Brevet FR2605691A1 — publié le 19880429

La présente invention concerne un joint homocinétique double pour grands angles de braquage, en particulier pour entraînements sur machines agricoles, avec une fourche double intérieure et deux fourches extérieures reliées chacune à la fourche double par un croisillon et dont les extrémités orientées vers la fourche double et une bague de centrage, fixe axialement mais mobile radialement, sont munies de guides conjugués avec des tourillons sphériques, des sphères ou des logements pour ces derniers. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n 13 02 735 décrit par exemple un joint homociné- tique double à guidage forcé des fourches extérieures munies de tourillons sphériques. Une bague de centrage est prévue avec des guides cylindriques disposés perpendiculairement pour les touril- lons sphériques. La bague de centrage est guidée dans un plan bissecteur de l'angle formé par les bouts d'arbre. De tels joints homocinétiques doubles sont utilisés en pratique pour de grands angles de braquage, en particulier en agriculture. On parle souvent aussi de joints à grand angle. Dans le cas d'un tel joint double, il est concevable de réali- ser, en tirant parti de toutes les possibilités constructives, un angle de braquage de l'ordre de 90 dans le plan contenant les axes des croisillons des deux fourches extérieures. Il est toutefois impossible, en conservant le principe de conception, d'atteindre m&me approximativement l'angle de braquage précité dans le plan con- tenant les axes du croisillon de la fourche double. Cet angle est en effet limité par la plage de pivotement possible des tourillons du croisillon. Pour augmenter l'angle de braquage, il a toutefois déjà été proposé, par le brevet de la République fédérale d'Allemagne n 28 02 572 par exemple, de réaliser un croisillon dissymétrique, c'est-à-dire avec deux tourillons plus longs que les deux autres. Une telle réalisation permet certes d'augmenter aussi l'angle de braquage du joint dans le plan litigieux, mais accroît simultané- ment l'encombrement nécessaire pour le braquage. Le diamètre de la fourche double intérieure augmente. Un diamètre supérieur entraîne toutefois simultanément une augmentation du poids et des masses en rotation. C'est pourquoi une liaison soudée est généralement prévue entre les deux moitiés de la fourche double. Il en résulte toute- fois que l'unité constructive ne peut plus être démontée, de sorte que l'ensemble des fourches du joint double doit être remplacé pour l'ent. n. Un inconvénient important réside toutefois dans l'aug- mentation des masses. Dans un joint double, les divers joints tour- nent irrégulièrement, c'est-à-dire avec une alternance d'accélérations et décélérations. Seul le centrage assure la régularité d'un tel joint, les deux joints étant guidés de façon à assurer chacun la même fraction de l'angle de braquage total. Il en résulte que le mou- vement de rotation mené est égal au mouvement de rotation menant. La fourche double intérieure tourne par contre irrégulièrement, ce qui explique pourquoi une augmentation des masses se manifeste de façon particulièrement négative. L'invention a pour objet un joint double offrant une grande possibilité de braquage avec une réduction simultanée de l'encombre- ment nécessaire et des masses en rotation. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la bague de centrage est guidée entre des bagues de guidage cylindriques, centrées, présentant un écartement entre elles et munies de fentes de guidage radiales identiques à travers lesquelles les guides sont en saillie avec un jeu; et les bagues de guidage cylindriques sont montées en rotation dans une échancrure de la fourche double. L'utilisation de bagues de guidage en liaison avec la bague de centrage et la fente de guidage radiale assure une construction compacte dans le sens radial. Les échancrures en forme de fentes permettent un bon guidage de la bague de centrage présentant un dia- mètre extérieur relativement faible, ce qui serait impossible par exemple dans le cas d'un montage flottant des bagues de guidage. On obtient ainsi une plage de mouvement relativement grande dans le sens radial, d'o un diamètre extérieur réduit de la bride de la fourche double. La réduction du diamètre est si grande au total qu'il est possible de réunir les deux moitiés de la fourche double par boulonnage. Le plus grand volume nécessaire est néanmoins infé- rieur au gain d'espace libre. Les bagues de guidage disposées de part et d'autre de la bague de centrage n'exercent aucune influence négative sur la longueur du joint. La distance des axes des deux croisillons de la fourche double devrait normalement augmenter de l'épaisseur des deux bagues de guidage. Cette limitation résulte de ce que lors d'un braquage du joint autour du seul axe des touril- lons logés dans les fourches extérieures, les extrémités de ces der- nières ou la chape disposée entre les extrémités d'une fourche exté- rieure et portant une partie du guidage, un des tourillons sphériques par exemple, viennent buter sur la bague de guidage. Tel n'est toute- fois pas le cas dans la solution selon l'invention, car lors d'un tel braquage, les bagues de guidage, c'est-à-dire leurs fentes de guidage, sont amenées dans une position permettant aux extrémités de fourche et à la chape des fourches extérieures de pénétrer dans la fente de guidage. Le volume constructif axial est ainsi réduit, c'est-à-dire qu'un accroissement du volume constructif par rapport aux solutions classiques est évité dans le sens axial. Il n'y a donc pas d'accroissement du volume constructif axial malgré un diamètre extérieur réduit. Il est par ailleurs possible aussi d'affecter un tourillon ou une sphère à la bague de centrage et de munir les chapes des four- ches extérieures d'échancrures appropriées pour le guidage des tou- rillons sphériques ou des sphères. Pour éviter que la conception en forme de fentes et le mouvement de la bague de centrage à l'intérieur de ces fentes ne créent le cas échéant un point mort qui interdirait la poursuite du braquage du joint, et selon une autre caractéristique de l'invention, la bague de centrage est circulaire et les bagues de guidage sont munies de butées pour la bague de centrage qui, lors du démarrage de cette dernière, produisent sur les bagues de guidage une composante de force leur imprimant un mouvement de rotation. Des entretoises centrent avantageusement des bagues de guidage l'une par rapport à l'autre. Il est possible d'utiliser simultanément les entretoises comme butées. Deux entretoises sont prévues dans ce but et disposées de façon à former avec l'axe principal des fentes de guidage un angle différant de 90 et avec une distance radiale de leur périphérie à l'axe de rotation des bagues de guidage qui est égale ou inférieure au rayon de la bague de centrage. Cette disposition évite facile- ment la formation d'un point mort. Pour assurer la transformation rapide de la composante de force apparaissant à l'approche de la butée en un mouvement de rota- tion des bagues de guidage, il est particulièrement utile de monter ces dernières dans le logement de la fourche double par l'intermé- diaire de paliers lisses ou de roulements. Le rendement est simul- tanément amélioré et par suite la dissipation produisant l'échauffe- ment est réduite. Un mouvement non défini des bagues de guidage et de la bague de centrage apparaît par contre dans les solutions con- nues. Les entretoises peuvent être des axes cylindriques, des axes entourés par une bague de caoutchouc ou des axes portant des rou- lements. Le montage d'une bague de caoutchouc ou d'un roulement en particulier favorise la suppression d'un point mort, par une force de réaction du caoutchouc d'une part et le faible frottement dans le roulement d'autre part. La suppression d'un point mort possible est également favorisée par un jeu minimal entre les guides et la fente de guidage corres- pondante supérieur à la distance radiale de la périphérie de l'entretoise à l'axe de rotation des bagues de guidage, diminuée du rayon de la bague de centrage cylindrique. Cette réalisation évite, lors de l'arrivée de la bague de cen- trage sur la butée, un contact entre le guide et la fente de guidage. Les conditions de frottement ne sont ainsi pas influencées négative- ment car des points de friction supplémentaires sont évités. Pour le montage en rotation des bagues de guidage dans la fourche double, il est également possible de munir directement l'échancrure de la fourche double et la bague de guidage de chemins pour les éléments roulants. Le volume constructif nécessaire est favorablement influencé aussi. Pour maintenir la lubrification et par suite garantir les bonnes conditions de frottement, il est prévu de disposer des joints d'étanchéité entre les bagues de gui- dage et/ou entre les bagues de guidage et l'échancrure de la fourche double. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exem- ples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un tracteur remorquant un engin porté dans un virage; la figure 2 est une coupe d'un joint braqué dans un seul plan, c'est-à-dire uniquement autour de l'axe des tourillons de croisil- lon affectés aux fourches extérieures; la figure 3 est une coupe du joint double braqué uniquement autour de l'axe des tourillons de croisillon affectés à la fourche double; la figure 4 est une coupe partielle du plan axial du guidage dans la fourche double; la figure 5 est une coupe suivant l'axe A-B de la figure 3, mais avec le joint en position rectiligne; les figures 6 à 9 représentent le schéma de variantes de réalisation possibles; et la figure 10 est une coupe comparable à celle de la figure 2 d'une variante du guidage. La figure 1 représente un exemple d'application. Il s'agit d'un tracteur et d'un engin traîné. L'engin est entraîné par la prise de force du tracteur et un arbre articulé. Il s'agit d'une ligne d'arbre en plusieurs parties, dont l'articulation centrale est un joint homocinétique double, décrit en détail ci-dessous. Le joint homocinétique double 1, réalisé en articulation à grand angle et représenté aux figures 2 à 4, est essentiellement constitué par la fourche double intérieure 2 et les deux fourches extérieures 3. La fourche double 2 est constituée par deux moitiés 2a, 2b reliées et présentant chacune deux fourchons. Les deux moi- tiés 2a, 2b de la fourche double 2 sont reliées de façon que les alésages 22 des fourchons sqrvant de logement au croisillon 4 se situent dans un plan commun. Les deux fourches extérieures 3 comprennent aussi des four- chons 12 munis d'alésages 13 et reliés à une partie centrale ser- vant soit au raccordement à un tube d'arbre de transmission, soit à l'enfichage sur une prise de force cannelée. Les deux moitiés 2a, 2b de la fourche double 2 d'une part et les fourches extérieures 3 d'autre part sont reliées par un croisillon 4. Ce dernier comporte quatre tourillons disposés deux par deux suivant un axe, les axes des tourillons formant un angle de 90 . Les tourillons du croisillon 4 sont avantageusement de même longueur. Le croisillon 4 est logé par l'intermédiaire de roulements et d'un coussinet 5 dans l'alésage 13 des fourchons 12 de la fourche extérieure 3 ou dans ceux de la fourche double 2a, 2b et maintenu en position par des anneaux d'ar- rêt 20. Les fourches extérieures 3 ou leurs fourchons 12 sont reliés par une chape 6 munie d'un tourillon sphérique 7. La fourche double 2 présente une échancrure centrale 11. L'échancrure 11 s'étend dans un plan parallèle à celui des axes des tourillons des deux croisillons 4 dans les moitiés 2a, 2b de la fourche double. L'axe de l'échancrure 11 est en outre centré par rapport aux deux axes des tourillons de croisillon. L'échancrure 11 est cylindrique. Deux bagues de guidage 10, dont le pourtour est cylindrique, sont montées en rotation dans l'échancrure 11. Les deux bagues de guidage 10 présentent un écartement axial et sont disposées de part et d'autre de la bague de centrage. Cette der- nière présente en équerre des guides 8 pour les tourillons sphériques 7. Il s'agit pour l'essentiel de douilles cylindriques, comportant un alésage de guidage 23 adapté au diamètre extérieur des tourillons sphériques 7. La surface extérieure 24 des guides 8 est également cylindrique. Les guides 8 traversent des fentes de guidage 17 dans les bagues de guidage 10. Les fentes de guidage 17 sont oblongues et leurs extrémités sont arrondies. Elles sont adaptées à la surface extérieure 24 des guides 8 de tourillon. sphérique. L'axe princi- pal des fentes de guidage 17 passe par l'axe de rotation des bagues de guidage 10 et s'étend radialement. Le dimensionnement de la fente de guidage 17 assure la liberté de mouvement de la bague de centrage 9 et du guide 8 de tourillon sphérique, nécessaire pour le mouvement radial résultant du braquage. Un jeu minimal X est prévu entre la surface extérieure 24 du guide 8 de tourillon sphé- rique et la fente de guidage 17 ou sa paroi, perpendiculairement à l'axe principal de la fente de guidage 17. Ce jeu minimal X est suf- fisamment grand pour garantir que le pourtour cylindrique de la bague de centrage 9 s'applique sur la périphérie des entretoises ou butées 15 rénuissant les deux bagues de guidage 10 ou de la bague de caoutchouc 16 qui les entoure avant que la surface extérieure 24 ne s'applique sur la paroi de la fente de guidage 17. Les butées servant simultanément d'entretoise 15 sont réali- sées par exemple sous forme de goujons, c'est-à-dire d'axes à deux épaulements dont le diamètre est inférieur au diamètre central. Les entretoises 15 sont disposées en formant un angle avec l'axe prin- cipal de la fente de guidage 17, rapporté à l'axe de rotation 0 des bagues de guidage 10. Cette disposition garantit qu'une composante de force F provoquant un mouvement de rotation des bagues de guidage est produite lors de la venue en butée de la périphérie de la bague de centrage 9 sur la périphérie des entretoises 15, de leur bague de caoutchouc 16 par exemple. Cette solution interdit que le guide 8 de tourillon sphérique s'immobilise dans une position ou qu'une force s'exerce suivant une direction rigoureusement perpen- diculaire à l'axe principal de la fente de guidage 17. La bague de centrage 9 peut présenter un diamètre extérieur relativement faible par suite de son interaction avec les bagues de guidage 10 présen- tant une fente de guidage 17. Un bon guidage est néanmoins assuré et une possibilité de mouvement radial relativement important est obtenue. Il en est de même dans le plan représenté à la figure 2. La partie centrale du guide est certes relativement épaisse par suite du montage supplémentaire des bagues de guidage 10, mais cette réalisation n'est pas gênante car on voit que dans le plan de braquage représenté à'la figure 3, les fourchons 12 des fourches extérieures 3 ou des parties de la chape 6 peuvent pénétrer dans la fente de guidage 17. Le montage des bagues de guidage 10 et leur mouvement permettent toujours un alignement des fentes de guidage 17 de la façon représentée à la figure 3, c'est-à-dire que les extrémités 12 de fourche peuvent toujours pénétrer dans la fente de guidage 17 lors du braquage (figure 3). Il est ainsi garanti que les bagues de guidage 10 supplémentaires, c'est-à-dire leur épais- seur, ne réduisent pas l'angle de braquage possible du joint double 1. Les bagues de guidage 10 sont montées par l'intermédiaire des paliers 14 dans l'échancrure 11. Il s'agit essentiellement de roule- ments, de sorte qu'un faible frottement est obtenu. Des joints d'étanchéité 18, 21 assurent l'étanchéité des roulements 14 vers l'intérieur et l'extérieur, contre la perte de lubrifiant ou la péné- tration de poussière. Les deux moitiés 2a, 2b de la fourche double peuvent être soit soudées entre elles, soit reliées par boulonnage. Des gorges tournées dans la partie centrale de moitiés 2a, 2b réalisée en bride forment l'échancrure 11 dans l'état assemblé. Au lieu d'interposer un roule- ment séparé 14, il est possible aussi d'usiner des surfaces de roulement appropriées pour les éléments roulants dans l'échancrure 11 et sur le diamètre extérieur des bagues de guidage 10. Les figures 6 à 9 représentent le principe de diverses variantes, c'est-à-dire que seules les pièces essentielles sont représentées. La figure 6 représente le principe des figures 2 à 5. Dans la solution dont le principe est représenté à la figure 7, les butées 15 et leur position angulaire sont réalisées par le tracé particulier de la fente de guidage 12. Le contact du contour exté- rieur 24 du guide 8 produit la composante de force entraînant le mouvement de rotation des bagues de guidage 10. Il en est de même pour le schéma de principe selon figure 8. Dans le schéma de principe selon figure 9, les butées 15 pénè- trent dans la fente 17. La forme de réalisation préférentielle, tirant pleinement parti des avantages, est celle représentée aux figures 2 à 6 et 10. Dans la forme de réalisation selon figure 10, la bague de cen- trage 9 guidée dans l'espace libre des deux fourches doubles 2a, 2b est munie de tourillons sphériques 7 qui sont en saillie axiale, de leur centre vers les deux fourches extérieures 3. Ces dernières comportent chacune une chape 6 qui relie les deux fourchons et porte au centre un guide 8 de tourillon sphérique. Le guide 8 com- porte un alésage cylindrique 23 servant au guidage des tourillons sphériques 7. Cette réalisation présente l'avantage suivant: la course radiale possible pour un diamètre extérieur prédéterminé et par suite le braquage possible sont de nouveau augmentés. Le diamètre extérieur des tourillons sphériques 7 est en effet inférieur à celui du guide sphérique 8 dans la forme de réalisation représenté à la figure 2. Une course radiale plus grande de la bague de cen- trage 9 est ainsi possible. La course radiale est toutefois essen- tielle pour le braquage des fourches extérieures 3 par rapport à la fourche double 2. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Joint homocinétique double pour grands angles de braquage, en particulier pour entraînements sur machines agricoles, avec une fourche double intérieure et deux fourches extérieures reliées chacune à la fourche double par un croisillon et dont les extré- mités orientées vers la fouche double et une bague de centrage, fixe axialement mais mobile radialement, sont munies de guides conju- gués avec des tourillons sphériques, des sphères ou des logements pour ces derniers, ledit joint étant caractérisé en ce que la bague de centrage (9) est guidée entre des bagues de guidage (10) cylin- driques, centrées, présentant un écartement entre elles et munies de fentes de guidage (17) radiales identiques, à travers lesquelles les guides (7 ou 8) sont en saillie avec un jeu; et les bagues de guidage (10) cylindriques sont montées en rotation dans une échan- crure (11) de la fourche double. 2. Joint homocinétique double selon revendication 1, caractérisé en ce que la bague de centrage (9) est circulaire et les bagues de guidage (10) sont munies de butées (15) pour la bague de centrage (9), lesdites butées produisant sur les bagues de guidage (10), lors du démarrage de la bague de centrage (9), une composante de force (F) provoquant leur rotation. 3. Joint homocinétique double selon revendication 1, caractérisé en ce que les bagues de guidage (10) sont munies de butées (15) pour le contour extérieur des guides (7), disposées au voisinage des fentes de guidage (17) ou à l'intérieur de ces dernières et produi- sant sur les disquesde guidage (10), lors du démarrage du guide (7), une composante de force (7) provoquant leur rotation. 4. Joint homocinétique double selon revendication 1, caractérisé en ce que les entretoises (15) centrent les bagues de guidage (10) l'une par rapport à l'autre. 5. Joint homocinétique double selon revendications 2 ou 3 et 4, caractérisé en ce que les entretoises (15) sont réalisées sous forme d'axes cylindriques et constituent simultanément les butées (15). 6. Joint homocinétique double selon revendications 2 et 3, caractérisé par deux butées (15), disposées de façon à former avec l'axe principal des fentes de guidage (17) un angle différant de 900. 7. Joint homocinétique double selon revendication 6, caractérisé en ce que les butées (15) sont disposées avec une distance radiale de leur périphérie à l'axe de rotation (0) des bagues de guidage (17) égale ou légèrement inférieure au rayon de la bague de centrage (9) ou du guide (7). 8. Joint homocinétique double selon revendications 4 ou 5, carac- térisé en ce que les entretoises (15) sont réalisées sous forme d'axes entourés par une bague de caoutchouc (16). 9. Joint homocinétique double selon revendication 4, caractérisé en ce que les entretoises (15) sont réalisées sous forme d'axes portant des roulements. 10. Joint homocinétique double-selon revendications 1 ou 3, carac- térisé en ce-que les bagues de guidage (10) sont montées dans l'échancrure (11) de la fourche double (2) par l'intermédiaire de paliers lisses ou de roulements (14). 11. Joint homocinétique double selon revendications 1 ou 3 et 7, caractérisé en ce que le jeu minimal (X) entre les guides (7) et la fente de guidage (17) correspondante est supérieur à la distance radiale de la périphérie de l'entretoise (15) diminuée du rayon de la bague de centrage cylindrique (9). 12. Joint homocinétique double selon revendication 10, caractérisé en ce que l'échancrure (11) de la fourche double (2) et les bagues de guidage (10) sont munies directement de chemins pour les éléments roulants. 13. Joint homocinétique double selon revendications 1 ou 3, carac- térisé en ce que les joints d'étanchéité (18, 21) sont disposés entre les bagues de guidage (10) et/ou entre les bagues de guidage (10) et l'échancrure (11) de la fourche double (2).