur, la figure 2 est une vue de la face arrière de la fourche à bride de l'art antérieur représentée sur la fi- gure 11; la figure 3 est une élévation de la fourche à bri- de selon l'invention; et la figure 4 est une vue de la face arrière de la fourche à brides représentée sur la figure 3. Pour comprendre et apprécier totalement l'invention, il est nécessaire de comprendre les dispositifs typiques de l'art antérieur Les figures 1 et 2 représentent une four- che à bride 10 typique de l'art antérieur, en acier forgé, pour grande puissance La fourche 19 comprend une bride an- nulaire indiquée globalement en 12 et comprend une face avant 11 et une face arrière 13 La fourche 10 possède un axe longitudinal 18 autour duquel elle peut tourner. Deux oreilles 16, espacées symétriquement et radia- lement, font saillie à peu près perpendiculairement de la face avant 11 Chaque oreille est traversée d'un alésage 22 destiné à recevoir un tourillon transversal La surface extérieure de chaque oreille 16 présente des trous taraudés 23 destinés à recevoir des vis à tête qui maintiennent une bague extérieure de palier. Chaque oreille 16 présente une surface radialement 425 extérieure 31, adjacente à la face avant 11 de la-bride. Les oreilles sont reliées par-un pontet 35 qui supporte les oreilles en torsion Le pontet 35 présente des encoches opposées 43 espacées symétriquement entre les oreilles 16 afin de permettre au joint universel-d'atteindre des an- gles maximaux, ainsi qu'il est bien connu dans le techni- que O Comme représenté sur la figure 2, la face arrière 13 de la bride présente un épaulement de 1,6 à 3,2 mm, qui sert de bague pilote 30 pour centrer ou guider une bride complémentaire, ainsi qu'il est bien connu dans la techni- que Les bagues pilotes peuvent être de tout diamètre suf- fisant pour convenir à une bride complémentaire appropriée. des trous 14 de montage de la bride complémentaire sont es- pacés circonférentiellement en formant un cercle 15 de trous de boulonnage Les trous 14 traversent totalement la bride 12 La face arrière 13 présente un évidement 36 situé au- dessous du pontet 35 et destiné à recevoir un écrou de montage d'un arbre de sortie pour le montage de la bride complémentaire sur une transmission, ou un écrou de montage sur un arbre à pignon pour le montage de la bride complé- mentaire sur le pignon d'un arbre. La face arrière 13 présente en outre des trous d'équilibrage 40 qui sont percés en des points déterminés judicieusement dans la fourche pour équilibrer la rotation de la fourche 10 autour de l'axe 18 Dans l'art antérieur, les trous d'équilibrage tels que ceux représentés en 40 sont espacés radialement vers l'extérieur le plus possible et situés radialement à l'extérieur des surfaces 31 des oreil- les, surfaces situées le plus radialement à l'extérieur. Ceci est la pratique courante, car l'efficacité d'un trou d'équilibrage augmente géométriquement avec son éloignement de son axe de rotation 18 Il convient de noter que les trous 40 sont d'une profondeur inférieure à l'épaisseur de la bride 12 afin de ne pas la traverser totalement et d'évi- ter de risquer de détériorer la structure de la fourche Il est courant, dans l'art antérieur, de percer plusieurs trous 525 d'équilibrage afin d'enlever suffisamment de poids pour éta- blir l'équilibre en rotation d'une fourche. Une forme préférée de réalisation de l'invention est représentée sur les figures 3 et 4 Comme montré sur la figure 3, une fourche 110 à bride en fonte comporte une bride annulaire 112 ayant une face avant 111 et une face ar- rière 113, et peut tourner sur un axe longitudinal 118 La fourche 110 comporte deux oreilles 116 qui font saillie axialement de la face avant 111 et qui sont disposées sy- métriquement par rapport à l'axe 118 Chaque oreille est traversée d'un alésage 122 de palier et de trous 123 desti- nés à recevoir des vis à tête Les oreilles 116 sont plus épaisses que les oreilles d'une fourche typique en acier forgé, afin d'avoir une plus grande résistance à la torsion. Chaque oreille 116 présente une surface radialement extérieure 131 adjacente à la face avant 111 de la bride. Les oreilles sont reliées par un pontet 135 qui les sup- porte Le pontet 135 présente des encoches opposées 143 espacées symétriquement entre les oreilles pour permettre au joint universel de prendre des angles maximaux, comme dans l'art antérieur. Comme représenté sur la figure 4, la face arrière 113 de la bride comprend une bague pilote 130 Des trous 114 de montage sont réalisés à proximité immédiate du bord extérieur de la bride et sont centrés sur un cercle 115 de trous de boulonnageo La face arrière 113 présente, au- dessous du pontet 135, un évidement 136 destiné à recevoir un écrou de montage d'un arbre de sortie ou d'un arbre à pignono La face arrière 113 comporte quatre semelles 141 d'équi- librage qui sont disposées à peu près aux angles de l'évi- dement 136 de forme elliptiqueo Chaque semelle 141 est encastrée dans l'évidement 136 d'une distance 144 d'environ 3,2 mm à partir de lasurface axialement extérieure de la face arrière 113 {voir figure 3) Chaque semelle est net- tement visible, ce qui permet une localisation rapide des points appropriés de perçage Chaque semelle 141 est située sensiblement audessous d'un côté d'une oreille 116 et s'Bétend axialement pour rejoindre l'oreille associée Dans la zone de jonction avec l'oreille, il est donc pratique- ment impossible de la distinguer de cette dernière. Un trou 140 d'équilibrage est percé judicieusement dans l'une des semelles 141 d'équilibrage afin d'équilibrer la rotation de la fourche 110 autour de l'axe 118 o Un se= cond trou 140 'duéquilibrage peut être percé dans une autre semelle 141 si la partie lourde de la fourche est comprise entre les semelles 141 Les trous 140 et 140 e peuvent être de dimensions ou de profondeurs différentes si le point lourd ne se trouve pas à mi-distance entre les deux semel- les 1410 Il convient de noter que, contrairement aux dispo- sitifs de l'art antérieur tels que montrés sur les figures 1 et 2, les trous 140 d'équilibrage sont situés radialement vers l'intérieur des surfaces 131 des oreilles situées le plus radialement vers l'extérieur Ce concept est contraire à ce que l'on conçoit classiquement dans l'art antérieur, car les trous d'équilibrage 140 sont plus rapprochés de l'axe de rotation 118 et donc moins efficaces que les trous d'équilibrage, de même dimension, plus éloignés radialement vers l'extérieur Le bord radialement extérieur de chaque trou d'équilibrage est espacé de la surface 131 de l'oreille d'une distance égale ou supérieure au rayon du trou d'équi- librage afin qu'une quantité suffisante de matière assure le maintien de l'intégrité structurelle de la fourche. L'avantage principal de la présente invention est que les trous d'équilibrage tels que ceux indiqués en 140 peuvent être beaucoup plus profonds qu'il n'était possible de réaliser dans l'art antérieur Si on se réfère de nou- veau à la figure 3, on peut voir que le trou 140 traverse totalement la bride 112 et pénètre dans l'oreille 116 Ces trous percés à une grande profondeur peuvent être réalisés sans détérioration de la structure de la fourche, y com- pris les oreilles 116 o En variante, deux semelles 142 d'équilibrage peu- vent âtre prévues, situées chnacune sensiblement au-dessous d'une oreille 116 comme représenté en traits mixtes sur la figure 4 La différence fondamentale entre les semelles 142 e L 141 résident dans la partie centrale située au-dessous du trou trarnsv-ersal 122 de palier et entre les jeux de se- melles 14 i Si l'on utilise des semelles 142 d'équilibrage, qui sont plus grandes, il faut prendre soins lors du per- gage des trous d'équilibrage dans la partie centrale des semelles 142, d'éviter de donner A ces trous d'équilibrage une profondeur extrême aboutissant au trou transversal 122 de palier. L'invention permet de substituer plus aisément, pour la fourche 10, la fonte à l'acier forgé Bien que la fourche 110 en fonte soit environ 10 % plus volumineuse que les fourches antérieures en acier forgé, sa masse n'est pas supérieure à celle des fourches en acier forgé, car la densité de la fonte est égale à environ 90 % de celle de l'acier forgé La fonte pèse environ 7,08 grammes par cm 3, tandis que l'acier forgé pèse environ 7,83 grammes par cm. La fonte utilisée pour la fourche 110 est une fonte perlitique nodulaire (ductile) utilisée brute de fonderie (Norme SAE D 7003 /modifiée 7) La fonde possède une résis- tance à la rupture de 700 M Pa et une limite élastique de 490 M Pa Son facteur d'allongement longitudinal à 5,08 cm est de 3-5 % et son module élastique est de 154-168 x 103 M Pa La matière possède une dureté Rockwell de C 20-30 et une dureté Brinell de 229-285 BHN La fonte est suffisam- ment dure pour être usinée. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées à la fourche décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. O REVENDICATIONS 1 Fourche à bride, caractérisée en ce qu'elle com- porte une bride annulaire ( 112)qui présente des faces avant et arrière ( 111, 113) et un axe de rotation ( 118), deux oreilles ( 116) qui font saillie axialement de la face avant et qui sont disposées symétriquement autour dudit axe, chaque oreille présentant une surface radialement extérieure ( 131) et étant traversée par un trou ( 122) de palier orienté transversalement à l'axe, les trous de palier étant alignés, la fourche présentant en outre au moins un trou ( 140) d'équi- librage ménagé dans la face arrière et situé au-dessous de l'une des oreilles et radialement vers l'intérieur de la surface radialement extérieure de l'oreille. 2 Fourche à bride selon la revendication 1, carac- tériséeen ce que la distance radiale comprise entre le bord radialement extérieur du trou d'équilibrage et la surface radialement extérieure de ladite oreille est égale ou su- périeure au rayon du trou d'équilibrage. 3 Fourche à bride selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le trou d'équilibrage s'étend axialement travers la bride et pénètre dans l'oreille. 4 Fourche à bride selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la face arrière présente un cercle ( 115) de boulonnage centré sur l'axe et sur lequel sont espacés plusieurs trous ( 114) de boulonnage, et une bague pilote ( 130) destinée à positionner une bride complémentaire, le trou d'équilibrage étant espacé radialement vers l'intérieur de la bague pilote. Fourche à bride selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la face arrière présente un évidement ( 136) destiné à recevoir un écrou de montage, la face arrière com- portant en outre un patin ( 142) d'équilibrage situé au-des- sous de chaque oreille et dans lequel est situé ledit trou d'équilibrage. 6 Fourche à bride selon la revendication 5, carac- tériséeen ce que la face arrière comporte deux patins d'é- quilibrage ( 141) situés sous chacune des oreilles et espa- cés l'un de l'autre de part et d'autre du trou de palier traversant l 'oreille. 7 Fourche à bride selon l'une des revendications et 6, caractérisée en ce que le patin d'équilibrage peut être distingué visuellement de la face arrière. 8 Fourche à bride selon la revendication 5, carac- térisée en ce que l'aire en section du patin d'équilibrage est analogue à l'aire en section de ladite oreille. 9 Fourche à bride selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en fonte.