Brevet FR2583478A1 — publié le 19861219

L'invention concerne un perfectionnement apporté à la conception de joints universels du type Hooke ou Cardan, utilisé dans des applications à couple élevé telles que celles que l'on rencontre généralement dans des laminoirs. L'expression "couple élevé" utilisée ici désigne des couples de l'ordre de 1,5 à 7.10 N.m et plus. Dans le joint universel classique du type Hooke ou Cardan, mentionné ci-dessus, les tourillons d'un croisillon sont montés de façon à pouvoir tourner dans des paliers logés dans des chapeaux de palier de deux fourches complémentaires. Les fourches sont elles- mêmes reliées à des éléments tournants menants ou menés. En général, dans un laminoir horizontal, une fourche est fixée à une extrémité d'une allonge de commande, et l'autre fourche est reliée, soit à l'arbre de sortie d'un moteur d'entraînement, soit à l'un des cylindres de travail. Dans de nombreux cas, les fourches sont moulées d'une seule pièce et les chapeaux de palier sont traversés par des alésages débouchants. Les fourches d'une seule pièce sont d'abord assemblées sur les tourillons, puis les paliers sont introduits dans ces alésages. Enfin, ces derniers sont fermés à l'aide de capots latéraux amovibles. Il est cependant apparu que dans des applica- tions à couple élevé, du type considéré ici, la rigidité structurelle des chapeaux de palier est souvent compro- mise de façon inacceptable par les alésages débouchants. Pour tenter de vaincre cette difficulté, les alésages débouchants classiques des chapeaux de palier ont été remplacés par des alésages borgnes. En utilisant des alésages borgnes, on augmente notablement la rigidité structurelle des chapeaux de palier en com- paraison avec la conception antérieure à alésages débou- chants. Cependant, pour permettre aux fourches à alésages 2 2583478 borgnes d'être montées sur les tourillons du croisillon, il faut que les fourches soient divisées en moitiés complémentaires séparées portant chacune l'un des cha- peaux de palier. Malheureusement, la division des four- ches a posé d'autres problèmes dus à la tendance des moitiés de fourches à se déplacer l'une par rapport à l'autre en cours de service du joint. Ce mouvement relatif soumet les assemblages des paliers à des charges déséquilibrées, entraînant une usure accélérée. Le mouve- ment relatif entre les moitiés complémentaires peut également desserrer les boulons ou goujons utilisés pour relier les fourches aux extrémités à brides des éléments menants ou menés, provoquant donc une défail- lance des joints. Un objectif principal de la présente inven- tion est de proposer des moyens perfectionnés pour main- tenir de façon fiable l'alignement des paliers entre les moitiés complémentaires séparées, pendant que le joint universel est en service. Un objectif secondaire de la présente invention est d'empêcher le desserrage des boulons ou goujons utilisés pour fixer les fourches aux extrémités à brides des éléments menant et mené. Conformément à l'invention, les moitiés complémentaires de chaque fourche sont reliées l'une à l'autre de façon amovible, et présentent des surfaces opposées juxtaposées s'étendant de part et d'autre d'un premier plan de référence de la fourche passant. par le centre du joint. Les moitiés complémentaires de chaque fourche sont en butée contre les extrémités à brides des éléments associés menant et mené dans des seconds plans de référence des fourches qui sont perpendiculaires aux premiers plans respectifs de référence. Des premières et secondes clavettes sont disposées, respectivement, dans les premiers et seconds plans de référence des fourches. Dans une forme préférée de réalisation dé- crite plus en détail ci-après, les surfaces opposées juxtaposées situées dans le premier plan de référence sont essentiellement plates et parallèles et présentent des rainures opposées centrales. Les premières clavettes sont logées dans les rainures opposées et présentent des surfaces latérales de charges qui sont ajustées étroitement entre les surfaces latérales adjacentes des rainures opposées- et qui coopèrent avec elles. Les secondes clavettes situées dans les seconds plans de référence des fourches sont avantageusement, bien que non nécessairement, réalisées d'une seule pièce avec les moitiés complémentaires desquelles elles font saillie vers l'arrière pour se loger dans des évidements des extrémités à brides de l'élément associé menant ou mené. Les forces de retenue agissant dans les premiers et seconds plans de référence coopèrent, en cours de service du joint, de manière à empêcher tout mouvement relatif entre les moitiés complémentaires des fourches et à maintenir ainsi l'alignement précis des paliers, tout en empêchant simultanément le desserrage des boulons ou des goujons utilisés pour fixer de façon amovible les fourches aux éléments menant et mené. Les moyens destinés à relier entre eux de façon amovible les moitiés complémentaires des four- ches comprennent avantageusement un ou plusieurs tirants ou d'autres éléments analogues de liaison passant à travers les moitiés, dans des directions perpendicu- laires aux premiers plans respectifs de référence des fourches. Les surfaces juxtaposées des demi-fourches complémentaires peuvent présenter, en outre, des gorges opposées situées de part et d'autre des rainures cen- trales de clavetage. Des blocs d'entretoisement sont logés dans les gorges opposées. Les blocs d'entretoise- 4 2583478 ment présentent des surfaces en vis-à-vis qui coopèrent avec les fonds des gorges pour positionner latéralement les demi-fourches complémentaires l'une par rapport à l'autre de part et d'autre des premiers plans respec- tifs de référence des fourches. 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, avec arrache- ment partiel, d'un joint universel pour couple élevé, pour laminoir, conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en perspective, partiellement éclatée, du joint universel représenté sur la figure 1; l.a figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3; et la figure 5 est une coupe partielle à échelle agrandie de l'un des chapeaux de palier dans lequel est logé un assemblage à tourillon et palier. En référence à présent aux dessins, une forme préférée de réalisation du joint universel pour couple élevé selon l'invention est représentée et com- prend un croisillon 10 formé de deux paires mutuellement perpendiculaires de tourillons coaxiaux 11 sur lesquels est monté une paire de fourches 12, 12'. Les fourches comportent des goujons filetés faisant saillie vers l'arrière, indiqués d'une façon générale en 14, qui cooopèrent avec des écrous 16 pour fixer les fourches à des brides 18 d'éléments tournants 20. Comme indiqué précédemment, dans des applications à des laminoirs, les éléments tournants comprennent généralement des allonges de commande, des cylindres de travail, des arbres de sortie de moteur d'entraînement, etc. Les 258347-8 fourches 12, 12' sont divisées, respectivement, en moi- tiés complémentaires 12a, 12a et 12b, 12b. Chaque moitié ou demi-fourche comprend une partie de base réalisée d'une seule pièce avec un chapeau de palier 22 faisant sailie vers l'avant et présentant un alésage borgne 24 s'ouvrant vers l'intérieur. Des assemblages de paliers 26 sont logés dans les alésages borgnes 24. Les moitiés complémentaires de chacune des fourches 12, 12' sont conçues pour être montées sur deux tourillons respectifs 11, chaque tourillon étant monté de façon à pouvoir tourner dans l'un, correspondant, des assemblages de paliers 26. Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure , chaque assemblage 26 de palier comprend avantageuse- ment une bague intérieure 28, une bague extérieure 30 et un ou plusieurs jeux de rouleaux 32, 34 interposés entre elles. Une rondelle non métallique 36 de butée est interposée entre l'extrémité de chaque tourillon 11 et le fond de chaque alésage borgne 24. Les moitiés complémentaires ainsi assemblées 12a, 12a et 12b, 12b présentent des surfaces opposées juxtaposées 38. En référence notamment à la figure 3, on voit que les surfaces juxtaposées 38 des moitiés complémentaires 12b, 12b s'étendent de part et d'autre d'un premier plan de référence Pb de fourche, tandis que les surfaces opposées juxtaposées 38 des moitiés complémentaires 12a, 12a s'étendent de part et d'autre d'un autre premier plan de référence P de fourche qui a est perpendiculaire au plan Pb' Les deux premiers plans de référence P a' Pb passent par le centre "x" du joint universel. Les surfaces juxtaposées 38 sont usinées de façon à présenter des rainures de clavettes opposées et centrales 40. Des gorges opposées supplémentaires 42 sont situées de part et d'autre des rainures 40. 6 258347-8 Des premières clavettes 44 s'étendent à travers les premiers plans de référence Pa' Pb et sont logées dans les rainures opposées 40. Des blocs d'entretoisement 46 s'étendent également sur les plans de référence Pa' P a b et sont logés dans les gorges opposées 42. Les premières clavettes 44 présentent des surfaces latérales qui sont ajustées étroitement entre et qui coopèrent avec les surfaces latérales adjacentes de leurs rainures respectives 40 afin de s'opposer au mouvement des moitiés complémentaires 12a, 12a et 12b, 12b, l'une par rapport à l'autre, dans des directions parallèles à leurs premiers plans respectifs de référence Pa' Pb' Après avoir été assemblées sur les tourillons les demi-fourches complémentaires 12a, 12a et 12b, 12b sont avantageusement reliées l'une à l'autre de façon amovible par des moyens de liaison comprenant des tirants 48 les traversant et, dans la forme de réalisation dé- crite, passant à travers les premières clavettes 44 dans des directions perpendiculaires aux premiers plans respectifs de référence Pa' Pb' En d'autres termes, le tirant reliant les moitiés complémentaires 12a, 12a de la fourche 12 est perpendiculaire au premier plan de référence Pa' et le tirant reliant les moitiés complé- mentaires 12b, 12b de la fourche 12' est perpendicu- laire au plan de référence Pb' Des écrous 50 sont vissés sur les extrémités des tirants pour achever l'assemblage de chaque fourche. Bien qu'un seul tirant soit représenté comme reliant les moitiés de chaque paire, il convient de noter que plusieurs tirants peuvent être utilisés et qu'il n'est pas nécessaire que le tirant unique ou les tirants multiples passent à travers les clavettes 44. 2 5 8 3 4 7-8 Les blocs d'entretoisement 46 présentent des surfaces en vis-à-vis qui coopèrent avec les fonds des gorges 42 pour positionner latéralement les moitiés complémentaires, l'une par rapport à l'autre, de part et d'autre de leurs premiers plans respectifs de réfé- rence Pa' Pb' Les blocs d'entretoisement assurent le positionnement concentrique des fonds des alésages bor- gnes 24 par rapport au centre x du joint. Les rondelles de butée 36 présentent des surfaces d'appui pour le mouvement oscillant du croisillon et coopèrent avec les fonds des alésages borgnes pour positionner le croi- sillon concentriquement sur le centre x du joint. Il convient de noter que les blocs d'entre- toisement 46 sont particulièrement utiles lorsque les moitiés complémentaires 12a, 12a et 12b, 12b ont été obtenues par coupe d'une pièce moulée d'un seul bloc en deux moitiés. Cependant, lorsque les moitiés sont moulées séparément, les blocs d'entretoisement peuvent être supprimés. De plus, il n'est pas nécessaire que les clavettes 44 soient disposées centralement et, dans certains cas, par exemple lorsque les moitiés sont mou- lées séparément, il peut être souhaitable de substituer un assemblage mâle/femelle aux clavettes amovibles 44. Les demi-fourches complémentaires ainsi assemblées et reliées l'une à l'autre 12a, 12a et 12b, 12b sont montées de façon amovible sur les brides d'ex- trémité 18 des éléments tournants 20 à l'aide de moyens de montage comprenant les goujons 14 et écrous 16 indi- qués précédemment. Lorsque ce montage est réalisé, les surfaces extrêmes 52 des demi-fourches butent contre les brides 18 des éléments tournants dans des seconds plans de référence P c, Pd Les plans de référence Pa Pc de la fourche 12 sont perpendiculaires entre eux, comme le sont les plans de référence Pb' Pd de la fourche 12' 8 258347-8 Dans la forme de réalisation décrite ici, des secondes clavettes 54 sont réalisées d'une seule pièce avec chacune des demi-fourches. Les secondes cla- vettes 54 font saillie vers l'arrière des surfaces extre- mes 52 des fourches pour pénétrer dans des évidements des brides extrêmes 18 afin d'accoupler mécaniquement les fourches 12, 12' aux éléments tournants 20. Dans certains cas, il peut être souhaitable de former les secondes clavettes d'une seule pièce avec les brides extremes 18 et de les faire pénétrer dans des évidements ménagés dans les demi-fourches. En varian- te, des clavettes amovibles pourraient être disposées de façon à s'étendre à travers les seconds plans de référence P, P pour pénétrer dans des évidements oppo- c'd sés ménagés à la fois dans les demi-fourches et dans leurs bridesextrêmes correspondantes 18.- L'agencement décrit ci-dessus apporte un moyen unique et très efficace pour empêcher tout mouve- ment relatif entre les moitiés complémentaires de chaque fourche pendant que le joint universel est en service, ce qui, par suite, assure le maintien en alignement coaxial des paliers 26 des tourillons et empêche les écrous 16 de se desserrer sur les goujons 14. Plus parti- culièrement, il existe une coopération importante entre les premières clavettes 44 situées dans les premiers plans de référence Pa' Pb' et les surfaces de butée comprises entre les surfaces de base 52 des fourches et les brides 18 dans les seconds plans de référence Pc' Pd' Les premières s'opposent efficacement à tout mouvement relatif des demi-fourches complémentaires, l'une par rapport à l'autre, dans des directions paral- lèles à leurs premiers plans respectifs de référence Pa' Pb' tandis que les secondes s'opposent à toute rota- tion relative des demi-fourches complémentaires à travers les seconds plans de référence Pc' Pd' Le résultat net 9 258347-8 est un joint universel axialement et radialement compact, capable de fonctionner de façon fiable pendant de longues périodes, sous des couples élevés. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au joint universel décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 258347-8 REVENDICATIONS 1. Joint universel à couple élevé destiné à réaliser un accouplement entre les extrémités à brides (18) de deux éléments tournants (20), caractérisé en ce qu'il comporte un croisillon (10) formé de deux paires, mutuellement perpendiculaires, de tourillons (11) alignés coaxialement, deux fourches (12, 12') divisées chacune en moitiés complémentaires séparées (12a, 12a; 12b, 12b), chaque moitié comprenant une partie de base réali- sée d'une seule pièce avec un chapeau (22) de palier faisant saillie vers l'avant et dans lequel est formé un alésage borgne (24), des paliers (26) logés dans les alésages borgnes, les moitiés complémentaires de chaque fourche étant conçues pour être montées sur deux desdits tourillons, chaque tourillon étant monté de façon à pouvoir tourner dans l'un desdits paliers, et les parties de base des moitiés complémentaires ainsi assemblées présentant des surfaces juxtaposées (38) situées de part et d'autre d'un premier plan de référence (Pb) de fourche passant par le centre (x) du joint, ce dernier comportant en outre des premiers moyens d'en- clenchement (44) s'étendant à travers les premiers plans de référence afin de s'opposer à tout mouvement relatif des moitiés complémentaires ainsi assemblées, dans des directions parallèles auxdits premiers plans de référence, des organes (14, 16) destinés au montage amovible des moitiés complémentaires ainsi assemblées sur l!une, correspondante, desdites extrémités à brides, les moitiés complémentaires et les. extémités à brides présentant des surfaces (52) mutuellement en butée s'étendant dans des seconds plans de référence (Pc', Pd) de fourche qui sont perpendiculaires aux premiers plans respectifs de référence, et des seconds moyens d'enclenchement (54) s'étendant à travers les seconds plans de référence afin d'accoupler mécaniquement les moitiés complémentaires il- 112583478 ainsi assemblées, reliées entre elles et montées, à leurs extrémités à brides respectives. 2. Joint universel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de liaison (48, 50) destinés à relier entre elles de façon amovible les moitiés complémentaires ainsi assem- blées. 3. Joint universel selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison passent à travers les moitiés complémentaires dans des direc- tions perpendiculaires à leurs premiers plans respectifs de référence. 4. Joint universel selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de liaison passent à travers les premiers moyens d'enclenchement. 5. Joint universel selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premiers moyens d'enclenche- ment comprennent au moins une première clavette (44) pénétrant dans des rainures opposées complémentaires (40) ménagées dans lesdites surfaces juxtaposées. 6. Joint universel selon la revendication , caractérisé en ce que les premières clavettes et les rainures opposées complémentaires sont situées centra- lement et en ce que les moyens de liaison passent à travers lesdites premières clavettes. 7. Joint universel selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il présente en outre des gorges opposées (42) ménagées dans lesdites surfaces juxtaposées, et des éléments d'entretoisement (46) logés dans les gorges, les éléments d'entretoisement présentant des surfaces en vis- à-vis qui coopèrent avec les fonds des gorges pour positionner latéralement les moitiés de fourche complémentaires l'une par rapport à l'autre de part et d'autre de leurs premiers -plans respectifs de référence. 12 258347.8 8. Joint universel selon la revendication 1, caractérisé en ce que les seconds moyens d'enclenche- ment comprennent des secondes clavettes (54) réalisées d'une seule pièce avec les moitiés et faisant saillie vers l'arrière de celles-ci pour pénétrer dans des évi- dements des extrémités à brides.