Brevet FR2547881A1 — publié le 19841228

L'invention se rapporte à un arbre à joint de Cardan qui est composé d'un tube de transmission, par exemple, en matière plastique renforcée de fibres, qui présente deux perçages diamétralement opposés à proxi5 mité de l'une ou de chacune de ses deux extrémités et d'un croisillon monté pivotant dans chaque paire de perçages et auquel est articulée une fourche de transmission. Dans le cas des arbres à joint de Cardan prévus 10 pour les fortes charges, les fourches de transmission servant de portées pour le croisillon doivent être construites de manière que les forces radiales qui s'exercent lors de la transmission du couple soient absorbées avec certitude par les bras des fourches Ceci évite l'é15 cartement de la paire de bras de fourche côté entrée et/ou la paire de bras de fourches côté sortie Cette condition est remplie dans le cas des arbres à joint de Cardan, notamment dans le cas des arbres en acier, par les propriétés de leurs matériaux consécutifs. Dans la construction automobile, dans un but d'économie de poids, on tend à réduire aussi le poids de l'arbre de transmission à joint de Cardan On connaît, par la demande de brevet publiée en R F A sous le n 28 18 167 un arbre à joint de Cardan dont le tube de trans25 mission est composé d'une résine synthétique renforcée de fibres et est construit par enroulement de fibres imprégnées de résine sur un mandrin Dans cette construction, l'extrémité du tube est épaissie et, après la fabrication du tube de transmission, on forme dans les ex30 trémités épaissies des perçages qui reçoivent les bagues de portée Le fait que le croisillon est monté dans une extrémité de tube épaissie permet certes de réduire, d'une part, les inconvénients de défaut de résistance mécanique de la matière plastique renforcée de fibres com35 parativement à l'acier mais d'un autre côté, la partie terminale de l'arbre qui reçoit le croisillon doit être suffisamment grande pour que l'élément de transmission en forme de fourche qui s'y raccorde puisse se déplacer encore suffisamment librement à l'intérieur du tube, c'est-à-dire pour qu'on dispose d'un angle d'inclinaison 5 suffisant Dans cette solution, il est donc nécessaire de donner au tube un diamètre qui ne serait pas nécessaire en soi pour les couples à transmettre Par ailleurs, il n'est pas possible de donner une configuration optimale aux deux paires de portées du croisillon. L'invention vise au contraire à criéer un arbre à joint de Cardan qui soit à la fois léger et exempt des inconvénients de l'arbre à joint de Cardan connu, à savoir, de l'angle d'inclinaison limité des joints et/ou du grand diamètre, ainsi que de la configuration désavan15 tageuse des paires de portées des croisillons Par ailleurs, l'invention vise également à éviter le montage d'un joint de Cardan en acier sur un tube de transmission en matière plastique renforcée de fibres, c'est-àdire à éviter d'avoir à fixer un embout en forme de four20 che en acier sur le tube de matière plastique, par exemple, par collage, vissage ou équivalent. Selon l'invention, ce problème est résolu dans l'arbre à joint de Cardan cité au début par le fait qu'il est prévu, à une ou à chacune des deux extrémités 25 du tube de transmission, deux bras de fourche en matière plastique renforcée de fibres, disposes face à face et qui présentent un persage, et par le fait que ces bras sont réunis par un étrier amovible La formation des bras de fourche à l'extrémité du tube de transmission et 30 le montage du croisillon dans les perçages prévus des bras, assurent une bonne mobilité angulaire de la fourche de sortie sans que le tube de transmission n'ait à présenter un grand diamètre qui ne serait pas nécessaire pour la transmission du couple L'affaiblissement de la 35 construction d'ensemble qui est lié à cette caractéristique est suffisamment compensé par l'assemblage par étrier qui renforce la rigidité à la flexion et à la torsion des bras de fourche. L'étrier est composé d'une matière rigide à la flexion, par exemple, également en une matière plastique 5 renforcée de fibres ou encore en acier Le fait que, selon l'invention, la fourche ou les fourches est ou sont formée(s) sur le tube de transmission rend superflu l'assemblage par collage ou vissage entre la fourche en acier et le tube en matière plastique Ceci permet déjà 10 d'éliminer un inconvénient essentiel des constructions de ce genre. Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, il est prévu sur les deux branches de l'étrier en forme de U des moyens de prise avec lesquels les bran15 ches peuvent être mises en prise avec les bras de fourche et/ou les bagues de portée du croisillon On peut en particulier prévoir dans chaque branche un perçage correspondant à la bague de portée, qui s'ouvre sur l'extrémité de la branche, et qui s'étend sur plus de la moitié 20 de la périphérie de la bague de portée Dans la position de prise, les branches encadrent alors les bagues de portée sur plus de la moitié, des moyens de fixation, en particulier une bague d'arrêt, étant montés sur la face interne de chaque branche De cette façon, on obtient 25 une fixation sûre des deux bras de la fourche, ainsi que leur raidissement en friction et en torsion. Selon la forme préférée de réalisation de l'arbre à joint de Cardan, la traverse de l'étrier est évidée des deux côtés entre les branches Ce rétrécissement 30 progressif de la traverse de l'étrier vers le milieu de sa longueur, améliore la mobilité angulaire du croisillon et, de cette façon, l'angle d'inclinaison aussi bien sur le côté sortie que sur le côté entrée du croisillon. Dans une autre forme de réalisation de l'inven35 tion, la traverse de l'étrier est disposée entre les bras de fourche de sortie Il peut alors être monté seu- lement après le montage du joint de Cardan Il va de soi que la distance entre la traverse de l'étrier et le croisillon doit être aussi réduite que possible, afin d'assurer une grande mobilité angulaire. Dans une autre forme de réalisation, la traverse de l'étrier est disposée en dehors de la fourche de sortie et s'étend en travers de la lumière libre du tube, entre les bras de fourche formés sur le tube de transmission, c'est-à-dire sur le côté d'entrée du croi10 sillon Dans cette forme de réalisation, l'étrier doit être mis en place sur les bras de la fourche et sur les bagues de portée avant le montage du joint de Cardan. Dans la forme préférée de réalisation, les surfaces externes des branches de l'étrier et les surfaces 15 internes des bras des fourches sont de forme cylindrique et les surfaces cylindriques des branches de l'étrier et des bras des fourches ont sensiblement le même diamètre. Dans la forme de réalisation dans laquelle la traverse de l'étrier s'étend en travers de la fourche de sortie, 20 les surfaces internes des branches de l'étrier et les surfaces externes des bras de la fourche peuvent être de configuration cylindrique et les surfaces cylindriques des branches de l'étrier et des bras de la fourche ont sensiblement le même diamètre Dans cette forme de réali25 sation, l'étrier peut être emboîté sur les bras de la fourche La fixation peut également être réalisée sur la face externe des bras de la fourche, par exemple, sur les bagues de portée. Naturellement, la configuration des bras de 30 fourche formés sur le tube de transmission peut être très variable Par exemple, l'extrémité du tube peut présenter en section la forme d'un quadrilatère. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les bras de fourche sont formés, simultanément 35 avec le tube de transmission, en une matière plastique renforcée de fibres, par un procédé d'enroulement Les fibres ou mèches qui sont disposées en hélice dans le tube de transmission sont avantageusement enroulées aux extrémités du tube dans les bras de fourche, et, dans ces bras, elles sont avantageusement enroulées autour des 5 persages de logement des bagues de portée, de sorte que les contraintes de torsion et de flexion des bras de fourche peuvent ainsi être convenablement transmises au tube Comme fibres de renforcement, on peut utiliser des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres de ma10 tière plastique (polyamides) ou des fils métalliques (acier, béryllium) On peut citer comme matières plastiques de matrice appropriées des résines polyépoxydes ou polyesters). D'autres caractéristiques et avantages de l'in15 vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue de côté, en partie en coupe, d'une première forme de réalisation du joint de 20 Cardan à croisillon de l'arbre à joint de Cardan selon l'invention; la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue de côté, en partie en 25 coupe, d'un arbre à joint de Cardan dont le tube de transmission est muni de deux joints à croisillons selon les figures 1 et 2; la figure 4 est une vue de côté, en partie en coupe, d'une deuxième forme de réalisation du joint à 30 croisillon de l'arbre à joint de Cardan selon l'invention; la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4. Dans la forme de réalisation du joint de Cardan 35 à croisillon qui est représenté sur les figures 1 et 2, deux bras de fourche 5, qui sont diamétralement opposes entre eux, sont formés à l'extrémité 2 du tube de transmission 1, composé, par exemple de résine polyester renforcée de fibres de verre, ce qui ménage latéralement deux évidements 3 relativement longs Chaque bras 5 ren5 ferme des moyens de prise comme, par exemple, un perçage 9, les deux perçages 9 étant alignés l'un sur l'autre. Dans les perçages 9, sont montées des bagues de portée 7 servant de portées pour le croisillon 14 Le croisillon 14 est monté dans les bagues 7 par deux tourillons de la 10 façon habituelle, notamment au moyen de couronnes d'aiguilles Sur l'autre paire de tourillons du croisillon 14, s'articule la fourche de sortie 4 qui présente la bride 16 Selon l'invention, un étrier en U 6 est emmanché par ses branches 6 a entre les bras 5, les surfaces 15 externes cylindriques 6 c des branches 6 a étant en prise par sûreté de forme avec les surfaces internes cylindriques 5 a des bras 5 Dans les branches 6 a de l'étrier, sont ménagés des perçages 18 par lesquels les branches 6 a de l'étrier encadrent les bagues de portée 7 sur légè20 rement plus de 180 Finalement, les bras 5 de la fourche sont maintenus assemblés à l'étrier 6 par les moyens de fixation 8 Dans cette forme de réalisation, la traverse 6 b de l'étrier est disposée entre les deux bras 12, 13 de la fourche de sortie 4 et elle est munie d'évi25 dements 11 des deux côtés, comme on le voit sur la figure 2 Les évidements 11 contribuent à donner une grande mobilité angulaire à la fourche de sortie 4. Dans l'arbre à joint de Cardan selon l'invention qui est représenté sur la figure 3, le tube de 30 transmission 1 est muni du joint de Cardan à croisillon représenté sur les figures 1 et 2 à chacune de ses deux extrémités 2 a, 2 b. La forme de réalisation représentée sur les figures 4 et 5 se distingue de la forme de réalisation des 35 figures 1 et 2 par le fait que l'étrier 6 n'est pas placé en travers de la fourche de sortie 4 mais qu'il est au contraire disposé de l'autre côté du croisillon 14, dans le volume intérieur libre compris entre les bras 5. Egalement dans cette forme de réalisation, la traverse 6 a de l'étrier présente des évidements 11 qui agrandis5 sent la mobilité angulaire du croisillonn 14 Le croisillon 14 est ici également monté par une paire de tourillons dans les bagues 7 et fixé par les moyens de fixation 8 La fourche de sortie 4 est articulée par ses perçages 17 sur l'autre paire de tourillons du croisillon 10 14 Les évidements 3 ménagés entre les bras 5 de la fourche doivent être relativement longs et ceci entraînerait -un notable affaiblissement des bras de la fourche Le montage de l'étrier 6, qui présente ses évidements 11 relativement près du croisillon 14, contribue au contraire 15 dans une grande mesure à donner une grande capacité de transmission du couple de l'arbre à joint de Cardan selon l'invention. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui 20 viennent d'être décrits uniquement à titre -d'exemples non limitatifs sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I ONS i Arbre à joint de Cardan, composé d'un tube de transmission, par exemple, en matière plastique renforcée de fibres, qui présente deux perçages diamétralement opposés à proximité de l'une ou de chacune de ses 5 deux extrémités, et un croisillon monté pivotant dans chaque paire de perçages et auquel est articulée une fourche de transmission, caractérisé en ce qu'il est prévu, à une extrémité ( 2) ou à chacune des deux extrémités ( 2 a, 2 b) du tube de transmission ( 1), deux bras de four10 che ( 5) en matière plastique renforcée de fibres, disposés face à face et qui présentent un perçage ( 9) et en ce que ces bras sont réunis par un étrier ( 10). 2 Arbre à joint de Cardan selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur les deux branches 15 ( 6 a) de l'étrier en forme de U ( 6), sont formés des moyens de prise avec lesquels les branches ( 6 a) peuvent être mises en prise avec les bras ( 5) et/ou les bagues de portée ( 7) du croisillon ( 14). 3 Arbre à joint de Cardan selon la revendica20 tion 2, caractérisé en ce que, dans chaque branche ( 6 a), est prévu un persage ( 18) correspondant à la bague de portée ( 7), qui s'ouvre sur l'extrémité de la branche, et qui s'étend sur plus de la moitié de la périphérie de la bague. 4 Arbre à joint de Cardan selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la traverse ( 6 b) de l'étrier ( 6) est évidée des deux côtés. Arbre à joint de Cardan selon l'une quelcon30 que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la traverse ( 6 b) de l'étrier ( 6) est disposée entre les bras ( 12, 13) de la fourche de sortie ( 4). 6 Arbre à joint de Cardan selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la traverse ( 6 b) de l'étrier ( 6) est disposée en dehors de la fourche de sortie ( 4) et s'étend à travers la lumière du tube, entre les bras ( 5). 7 Arbre à joint de Cardan selon l'une quelcon5 que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les surfaces externes ( 6 c) des branches ( 6 a) de l'étrier ( 6) et les surfaces internes ( 5) des bras ( 5) de la fourche sont de forme cylindrique et en ce que les surfaces cylindriques ( 6 c, 5 a) des branches ( 6 a) de l'étrier et des 10 bras ( 5) de la fourche respectivement ont sensiblement le même diamètre. 8 Arbre à joint de Cardan selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les surfaces internes des branches ( 6 a) de l'étrier ( 6) et 15 les surfaces externes des bras ( 5) de la fourche sont de forme cylindrique et en ce que les surfaces cylindriques des branches ( 6 a) de l'étrier et des bras ( 5) de la fourche ont sensiblement le même diamètre. 9 Arbre à joint de Cardan selon l'une quelcon20 que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité ( 2) du tube qui forme une fourche forme en section un quadrilatère. Arbre à joint de Cardan selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que 25 les bras ( 5) de la fourche -sont formés simultanément avec le tube de transmission ( 1), en matière plastique renforcée de fibres, par un procédé d'enroulement.