Brevet FR2578014A1 — publié le 19860829

La présente invention concerne un joint universel tripode comportant des moyens perfectionnés pour le montage de galets sur des tourillons en vue d'un mouve.. glissement, de rotation et de pivotement sur ceux-ci. La plupart des joints universels tripodes du type à mouvement en bout comportent des galets montés sur des tourillons d'un croisillon de manière à exécuter seulement un mouvement de glissement et de rotation par rapport à ceux-ci. Des joints universels de ce type comprennent un premier arbre pourvu à une extrémité d'un élément en forme de cuvette comportant trois évidements parallèles et s'étendant axialement dans la périphérie intérieure. Le joint comporte un second arbre pourvu à une extrémité d'un croisillon duquel font saillie radialement vers l'exté- rieur trois tourillons sur lesquels sont montés des galets de façon à permettre un mouvement axial et angulaire des galets par rapport aux tourillons. Avec ces joints univer- sels, lorsque l'angle entre les premier et second arbres augmente, les galets sont inclinés en correspondance selon de plus grands angles par rapport aux évidements, ce qui se traduit par un glissement excessif qui pc'- des problèmes comme les frottements, la génération de chaleur, les vibra- tions et une perte de puissance. Des tentatives ont été faites par le passé pour monter les galets sur les tourillons de façon qu'ils puissent exécuter un mouvement de pivotement ou de basculement ainsi qu'un mouvement de glissement et de rotation. De telles tentatives sont décrites dans les brevets US n 3 332 256 délivré le 25 juillet 1967; n 3 333 440 délivré le 1er août 1967, n 4 091 641 délivré le 30 mai 1978 et n 4 192 154 délivré le 11 mars 1980. Les montages de galets représentés dans ces brevets ont tendance à présenter certains inconvénients, par le fait que, par exemple, ils ont une structure faible, qu'ils sont diffici- les à appliquer en pratique ou qu'ils nécessitent de trop nombreuses pièces, ce qui se traduit par des variations excessives de tolérances, des coûts élevés et des problèmes d'assemblage. Un joint universel du type coulissant ou à mouvement en bout conforme à l'invention comporte des tourillons sur lesquels sont montés de façon coulissante des anr.:--,- de guidage comportant des surfaces extérieures en forme de segments sphériques. Des rouleaux sont placés autour de chaque anneau de guidage qui forme une bague intérieure et un galet est positionné autour des rouleaux et forme une bague extérieure. Les rouleaux ont chacun une symétrie longitudinale de révolution et ils diminuent de diamètre depuis des parties extrêmes extérieures jusqu'à une partie intermédiaire. Plus spécifiquement, les surfaces concaves d'appui sont formées par une génératrice incurvée dont la courbure est centrée sur l'axe du tourillon corres- pondant et dont la longueur est sensiblement égale au rayon de la surface de segment sphérique de l'anneau de guidage. Les rouleaux peuvent également comporter des parties extrêmes cylindriques et deux rangées de rouleaux peuvent être disposées autour de l'anneau de guidage, si on le désire. L'anneau de guidage et les rouleaux sont les seuls composants nécessaires pour le montage du galet sur le tourillon afin de permettre un mouvement de glisse- ment, de rotation, de pivotement ou de basculement. En conséquence, un objet principal de l'invention est de créer un joint universel tripode du type à mouvement en bout comportant une structure perfectionnée de montage des galets sur des tourillons du joint afin de permettre un mouvement de glissement, de rotation et de pivotement par rapport aux tourillons. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la description détaillée qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins ci-joints dans lesquels: la figure I est une vue en élévation fragmentaire et un peu schématique, dont des parties sont arrachées et des parties sont indiquées en coupe, d'un joint universel tripode mettant en oeuvre l'invention; la figure 2 est une vue à échelle fortement agrandie et en coupe transversale d'une partie du joint universel de la figure 1, 'mais avec un tourillon dispcsé perpencl- culairement à une rainure du joint; la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une partie d'une structure légèrement modifiée de montage de galets sur des tourillons; la figure 4 est une vue à échelle agrandie, semblable à la figure 3, d'une autre structure de montage légèrement modifiée, et la figure 5 est une vue, semblable à la figure 4, d'encore une autre structure de montage légèrement modi- fiée. En considérant plus particulièrement la figure 1, on voit qu'on a désigné par 10 un joint universel tripode du type à mouvement en bout mettant en oeuvre l'invention. Le joint 10 comprend un premier arbre 12 pourvu à une extrémité d'un élément 14 en forme de cuvette, cet élément comportant une extrémité fermée 16 et une extrémité ouverte 18. L'élément 14 en forme de cuvette comporte plusieurs, dans cet exemple trois, évidements-parallèles 20 s'étendant axialement à partir de l'extrémité ouverte 18 et en direc- tion de l'extrémité fermée 16, et uniformément répartis autour de la périphérie intérieure de l'élément 14. Un second arbre 22 du joint 10 comporte à une extrémité un croisillon 24, un moyeu 26 étant fixé sur cette extrémité et trois tourillons ou axes 28 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir dudit moyeu. Comme le montre plus particulièrement la figure 2, le tourillon 28 comporte un anneau 30 de guidage qui est monté de façon à pouvoir coulisser le long du tourillon 28 et qui est pourvu d'un alésage ou passage intérieur 32 dont la forme en coupe ou section droite est semblable à celle du tourillon 28. L'anneau 30 de guidage comporte une surface extérieure 34 en forme de segment sphérique, lorsqu'on l'observe en coupe longitudinale. Le centre de la courbure de la surface sphérique 34 de l'anneau de guidage est placé sur l'axe du tourillon 28. Des rouleaux 36, qui sont prévus typiquement au nombre de dix-huit, sont répartis autour de l'anneau 30 de gui- dage, qui forme en fait une face intérieure pour les rou- leaux. Chacun des rouleaux 36 a une symétrie longitudin,' de révolution et comporte une surface extérieure 38 Irnt le diamètre diminue depuis des parties longitudinalement extrêmes jusqu'à une partie centrale ou intermédiaire. La surface 38 convave peut être formée par une génératrice incurvée dont la courbure, centrée sur l'axe du tourillon 28, présente un rayon de '. longueur sensiblement égale à celle du rayon de la surface 34 en forme de segment de sphère de l'anneau 30 de guidage. Comme indiqué, les rou- leaux 36 comportent également des parties extrêmes, 40 et 42, de forme générale cylindrique. Un galet 44 est placé autour des rouleaux 36 et de l'anneau 30 de guidage, en formant une bague extérieure pour les rouleaux. Le galet 44 comporte, dans cet exemple, un évidement intérieur annulaire 46, qui présente une partie intermédiaire 48, bombée vers l'intérieur ayant le même rayon de courbure que la surface 38 de galet et qui est pourvu de parties extrêmes cylindriques 50 et 52 recevant, ou établissant un jeu, pour les parties extrê- mes cylindriques 40 et 42 des rouleaux 36. Le galet 44 comporte également une surface extérieure ou périphérique 54 ayant une forme bombée vers l'extérieur, semblable à (et complémentaire de) la forme concave des parois latéra- les 56 de l'évidement 20. Dans cet exemple, les deux sur- faces ont une forme de segment sphérique. Les surfaces 34 et 48 entrent en contact avec et soutiennent la surface 38 des rouleaux. Le galet-44 comporte également un prolonge- ment annulaire 58 s'étendant au-delà des rouleaux 36 et de l'anneau de guidage 30 et formant une surface annu- laire plane 60. Cette surface peut entrer en contact avec une paroi 62 de fond de la rainure 20 pour maintenir l'axe du galet 44 généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'évidement 20. Chaque galet 44 comporte une partie annulaire s'étendant au-delà d'une extrémité du tourillon 28 correspondant et empêchant les rouleaux 36 de basculer par rapport à l'évidement 20. Une structure de montage légèrement modifiée et représentée sur la figure 3 comprend l'anneauL 30 de guidage et des rouleaux modifiés 64. Le rouleau 64 compz. une surface extérieure 66 semblable à la surface 38 Ou rouleau 36, cette surface étant en contact pratiquement total avec la surface 34 en forme de segment sphérique de l'anneau 30 de guidage. Le rouleau 64 comporte également des parties extrêmes 68 et 70 cylindriques dans l'ensemble et qui sont plus longues que les surfaces correspondantes 40 et 42 du rouleau 36. Un galet 72 légèrement modifié forme une bague exté- rieure pour les rouleaux 64 et il comporte un évidement annulaire intérieur 74. L'évidement 74 comporte, dans cet exemple, une partie cylindrique intermédiaire 76 avec des épaulements extrêmes annulaires 78 et 80. Alors que l'évidement 46 du galet 44 soutient complètement les surfa-- ces périphériques des rouleaux 36 le '- - d'une ligne diamétralement opposée à la ligne de contact des rouleaux avec l'anneau 30 de guidage, la surface cylindrique plane 76 de l'évidement annulaire 74 supporte seulement les parties extrêmes cylindriques 6-8 et 70 des rouleaux 64. Cependant, les parties extrêmes cylindriques plus longues 68 et 70 assurent- un meilleur soutien des rouleaux que leurs contre-parties sur la figure 2. En outre, l'évidement 74 est plus facile à usiner, ou à former autrement, que l'évidement 46 de la figure 2. Une autre structure de montage légèrement modifiée est représentée sur la figure 4. Dans cet exemple, l'anneau de guidage peut à nouveau être utilisé. Deux rangées de rouleaux 82 et 84 sont en contact avec la surface 34 en forme de segment sphérique de l'anneau 30, qui forme à nouveau une bague intérieure pour les rouleaux. Les rouleaux 82 et 84 peuvent être identiques mais ils ont un diamètre plus petit à une extrémité qu' l'autre, à la différence des rouleaux 36 et 64 des figures 2 et 3. Les rouleaux 82 et 84 comportent des surfaces extérieures incurvées 86 qui peuvent être engendrées de façon analogue aux surfaces des rouleaux 36 et 64, mais avec une extrémité plus large que l'autre. Les rouleaux 82 et 84 comportent à une extrémité de petites parties extrêmes 88 approximati- vempnt cylindriques et' à l'autre extrémité de grandes parties extrêmes 90 approximativement cylindriques. Plus précisément, les deux parties extrêmes ont une forme tronco- nique. Comme indiqué, des droites axiales prolongeant la périphérie des parties extrêmes 88 et 90 et un axe du rouleau 82 ou 84 se rencontrent en un point commun situé sur l'axe du tourillon-28. Un galet 92 comporte, dans cet exemple, un évidement annulaire principal 94 dans lequel sont formés deux évide- ments annulaires plus étroits 96 et 98, pourvus chacun d'une partie intermédiaire incurvée 100 bombée vers l'inté- rieur et ayant le même rayon de courbure que les surfaces concaves 86, et des évidements extrêmes 102 et 104 qui reçoivent, ou établissent un jeu, pour les parties extrêmes 88 et 90, approximativement cylindriques des rouleaux 82 et 84. Une autre structure de montage, légèrement modifiée, est représentée sur la figure 5. Dans cet exemple, l'anneau de guidage peut former une bague intérieure pour des rouleaux 106 et 108, qui peuvent être identiques. Ces rou- leaux comportent des surfaces extérieures incurvées 110 qui sont concaves et semblables aux surfaces 86 des rouleaux 82 et 84. Cependant les rouleaux 106 et 108 comportent des parties extrêmes 112 et 114, approximativement cylindri- ques et plus longues, les parties 114 ayant un diamètre supé- rieur à celui des parties 112 et les deux parties ayant plus précisément une forme tronconique. Un galet 116 forme une bague extérieure pour les rouleaux 106 et 108, et il comporte un évidement annulaire principal 118 et deux évidements plus étroits 120 et 122. Les évidements 120 et 122 comportent des surfaces coniques annulaires 124 qui sont planes, quand on les observe en coupe transversaleet qui ne soutiennent pas les surfaces des rouleaux 106 et 108 comme le font les parties incurvées 100 des évidements 96 et 98 de la figure 4. Les évidements 120 et 122 comportent également des épauie- ments extrêmes 126 et 128 facilitant le maint in d2s rouleaux 106 et 108. 'Alors que les évidements 120 et 9 ne supportent pas complètement les rouleaux, les partiL. extrêmes cylindriques 112 et 114 plus longues forment un meilleur support que les parties extrêmes cylindriques 88 et 90 des rouleaux 82 et 84. En outre, les évidements et 122 prévus dans l'évidement annulaire principal 118 sont plus faciles à usiner ou à former autrement. Le galet 116 a, dans ce cas une surface extérieure cylin- drique 130 pour un évidement 132 comportant des parois latérales planes. Le galet 116 comporte également un évide- ment annulaire 134 qui coopère avec un épaulement ou nervure 136 prévu sur l'évidement 132 de façon à maintenir la position perpendiculaire du galet par rapport à l'évidement. D'autres configurations peuvent aussi être utilisées pour adapter la position particulière du galet par rapport à l'évidement correspondant. La description faite ci-dessus montre que le joint universel tripode conforme à l'invention présente un certain nombre d'avantages par rapport aux joints connus. Le montage des galets leur permet d'être toujours maintenus de manière que leurs axes soient perpendiculaires à l'orientation longitudinale de l'évidement dans lequel ils sont reçus, indépendamment des angle formés entre les arbres du joint. Le montage des galets est structuralement robuste et, en particulier, il nécessite très peu de pièces ou compo- sants, de sorte que le coût est peu élevé, que les problèmes d'assemblage sont réduits-à leur mininum et que le problème des variations excessives de tolérance rencontrées par le passé est quasiment résolu. REUENDICATIONS 1. Joint universel coulissant du type à mouvement en bout, caractérisé en ce qu'il ccmprend un élément exté- rieur (14) en forme de cuvette pourvu d'une extrémité ouverte (18) et d'une extrémité fermée (16), plusieurs évidements (20) s'étendant axialement, disposés sensiblement parallèlement entre elles et s'étendant en direction de l'extrémité fermée (16) à partir de l'extrémité ouverte (18), un arbre (22) sur une partie extrême duquel est fixé un croisillon (24), ledit croisillon (24) comportant plusieurs tourillons (28) s'étendant radialemnent et chacun étant associé à un des évidements (20), un anneau (30) de guidage placé sur chacun des tourillons (28) pour pouvoir coulisser le long de celui-ci, chacun des anneaux (30) comportant une surface extérieure (38) en forme de segment sphérique, plusieurs rouleaux (36) placés autour de chacun des anneaux (30), chacun des rouleaux (36) ayant une symé- trie longitudinale de révolution et un diamètre diminuant depuis des parties extrêmes (40 et 42) de forme sensiblement cylindrique jusqu'à une partie centrale (34), ainsi qu'un galet (44) placé autour de chacun des anneaux (30) et des rouleaux (36), et entrant en contact avec et supportant les surfaces périphériques (34) des rouleaux (36). 2. Joint universel selon la revendication 1, caracté- risé en-ce que chacun des galets (44) comporte une partie annulaire s'étendant au-delà d'une extrémité du tourillon (28) correspondant et empêchant pratiquement un basculement des rouleaux (36) par rapport à l'évidement (20). 3. Joint universel selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que chacun des galets (44) a une forme extérieure périphérique (54) semblable à la forme des parois latérales (56) de l'évidement (20) correspondant. 4. Joint universel selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les galets (44) entrent en contact avec et supportent les parties extrêmes cylindriques (40, 42) des rouleaux (36). 5. Joint universel selon la revendication,caractérisé en ce qu'il est prévu deux rangées de rouleaux (82, 84; 106, 108) roulants autour de chacun des anneaux Ai. 6. Joint universel selon la revendication 5, _: risé en ce que chacun des galets (92, 116) comporte deux évidements annulaires intérieurs (96, 98; 120,122) qui entrent en contact avec et supportent des surfaces périphé- riques (86; 110) des rouleaux (82, B4; 106, 108) des deux rangées précitées. 7. Joint universel selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que chacun des galets (72) comporte un évidement annulaire intérieur (76) ayant dans l'ensemble une forme cylindrique de façon à entrer en contact avec et supporter les parties extrêmes cylindriques (68, 70) des rouleaux (64). 8. Joint universel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un élément' extérieur (14) en forme de cuvette qui est nourvu d'une extrémité ouverte (18) et d'une extrémité fermée (16), ledit élément comportant plusieurs évidements (20) s'étendant axialement, disposés sensiblement parallèlement entre eux et uniformé- ment espacés autour de la périphérie intérieure de la cuvette (14), chacun de ces évidements (20) comportant une paroi de fond (62) et deux parois latérales, un arbre (22) sur une partie extrême duquel est fixé un croisillon (24), ledit croisillon comportant plusieurs tourillons (28) s'étendant radialement, un tourillon étant prévu pour chacune desdits évidements (20), un anr-, '(30) de guidage placé sur chacun des tourillons (28) de façon à pouvoir coulisser sur -celui-ci parallèlement è un axe du tourillon (28),chaeun Lesdits anneaux (30) comportant une surface extérieure (34) en forme de segment sphérique dont le centre de courbure est placé sur l'axe du tourillon (28) associé, plusieurs rouleaux (36) placés autour de chacun des anneaux (30) de guidage, chacun de ces rouleaux (36) comportant des surfaces extérieures (38) engendrées par la révolution d' un arc de rayon uniforme autour d'un axe central longitudinal du rouleau (36), le centre de courbure d'une surface (38) étant situé au centre de courbure de la surface sphérique (34) de l'anneau (30) quand le rouleau (36) est en contact avec l'anneau - ' de guidage associé, et un galet (44; 92) disposé autour de chacun des anneaux (30) et de l'ensemble de rouleaux (36; 82,84), et entrant en contact avec et supportant les surfaces périphériques (38; 86) des rouleaux (36; 82,84), chacun des galets (44; 92) ayant une forme extérieure périphérique semblable à la forme des parois latérales de l'évidement (20) correspondant, et chacun des galets (44, 92) comportant des moyens de positionnement entrant en contact avec une partie de l'évidement (20) correspondant pour maintenir le galet dans une position perpendiculaire par rapport à l'évidement (20) correspondant. 9. Joint universel selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des rouleaux (361 82, 84) comporte à chaque extrémité une partie extrême (40, 42; 88, 90) de forme sensiblement cylindrique. 10. Joint universel selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que chacun des galets (44,92) entre en contact avec et supporte toutes les surfaces périphériques (38; I 86) des rouleaux (36; 82,84) correspondants du dudit ensemble.