Brevet FR2648881A1 — publié le 19901228

2648R81 L'invention est relative aux joints de cardan comprenant une première fourche ou mâchoire solidaire d'une bride d'assemblage, une seconde fourche ou m&choi- re solidaire d'un tronçon d'arbre et un croisillon dont les quatre tourillons sont montés deux à deux sur les deux fourches avec interposition de roulements à aiguil- les ou analogues. Elle concerne également les transmissions équi- pées de tels joints de cardan, transmissions destinées à transmettre les couples moteurs des boites de vitesse aux ponts des véhicules. Pour certaines de ces transmissions, on cherche à raccourcir au maximum la distance d1 comprise entre le centre O du tourillon et la face d'application F de la bride du joint contre la bride associée de la trans- mission. C'est en particulier le cas pour certaines transmissions équipées de ralentisseurs électriques à courants de Foucault, car un tel équipement allonge la transmission et cet allongement peut poser de sérieux problèmes. C'est ainsi que, dans les autocars modernes à moteur arrière, la longueur hors tout de l'ensemble moteur-boite et celle du pont arrière, notamment du type hypoide, ont augmenté ces derniers temps sans que soient modifiés les emplacements respectifs de ces organes. Or, dans les transmissions considérées équipées de ralentisseurs électriques, le rotor du ralentisseur est généralement monté sur une 'bride de boite' qui est disposée en porte-à-faux à la sortie d'un 'nez" compris par le carter de la boite de vitesses et qui est prolongée par un manchon cannelé emmanché à force sur un embout cannelé complémentaire intérieur à la boite. C'est alors contre la face extérieure de cette bride de boite qu'est montée la bride du joint à cardan le plus proche de cette boite. Or, la distance d2 entre la face extérieure F de montage de ladite bride de boite et le plan frontal P, de la boite, contre lequel est appliquée la monture comprenant le nez ci-dessus ne peut pas être réduite en deçà d'une valeur relativement grande dès lors que ladite bride de boite doit supporter le rotor d'un ralentisseur électrique. A titre indicatif, on signale que cette distance d2 est par exemple de l'ordre de 115 mm pour un ralen- tisseur dont le diamètre extérieur est de l'ordre de 500 mm. L'un des buts essentiels de l'invention est de raccourcir au maximum la distance D composée de la somme des deux distances d1 et d2 ci-dessus, c'est-à-dire la distance comprise entre le centre O du croisillon et le plan P. A cet effet on agit sur la distance d1. Pour donner à cette distance d1 une valeur par- ticulièrement faible, les joints de cardan du genre ci- dessus selon l'invention sont essentiellement caracté- risés en ce que la bride solidaire de l'une de leurs deux fourches est évidée axialement de part en part par deux lumières propres à recevoir les bras de l'autre fourche lorsque l'angle de pliage du joint est grand. Dans des modes de réalisation préférés, on a re- cours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - la fourche solidaire de la bride du joint est const -:uée par deux oreilles parallèles évidées respec- tivement par deux paliers coaxiaux et les bases de ces deux oreilles sont reliées entre elles par trois entre- toises parallèles délimitant deux à deux les lumières ci-dessus, l'entretoise centrale présente la forme d'un barreau cylindrique épais dont la section droite pré- sente la forme générale d'un triangle curviligne, - les deux entretoises extrêmes sont délimitées extérieurement par une face cylindrique de révolution autour de l'axe de la bride et intérieurement par des portions d'une sphère centrée sur le centre du croisil- lon, - la bride de la transmission sur laquelle est fixée la bride du joint à cardan est elle-même évidée par deux alvéoles disposés en regard des lumières ajou- rées dans la bride du joint et propres à recevoir, eux aussi, les bras de l'autre fourche lorsque l'angle de pliage du joint est grand, - dans une transmission de véhicule équipée d'au moins un joint de cardan du genre défini ci-dessus fixé sur une "bride de boite' portant le rotor d'un ralentisseur électrique, le montage de ce rotor sur ladite bride de boite est effectué sur une périphérie élargie de cette bride, par l'intermédiaire d'un inter- calaire tubulaire du genre de ceux qui ont été décrits dans le brevet FRANCE n'89 08045. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit l'on va décrire un mode de réa- lisation de l'invention en se référant aux dessins ci- annexés d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ces dessins, montre en coupe axiale une partie, d'une transmission de véhicule, équipée d'un ralentisseur électrique et comportant un joint de cardan conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 montrent à plus grande échel- le, respectivement en vue en bout selon la flèche II de la figure 3 et en coupe axiale selon III-III figure 2, l'une des pièces constitutives dudit joint de cardan. Le joint de cardan en question comprend: - une bride de fixation 1 solidaire d'une pre- mière fourche 2 définissant deux paliers 3 (figures 2 et 3), - une seconde fourche 4 définissant deux autres paliers (non représentés) et solidaire d'un tronçon d'arbre 5, - et un croisillon 6 comprenant quatre touril- lons 7,8 propres à coopérer respectivement deux à deux avec les paliers des fourches 2 et 4 avec interposition de roulements à aiguilles ou analogues. En général, ce joint est associé à un second joint identique prévu à l'extrémité axiale opposée du tronçon d'arbre 5, ce qui permet de réaliser une trans- mission homocinétique entre les deux brides extrêmes des deux joints de cardan, l'ensemble formant un arbre à double cardan. Le problème qui se pose est celui de réduire au maximum la distance comprise entre le centre O du croi- sillon de l'un au moins des deux joints de cardan et la face plane F de montage de la bride correspondante de façon telle que, pour une distance donnée entre les deux faces de montage, généralement parallèles, des deux bri- des de l'arbre à double cardan, on conserve une distance maximum entre les centres des deux croisillons et on entrave le moins possible les débattements angulaires dudit arbre. A cet effet, on évide axialement de part en part dans la bride 1 deux lumières 9 propres à recevoir les deux bras de la fourche 4 lorsque l'axe du tronçon d'arbre 5 est fortement incliné sur l'axe de la bride. Dans le mode de réalisation préféré illustré, on évide en outre la bride 10 sur laquelle la bride de cardan 1 doit être fixée par des alvéoles 11 disposés en regard des lumières 9 et susceptibles de recevoir, comme ces lumières, les bras de la fourche 4. Grâce & ces mesures, les déplacements angulaires du tronçon d'arbre 5 autour de l'axe commun aux deux tourillons 7 ne sont plus limités par butée des bras de ladite fourche 4 contre la bride 1, ce qui permet, toutes choses égales par ailleurs, de rapprocher le centre 0 de la face F, c'est-à-dire de diminuer la distance d1. C'est ainsi qu'à titre illustratif, avec une construction du genre de celle illustrée sur les dessins et correspondant aux cotes indiquées cidessus, il est possible de faire passer la valeur de ladite distance d1 de 85 mm à 55 mm. Le gain ainsi obtenu sur la distance axiale d1 est doublé si les deux joints de cardan de l'arbre à double cardan considéré sont tous les deux construits de la manière indiquée ci-dessus. Dans l'exemple numérique qui vient d'être indi- qué, le gain axial obtenu est alors de 60 mm. Dans le mode de réalisation illustré, la pre- mière fourche 2 est constituée par deux oreilles présen- tant la forme générale de plaques épaisses parallèles à contour triangulaire évidées par les paliers 3 et les bases de ces deux oreilles sont réunies entre elles par trois entretoises parallèles constitutives de la bride 1, savoir une entretoise centrale 1l et deux entretoises de bordure 12. Ces trois entretoises délimitent entre elles deux à deux les lumières 9. L'entretoise centrale 11 se présente sous la forme d'un gros barreau rectiligne dont la section droi- te est délimitée par un triangle isocèle à angles arron- dis: de la sorte, ce barreau présente en regard du croisillon des faces inclinées 111, ce qui rend possible les débattements angulaires maximum de ce croisillon comme bien visible sur la figure 1. Les entretoises de bordure 12 sont limitées ex- térieurement par des portions d'une face cylindrique de révolution continue 121 s'étendant sur tout le pourtour de la bride 1. Elles sont délimitées intérieurement par des portions d'une face sphérique 122 centrée sur le centre O du croisillon 6. On voit en outre sur les figures 2 et 3: - des alésages étagés 12 évidés dans les oreil- les 2, propres à recevoir des boulons ou goujons de fixation de la bride 1 sur la bride 10, - des gorges annulaires 13 évidées dans les paliers 3 propres à recevoir des rondelles de blocage du type des circlips, - et des dentures parallèles 14 prévues sur la face de fixation de la bride 1 et propres à coopérer avec des dentures complémentaires prévues sur la bride 10. Le gain réalisé sur la distance d1 est particu- lièrement précieux pour les transmissions de véhicules qui sont équipées de ralentisseurs électriques comme c'est le cas de celle, préférée, illustrée sur la figure 1. Dans cette transmission, le ralentisseur élec- trique considéré est du type -connu sous la marque "FOCAL"- monté, avec un axe horizontal ou sensiblement horizontal, en porte-à-faux sur la sortie du carter 15 de la boite de vitesses du véhicule considéré. Ce ralentisseur comprend un stator inducteur 16 et un rotor induit 17. Le stator 16 comprend un flasque de forme sensi- blement annulaire 18 qui porte une couronne de bobines 19 en nombre pair agencées de façon à former par leurs extrémités deux suites annulaires de pôles magnétiques plans à polarités alternées de proche en proche. Le flasque 18 est monté sur le carter de boite -ou plus précisément sur une monture intermédiaire 20 elle-même rapportée contre la face frontale plane P dudit carter 15- par l'intermédiaire d'une structure 21 en forme d'étoile ou de cloche ajourée et de cales tubulaires 22. Le rotor 17 comprend quant à lui deux disques 23 en matériau ferromagnétique propres à encadrer axiale- ment le stator et à défiler chacun en regard d'une suite de pôles de ce stator dont ils sont séparés par un fai- ble jeu ou entrefer e. Chaque disque 23 est relié à une bague de fixa- tion 24 par une couronne de bras recourbés 25 formant ailettes de ventilation et les deux bagues 24 sont boulonnées à l'aide de systèmes boulons-écrous 26 sur un anneau intermédiaire 27. La portion centrale de la monture de boite 20 présente la forme d'un nez cylindrique 29 portant, par l'intermédiaire d'un roulement terminal 30, un manchon 31 dont l'extrémité axiale extérieure est prolongée ra- dialement par la bride 10 appelée dans le présent texte "bride de boite". L'autre extrémité axiale du manchon 31 est can- nelée intérieurement en 32 et est emmanchée à force sur l'embout 33 de la boite, cannelé extérieurement en 34. Cet emmanchement est réalisé à force pour éviter toute création de jeu et il est ensuite maintenu par vissage axial dans l'embout 33 de vis 35 dont les têtes sont appliquées contre une plaque 36 prenant elle-même appui sur le manchon 31. L'anneau rotorique 27 est fixé sur la bride de boite 10 de la manière qui a été explicitée dans le brevet ci-dessus mentionné. En d'autres termes: - la périphérie de cette bride 10 est agrandie et comprend une couronne d'éléments de fixation 37, - et l'anneau 27 est une collerette extérieure prévue & une extrémité axiale d'un intercalaire tubu- laire 38 nervuré intérieurement en 39 dont l'autre ex- trémité axiale est prolongée par une collerette interne elle-même rapportée axialement contre la périphérie agrandie de la bride 10 et fixée sur cette dernière. Ladite fixation est obtenue par coopération de moyens appropriés avec les moyens 37, ces moyens appro- priés étant notamment des trous 41 et des écrous 42 si lesdits moyens 37 sont des goujons. Comme indiqué plus haut, les mesures ci-dessus décrites permettent de donner une très faible valeur à la distance D comprise entre le plan P et le centre O du croisillon 6, cette distance pouvant être réduite à une valeur de 170 mm seulement pour un ralentisseur dont le diamètre est de l'odre de 500 mm: plus précisément, ladite distance D est composée de la distance d2 com- prise entre le plan P et la face d'application mutuelle F des deux brides 10 et 1, distance qu'il est difficile de réduire au-dessous de 115 mm lorsque la bride de boi- te 10 supporte le rotor d'un ralentisseur, et de la dis- tance d1 comprise entre ladite face F et le centre 0, distance qui est ici réduite à la valeur très faible de mm. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un joint de cardan dont la distance entre la face d'application de la bride et le centre du croisillon est extrêmement faible, ce qui rend très avantageuse son utilisation dans une transmission équipée d'un ralentisseur électri- que de type FOCAL lorsque cette transmission doit être extrêmement courte et donc rallongée au minimum par la mise en place d'un tel ralentisseur. Il est à noter que l'évidement des lumières 9 dans la bride 1 affaiblit mécaniquement cette bride. Mais cet affaiblissement ne présente aucun inconvénient véritable au plan de la transmission des couples moteurs du tourillon 6 à la bride de montage 10. En effet la totalité de ces couples est trans- mise au niveau des deux oreilles 2 et c'est donc uni- quement à la base de ces deux oreilles, entre ces bases et la bride de montage 10, qu'il est nécessaire de pré- voir une grande section de métal mécaniquement résis- tant, ce qui est le cas. En d'autres termes, les entretoises 11 et 12 n'ont ici pour rôle que de maintenir écartées et paral- lèles entre elles les deux oreilles 2, mais elles n'interviennent aucunement pour le transfert des cou- ples. Cette observation peut expliquer le préjugé qui pouvait exister avant l'invention vis-à-vis de l'évide- ment de la bride 1 ici revendiquée. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réali- sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles o le joint de cardan à bride ajourée tel que défini ci-dessus, combiné éventuellement à une bride de montage alvéolée en correspondance, serait utilisé dans une transmission de véhicule non équipée d'un ralentis- seur électrique de type FOCAL. REVENDICATIONS 1. Joint de cardan comprenant une première four- che (2) solidaire d'une bride d'assemblage (1), une se- conde fourche (4) solidaire d'un tronçon d'arbre (5) et un croisillon (6) dont les quatre tourillons (7,8) sont montés deux à deux sur les deux fourches avec interposi- tion de roulements à aiguilles ou analogues, caractérisé en ce que la bride (1) solidaire de l'une de ses deux fourches (2) est évidée axialement de part en part par deux lumières (9) propres à recevoir les bras de l'autre fourche (4) lorsque l'angle de pliage du joint est grand. 2. Joint de cardan selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la fourche (2) solidaire de la bride (1) du joint est constituée par deux oreilles parallèles évidées respectivement par deux paliers coaxiaux (3) et en ce que les bases de ces deux oreilles sont reliées entre elles par trois entretoises parallèles (11, 12) délimitant deux à deux les lumières (9) ci-dessus. 3. Joint de cardan selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que l'entretoise centrale (11) présente la forme d'un barreau cylindrique épais dont la section droite présente la forme générale d'un triangle curvi- ligne. 4. Joint de cardan selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les deux entretoises extrêmes (12) sont délimitées extérieurement par une face cylindrique de révolution autour de l'axe de la bride (1) et intérieurement par des portions d'une sphère centrée sur le centre (0) du croisillon (6). 5. Transmission de véhicule équipée d'au moins un joint de cardan selon l'une quelconques des précéden- tes revendications, comprenant une bride (10) sur la- quelle est fixée la bride (1) dudit joint de cardan, 1 1 caractérisé en ce que cette bride (10) est elle-même évidée par deux alvéoles (11) disposés en regard des lumières (9) ajourées dans la bride (1) du joint et propres à recevoir, eux aussi, les bras de l'autre fourche (4) lorsque l'angle de pliage du joint est grand. 6. Transmission de véhicule, notamment selon la revendication 5, équipée d.'au moins un joint de cardan, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, fixé sur une "bride de boite" (10) portant le rotor d'un ralentisseur électrique, caractérisé en ce que le mon- tage de ce rotor sur ladite bride de boite est effectué sur une périphérie élargie de cette bride, par l'inter- médiaire d'un intercalaire tubulaire (38,39).