Brevet FR2660029A1 — publié le 19910927

La présente invention concerne un procédé de transmission circula ire homocinétique a grand débattement angulaire et le joint de transmission correspondant On connaît déjà une variété assez entendue de joints de transmission, à cardans simple ou double, a pignons et chapes ou à rotules, qui permettent la liaison de deux arbres a axes concourants en vue de la transmission d'un mouvement circulaire sous un angle voriable en fonction de l'utilisation. On sa i t que dans un joint double du type "Q la cardan " les extrémités d'arbres sont reliées l'une à l'autre par une rotule, de fac on que les deux joints restent pratiquement symétriques par rapport au plan blssecteur de l'angle formé par les deux arbres ; ceci afin qu'un tel joint double reste en permanence homocinetique. Une telle obligation impose de prévoir, de construction, un graissage sérieux et permanent, avec ce que cela implique de contrainte au niveau de l'étanchéité. De plus, des joints homocinétiques de cette conception ne per-mettent qu'un désalignement maximum de 45, ce qui en limite l'utilisation et dans les domaines qui lui sont re- servés, tel que l'automobile par exemple, réduit l'angle de braquage max i mum des roues I orsqu i i s' ag i t de roues mo- tri ces et directrices, d'où un rayon de giration parfois incompatible avec des tracés de routes très sinueux Il en est de meme lorsqu'il s'agit d'actionner a distance le fonctionnement d'un dispositif sol idare d'un organe articulé.Il n'existe guère d'autres ressources, alors, que celle de recourir à des systèmes électromécaniques exigeants, bien sur, de disposer d'une source d'énergie appropriée (gâche de serrure électrique, par exemple). On connaît dej à un joint de transmission permettant d'ac coupler deux arbres, dont les axes sont concourants, afin de transmettre un mouvement circulaire avec un désalignement d'au moins 90 , tel que celui décrit dans le brevet d'invention français 2. 110.503 qui est constitué d'une armature, comprenant une partie centrale formée de deux chapes à axes perpendiculaires accolées par leurs parties médianes, par rapport a laquel le s'articulent deux chapes identiques dont la base est traversee respectivement par l'arbre menant ou l'arbre mené ; l'extrémité de chacun des dits arbres comportant un pignon conique engrenant sur une roue dentée intermédiaire dont l'axe est confondu avec ce- lui de l'articulation de la chape correspondante, le mouvement étant transmis par une paire de pignons coniques clavetés, de part et d'autre de la partie médiane de la double chape, sur un arbre intermédiaire, dont l'axe est susceptible d'etre amené dans le prolongement de ceux des di ts arbres ; chacun des p i gnons de I a d i te pa i re engrenant sur la roue intermédiaire correspondante. Si cette solution offre, par rapport aux joints à double cardan classique, l'avantage d'une transmission optimum et régul ière d'un couple de rotation d'un arbre menant à un arbre mené, avec un désalignement pouvant effectivement atteindre voire dépasser 90 , c'est au prix d'une combi- naison de moyens assez compl tiquée faisant appel à des com- posants assez coûteux, exigeant, pour le bon fonctionnement de l'ensemble I e, une grande r i rigueur géométrique , a defaut de laquel le des j jeux, du brui t et des vibrations, susceptibles d'etre retransmis à l'organe meme, ne tarderaient pas à apparaître. Outre la rigueur géométrique imposée par ce mode de construction, ci-dessus évoqué, un graissage sérieux et permanet s'impose au niveau des engrenages, lequel oblige à prévoir un carter articulé ou un manchon souple, quec les contraintes que cela suppose. La présente invention a pour but de remédier a ces inconvé- nients. Cette invention, tel le qu'el le se caractérise, re sout le problème consistant à accoupler deux arbres a axes concourants, par l'intermédiaire d'un joint a double cardan, permettant d'obtenir une transmission de mouvement circulaire homocinétique avec un désalignement pouvant atteindre 90 , en recourant à des moyens très simples et très fiables. Le procédé permettant d'obtenir une transmission circulaire homocinétique selon des désal ignements pouvant atteindre 900 par l'intermédioire d'un joint à double cardan consiste à maintenir les cardans sur une circonférence de centre (0), correspondant au point d'intersection des axes XX' et Y'?' des arbres menant et mené, de rayon constant determiné de construction, sous tous les angles de désali- gnement des arbres menant et mene. Le joint à double cardan mettant en oeuvre le procédé selon l'invention se caractérise principalement en ce que le dispositif permettant de maintenir les cardans sur une circonférence de centre (0) de rayon (R) prédéterminée, quel le que soit la valeur du désal ignement des arbres, est constitué de deux chapes opposées par la base, se déplaçant l'une par rapport à l'autre selon leur aux de rotation, entre les joues desquelles sont articulées respectivement les bagues extérieures des cardans menant et mené. Selon un mode particul îer de réal isation de I ' invention le coul issement l'une par rapport a l autre des deux chapes selon leur axe de rotation est obtenu par l'intermédiaire d'au moins deux colonnettes, implantées perpendiculaire ment dans 1 a base de i 'une des chapes, montées coulissontes dans des or ifices percés perpendiculairement dans la base de l'autre chape. Les colonnettes et leurs orifices de coulissement sont si- tués symétriquement par rapport à I 'axe de rotation du joint, dans le plan de symétrie médian respectif de chacune des chapes. Le libre débattement des chapes I 'une par rapport à l'autre est limité par une butée située à l'extrémité libre de chacune des colonnettes. Cette butée peut etre constituée, par exemple, d'un jonc d'arrêt monte dans une rainur-e cir- culaire La longueur (L) des colonnettes est déterminée pour que, compte-tenu de l'épaisseur de la base des chapes et de la distance (2R) séparant les deux cardans, I 'écartement maximum C0) existant entre les bases des chapes corresponde au minimum à Selon un mode de réalisation préférentiel, la base de cha cune des chapes est constituée d'une couronne, dont le diamètre extérieur est au moins égal à la largeur de la chape et dont le diamètre intérieur est au plus égal à l'écarte- ment existant entre les joues de la chape ; ceci de façon à permettre le I ibre débattement de la couronne extérieure des cardans lorsque le désalignement existant entre les arbres mené et menant atteint 90 . Pour I es app lications particulières n'exigeant pas de désalignement d'arbres supérieurs à 450 mains imposant, par contre, une transmission parfaitement homocinetique en rotation, comme c'est tout spécialement le cas pour l'en- traînement des roues directrices de véhicules, l'adjonction d'une rotule d'accouplement et de centrage, faisant partie de I 'ensemble, est nécessaire. Cette rotule est constituée, de préférence, de deux é I é- ments dont l'un, mâle, est constitué d'une languette usinée dans une sphère et dont l'autre , femelle, est consti- tue d'une cloche sphérique comportant un alésage latéral permettant l'engagement latéral et tangentiel de la languette en lui communiquant unerotation de 45 en utilisant celle-ci comme une clef à deux flancs parallèles, situé; à égale distance de l'axe de rotation. Une membrane souple, en accordéon, forme un carter étanche pour la protection et la lubrification du joint. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent principalement en ceci qu'elle permet de transmettre des mouvements de rotation selon des angles importants, en utilisant des moyens simples et fiables n'exigeant qu'un entretien très limité. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront dans la description qui va suivre d'un joint de transmission, réalisé selon I ' invention, donné à titre d'exemple non I i- mitatif au regard des dessins annexés sur lesquels :: - la figure 1 représente une vue en perspective de l'en- semble, - la figure 2 représente une vue de dessus de l'ensemble dans une position correspondant a l'alignement des arbres menant et mené, - ia figure 3 représente une vue de dessus de l'ensemble dans une pos i t i on correspondant à un désalignement de 45 des arbres menant et mené. - la figure 4 représente une vue partiel le d'une rotule d'accouplement permettant d'assurer et de maintenir une transmission parfaitement homocinétique pour des désali- gnements inférieurs a 45ç. Les figures représentent un joint de transmission comportant deux chapes 10 et 20 opposées par leurs bases 1 1 et 21 entre les joues 12, 13 et 22, 23 desquel les sont montés des cardans 30 et 40 dont les bagues extérieures 31 et 41 touri I lonent par rapport aux chapes 10, 20 par I ' intermé- diaire d'axes 5 et 5 et dont les bagues internes 32 et 42 son t f i xées respect i vemen t à I 'extrém i te. des arbres menant 7 et mené 8 les chapes étant rel iées par des colonnettes SU à butée 91 emmanchées dans des orifices 111 percés dans la base il de 1 la chape 10 et les bases 11 et 21 1 des chapes 10 et 20, en forme de couronne, comportant, de ce fa i t, une découpe circulaire axiale 112 et 212 d'un diamètre suffi sant pour permettre le I ibre débattement angulaire des ba-= gues extérieures 31, 41 des cardans 30 et 40. En examinant la figure 2 on remarque que, sous reserve qu'un débattement (D) maximum ait été rendu possible entre l'une des chapes 10 et l'autre 20, par l'intermédiaire des colonnettes 90, il est pos- sible d'otbenir, pour un débattement maximum (D), l'alignement des arbres menant 7 et mené 8. En examinant maintenant la figure 3 on remarque que, lorsque les bases 11 et 21 des chapes 10 et 20 sont venues en butée l'une contre I 'autre, les arbres menant 7 et mene 8 forment un angle de gO0. En se reportant maintenant à la figure 1, qui représente le joint dans une position intermédiaire, on remarque qu'il est possible, par ce moyen, d'obtenir une infinité de dé- calage angulaire allant de l'alignement des arbres menant 7 et mené 8, correspondant à la figure 2, à la perpendicularité de ceux-ci, correspondant à la figure 3. En examinant maintenant la figure 4, on remarque que le joint (0), résultant de l'intersection des axes XX' et YY' des arbres menant 70 et mené 80, est matérialisé par l'intermédiaire d'une rotule constituée d'une languette 71, , usinée dans une sphère, et d'une cl 1 cloche sphérique 81, de meme diamètre que la languette 71, comportant une échancrure latérale en forme de rainure 811 permettant l'engagement latéral et tangentiel de la languette 71, puis son emprisonnement en lui communiquant une rotation de 454, en uti I isant cel le-ci comme une clé à 1 flancs paral- lèles.Pour permettre cet engagement, l'épaisseur de la languette 71 et le diamètre (d) de la tige 72, reliant la languette 71 à la bague interne 32 du cardsn 30 montée à l'extrémité de I 'arbre menant 70 , son t un peu inférieurs à la largeur (h ) de I 'échancrure en forme de rainure 811. Ainsi, puisque les arbres menant 70 et mené 80 sont sol ida- risés en rotation par I ' intermédiaire du joint, la position relative de la languette 71 par rapport à la cloche 81 est maintenue en rotation et la rotule, ainsi constituée, peut remplir pleinement son rôle malgré la simplicité de sa concept i on. Comme on le voit, ce joint de transmission se prete à une grande diversité d'application dans le domaine de la transmission d'énergie mécanique ou de la commande à distance. Revendications. 1. Procédé permettant d'obtenir une transmission circu- laire homocinétique avec des désalignements pouvant atteindre 90 par l'intermédiaire d'un joint à double cardan, caractérisé en ce qu' i I consiste à maintenir les car- dans sur une circonférence de centre CO), correspondant au point d' intersection de; axes des arbres menant et mené, de rayon prédéterminé de construction, sous les angles, de désalignement des dits arbres menant et mene. 2. Joint de transmission à double cardan permettant I ' ap- plication du procédé selon la revendication 1, caractérisé principalement en ce que le maintien des cardans (30, 40) sur une circonférence de rayon prédéterminée de centre (0) est obtenu par l'intermédiaire d'un dispositif constitué de deux chapes (10, 20) opposées par la base (11, 21) se déplaçant l'une (10) par rapport à l'autre (20) selon leur axe de rotation, entre les joues (12, 13 et 22, 23) desquel les sont articulées respectivement les bagues exte- rieures (31, 41) des des cardans (30, 40) fixés par leur bague interne (32, 42 > a l'extrémité des arbres menant (7 > et mené (8). 3. Joint de transmission selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le déplacement des deux chapes (10, 20 > I 'une par rapport à l'autre, selon leur axe de rotation, est obtenu par I ' intermédiaire d'au moins deux col on- nettes (90) à butée (91) implantées perpendiculairement dans la base (21 > de de I 'une des chapes (20), montées coul issantes dans des orifices (111) percés perpendiculairement dans la base (11) de l'autre chape (10). 4. Joint de transmission selon la revendication 3, , carac- térisé en ce que les colonnettes (90) et leurs orifices de coulissement (111) sont situés symétriquement, par rap port à à l'axe de rotation du joint dans le plan de symétrie médian respectif de chacune des chapes (10, 20). 5. Joint de transmission selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la longueur (L) des colonnettes (90) est déterminée pour que, on tenant compte de l'épaisseur de la base (11, 21? des chapes (10, 20) et de la distance (2R > séparant les deux cardans, l'écartement existant entre les bases (11, 21 > des chapes (10, 20 > , corresponde aU mi- nimum a D = 2R - R. 6. Joint de transmission selorS la revendication 2, , carac- térisé en ce que la base (11 21) des chapes (10, 20) est en forme de couronne dont l le diamètre intérieur est au plus egal à l'écartement des joues (12, 13 et 22,23 > des chapes (10, 20). 7. Joint de transmission selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le centre (0) de la circonférence de royon (R) décrite par les cardans (30, 40 > est matérialisé par intermédiaire d'une rotule constituée d'une languette (71) à à flancs parallèles, usinée dans une sphère, et d'une cloche sphérique (01) dont le diamètre correspond à celui de la languette (71 > comportant une échancrure latérale en forme de rainure (811 > dont la largeur (h) est un peu supe- rieure à l'épaisseur de la languette (71) et au diamètre (d) de la tige (72) reliant la dite languette (71) à la bague interne (32) du cordan (30) montée à l'extrémité de l'arbre menant (70).