Brevet FR2710116A1 — publié le 19950324

L'invention se rapporte à un compensateur de longueur destiné à des arbres de transmission, notamment des arbres à joints universels à croisillons, dans la ligne de transmission d'outils agricoles ou destinés à l'entraînement de ceux-ci, le compensateur comportant au moins deux profilés sous forme de tubes emmanchés l'un dans l'autre, à savoir un profilé extérieur et un profilé intérieur, qui peuvent coulisser axialement l'un par rapport à l'autre le long de leur axe longitudinal, et sont destinés à transmettre un couple, les parois du profilé extérieur et du profilé intérieur étant réalisées, en section transversale, en partie sous la forme de tronçons d'anneaux circulaires, et étant pourvues, pour chacun des profilés, d'au moins une protubérance s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal et formée en tant que retrait dirigé vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal, dont celle du profilé extérieur forme une dent de cannelure et celle du profilé intérieur une rainure de cannelure destinée à recevoir la dent de cannelure, et les flancs de la dent et de la rainure de cannelure s'étendant de manière oblique telle, que leurs prolongements fictifs coupent un plan médian s'étendant de manière centrale entre les flancs et renfermant l'axe longitudinal, en un axe médian, qui est décalé parallèlement de l'axe longitudinal, d'un certain déport en direction de la protubérance considérée. Un tel compensateur de longueur est décrit dans le document US 46 22 022. Dans ce cas sont prévues des protubérances dirigées vers l'intérieur et présentant chacune deux flancs s'étendant en pointe l'un vers l'autre. Pour chaque tube profilé sont prévues deux protubérances de ce type. La forme conduit à un contact en forme de ligne entre les protubérances du profil intérieur et du profil extérieur. Cela conduit à des pressions superficielles plus élevées et à une usure plus importante en conséquence. Le but de l'invention consiste à fournir un compensateur de longueur, dans lequel les forces nécessaires au coulissement axial sont faibles, et qui peut être fabriqué de manière simple en comprenant des flancs précis, obtenus par un formage sans enlèvement de copeaux. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à la solution suivante caractérisée en ce que vu en section transversale, les tronçons de paroi du profilé extérieur formant la dent de cannelure, sont constitués par deux tronçons de flancs présentant les flancs et partant des premiers tronçons d'anneau circulaire, ainsi que par un tronçon de tête reliant les deux tronçons de flancs précédents et s'étendant sous la forme d'un arc de cercle centré sur l'axe longitudinal, et les tronçons de paroi du profilé intérieur, formant la rainure de cannelure, sont constitués par deux tronçons de flancs présentant les flancs et partant des seconds tronçons d'anneau circulaire, ainsi que par un tronçon de fond reliant les deux tronçons de flanc précédents et s'étendant sous la forme d'un arc de cercle centré sur l'axe longitudinal, en ce que le déport est dimensionné de manière telle, que l'angle formé respectivement entre les prolongements des flancs du profilé extérieur et ceux du profilé intérieur est supérieur d'un angle différentiel d'au moins 12 à l'angle s'établissant dans le cas d'un prolongement radial des flancs relativement à l'axe longitudinal, pour une même largeur d'ouverture dans la zone du raccordement aux tronçons d'anneaux circulaires respectifs, en ce qu'un espacement radial existe entre la surface de tête du tronçon de tête et la surface de fond du tronçon de fond, opposée à la précédente, et en ce que le déplacement radial des profilés résultant d'une erreur de pas maximale admise des dents de cannelures et des rainures de cannelure des deux profilés l'un par rapport à l'autre, est d'une dimension plus faible que l'écartement radial entre les surfaces intérieures des tronçons d'anneau circulaire du profilé extérieur, et les surfaces extérieures correspondantes, des tronçons d'anneau circulaire du profilé intérieur. L'avantage de ce mode de réalisation réside dans le fait que la force périphérique résultant de la transmission du couple, est transférée par l'intermédiaire seulement d'un faible bras de levier, aux zones des profilés de configuration tubulaire, réalisées sous la forme de tronçons d'anneaux circulaires. Grâce à la forme choisie pour les profilés, on réalise dans le profilé tubulaire, une nervure approximativement en forme de caisson, qui conduit à ce que pendant la sollicitation par un couple, seules apparaissent de faibles déformations et de faibles contraintes dans cette zone. Grâce à l'allure des flancs des rainures et des dents de cannelure, il se produit, lors de la sollicitation par un couple, un auto-centrage des profilés l'un par rapport à l'autre, tandis que dans le cas d'une rotation ne s'effectuant pas sous charge, il se produit un centrage par l'intermédiaire des tronçons d'anneaux circulaires. Il ne se produit que de faibles forces de coulissement axial. Le jeu de rotation concernant les protubérances prévues pour la transmission du couple, et nécessaire dans le cas de profilés tubulaires coulissant l'un dans l'autre, n'a pas d'effet sur l'appui des flancs des rainures et des dents de cannelure des deux profilés. En effet grâce au choix de l'angle différentiel, il est possible de garantir qu'il ne puisse pas se produire de blocage. Le dimensionnement angulaire est suffisant pour garantir, sous charge dynamique, un centrage automatique des deux profilés l'un par rapport à l'autre, par l'intermédiaire des flancs. Le contour extérieur sensiblement circulaire conduit à une amélioration du comportement vibratoire. Les profilés sont plus rigides en flexion que les profilés connus, pour un même diamètre de rotation. Finalement, l'invention offre en outre un avantage supplémentaire en réduisant le risque d'accident, parce que les dents et rainures de cannelure dirigées vers l'intérieur des profilés en rotation, n'entraînent pas de risques de contact ou de dangers pour des pièces et/ou des personnes se trouvant à proximité. Par ailleurs, il est garanti que seuls les flancs portent lors de la transmission de forces, et que de ce fait le centrage s'effectue uniquement par l'intermédiaire de flancs, et qu'il ne se produit que de faibles forces de déplacement axial. L''angle différentiel est de préférence compris entre 14 et 30 . Par ailleurs, il est prévu selon une configuration de l'invention, que l'angle entre les flancs de la dent de cannelure du profilé extérieur ou les flancs de la rainure de cannelure du profilé intérieur soit compris entre 250 et 120, de préférence entre 60 et 100 . Il en résulte une possibilité particulièrement aisée de fabrication sans enlèvement de copeaux, des dents et rainures de cannelure à flancs saillants. On obtient une transmission des forces en direction périphérique particulièrement favorable, lorsqu'il est possible de garantir que les flancs d'orientation radiale de la rainure de cannelure du profilé intérieur se situent au moins partiellement dans la zone des dimensions radiales des tronçons d'anneau circulaire voisins. Le profilé extérieur et le profilé intérieur comportent de préférence chacun, respectivement au moins deux dents de cannelure ou deux rainures de cannelure, réparties de manière symétrique sur leur périphérie. Cela permet de garantir, dans le cas de deux dents et de deux rainures de cannelure, les profilés faisant partie intégrante d'arbres de transmission à joints universels et portant chacun à leur extrémité un joint universel à croisillon, que ces joints universels à croisillons ne peuvent être disposés l'un par rapport à l'autre que selon deux positions périphériques, de sorte que l'on assure ainsi une disposition en phase des axes d'articulation des croisillons, même en cas de nouveau montage. Par ailleurs, l'on dispose d'un contour favorable pour la liaison, sous forme de liaison à emmanchement, entre une fourchette de joint de chaque joint et le profilé correspondant. Pour faciliter le déplacement télescopique, il est par ailleurs prévu, qu'entre les flancs de chaque rainure de cannelure et de chaque dent de cannelure qui y est logée, existe un jeu dans la direction de rotation autour de l'axe longitudinal. Selon une configuration de l'invention, l'angle entre les flancs de la rainure de cannelure du profilé intérieur est dimensionné de manière à être supérieur d'un angle tel, à l'angle entre les flancs de la dent de cannelure du profilé extérieur, que lors de la sollicitation des profilés sous couple nominal, il s'établit un contact de surface entre les flancs. L'on ménage donc une course de déformation, qui conduit à un contact de surface. La différence d'angle est comprise entre 0,5 et 10. L'invention va être explicitée plus en détail dans la suite, au regard d'un exemple de réalisation représenté de manière schématique sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une vue de côté d'un arbre de transmission articulé, comportant deux joints universels à croisillons entre lesquels est disposé un ensemble à compensateur de longueur selon l'invention, Fig. 2 une coupe II-II selon la figure 1, toutefois uniquement de la paire de profilés, et à échelle agrandie, Fig. 3 une section transversale correspondant à la figure 2, toutefois uniquement du profilé extérieur, et Fig. 4 une section transversale correspondant à la figure 2, toutefois uniquement du profilé intérieur. La figure 1 laisse entrevoir un arbre de transmission articulé 1. Celuici est composé des deux joints universels à croisillons 2, 3, qui sont reliés entre-eux par l'intermédiaire d'un compensateur de longueur 4. A cet effet, le premier joint universel à croisillon 2 est relié au profilé intérieur 7, et le second joint universel à croisillon 3 est relié au profilé extérieur 6 du compensateur de longueur 4. Les deux profilés, à savoir le profilé extérieur 6 et le profilé intérieur 7 peuvent coulisser l'un dans l'autre. De manière concentrique au compensateur de longueur 4, est disposée une protection 5 à l'encontre d'accidents, qui est pourvue, en direction des deux joints universels à croisillons, d'une trompette recouvrant au moins partiellement les joints universels à croisillons 2, 3 correspondants, et qui, par ailleurs, est composée de deux tubes de protection pouvant coulisser l'un dans l'autre. La protection 5 à l'encontre d'accidents peut être fixée, par l'intermédiaire d'une chaîne, à une partie en position fixe, de sorte qu'elle est immobile lorsque les deux joints universels à croisillons 2, 3 tournent avec le compensateur de longueur 4. L'arbre de transmission articulé 1 est destiné à la transmission d'un couple. Le compensateur de longueur 4 doit, d'une part transmettre le couple entre les deux joints universels à croisillons 2, 3, et d'autre part compenser les variations de distance s'établissant entre les centres de flexion des deux joints universels à croisillons 2, 3. A cet effet, le compensateur de longueur 4 est composé du profilé extérieur tubulaire 6 et du profilé intérieur tubulaire 7 pouvant y coulisser le long de l'axe longitudinal X. Comme le laisse entrevoir la figure 2, le profilé extérieur 6 est constitué, en section transversale, de deux tronçons d'anneau circulaire 9 et de deux dents de cannelure 8 qui sont en retrait par rapport à la surface extérieure des tronçons d'anneau circulaire 9, et qui font saillie vers l'intérieur, au- delà de la surface intérieure 9a des tronçons d'anneau circulaire 9. Ainsi sont formées deux dents de cannelure 8 faisant saillie vers l'intérieur, décalées de 1800 l'une par rapport à l'autre et s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal X, ces dents de cannelure étant délimitées, vu dans la direction périphérique, par des flancs 14, 15, et vu dans la direction radiale, par une surface de tête 10. Les flancs 14, 15 font partie des tronçons de flancs 14a, 15a, qui font partie du profilé tubulaire 6 et sont délimités chacun par deux tronçons d'anneau circulaire 9 s'y raccordant. Le profilé intérieur tubulaire 7 comprend également deux tronçons d'anneau circulaire 12, et des protubérances en retrait vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal X, mais formant toutefois des rainures de cannelure 11. Celles-ci sont également décalées de 180 l'une par rapport à l'autre et s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal X. Les rainures de cannelure 11 sont délimitées chacune par deux flancs 16, 17 faisant partie de tronçons de flancs 16a, 17a, et par un tronçon de fond 13a reliant ces deux flancs et présentant la surface de fond 13. L'axe longitudinal X forme simultanément l'axe de rotation pour les deux profilés 6, 7. Les deux dents de cannelure 8 du profilé extérieur 6 s'engagent dans la rainure de cannelure 11 correspondante du profilé intérieur 7. Les deux rainures de cannelure 11 présentent chacune des flancs 16, 17 faisant face respectivement aux deux flancs 14, 15 des dents de cannelure 8. Grâce à l'appui réciproque des flancs 14, 16 ou 15, 17 l'un contre l'autre, un couple autour de l'axe X est transmis lors de la sollicitation par un couple de l'un des deux profilés 6, 7. Les deux profilés 6, 7 sont centrés l'un par rapport à l'autre, avec un jeu radial, par appui entre les surfaces extérieures des tronçons d'anneau circulaire 12 du profilé intérieur 7 et les surfaces intérieures des tronçons d'anneau circulaire 9 du profilé extérieur 6. Un espace existe également entre la surface de tête 10 des deux dents de cannelure 8 et la surface de base 13 des rainures de cannelure 11. Un jeu de rotation existe également entre les dents de cannelure 8 et les rainures de cannelure 11, dans la direction de rotation autour de l'axe longitudinal X. La figure 3 laisse entrevoir la configuration d'un profilé extérieur 6. Il est visible que le profilé extérieur 6 présente des tronçons d'anneau circulaire 9, qui sont centrés sur l'axe longitudinal X, et qui sont reliés l'un à l'autre par les deux dents de cannelure 8 réalisées en forme de retrait. Le profilé extérieur 6 est fabriqué, avec ses dents de cannelure 8, par formage sans enlèvement de copeaux, d'un tube cylindrique. Les deux flancs 14, 15 des tronçons de flancs 14a, 15a des dents de cannelure 8 forment un angle A entre-eux. Les dents de cannelure 8 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal X, coupent par les prolongements fictifs de leurs flancs 14, 15, un plan médian 21, qui s'étendant au centre entre les deux flancs 14, 15 et renferme l'axe longitudinal X, sur l'axe médian 18, avec un déport 19 à partir de l'axe longitudinal X en direction de la dent de cannelure 8 considérée. Le déport 19 est dimensionné de manière telle, qu'il s'établisse un angle différentiel C entre l'angle A et un angle que formerait les flancs entre-eux s'ils s'étendaient de manière radiale relativement à l'axe longitudinal X, cet angle différentiel valant environ le double de la valeur de l'angle d'auto- blocage, et toutefois au moins 12 , de préférence entre et 30 . Pour cela on suppose une largeur d'ouverture identique de la rainure de cannelure 11 et de la dent de cannelure 8, dans la zone du raccordement aux tronçons d'anneaux circulaires 9, 12. Les côtés d'un tel angle sont désignés par 22 et 23. Dans le cas du profilé intérieur 7 représenté sur la figure 4, sont également prévus deux tronçons d'anneau circulaire 12, qui sont reliés l'un à l'autre, par l'intermédiaire des deux retraits 20 décalés de 180 l'un par rapport à l'autre et formant les rainures de cannelure 11. Les retraits 20 sont délimités par les tronçons de flancs 16a, 17a et le tronçon de fond 13a présentant la surface de fond 13, et sont également réalisés par formage, sans enlèvement de copeaux, d'un tube cylindrique. Le prolongement des flancs 16, 17 des rainures de cannelure 11 coupent également, avec un déport 19a, un plan médian 21a, qui renferme l'axe longitudinal X, sur l'axe médian 18a. Le plan médian 21a est ici situé au centre entre les deux flancs 16, 17 de la rainure de cannelure 11 du profilé intérieur 7. Le déport 19a est supérieur au déport 19, parce qu'il existe un jeu périphérique entre la dent de cannelure 8 et la rainure de cannelure 11, c'est à dire que l'angle B formé entre les deux flancs 16, 17 du profilé intérieur 7 est de préférence supérieur à l'angle de flanc A entre les deux flancs 14, 15 du profilé extérieur 6 visible sur la figure 3, de sorte qu'il en résulte, dans la direction de rotation autour de l'axe longitudinal X, un jeu de rotation entre le profilé extérieur 6 et le profilé intérieur 7. Les deux profilés, à savoir le profilé extérieur 6 et le profilé intérieur 7, sont réalisés sous la forme de corps tubulaires, et sont fabriqués en acier. Il est possible de garantir de bonnes conditions de formage et des conditions de transmission de couple favorables, quant à la fabrication du profilé extérieur 6 et du profilé intérieur 7, lorsque l'angle A est compris entre 250 et 120 , de préférence entre 60 et 1000, et que l'angle B est légèrement supérieur à cet angle A, d'environ 0,5 à 1. Les conditions de jeu pour les deux profilés 6, 7 emmanchés l'un dans l'autre, sont de préférence à sélectionner de manière telle, que l'erreur de pas maximale des dents 8 et rainures de cannelure 11, soit inférieure au jeu radial entre la surface extérieure 12a des tronçons d'anneau circulaire 12 du profilé intérieur 7, et la surface intérieure 9a des tronçons d'anneau circulaire 9 du profilé extérieur 6. Cet appariement des profilés 6, 7 permet de garantir qu'il ne se produise pas de blocage, en cours de sollicitation par un couple. Il se produit un centrage automatique des profilés 6, 7 l'un par rapport à l'autre, dans l'état de sollicitation par un couple. Lorsque les profilés 6, 7 ne sont pas sous charge, ils sont centrés l'un par rapport à l'autre, par l'intermédiaire de leurs tronçons d'anneaux circulaires 9, 12. REVENDICATIONS. 1. Compensateur de longueur destiné à des arbres de transmission, notamment des arbres à joints universels à croisillons, dans la ligne de transmission d'outils agricoles ou destinés à l'entraînement de ceux- ci, le compensateur comportant au moins deux profilés (6, 7) sous forme de tubes emmanchés l'un dans l'autre, à savoir un profilé extérieur (6) et un profilé intérieur (7), qui peuvent coulisser axialement l'un par rapport à l'autre le long de leur axe longitudinal (X), et sont destinés à transmettre un couple, les parois du profilé extérieur (6) et du profilé intérieur (7) étant réalisées, en section transversale, en partie sous la forme de tronçons d'anneaux circulaires, et étant pourvues, pour chacun des profilés, d'au moins une protubérance s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal (X) et formée en tant que retrait dirigé vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal (X), dont celle du profilé extérieur (6) forme une dent de cannelure (8) et celle du profilé intérieur (7) une rainure de cannelure (11) destinée à recevoir la dent de cannelure (8), et les flancs (14, 15; 16, 17) de la dent (8) et de la rainure de cannelure (11) s'étendant de manière oblique telle, que leurs prolongements fictifs coupent un plan médian (21, 21a) s'étendant de manière centrale entre les flancs (14, 15; 16, 17) et renfermant l'axe longitudinal (X), en un axe médian (18, 18a), qui est décalé parallèlement de l'axe longitudinal (X), d'un certain déport (19, 19a) en direction de la protubérance considérée, caractérisé en ce que vu en section transversale, les tronçons de paroi (14a, 10a, 15a) du profilé extérieur (6) formant la dent de cannelure (8), sont constitués par deux tronçons de flancs (14a, 15a) présentant les flancs (14, 15) et partant des premiers tronçons d'anneau circulaire (9), ainsi que par un tronçon de tête (10a) reliant les deux tronçons de flancs précédents et s'étendant sous la forme d'un arc de cercle centré sur l'axe longitudinal (X), et les tronçons de paroi (16a, 17a, 13a) du profilé intérieur (7), formant la rainure de cannelure (11), sont constitués par deux tronçons de flancs (16a, 17a) présentant les flancs (16, 17) et partant des seconds tronçons d'anneau circulaire (12), ainsi que par un tronçon de fond (13a) reliant les deux tronçons de flanc précédents et s'étendant sous la forme d'un arc de cercle centré sur l'axe longitudinal (X), en ce que le déport (19, 19a) est dimensionné de manière telle, que l'angle (A, B) formé respectivement entre les prolongements des flancs (14, 15) du profilé extérieur (6) et ceux (16, 17) du profilé intérieur (7), est supérieur d'un angle différentiel (C) d'au moins 12 à l'angle s'établissant dans le cas d'un prolongement radial des flancs (14, 15; 16, 17) relativement à l'axe longitudinal (X), pour une même largeur d'ouverture dans la zone du raccordement aux tronçons d'anneaux circulaires respectifs (9 et 12), en ce qu'un espacement radial existe entre la surface de tête (10) du tronçon de tête (10a) et la surface de fond (13) du tronçon de fond (13a), opposée à la précédente, et en ce que le déplacement radial des profilés (6, 7) résultant d'une erreur de pas maximale admise des dents de cannelures (8) et des rainures de cannelure (11) des deux profilés (6, 7) l'un par rapport à l'autre, est d'une dimension plus faible que l'écartement radial entre les surfaces intérieures (9a) des tronçons d'anneau circulaire (9) du profilé extérieur (6), et les surfaces extérieures (12a) correspondantes, des tronçons d'anneau circulaire (12) du profilé intérieur (7). 2. Compensateur de longueur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle différentiel (C) est compris entre 140 et 300. 3. Compensateur de longueur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (A, B) entre les flancs (14, 15) de la dent de cannelure (8) du profilé extérieur (6) ou les flancs (16, 17) de la rainure de cannelure (11) du profilé intérieur (7), est compris entre 250 et 120 , de préférence entre 60 et 4. Compensateur de longueur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les flancs (16, 17) de la rainure de cannelure (11) du profilé intérieur (7) se situent au moins partiellement dans la zone des dimensions radiales des tronçons d'anneau circulaire (12) voisins. 5. Compensateur de longueur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le profilé extérieur (6) et le profilé intérieur (7) comportent chacun, respectivement au moins deux dents de cannelure (8) ou deux rainures de cannelure (11), réparties de manière symétrique sur leur périphérie. 6. Compensateur de longueur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'entre les flancs (16, 17; 14, 15) de chaque rainure de cannelure (11) et de chaque dent de cannelure (8) qui y est logée, existe un jeu dans la direction de rotation autour de l'axe longitudinal (X). 7. Compensateur de longueur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'angle (B) entre les flancs (16, 17) de la rainure de cannelure (11) du profilé intérieur (7) est dimensionné de manière à être supérieur d'un angle tel, à l'angle (A) entre les flancs (14, 15) de la dent de cannelure (8) du profilé extérieur (6), que lors de la sollicitation des profilés (6, 7) sous couple nominal, il s'établit un contact de surface entre les flancs (15, 17; 14, 16).