Brevet FR2669696A1 — publié le 19920529

L'invention se rapporte à un joint articulé à croisillon ou cardan comprenant un croisillon dont les quatre tourillons disposés perpendiculairement les uns aux autres sont montés rotatifs par l'intermédiaire de paliers radiaux dans des douilles de paliers, et également par l'intermédiaire de paliers axiaux, les douilles de paliers de deux tourillons qui présentent un axe com- mun étant montées dans des perçages des bras d'une même fourche d'entraînement. Avec une construction de ce genre, il est connu de disposer le palier axial, soit directement entre la surface frontale du tourillon et le fond de la douille de palier, soit entre une collerette de la douille de pa- lier et un épaulement du croisillon Sous la charge, il se produit des déformations élastiques des bras des four- ches d'entraînement, des déformations du perçage de la fourche d'entraînement, ainsi qu'une flexion des touril- lons Ces influences, ainsi que le jeu de palier habi- tuellement inévitable, conduisent à une inclinaison de la surface de portée du croisillon qui reçoit le palier axial et, de ce fait, à une répartition irrégulière de la charge dans le palier axial. L'invention se donne pour but de proposer un joint articulé à croisillon dans lequel on obtienne une répartition aussi uniforme que possible de la charge dans le palier axial. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le palier axial prend appui sur le croisil- lon au droit d'une bague d'appui élastique qui se règle automatiquement sous la charge. Un avantage consiste en ce que la portée de la bague d'appui, qui se déforme élastiquement, s'adapte aux circonstances et, de cette façon, permet d'obtenir une répartition extrêmement uniforme de la charge dans le palier Une forme particulièrement avantageuse de réa- lisation est caractérisée en ce que le palier axial prend appui axialement sur une bague d'appui qui présen- te une chambre circonférentielle, dont la chambre est remplie d'un milieu de pression incompressible, et qui est capable de se déformer élastiquement en réponse à une charge de pression. On obtient de cette façon une bague d'appui qui est capable de résister à des forces axiales même éle- vées et qui, cependant, admet une adaptation dans la me- sure désirée pour assurer uns répartition uniforme de la charge dans le palier axial. Toutefois, un avantage essentiel réside dans le fait que la bague d'appui est en elle-même réglable, c'est-à-dire qu'elle peut être gonflée à la pompe en fonction des conditions exigées pour modifier son épais- seur La bague d'appui peut aussi être utilisée pour orienter le croisillon à l'intérieur de ses paliers, par exemple dans le but de compenser un balourd Par ail- leurs, la bague d'appui peut aussi être utilisée en sup- plément pour régler les jeux et, par ailleurs, le centra- ge. Selon une autre caractéristique de la bague d'appui, il est prévu que, dans la région des surfaces de portée, cette bague présente des parois qui sont amin- cies comparativement à ses autres régions Ceci permet d'obtenir une meilleure adaptation. Pour simplifier la fabrication, la bague d'ap- pui est divisée dans un plan radial Les parties de la bague sont assemblées l'une à l'autre après la fabrica- tion, par soudage, notamment par soudage au laser ou au faisceau d'électrons. On obtient une bonne déformabilité par le fait que des segments de paroi élastiques, notamment ondulés, partent des parois de la chambre qui forment les surfa- ces de portée, et s'étendent radialement vers l'inté- rieur et vers l'extérieur. On peut envisager deux variantes possibles pour l'agencement pour le palier axial et la bague d'appui. Selon une première variante, le palier axial est disposé en appui contre une surface annulaire d'une collerette de la douille de palier et est en appui par une bague de palier contre la bague d'appui qui est en appui contre un épaulement du tourillon. La deuxième variante consiste dans le fait que le palier axial est en appui contre la surface frontale du tourillon ou dans un évidement de cette surface, et est en appui par l'intermédiaire d'une bague de palier contre la bague d'appui qui porte contre le fond de la douille de palier. Selon une autre configuration du montage du pa- lier axial sur une collerette, la bague d'appui peut aus- si être agencée pour assurer d'autres fonctions C'est ainsi qu'il est proposé que la bague d'appui et/ou le support de joint qui supporte le joint principal sont munis de gorges annulaires Ces gorges forment ensemble un joint préalable à labyrinthe. Pour le remplissage, il est prévu que la cham- bre est raccordée à au moins un canal de remplissage qui mène à l'extérieur et qui est fermé par une valve de rem- plissage On peut envisager de préférence une huile ou une graisse en tant que milieu de pression incompressi- ble. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue d'un arbre articulé; la figure 2 est une coupe A-A d'un joint articu- lé à croisillon de l'arbre articulé de la figure 1; la figure 3 représente un détail du montage et de la disposition du palier axial selon une première va- riante, dans laquelle la bague d'appui est en appui con- tre un épaulement du tourillon; la figure 4 est une variante de réalisation de la figure 3, dans laquelle la bague d'appui est en appui contre une collerette de la douille de palier; et la figure 5 représente par une vue de détail une disposition du palier axial et de la bague d'appui entre le fond de la douille et la surface frontale du tourillon. L'arbre articulé 1 selon la figure 1 comprend deux joints articulés à croisillon ou cardans 2 montés à ses extrémités et un compensateur de longueur 3 qui re- lie ces deux joints L'arbre articulé 1 sert à l'entrai- nement de machines ou est utilisé dans la chaîne cinéma- tique de véhicules de toutes sortes Toutefois, la pré- sente invention se rapporte surtout aux arbres à joint articulés lourds qui trouvent utilisation dans la cons- truction mécanique lourde, par exemple dans l'entraîne- ment des laminoirs. Les joints articulés 2 admettent une angulation de leurs deux flasques de raccordement par rapport au compensateur de longueur 3 Sur la figure 2, on peut voir qu'un croisillon 6 sert à articuler les deux four- ches d'entraînement 4 l'une par rapport à l'autre Le croisillon 6 présente quatre tourillons 7 disposés per- pendiculairement entre eux, les deux tourillons 7 d'une même paire présentant un axe commun 8 ou 9 Les deux tou- rillons 7 présentant un axe commun 8 ou 9 sont montés, par l'intermédiaire d'un palier radial Il dont les rou- leaux 12 roulent sur la surface externe 10 des touril- lons 7, dans des perçages 13 des bras 5 d'une même four- che d'entraînement Pour absorber les forces axiales qui agissent selon la longueur des axes 8, 9 des tourillons, on prévoit des paliers axiaux 19 associés aux tourillons 7, dont la disposition par rapport à un tourillon 7 dans les variantes de réalisation selon les figures 3 et 4 est représentée par des détails, et qui seront décrits avec plus de précision en regard de ces figures. Dans la forme de réalisation selon la figure 3, les paliers axiaux 19 sont montés radialement vers l'in- térieur par rapport aux bras 5 des fourches d'entraîne- ment 4 Toutefois, les quatre tourillons 7 présentent des configurations de palier correspondantes. La douille de palier 14 présente, comme indiqué sur la figure 3, une collerette 15 qui est appuyée direc- tement par sa surface de portée intérieure 16 contre une surface intérieure correspondante 18 du bras 5 d'une fourche d'entraînement 4 Toutefois, il est aussi possi- ble de prévoir un appui indirect, avec interposition d'une rondelle de portée La surface annulaire extérieu- re 17 de la collerette 15 sert de surface de roulement pour des corps roulants présentant la forme de rouleaux 21 Les corps roulants 21 sont par ailleurs tenus dans une cage et prennent appui sur la surface de roulement 22 d'une bague de palier 20 Cette bague de palier 20 est à son tour en appui axial contre une des deux surfa- ces de portée 27 d'une bague d'appui 24 La bague d'ap- pui 24 est composée de deux parties de bague 24 a, 24 b qui sont en contact entre elles dans le plan radial R. Les deux parties 24 a, 24 b sont assemblées l'une à l'au- tre par soudage au laser ou au faisceau d'électrons La bague d'appui 24 est munie d'une chambre 25 dans son seg- ment annulaire appuyé contre la bague de palier 20 Dans la région des surfaces de portée 27 de la bague d'appui 24, les parois 28 sont d'une configuration amincie et flexible Elles se terminent par des segments de paroi ondulés 29, qui sont radialement intérieur et radiale- ment extérieur par rapport à l'axe 8 ou 9 du tourillon, et qui possèdent une épaisseur également amincie compara- tivement aux autres régions de la bague d'appui 24 La partie de raccordement ondulée est obtenue, d'une part, par des gorges annulaires 30 qui sont creusées dans la surface extérieure et par des évidements annulaires qui communiquent avec la chambre 25 La chambre 25 est rac- cordée à un canal de remplissage 33 qui est fermé par une valve de remplissage 34 La première surface de por- tée 27 s'appuie contre la surface d'appui 33 de la bague de palier 20 et la deuxième surface de portée 27 s'ap- puie contre un épaulement 32 du croisillon 7, l'épaule- ment 32 s'étendant perpendiculairement à l'axe 8 du tou- rillon La chambre 25 est remolie d'un milieu de pres- sion incompressible, par exemple, d'huile sous pression ou de graisse Dans cette construction, le remplissage et éventuellement la charge de pression s'effectuent au moyen de la valve de remplissage 34 Les deux surfaces de portée 27 s'éloignent l'une de l'autre lorsque la chambre 25 est chargée par la pression, de sorte que le croisillon 6 s'appuie par son épaulement 32 contre la fourche d'entraînement 4 par l'intermédiaire de la bague d'appui 24 et du palier axial 19, ainsi que de la douil- le de palier 14 Lorsque le joint articulé à croisillon 2 transmet un couple, la charge qui se manifeste dans le palier axial 19 est répartie uniformément sur la circon- férence du palier grâce au montage flottant de la bague de palier 20, qui résulte de la flexibilité de la bague d'appui 24 En outre, en chargeant avec une pression plus élevée, on peut modifier l'épaisseur de la bague d'appui 24, pour régler le jeu de palier ou centrer le croisillon 6 dans la fourche d'entraînement 4. Toutefois, dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, la bague d'appui 24 assure encore d'autres fonctions Elle est agrandie en diamètre dans la direc- tion radiale et possède dans la région extérieure du dia- mètre agrandi, des gorges annulaires 35 qui coopèrent avec un support de joint 36 qui possède des nervures et gorges annulaires correspondantes, de sorte qu'il se for- me un joint à labyrinthe 37 constituant un joint préala- ble pour le palier Par ailleurs, le support de joint 36 sert de monture pour le joint principal 38. L'unique différence existant entre les construc- tions selon les figures 3 et 4 consiste en ce que, selon la figure 4, la bague d'appui 24 est en contact direct avec la collerette 15 de la douille de palier 14 tandis que le palier axial 19 coopère avec l'épaulement 32 du tourillon 7 Par ailleurs, l'un des supports de joints 36 est solidaire du tourillon 7 La bague d'appui 24 est centrée sur la collerette 15 par sa partie 24 b. Dans l'exemple de réalisation selon la figure , le palier axial 19, avec la bague d'appui 24, est dis- posé entre la surface frontale 39 du tourillon 7 et le fond 40 de la douille de palier 14 La différence par rapport à la forme de réalisation selon la figure 3 ne consiste essentiellement que dans le fait que la bague d'appui 24 possède un canal de remplissage 33 qui est orienté radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe de rotation 8 du tourillon et qui se termine dans une valve de remplissage 34 qui émerge à l'extérieur en tra- versant une ouverture centrale du fond 40 de la douille de palier 14 Pour le reste, la forme de construction de la chambre 25 et des parois 28, 29 qui limitent cette chambre, des segments de paroi qui s'y raccordent et des segments 29, 30, 31 de la cavité correspond à la cons- truction décrite en regard de la figure 3. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E ND I C A T IONS 1 Joint articulé à croisillon comprenant un croisillon dont les quatre tourillons, disposés perpendi- culairement les uns aux autres, sont montés rotatifs par l'intermédiaire de paliers radiaux dans des douilles de paliers et également par l'intermédiaire de paliers axiaux, les douilles de paliers de deux tourillons qui présentent un axe commun étant montées dans des perçages des bras d'une même fourche d'entraînement, caractérisé en ce que le palier axial ( 19) prend appui sur le croi- sillon ( 6) par l'intermédiaire d'une bague d'appui élas- tique ( 24), qui se règle automatiquement sous charge. 2 Joint articulé à croisillon selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le palier axial ( 19) prend appui axialement sur une bague d'appui ( 24) qui présente une chambre cir- conférentielle ( 25), dont la chambre circonférentielle ( 25) est remplie d'un milieu de pression incompressible, et qui est capable de se déformer élastiquement en répon- se à une charge de pression. 3 Joint articulé à croisillon selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que, dans la région des surfaces de portée ( 27), la bague d'appui ( 24) présente des parois ( 28) qui sont amincies comparativement à ses autres régions. 4 Joint articulé à croisillon selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que la bague d'appui ( 24) est divisée dans un plan radial (R) et que les parties ( 24 a, 24 b) sont assemblées après la fabrication, par soudage, notamment par soudage au laser ou au faisceau d'électrons. Joint articulé à croisillon selon une quel- conque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que des segments de paroi élastiques ( 29) partent des parois ( 28) de la chambre ( 25) qui forment les surfa- ces de portée ( 27), et s'étendent radialement vers l'in- térieur et vers l'extérieur. 6 Joint articulé à croisillon selon la revendi- cation 5, caractérisé en ce que le segment de paroi élastique ( 29) est de con- figuration ondulée. 7 Joint articulé à croisillon selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le palier axial ( 19) est disposé en appui con- tre une surface annulaire ( 17) d'une collerette ( 15) de la douille de palier ( 14) et est en appui par une bague de palier ( 20) contre la bague d'appui ( 24) qui est en appui contre un épaulement ( 32) du tourillon ( 7). 8 Joint articulé à croisillon selon la revendi- cation 1 caractérisé en ce que le palier axial ( 19) est en appui contre la surface frontale ( 39) du tourillon et est en appui par l'intermédiaire d'une bague de palier ( 20) contre la ba- gue d'appui ( 24) qui porte contre le fond ( 40) de la douille de palier ( 14). 9 Joint articulé à croisillon selon la revendi- cation 7, caractérisé en ce que la bague d'appui ( 24) et/ou le support de joint ( 36) qui supporte le joint principal sont munis d'une ou plusieurs gorges annulaires ( 35) pour former un joint préalable à labyrinthe ( 37). Joint articulé à croisillon selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que la chambre ( 25) est raccordée à au moins un ca- nal de remplissage ( 33) qui mène à l'extérieur et qui est fermé par une valve de remplissage ( 34). 11 Joint articulé à croisillon selon une ou plusieurs des revendications 2 à 10, caractérisé en ce qu'on utilise de l'huile ou de la graisse en tant que milieu de pression.