Brevet FR2613442A1 — publié le 19881007

L'invention se rapporte à un joint articulé pour petits angles de flexion, comprenant des chemins de roulement parallèles entre eux, orientés axialement, mé- nagés dans l'élément intérieur du joint et dans l'élé- ment extérieur du joint, et des corps roulants de trans- mission du couple, librement mobiles dans la direction axiale et retenus sans positionnement commandé dans ces chemins de roulement. On connaît déjà des joints articulés du genre cité ci-dessus, d'une construction simple, constituant des joints fixes, par exemple, du fait du brevet CH- 187 297 ou du brevet US-2 140 295. Le problème qui se po- se dans le cas des joints articulés de ce type consiste en ce que les corps roulants dépourvus de positionnement commandé tendent à se coincer lorsque le joint fléchit sur l'intervalle qui est permis par la longueur des che- mins de roulement. Par ailleurs, dans la forme de joint articulé décrite dans ces documents, il n'est pas possi- ble de transformer les joints en joints coulissants. On connait en outre, du fait du GB-35 21, un joint articulé fixe analogue qui ne se distingue du joint cité plus haut que par le fait que les longueurs des chemins de roulement sont différentes dans l'élément intérieur et dans l'élément extérieur du joint. Pour le reste, la construction est sensiblement identique à la construction précitée. Ici également, on doit s'attendre à un coincement des billes aux angles de flexion admissi- bles; le mode de formation des chemins de roulement des billes dans l'élément intérieur du joint et dans l'élé- ment extérieur du joint est désavantageux du point de vue de la technique de fabrication. On connalt, par le US-3 729 953, un accouple- ment articulé élastique dans lequel une petite course de coulissement axiale de l'élément intérieur du joint à l'intérieur de l'élément extérieur de ce joint est ren- due possible par un petit jeu axial entre ces deux élé- 2 2613442 ments. La transmission du couple est assurée par des corps roulants en forme de tonneau qui sont guidés à l'intérieur de rainures rectilignes et admettent de cet- te façon un léger désalignement angulaire entre les élé- ments de l'accouplement. L'agencement n'est approprié que pour de très petits désalignements angulaires et il est d'une construction très massive. La présente invention se donne pour but de créer un joint articulé coulissant dans la direction axiale, pour petits angles de flexion, du genre cité au début, mais qui soit d'une construction encore plus sim- ple que les joints articulés déjà connus et qui puisse être fabriqué dans un mode de construction léger, cepen- dant que, en fonctionnement, on doit pouvoir obtenir un intervalle de flexion satisfaisant de l'ordre de gran- deur de 5 dans les deux sens. La solution de ce problè- me réside dans un joint articulé dans lequel les chemins de roulement formés dans les deux éléments du joint pré- sentent en coupe longitudinale un axe géométrique recti- ligne, avec une section transversale constante, la cour- se de roulement des corps roulants est limitée dans l'un des éléments du joint par des butées axiales, cette cour- se correspondant à une flexion du joint comprise dans l'intervalle de travail prévu, et les chemins de roule- ment formés dans l'autre élément du joint présentent une plus grande longueur libre de butées axiales limitatri- ces. Avec les moyens précités, il est possible d'ob- tenir des joints articulés présentant une possibilité de coulissement axial et dans lesquels l'angle de flexion est limité à un petit intervalle de travail déterminé, de l'ordre de grandeur de 5 50, par les butées axiales prévues dans un élément du joint, de sorte que tout coin- cement des billes, qui restent libres de se positionner est ainsi exclu. L'utilisation de chemins de roulement plus longs dans l'autre élément du joint permet d'obte- 3 2613442 nir une plus grande course de coulissement axial, même lorsque le joint est fléchi à cet angle. La construction est considérablement simplifiée par les chemins de roule- ment à configuration rectiligne, c'est-à-dire que la for- mation des chemins de roulement de billes, qui sont dé- pourvus de contredépouille, peut s'effectuer à l'aide de moyens simples. Les joints articulés apportent la pos- sibilité d'une construction particulièrement légère. Dans un mode de réalisation préféré, la longueur des che- mins de roulement libres de butées axiales prévus dans l'un des éléments du joint représente plusieurs fois la longueur de la course de roulement libre des corps rou- lants entre les butées prévues dans l'autre des éléments du joint, c'est-à-dire que l'on peut réaliser des cour- ses de coulissement axial importantes. Selon une forme de réalisation avantageuse, sim- ple dans sa construction, les butées sont constituées par des surfaces radiales prévues sur l'élément corres- pondant du joint, ces surfaces pouvant être, par exemple constituées par des disques annulaires rapportés sur les parties centrales du joint qui sont munies de chemins de roulement de billes. Dans cette construction, le mode d'assemblage ou de serrage peut être variable; un mode particulièrement simple consistant à utiliser un serrage au moyen d'agrafes en tôle de forme annulaire. En varian- te, par rapport à la forme précitée, les butées peuvent aussi être constituées par des surfaces portées par l'élément correspondant du joint, qui sont adaptées aux corps roulants et qui présentent la forme d'arcs de cer- cles en coupe longitudinale, c'est-à-dire que les butées peuvent avoir une configuration en calotte de sphère si l'on utilise des billes c mme corps roulants de transmis- sion du couple, en segment de cylindre si l'on utilise des cylindres comme corps roulants de transmission du couple. Dans la configuration citée en dernier, les rou- leaux doivent être montés avec leur axe en position tan- 4 2613442 gentielle, ces rouleaux roulant dans des chemins de rou- lement de billes à section rectangulaire. L'élément du joint qui est muni des butées est de préférence en plusieurs pièces, et on dispose alors, pour le choix des surfaces de division ou des plans de division, de différentes possibilités qui seront expo- sées plus bas en regard des exemples de réalisation. Dans ce cas, les butées peuvent être constituées en par- ticulier par une matière élastique. Selon une première configuration de principe du joint selon l'invention, chacune des billes est libre- ment mobile à l'intérieur de son chemin de roulement, sans positionnement commandé individuel, et le position- nement par rapport au plan bissecteur en présence d'un fléchissement du joint est assuré exclusivement par les rapports des forces en présence. Une autre forme de réalisation du genre fonda- mental consiste dans le fait que les corps roulants sont retenus par un élément en forme de cage qui est monté dans l'un des éléments du joint, solidaire de cet élé- ment en position angulaire et en position axiale, et les butées longitudinales d'arrêt des corps roulants sont formées dans l'élément correspondant du joint par des fe- nêtres de la cage qui sont allongées dans la direction axiale, les billes étant à nouveau guidées indépendam- ment les unes des autres et sans positionnement comman- dé, et le positionnement par rapport au plan bissecteur se produisant automatiquement sous l'action de forces qui agissent sur les billes. Selon une autre forme de réalisation possible, les billes sont maintenues dans un même plan, au moyen d'un élément en forme de cage, mais, également sans posi- tionnement commandé, cependant que, ici aussi, le posi- tionnement par rapport au plan bissecteur de l'angle est assuré par les rapports entre les forces qui s'exercent sur les billes. Ici, la cage doit être retenue mobile en 2613442 position angulaire par rapport aux éléments du joint et mobile en translation axiale par rapport aux éléments du joint, la limitation du déplacement longitudinal des bil- les étant assurée par un contact entre la cage et les surfaces de butée formées dans l'élément correspondant du joint. Les butées de la cage mobile en translation axiale par rapport à l'un des éléments du joint peuvent être réalisées, soit par le fait que des parties de la cage encadrent extérieurement l'élément du joint des deux côtés, soit, à l'inverse, par le fait que des élé- ments du joint encadrent des deux côtés la cage, qui est de forme étroite dans la direction axiale. Dans chaque cas, un avantage particulier réside dans le fait que la partie centrale du joint, qui présen- te les segments rectilignes des chemins de roulement n'a à présenter qu'une petite longueur axiale, d'environ un tiers du diamètre des billes, pour l'intervalle de tra- vail prévu. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention, notamment la simplicité de la construction des joints, seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre de différents exemples de réalisa- tion, donnés en regard des dessins annexés sur les- quels, la figure 1 représente un joint articulé selon l'invention, en coupe longitudinale et en coupe transver- sale, dans une première forme de réalisation; la figure 2 représente un joint articulé selon l'invention, en coupe longitudinale et en coupe transver- sale, dans une deuxième forme de réalisation; la figure 3 mon-e quatre formes de réalisation de butées prévues sur l'lé ment intérieur du joint; la figure 4 montre cinq formes de réalisation de butées prévues dans l'élément extérieur du joint; la figure 5 représente des billes guidées dans un élément en forme de cage qui est immobilisé dans la direction axiale; la figure 6 représente des billes guidées dans un élément en forme de cage, mobile en translation axia- le et en déplacement angulaire. Sur la figure 1, on a représenté un joint arti- culé comprenant un élément extérieur de joint 1, un élé- ment intérieur de joint 2 et des billes 3 qui transmet- tent le couple, six billes étant guidées dans des che- mins de roulement à section transversale arrondie et qui sont répartis sur la circonférence. Les chemins de roule- ment 4 formés dans l'élément intérieur du joint sont sen- siblement plus longs que les chemins de roulement 5 pré- vus dans l'élément extérieur du joint. Le déplacement des billes 3 dans l'élément extérieur du joint est limi- té axialement par des butées 6, 7, ces butées étant cons- tituées par des capuchons en tôle et étant fixées à l'élément extérieur du joint. La fixation est assurée au moyen de vis, non représentées en détail, qui passent dans des perçages 8. La butée 7 se termine par une pièce de raccordement d'arbre 9, à laquelle on peut fixer un bout d'arbre, par exemple, par soudage. L'élément inté- rieur 2 du joint présente un alésage intérieur 10 muni d'une cannelure et destiné à recevoir un bout d'arbre. Sur la figure 2, les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de ré- férence. La construction du joint articulé est sensible- ment analogue mais, dans ce cas, l'élément extérieur 1 du joint est représenté dans une constitution massive et d'une seule pièce avec la butée 7 et avec la pièce de raccordement d'arbre 9, tand s que la butée 6 entoure l'élément extérieur du joint avec une forme en U en cou- pe longitudinale, de sorte que l'on peut se dispenser d'un assemblage vissé. La configuration de l'élément in- térieur du joint correspond entièrement à celle de la fi- gure 1. Sur les deux figures, on a indiqué dans la moi- tié supérieure de la vue la longueur de la course de translation des billes entre les butées. Sur la figure 3, on a représenté, de gauche à droite, un élément intérieur de joint 2 muni de butées 11, 12 d'une seule pièce, et dans lequel sont ménagés les chemins de billes intérieurs 4; ensuite, un élément intérieur de joint 2 dans lequel l'une des butées, la bu- tée 12, est venue d'une seule pièce tandis que la deuxi- ème butée, 11, est constituée par une pièce distincte, et le plan de division s'étend radialement; dans une troisième configuration, l'élément intérieur de joint 2 est formé d'une seule pièce avec une butée 12 et il est prolongé dans le sens inverse, la deuxième butée 11 étant de forme annulaire et emmanchée sur l'élément inté- rieur 2; dans la quatrième forme de réalisation, les bu- tées 11, 12 sont constituées par des disques annulaires qui sont fixés à l'élément intérieur 2 du joint. Les che- mins de roulement de billes 4 traversent l'élément inté- rieur du joint sur toute sa longueur. Sur la figure 4, on a représenté un élément ex- térieur de joint dans lequel les butées 6, 7 sont rappor- tées, sous la forme de capuchons en tôle, de la même fa- çon que sur la figure 1; dans une autre configuration, la butée 6 est de constitution massive et d'une seule pièce avec l'élément extérieur 1 du joint, tandis que la butée 7 est ici aussi constituée par un capuchon en tô- le; dans une troisième forme de réalisation, l'élément extérieur 1 du joint est de constitution massive et d'une seule pièce avec une première butée 6 tandis que la deuxième butée 7 est rapportée au droit d'un plan de division radial mais est de configuration massive. Une autre forme de réalisati. comprend un élément extérieur de joint 1 muni de butées 6, 7 réalisées séparément de cet élément et qui sont faites dans ce cas d'une matière élastique, les trois parties étant entourées par une vi- role en tôle qui les assemble; une autre forme de réali- 8 2613442 sation est constituée par un élément extérieur de joint 1, de constitution massive et d'une seule pièce avec la butée 4, et auquel est rapportée une butée 6 constituée par un disque annulaire. Sur la figure 5, on a représenté un élément in- térieur de joint 2 muni de chemins de roulement de bil- les 4 libres de limites axiales tandis que, dans l'élé- ment extérieur 1 du joint, est monté un élément 14 en forme de cage, muni de découpes ou fenêtres de forme al- longée, qui est bloqué en position angulaire et axiale dans l'élément extérieur, entre deux couvercles 16, 17. Sur la figure 6, les billes 3 sont tenues dans un élément 18 en forme de cage qui entoure l'élément ex- térieur 1 du joint des deux côtés avec possibilité de translation axiale et de mouvement angulaire par rapport à cet élément. Ici également, l'élément intérieur 2 du joint présente des chemins de roulement de billes 4 li- bres de butées axiales. Les fenêtres 19 de la cage main- tiennent les billes 3 sans jeu axial, l'élément exté- rieur 1 du joint est tenu par la pièce de raccordement 20. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 9 2613442 R E V E N D I C A T IONS 1 - Joint articulé pour petits angles de flexion, comprenant des chemins de roulement parallèles entre eux, orientés axialement, ménagés dans l'élément intérieur du joint et dans l'élément extérieur du joint, et des corps roulants de transmission du couple, libre- ment mobiles dans la direction axiale et retenus sans po- sitionnement commandé dans ces chemins de roulement, ca- ractérisé en ce que les chemins de roulement (5; 4) for- més dans les deux éléments (1; 2) du joint présentent en coupe longitudinale un axe géométrique rectiligne avec une section transversale constante, en ce que la course de roulement des corps roulants (3) est limitée dans l'un des éléments du joint par des butées axiales (6, 7; 11, 12), cette course correspondant à une flexion du joint qui est comprise dans l'intervalle de travail prévu, et en ce que les chemins de roulement (4; 5) formés dans l'autre des éléments (2; 1) présen- tent une plus grande longueur libre de butées axiales li- mitatrices. 2 - Joint articulé selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la longueur des chemins de roulement (5; 4) libres de butées axiales qui sont formées dans l'un des éléments (1; 2) du joint correspond à plu- sieurs fois la course de roulement libre des corps rou- lants (3) entre les butées (6, 7; 11, 12) prévues dans l'autre des éléments (4; 5) du joint. 3 - Joint articulé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les butées sont consti- tuées par des surfaces radiales prévues sur l'élément correspondant du joint. 4 - Joint articulé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les butées sont consti- tuées par des surfaces formées sur l'élément correspon- dant du joint, qui sont adaptées aux corps roulants et présentent la forme d'arcs de cercle en coupe longitudi- nale. - Joint articulé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément du joint qui por- te les butées est réalisé en plusieurs pièces. 6 - Joint articulé selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément du joint qui por- te les butées est constitué par une partie centrale qui porte les chemins de roulement et par deux disques annu- laires qui forment les butées. 7 - Joint articulé selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément du joint qui por- te les butées est constitué par un premier segment qui présente les chemins de roulement et forme les premières butées et par un disque annulaire formant des premières butées. 8 - Joint articulé selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les disques annulaires for- mant les butées sont constitués par des éléments mis en forme, en particulier des tôles embouties. 9 - Joint articulé selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les disques annulaires for- mant les butées entourent le segment adjacent du joint en établissant des liaisons par sûreté de forme. 10 - Joint articulé selon une des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que les butées sont de constitution élastique. 11 - Joint articulé selon une des revendica- tions 1 à 10, caractérisé en ce que les corps roulants (3) sont retenus par un élément en forme de cage (14; 18) qui forme directement ca indirectement les butées axiales ou contre-butées pour la course de roulement li- bre des corps roulants lorscue le joint fléchit dans l'intervalle de travail prévu. 12 - Joint articulé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les corps roulants (3) sont rete- l 2613442 nus par un élément (14) en forme de cage qui est monté dans l'un (1) des éléments du joint, solidaire de cet élément en position angulaire et en position axiale, et qui forme les butées pour le déplacement longitudinal des corps roulants (3) en formant des fenêtres de forme allongée (15) de la cage. 13 - Joint articulé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les corps roulants (3) sont rete- nus par un élément (18) en forme de cage qui est tenu dans l'un (1) des éléments du joint, mobile en position angulaire et en translation axiale dans cet élément, la retenue étant assurée sans jeu par la formation de fenê- tres rondes (19) dans la cage, et les butées limitant la course longitudinale des corps roulants (3) étant for- mées indirectement par des contre-butées prévues dans l'élément (1) du joint pour retenir l'élément (18) en forme de cage. 14 - Joint articulé selon une des revendica- tions 11 à 13, caractérisé en ce que l'élément en forme de cage présente deux surfaces de butée qui sont diri- gées vers l'extérieur et qui coopèrent avec des contre- butées dirigées vers l'intérieur prévues sur l'élément correspondant du joint. - Joint articulé selon une des revendica- tions 1 à 13, caractérisé en ce que l'élément en forme de cage présente deux surfaces de butée qui sont diri- gées l'une vers l'autre et qui encadrent avec jeu des contre-butées dirigées vers l'extérieur portées par l'élément correspondant du joint, en particulier, un seg- ment qui reçoit les chemins de roulement.