Brevet FR2578013A1 — publié le 19860829

La présente invention concerne un joint universel, destiné à assurer un raccordement avec transmission de couple entre des organes menant et mené. Plus précisément, l'invention concerne un joint universel dans lequel le dispositif de transmission de couple, sous forme de billes,- coopère avec des cavités opposées formées dans les organes interne et externe du joint afin qu'un couple soit transmis et permette une articulation relative entre les organes interne et externe. De nombreux joints universels sont déjà connus. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 156 354 décrit un joint dans lequel un couple est transmis par des corps roulants placés entre des organes interne et externe d'un joint, les corps roulants occupant des cavités planes formées dans le corps interne et étant destinés à coulisser radialement par rapport aux cavités. Cette construction augmente la complexité et la taille du joint et nécessite le respect de tolérances étroites sur la fini- tion de surface et sur les opérations de fabrication. Un frottement important est dû au glissement des corps roulants dans les cavités planes. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2 910 845 décrit un joint universel ayant des organes menants sphéri- ques qui sont retenus de manière qu'ils tournent autour de tourillons formés sur un organe interne. Cette retenue des organes menants augmente le frottement dans le joint d'une manière indésirable. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 377 385 représente un joint dans lequel des billes de transmission de couple sont séparées mutuellement par une partie de l'organe interne qui a une surface complexe de coopération avec les billes. Cette construction est complexe et coûteuse et empêche l'utilisation de ce joint d'une manière rentable dans de nombreuses applications. L'invention concerne donc un joint universel per- fectionné. Plus précisément, un joint universel destiné à transmettre un couple selon l'invention comporte un organe interne ayant une partie d'extrémité qui a une configuration générale de partie de sphère et qui contient un dispositif formant une cavité, un organe externe ayant plusieurs parties de surface interne partiellement sphériques, coopérant avec la partie d'extrémité en partie de sphère de l'organe interne afin qu'une articulation relative soit permise entre les organes interne et externe et empêche leur déplacement axial relatif, l'organe externe comprenant en outre plusieurs cavités rectilignes qui y pénètrent, et - plusieurs billes, chaque bille pouvant rouler dans le dispositif à cavité formé dans l'organe interne et dans l'une des cavités rectilignes de l'organe externe, l'arti- culation relative des organes interne et externe provoquant un roulement de chacune des billes dans le dispositif à cavité de l'organe interne et dans la cavité rectiligne de l'organe externe, le dispositif à cavité formé dans l'organe interne permettant à chacune des billes d'être 20. au contact d'une autre bille. La combinaison de ces caractéristiques d'un joint selon l'invention permet une transmission de couple qui est régulière et sans jeu même lorsque les organes interne et externe sont articulés d'un angle d'environ huit degrés par rapport à la position d'alignement, la transmission du couple étant plus régulière qu'avec de nombreux autres types de joints même lorsque l'angle d'articulation est plus important. Le joint permet l'encaissement de forces importantes de traction et de poussée entre les organes interne et externe, tout en ayant une fabrication relative- ment peu coûteuse. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique montrant comment un joint selon l'invention peut être utilisé, en présence d'un décalage entre des arbres adjacents de trans- mission de couple; la figure 2 est une vue schématique en plan montrant comment le joint selon l'invention peut être utilisé lors- qu'un défaut d'alignement angulaire et/ou un décalage est souhaité; la figure 3 est une vue schématique en plan mon- trant l'utilisation de plusieurs joints universels selon l'invention; la figure 4 est une élévation latérale schématique illustrant l'utilisation d'un joint selon l'invention dans une prise de force; la figure 5 est une perspective schématique repré- sentant un joint selon l'invention utilisé dans un organe d'entraînement de clé à cliquet, selon l'invention; - la figure 6 est une élévation en coupe partielle d'un joint universel selon l'invention; la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6; et la figure 8 est une élévation en coupe partielle représentant deux joints universels selon l'invention. On se réfère d'abord aux figures 1 à 5 qui repré- sentent plusieurs utilisations de l'invention. La figure 1 correspond à une application dans laquelle il existe un décalage entre l'arbre d'un moteur 30 et un arbre d'en- traînement d'une transmission 31. Le moteur et la transmis- sion sont représentés raccordés par un double joint univer- sel 32, réalisé selon l'invention. La figure 2 représente le même moteur et la même transmission que sur la figure 1, mais dans des conditions dans lesquelles un défaut d'alignement angulaire et/ou un décalage angulaire est souhaité. Dans ce cas aussi9 l'arbre du moteur 30 et-l'arbre d'entraînement de la trans- mission 31 sont reliés par un joint universel, portant la référence générale 32 aussi. La figure 3 représente une application dans laquelle il existe un défaut important d'alignement entre l'arbre du moteur 30 et l'arbre mené de la transmission 31. Ce défaut d'alignement peut être compensé par utilisation d'une série de joints universels 32 raccordés de manière qu'ils relient le moteur à la transmission, en cascade. La figure 4 représente une application dans laquelle la construction selon l'invention est utilisée dans une prise de force. Une source d'énergie telle qu'un tracteur agricole ou un autre véhicule, est représenté par la réfé- rence 33 et est raccordé à un accessoire 34 qui reçoit l'énergie, par l'intermédiaire d'une barre d'attelage 35. Le véhicule 33 transmet une force motrice pour le fonc- tionnement de l'accessoire 34. Dans ce cas, un joint uni- versel 37 est utilisé pour la transmission de cette force d'entra:nement. La figure 5 représente une clé classique à cliquet 27 du type à carré, l'entraînement étant assuré par un prolongement 28 de section carrée, d'une manière connue. Le prolongement 28 se loge dans une douille ou cavité 28 formée dans un organe externe 26 d'un joint universel 24. Ce dernier comporte aussi un organe interne ou broche 24. On se réfère maintenant aux figures 6 et 7 qui représentent un joint selon l'invention qui comporte un organe externe 26 ayant un logement ou une douille (non représenté), formé à une première extrémité pour la coopé- ration avec le dispositif à entraîner. Une partie élargie 38 est adjacente à la partie formant le logement et a trois cavités rectilignes 39, disposées axialement et espacées circonférentiellement, deux seulement étant représentées sur la figure 6. Les cavités rectilignes 39 peuvent être régulièrement réparties circonférentiellement et chacune a une forme d'une partie de cylindre afin qu'elle loge l'une des trois billes sphériques 40. Un couple est transmis entre l'organe interne 25 et l'organe externe 26 par les billes 40, chaque bille coopérant avec une ouverture respec- tive 41 formée dans une partie élargie 42 d'extrémité de l'organe interne 25 du joint ainsi qu'avec la cavité 39 de l'organe externe du Joint. Comme l'indiquent clairement les figures 6 et 7, les centres des billes 40 se trouvent dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe central de rotation de l'organe interne 25. La partie élargie 42 d'extrémité de l'organe interne 25 a une forme générale sphérique, comprenant trois parties partiellement sphériques 43, tournées vers l'extérieur et espacées circonférentiellement, entre les billes 40. L'intérieur de l'organe externe 26 a des parties espacées 44 de surface partiellement sphériques, tournées vers l'in- térieur et qui coopèrent avec les parties 43 de surface de l'organe interne à la formation d'un joint à rotule entre les organes interne et externe. Etant donné cette coopération de l'organe interne 25 et de l'organe externe 26, à la manière d'une rotule, ces organes peuvent subir des forces de compression ou de traction transmises de l'un à l'autre sans que ces forces soient appliquées aux billes. De telles forces appliquées en bout pourraient perturber la transmission régulière du couple entre les organes interne et externe, par les billes. L'articulation du joint universel est permise par la coopération de l'organe interne 25 et de l'organe externe 26 à la manière d'une rotule et par les cavités rectilignes 39 qui permettent aux billes 40 de rouler en prenant de nouvelles positions comme l'imposent les positions angu- laires relatives des organes interne et externe. Comme l'indiquent les figures 6 et 7, pour des raisons de simpli- cité de construction et de réduction des coûts de fabrica- tion, les ouvertures 41 permettent aux billes 40 d'être en contact mutuel lorsque le joint n'est pas articulé. Evidemment, lorsque l'organe interne 25 et l'organe externe 26 sont articulés l'un par rapport à l'autre, par rapport à la position d'alignement axial représentée sur la figure 7, les billes 40 sont moins retenues dans les ouvertures 41 de l'organe interne par les cavités rectilignes 39 de l'organe externe et peuvent avoir tendance à se séparer mutuellement sous l'action des forces de pesanteur ou de la force centrifuge. Cette séparation des billes 40 ne donne pas un jeu important dans le joint, car la coopération des organes interne et externe à la manière d'une rotule, comme décrit précédemment, même pour une articulation angu- laire importante, par exemple pouvant atteindre huit degrés environ entre l'organe interne 25 et l'organe externe 26 est présente. L'étendue de chaque partie 44 de surface partielle- ment sphérique de l'organe externe 26, indiquée par la dimension R angulairement sur le dessin, est au moins égale et de préférence légèrement supérieure à l'étendue des cavités rectilignes adjacentes 39 de contact avec les billes, indiquée par la dimension S sur les figures, afin que le montage du joint universel soit facilité. De cette manière, l'organe interne 25, ne comprenant pas les billes 40, peut être introduit dans l'organe externe 26 par alignement des parties 43 de surface partiellement sphériques de l'organe interne sur les cavités rectilignes 39 de l'organe externe, puis par introduction de l'organe interne 25 dans l'organe externe 26 jusqu'à ce que les parties 43 de surface partiellement sphériques de l'organe interne soient alignées axialement sur les parties partiellement sphériques 44 de l'organe externe. Ensuite, l'organe interne 25 et l'orga- ne externe 26 sont entraînés en rotation l'un par rapport à l'autre de soixante degrés dans le cas d'un joint à trois billes comme représenté sur le dessin afin que les parties 43 et 44 de surface partiellement sphériques soient mises en coopération. Les billes 40 sont alors introduites dans l'organe interne 25 par des fentes 45 n'ayant qu'une extré- mité, par l'extrémité, et l'échappement des billes 40 peut être empêché par introduction ultérieure d'une bague de retenue 46 destinée à se loger derrière une lèvre périphé- rique 47 formée dans une ouverture axiale 48. Comme l'indique la figure 6, l'organe interne 25 a un arbre 25a qui peut comporter un dispositif non repré- senté permettant la fixation de l'organe menant ou mené, par exemple l'arbre de sortie d'un moteur ou l'arbre d'entrée du dispositif entraîné par le moteur, ou l'arbre a peut lui-même être l'arbre de sortie du moteur ou l'arbre d'entrée du dispositif mené. La figure 8 représente un joint universel double qui est formé à l'aide d'un seul organe externe 126 de joint et d'une paire d'organes internes 125 opposés l'un à l'autre et pouvant être considérés chacun comme ayant une construction analogue à celle de l'organe interne 25 du mode de réalisation des figures 6 et 7. L'un des organes internes peut être monté dans l'organe externe 126 de la manière décrite en référence au montage de l'organe interne et de l'organe externe 26 des figures 6 et 7. Comme le montage du premier organe interne 125 dans l'organe externe 126 empêche l'accès aux ouvertures d'extrémité formées dans l'autre organe interne, il est nécessaire de monter préalablement les billes du second organe interne avant son introduction dans l'organe externe. Ceci nécessite la formation de l'extrémité ouverte de l'organe externe qui loge initialement le second organe interne soit suffi- samment large pour le passage de l'organe interne ainsi monté à partir de l'extrémité ouverte. L'extrémité ouverte peut alors avoir ensuite une dimension réduite par une opération convenable de mise en forme afin que le second organe interne soit retenu en place. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux joints universels qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Joint universel destiné à transmettre un couple, caractérisé en ce qu'il comporte un organe interne (25) ayant une partie d'extrémité (42) qui a la configuration générale d'une partie de sphère. et qui comporte un dispositif (41) formant une cavité, un organe externe (26) ayant plusieurs parties de surface interne (44) de forme générale partiellement sphérique, coopérant avec la partie d'extrémité de forme partiellement sphérique (42) de l'organe interne (25) afin qu'une articulation relative entre les organes interne et externe soit possible et qu'un déplacement axial relatif soit empêché, l'organe externe comprenant en outre plusieurs cavités rectilignes (39) pénétrant à l'intérieur, et plusieurs billes (40), chacune des billes pouvant rouler dans les cavités (41) formées dans l'organe interne et dans l'une des cavités rectilignes (39) de l'organe externe, l'articulation relative entre l'organe interne et l'organe externe provoquant un roulement de chacune des bilIes dans le dispositif à cavité de l'organe interne et dans la cavité rectiligne de l'organe externe, le dispo- sitif à cavité de l'organe interne permettant le contact de chacune des billes avec une autre bille. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties partiellement sphériques (44) de surface interne et les cavités rectilignes (39) de l'organe externe alternent circonférentiellement autour de l'inté- rieur de l'organe externe. 3. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des parties internes de surface partiel- lement sphérique (44) a une étendue circonférentielle qui n'est pas supérieure à l'étendue circonférentielle de chacune des cavités rectilignes (39) afin que le Joint puisse être monté. 4. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce les centres des billes (40) se trouvent dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe central de rotation de l'organe interne (25). 5. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois billes (40), et le dispositif à cavité (41) formé dans l'organe interne (25) permet à chacune des billes d'être au contact de deux autres billes. 6. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cavités rectilignes (39) formées dans l'organe externe permettent aux billes de se séparer mutuellement lorsque l'organe interne (25) et l'organe externe (26) présentent une articulation l'un par rapport à l'autre. 7. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe interne (25) comporte une ouverture (48) formée à son extrémité adjacente au dispositif (41) à cavité afin que des bilies puissent être introduites dans ce dispositif à cavité (41) lorsque l'organe interne et l'organe externe ont été montés l'un par rapport à l'autre. 8. Joint selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de retenue (46) destiné à fermer l'ouverture (48) formée dans l'organe interne et destiné à retenir les billes dans le dispositif à cavité (41). 9. Accouplement, caractérisé en ce qu'il comprend un joint universel selon l'une quelconque des revendications précédentes et en ce qu'il est incorporé à une clé de serrage. 10. Accouplement selon. la revendication 9, caracté- risé en ce que l'organe externe est destiné à être raccordé à une poignée à cliquet. 11. Accouplement caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs joints universels selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, montés en série les uns avec les autres, et en ce qu'il est destiné à coupler deux arbres.