Brevet FR2538477A1 — publié le 19840629

L'invention concerne les joints coulissants utilisés dans des transmissions L'invention concerne plus particulièrement un dispositif et un procédé destinés à réduire le jeu radial dû aux tolérances entre des élé- ments tournants cannelés menant et mené. De nombreux dispositifs ont été utilisés dans l'art antérieur pour tenter de réduire le jeu entre des éléments tournants cannelés Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 318 170 décrit un système de billes, ressorts et bagues, destiné à minimiser ou réduire les mouvements latéraux entre des éléments annu- laires Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 1 438 935 décrit un système de saillies espacées 22 qui réduit le mouvement radial entre des éléments tournants annulaires. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 383 882 décrit par ailleurs un système de doigts dans deux éléments concentriques cannelés, les doigts ayant pour fonction de maintenir radialement un élément intérieur 15 par rapport à un élément extérieur 14. Bien que chacun de ces dispositifs se comporte de façon satisfaisante, les dispositifs sont encombrants et coûteux à fabriquer et ils ne conviennent pas particu- lièrement aux cas o l'un des éléments cannelés concentri- ques menant et mené est revêtu d'une matière liée, à faible frottement Dans ces dernières conditions, la fabri- cation des dispositifs précités implique des considérations particulières pour assurer la protection des revêtements. L'invention concerne un système grâce auquel les tolérances radiales entre des éléments cannelés menant et mené peuvent être absorbées sans l'utilisation d'un dispositif ou d'un équipement complexe et/ou de techniques de fabrication peu commodes L'appareil et le procédé selon l'invention conviennent particulièrement dans les cas o un revêtement à faible frottement est lié à au moins l'un des éléments menant et mené. Dans une forme préférée de réalisation, le dis- positif selon l'invention comporte une saillie élastique s'étendant axialement le long d'au moins trois cannelures espacées circonférentiellement autour de l'un des éléments. Chacune des cannelures présente un revêtement d'une matière ayant une caractéristique de faible frottement, et la saillie dépasse d'environ 0, 025 à 0,075 mm, au-dessus de la surface du revêtement La saillie fait de préférence partie intégrante de la matière de revêtement Dans un procédé préféré, la cannelure est revêtue de la matière à faible frottement, puis elle est soumise à un brochage destiné à éliminer une mince couche de matière et à produire une saillie s'étendant axialement sur les faces des trois cannelures espacées circonférentiellement de l'un des éléments. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lequel: la figure 1 est une élévation, avec coupe axiale partielle, d'une fusée et d'un manchon cannelés en relation d'accouplement, la fusée étant réalisée conformément à l'invention; la figure 2 est une élévation de la fusée de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; et la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 2, représentant une- cannelure complète de la fusée selon l'invention. La figure I représente le joint coulissant-10 de transmission selon l'invention Ce joint coulissant 10 comporte une fusée ou un arbre court, constituant un élément menant 12, qui comporte une partie élargie et cannelée 14 représentée plus clairement sur la figure 2. La partie élargie 14 présente des cannelures 16 faisant saillie radialement vers l'extérieur et s'enclenchant avec des cannelures 18, s'étendant radialement vers l'in- térieur, d'un manchon complémentaire 19 d'un élément mené 20 Ce dernier est lui-même réalisé d'une seule pièce avec une fourche 22 pour la transmission d'un couple d'entraînement. Si l'on se réfère momentanément à la figure 4, on peut voir que chaque cannelure 16 faisant saillie - vers l'extérieur présente deux-parois latérales 24 qui se terminent vers l'intérieur par une gorge 26 de fond de forme en U La gorge 26 est destinée à recevoir les cannelures complémentaires 18 (figure 1) du manchon 19 et à permettre également le passage d'un lubrifiant - Des moyens classiques sont utilisés pour réaliser les formes des cannelures et des gorges décrites ci-dessus, ces moyens pouvant comprendre typiquement un fraisage. Un joint 28 de protection contre la crasse (figure 1) protège l'extrémité de droite du joint 10 contre l'intru- sion de crasse ou autre impureté, et il empêche également le lubrifiant de s'échapper L'extrémité de droite de l'arbre court 12 est également réalisée d'une seule pièce avec une saillie 30 qui est fixée à des moyens moteurs (non représentés). En référence aux figures 3 et 4, on peut voir que les parois 24, s'étendant radialement vers l'exté- rieur, des cannelures 16 se terminent à des faces relati- vement plates 32, s'étendant axialement, qui coopèrent à distance avec des faces plates correspondantes 34 du manchon complémentaire 19 Il convient de noter que les faces plates 32 des cannelures 16 sont situées aux parties terminales des parois 24, s'étendant radialement vers l'extérieur, tandis que les faces plates 34 du manchon complémentaire 19 sont disposées entre les cannelures individuelles de ce manchon Il apparaît donc que les faces plates 34 du manchon complémentaire décrivent un cercle imaginaire 33 qui forme la partie périphérique extérieure d'un alésage 35 traversant l'élément mené 20. De façon similaire,-on peut voir et apprécier que les faces plates 32 des cannelures complémentaires 16 décri- vent un cercle imaginaire 31 qui forme la partie péri- phérique extérieure de l'élément menant ou arbre court 12. Les cercles concentriques 31 et 33 sont représentés pour plus de commodité par un seul cercle pointillé sur la - figure 3 Dans la mesure o il existe un petit jeu entre les éléments complémentaires menant et mené (ce jeu étant généralement de 0,025 à 0,50 mm), les diamètres des cercles respectifs sont différents; en particulier, le cercle extérieur 33 est d'un plus grand diamètre que le cercle intérieur 31 La différence de diamètre, de préfé- rence de l'ordre de 0,038 à 0,050 mm, crée en fait un problème potentiel d'équilibre en particulier aux grandes vitesses de fonctionnement Par exemple, un arbre d'en- trainement de 7087 g, pouvant se déplacer radialement librement de 0,05 mm, engendre un déséquilibre potentiel de 0,35 N cm Le déséquilibre 'devient plus critique lors- que la vitesse de l'arbre d'entraïnement augmente, car les forces de déséquilibre augmentent comme le carré de la vitesse de rotation. Dans la forme de réalisation montrée sur les figures 3 et 4, les faces complémentaires 32 et 34 sont situées aux parties périphériques extérieures des éléments 12 et 20, respectivement, comme décrit En variante, la gorge 26 pourrait être réalisée dans une face s'étendant circonférentiellement, disposée pour s'accoupler avec la face périphérique intérieure 40 des cannelures 18 de l'élément 20 (voir figure 3) Ce dernier cas entre également dans le cadre de l'invention. L'invention telle que définie dans le présent mémoire utilise donc une saillie élastique 36 s'étendant axialement sur plusieurs faces 32 de cannelures 16, es- pacées circonférentiellement (en variante, les faces situées entre les cannelures 18 peuvent présenter des saillies espacées circonférentiellement) Les saillies ont pratiquement une dimension microscopique, chacune d'elles ayant une dimension radiale qui n'est que de 0,025 à 0,075 mm Elles agissent élastiquement de façon à absorber tout jeu radial ou tout ajustement radial insuffisamment serré, dû à une accumulation de tolérances entre les éléments menant et mené 12 et 20, à des fins d'équilibrage dynamique Les saillies ont de préférence une section triangulaire et une dimension d'environ 0,229 à 0,305 mm à leur base qui est la plus grande dimension, base par laquelle elles sont fixées à une cannelure indivi- duelle Chaque saillie présente une largeur inférieure à la largeur circonférentielle de la face à laquelle elle est fixée Dans la forme préférée de réalisation, la lar- geur de-la face est comprise entre 1,015 et 3,175 mm. Dans la forme préférée de réalisation de l'in- vention, la saillie 36 fait partie d'un revêtement 40 de préférence à base de "Nylon",' comme décrit plus complè- tement dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique Re N' 27 068 Ce dernier revêtement est constitué d'une matière à faible frottement durcie, liée par adhésif, qui améliore les mouvements relatifs entre les éléments canne- lés menant et mené L'épaisseur préférée du revêtement de "Nylon" tel qu'appliqué sur l'élément menant 12, de préférence en acier forgé, est constante, sa variation étant inférieure à 0,025 mm, et cette épaisseur est de préférence comprise entre 0,178 et 0,305 mm. Un procédé préféré pour réaliser la saillie consiste à appliquer par adhésif le revêtement élastique de "Nylon" sur la partie cannelée de l'élément 12, puis à retirer une partie du revêtement après l'application du "Nylon" pour former la saillie 36 Un procédé préféré d'enlèvement de matière comprend une opération de brochage dans laquelle une seule passe est réalisée sur la partie extérieure cannelée de l'élément 12 A cet effet, en particulier avec l'utilisation d'un "Nylon" durci, une bague au carbure constitue un outil de brochage préféré. Ainsi, par exemple, une poudre de "Nylon" dis- ponible dans le commerce et vendue sous la marque commer- ciale "Corvel" NCA-77, peut être appliquée sur une fusée 12 en acier forgé, ayant subi un traitement thermique, comme décrit dans le brevet Re N O 27 068 précité Cepen- dant, au lieu d'usiner le revêtement aux tolérances finales par rectification comme décrit dans le brevet précité, les faces périphériques extérieures ou faces 32 des cannelures sont usinées par coupe à la dimension finale au cours d'une opération de brochage à une seule passe, opération dans laquelle les arêtes de coupe sont encochées Les arêtes de coupe présentent de préfé- rence des encoches de forme en V qui laissent une saillie de forme triangulaire sur au moins trois faces 32 de cannelure espacées circonférentiellement autour de la partie cannelée 14 de l'élément menant ou fusée 12. Une machine classique de brochage vertical peut être utilisée, machine dans laquelle la fusée 12 est maintenue rigidement en position droite sur des centres (logés dans les extrémités de la fusée), et l'outil de brochage descend sur les cannelures sous l'action d'une pression hydraulique. Comme mentionné, chaque saillie 36 présente de préférence une section triangulaire, sa dimension la plus grande étant à la base du triangle, base par laquelle la saillie est reliée à une cannelure individuelle La forme triangulaire de la saillie, et en particulier la base la plus large de cette saillie, élève au maximum la stabilité latérale et la résistance tout en offrant une plus grande élasticité à l'extrémité extérieure de la saillie, o cela est le plus nécessaire La dimension préférée dans la direction radiale (ou hauteur) du triangle est comprise entre 0,025 et 0,075 mm, cette dernière plage correspondant à la différence précitée de diamètre entre les cercles intérieur et extérieur 31 et 33 (différence de 0,038 à 0,050 mm) Il apparaît aisément à l'homme de l'art qu'une plus grande différence de diamètre exige de donner de plus grandes dimensions aux saillies pour que l'on obtienne des résultats efficaces Dans tous les cas, dans la mesure o les saillies s'étendant radialement doivent absorber élastiquement, mais fermement, tout jeu entre les éléments menant et mené, les saillies ne doivent dépasser physiquement que d'une faible valeur le cercle extérieur 33 De plus, elles doivent fléchir élastiquement pour assurer un contact d'accouplement coulissant étroit, mais élastique,entre les éléments menant et mené pour un fonctionnement-satisfaisant. REVENDICATIONS 1 Elément de joint coulissant de transmission caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs cannelures axiales ( 16) présentant chacune une face ( 32) qui s'étend axialement et qui possède une certaine largeur circonférentielle, au moins trois de ces faces présentant chacune une saillie élastique ( 36) qui s'étend axialement et dont la largeur est inférieure à la largeur de la face associée. 2 Elément de joint coulissant selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'une matière à faible frottement est liée à au moins l'une desdites faces et en ce que la saillie élastique fait partie de cette matière. 3 Elément de joint coulissant selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que la matière forme un revêtement ( 40) à base de "Nylon", ayant une épaisseur sensiblement constante sur ladite fade, cette épaisseur étant comprise entre 0,18 et 0,36 mm et ladite saillie s'élevant de 0,025 à 0,075 mm au-dessus de la surface du revêtement. 4 Joint coulissant de transmission comprenant un élément menant ( 12) et un élément mené ( 20), l'élément menant-s'engageant télescopiquement dans un alésage ( 35) de -l'élément mené, par une extrémité de ce dernier, les- dits éléments comportant des parties extérieurement et intérieurement cannelées qui sont en prise afin de former un accouplement d'entraînement entre lesdits éléments, la partie extérieurement cannelée de l'élément menant comprenant plusieurs cannelures ( 16) qui s'étendent radia- lement vers l'extérieur et qui présentent chacune deux parois latérales ( 24) s'étendant axialement sur ledit élément menant, les cannelures présentant des faces axiales ( 32) sensiblement perpendiculaires aux par Qis latérales, la partie intérieurement cannelée de l'élément mené compre- nant plusieurs cannelures ( 18) s'étendant radialement vers l'intérieur et présentant chacune deux parois laté- rales qui s'étendent axialement à cet élément, chaque paroi latérale de l'élément mené étant destinée à coopérer par contact avec l'une des parois latérales de l'élément 8 - menant, les cannelures de l'élément mené présentant des faces axiales ( 34) telles que les faces de l'élément menant sont espacées des faces de l',élément mené, le joint cou- lissant étant caractérisé en ce qu'au moins trois desdites faces axiales de l'un des éléments menant et mené pré- sentent chacune une saillie élastique ( 36) s'étendant axialement, les saillies ayant une dimension circonfé- rentielle inférieure à la dimension circonférentielle de l'une quelconque des trois faces afin que des moyens d'absorption de tolérance soient formés entre lesdites faces espacées des éléments menant et mené. Joint coulissant selon la revendication 4, caractérisé en ce que les parties périphériques extérieures de l'alésage de l'élément mené et les parties périphériques extérieures de l'élément menant sont situées sur des cercles concentriques extérieur et intérieur ( 33, 31), respectivement, le cercle extérieur entourant les parties périphériques extérieures de l'alésage et ayant un diamètre supérieur de 0,038 à 0,050 mm à celui dudit cercle intérieur. 6 Procédé de fabrication d'un élément cannelé destiné à un joint coulissant de transmission, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer et fixer un revêtement élastique ( 40) sur les cannelures ( 16) de l'élément et à enlever par coupe une partie du revêtement d'au moins une face ( 32) de cannelure, le long d'une direction axiale de la cannelure. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape d'enlèvement est effectuée par brochage de ladite cannelure. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'arête de coupe d'une bague au carbure est utilisée pour le brochage de la cannelure. 9 Elément de joint coulissant de transmission, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs cannelures axiales ( 16) présentant chacune une face ( 32) s'étendant axialement et ayant une certaine largeur circonférentielle, au moins l'une des faces comportant une saillie élastique ( 36) qui s'étend axialement et dont la largeur est inférieure à ladite largeur de la face.