Brevet FR2793288A1 — publié le 20001110

Rotule permettant la transmission d'un couple La présente invention concerne une rotule permettant la transmission d'un couple. Pour transmettre un couple entre deux arbres opposés susceptibles d'occuper des positions angulaires variables, l'un par rapport à l'autre, on utilise couramment des joints de cardan. De tels joints comprennent une étoile dont les branches opposées sont respectivement montées tournantes sur les branches de U portées par les arbres. Lorsque l'angle d'inclinaison maximum entre les deux arbres est faible, on peut également placer entre deux plateaux portés par les extrémités des arbres une pièce intermédiaire en un matériau susceptible d'absorber les variations de position angulaire. La présente invention a pour but de proposer une rotule de structure différente. La rotule permettant la transmission d'un couple, comprend selon l'invention une sphère prévue à l'extrémité d'un premier arbre et montée pivotante dans un boîtier prévu à l'extrémité d'un second arbre opposé au premier arbre et traversant la paroi de ce boîtier, ainsi qu'un axe de liaison entre la sphère et le boîtier, Selon l'invention, la sphère présente un passage axial s'étendant perpendiculairement audit premier arbre et présentant des faces d'appui opposées parallèles audit premier arbre et ledit axe de liaison s'étend au travers dudit passage et peut glisser sur lesdites faces d'appui, les extrémités dudit axe de liaison étant portées par , boîtier. Selon l'invention, ledit axe de liaison présente de préférence des méplats opposés en appui contre lesdites faces d'appui opposées. Selon l'invention, la sphère peut avantageusement présenter des évidements débouchant latéralement audit axe et dans lesquels sont de préférence fixés des éléments de calage qui présentent des surfaces d'extrémité constituant lesdites faces d'appui. Selon une exécution préférée de l'invention, la sphère présente un évidement périphérique en forme de rainure annulaire, dont le fond détermine un cylindre coaxial audit premier arbre et dans lequel sont fixés des éléments de calage qui présentent des surfaces d'extrémité constituant lesdites faces d'appui. Selon l'invention, deux éléments de calage en appui d'un côté dudit axe de liaison sont de préférence séparés par une entretoise. Selon l'invention, lesdits éléments de calage sont de préférence en forme de secteurs de cylindre. Selon l'invention, ladite entretoise est de préférence en forme de secteur de cylindre. Selon l'invention, lesdits éléments de calage et ladite entretoise sont de préférence fixés sur la sphère par des vis radiales. Selon une autre variante de l'invention, ladite sphère présente des évidements périphériques dans lesquels sont fixés quatre éléments de calage présentant des surfaces d'extrémité constituant lesdites surfaces d'appui et disposés deux à deux de façon opposée de part et d'autre dudit axe de liaison et aux extrémités dudit passage axial. Selon l'invention, les éléments de calage deux à deux opposés sont de préférence fixés par des vis en appui contre le fond d'évidements résultant d'un rainure transversale dont le fond est perpendiculaire audit passage. Selon l'invention, lesdits éléments de calage peuvent avantageusement tre respectivement soumis à des ressorts de charge agissant dans le sens de leur appui sur ledit axe de liaison. Selon l'invention, ladite sphère peut avantageusement présenter deux évidements périphériques annulaires formés coaxialement audit premier arbre et de part et d'autre dudit passage axial, dans lesquels sont disposés des patins annulaires venant en appui contre la paroi intérieure dudit boîtier. Selon l'invention, ledit boîtier peut avantageusement comprendre deux parties accouplées axialement audit second arbre et entre lesquels ladite sphère est prise respectivement par moitié, une première partie étant traversée par ledit premier arbre et une seconde partie étant solidaire dudit second arbre. Selon l'invention, lesdites parties dudit boîtier sont reliées par des moyens élastiques agissant dans le sens de la compression de ladite sphère. Selon l'invention, lesdites parties dudit boîtier sont de préférence vissées l'une dans l'autre coaxialement audit second arbre. Selon l'invention, lesdites parties dudit boîtier peuvent avantageusement tre reliées par un ressort de torsion agissant dans le sens du vissage. Selon une variante de l'invention, ladite première partie dudit boîtier comprend un prolongement dans lequel sa seconde partie est vissée, les extrémités dudit axe de liaison étant portée par ladite première partie. Selon une autre variante de l'invention, ladite seconde partie dudit boîtier comprend un prolongement dans lequel sa première partie est vissée, les extrémités dudit axe de liaison étant portée par ladite seconde partie. Selon l'invention, les extrémités dudit axe de liaison sont de préférence montées sur ledit boîtier par l'intermédiaire de roulements. Selon une variante de l'invention, la rotule peut avantageusement comprendre une bague montée sur ledit premier arbre et portant un joint d'étanchéité en appui sur une surface extérieure sphérique dudit boîtier. Selon une autre variante de l'invention, la rotule peut avantageusement comprendre une bague montée sur ledit premier arbre et présentant une surface frontale sphérique, ledit boîtier portant un joint d'étanchéité annulaire en appui sur cette surface frontale sphérique. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de rotules permettant la transmission d'un couple entre deux arbres, décrites à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin sur lequel : -la figure 1 représente une coupe longitudinale d'une première rotule selon la présente invention, les arbres étant coaxiaux ; -la figure 2 représente une coupe longitudinale de la rotule de la figure 1, perpendiculaire à celle de cette figure, les arbres étant coaxiaux ; -la figure 3 représente une coupe radiale médiane de la rotule de la figure 1 ; -la figure 4 représente une vue correspondant à celle de la figure 1, dans laquelle les arbres sont inclinés l'un par à l'autre ; -la figure 5 représente une vue correspondant à la figure 2, dans laquelle les arbres sont inclinés l'un par rapport à l'autre ; -la figure 6 représente une coupe longitudinale d'une seconde rotule selon la présente invention, les arbres étant coaxiaux ; -la figure 7 représente une coupe longitudinale de cette seconde rotule, dans un plan perpendiculaire à celui de la figure 6, les arbres étant coaxiaux ; -la figure 8 représente une coupe radiale médiane de la rotule de la figure 6 ; -la figure 9 représente une vue de dessus de la partie intérieure la rotule de la figure 6 ; -et la figure 10 représente une vue en bout de la rotule de la figure 6, dont les éléments avant sont enlevés. La rotule 1 représentée sur les figure 1 à 5 est destinée à transmettre un couple entre un premier arbre 2 présentant un axe géométrique 3 et un second arbre 4 présentant un axe géométrique 5, qui sont normalement alignés. L'arbre 2 porte à son extrémité une sphère 6 et l'arbre 4 porte à son extrémité un boîtier 7 qui enveloppe la sphère 6 et qui présente, à l'opposé de l'arbre 4, une grande ouverture 8 pour le passage de l'arbre 2. Le boîtier 7 comprend une première partie cylindrique 9 portée par l'arbre 4 et présentant en bout un évidement sphérique frontal 10 épousant la moitié de la sphère 6 et une seconde partie 11 présentant l'ouverture 8 et un évidement sphérique frontal 12 recouvrant l'autre moitié de la sphère 6, dans sa partie entourant cette ouverture 8. Cette seconde partie 11 présente en outre un prolongement cylindrique 13 entourant la première partie 9 et vissée sur cette dernière. La sphère 6 présente un passage radial 14 qui s'étend perpendiculairement à l'axe 3 de l'arbre 2 et au travers duquel est disposé, avec jeu, un axe de liaison 15. Les extrémités de l'axe de liaison 15, situées de part et d'autre de la sphère 6, présentent un diamètre réduit et sont montées tournantes dans des ouvertures opposées 16 et 17 de la partie 11 du boîtier 7 par l'intermédiaire de roulements à billes 18 et 19, de telle sorte que l'axe de liaison 15 s'étende radialement à l'évidement sphérique du boîtier 7 et perpendiculairement à l'axe 5 de l'arbre 4. Entre ses extrémités, l'axe 15 présente des méplats opposés et parallèles 15a et 15b. La sphère 6 présente un évidement périphérique 20 à flancs radiaux, qui la divise en deux parties et dont le fond détermine un cylindre 21 coaxial à l'arbre 2. Dans cet évidement 20 sont disposés, de part et d'autre de l'axe de liaison 15, d'une part des éléments de calage 22 et 23 et d'autre part des éléments de calage 24 et 25, ainsi que des entretoises 26 et 27 placées respectivement entre les éléments de calage 22 et 24 et les éléments de calage 23 et 25. Les éléments de calage 22-25 et les entretoises 26 et 27 sont en forme de secteurs de cylindres. Les éléments de calage 22 et 24 présentent des extrémités plates 22a et 24a qui sont en appui contre le méplat 15a de l'axe de liaison 15 et, symétriquement, les éléments de calage 23 et 25 présentent des extrémités plates 23b et 25b qui sont en appui contre le méplat 15b de l'axe de liaison 15. Les éléments de calage 22-25 sont en appui contre le cylindre 21 et sont susceptibles d'etre fixés sur ce dernier par l'intermédiaire respectivement de vis radiales 28. Les entretoises 26 et 27 sont maintenues sur le cylindre 21 respectivement par des vis radiales 29. La partie 11 du boîtier 7 présente une multiplicité d'ouvertures radiales 30 donnant respectivement accès aux vis 28 et 29 lorsque les arbres 2 et 4 sont alignés. Pour monter et régler la rotule 1, on peut procéder de la manière suivante. On installe les éléments de calage 22-25 et les entretoises 26 et 27 dans l'évidement périphérique 20 de la sphère 6 et on les maintient en montant les vis 28 et 29. On engage l'arbre 2 au travers du passage 8 de la partie 11 du boîtier 7 jusqu'à ce que son évidement sphérique 12 vienne en contact contre la sphère 6. On installe l'axe de liaison 15 au travers des ouvertures 16 et 17 de la partie 11 du boîtier 7 et au travers du passage radial 14 de la sphère 6. On monte les roulements 18 et 19 dans les ouvertures 16 et 17 de la partie 11 du boîtier 7 et autour des extrémités de l'axe de liaison 15. On monte la partie 9 du boîtier 7 en la vissant dans le prolongement 13 de la partie 11 de ce boîtier jusqu'à ce que son évidement sphérique 10 vienne en contact avec la sphère 6. On perce alors un trou radial borgne dans le prolongement 13 et dans la partie 9 et on y insère un pion 7a. Ensuite, en passant une clé adaptée au travers des passages 30 de la partie 11 du boîtier 7, on règle la position radiale des entretoises 26 et 27 en agissant sur les vis 29, de façon à déplacer périphériquement les éléments de calage 22-25 et on fixe ces derniers en agissant sur les vis 28, et ce jusqu'à obtenir le jeu ou la pression de contact souhaité des éléments de calage 22-25 sur les méplats 15a et 15b de l'axe de liaison 15. La rotule 1 étant ainsi montée, la sphère 6 et le boîtier 7 sont liés en rotation, sans jeu, par l'intermédiaire de l'axe de liaison 15, mais sont susceptibles de s'orienter l'un par rapport à l'autre, sans jeu, grâce au fait que l'axe de liaison 15 peut glisser entre respectivement les éléments de calage 22 et 23 et les éléments de calage opposés 24 et 25. Ainsi, la rotule 1 peut transmettre un couple entre les arbres 2 et 4 mme si ces derniers prennent des orientations l'un par rapport à l'autre, la sphère 6 glissant dans le boîtier 7 et l'axe 15 glissant alternativement entre lesdits éléments de calage 22-25, sans effet de coincement du fait que les couples d'éléments de calage 22-23 et 24-25 sont en appui latéral contre l'axe de liaison 15, loin du centre de la sphère 6 et sont proches des extrémités de cet axe de liaison portées par le boîtier 7. Par ailleurs, la rotule 1 comprend une bague 31 qui est fixée sur l'arbre 2 et qui porte un joint d'étanchéité annulaire 32 qui est en contact avec une surface frontale sphérique 33 de la partie 11 du boîtier 7 entourant son passage 8, les roulements 18 et 19 sont recouverts extérieurement par des rondelles d'étanchéité 34 et 35 et les passages 30 de la partie 11 du boîtier 7 sont fermés par des bouchons 36, de telle sorte que 1'espace intérieur de la rotule 1 est complètement isolé de l'extérieur. En se reportant aux figures 6 à 10, on va maintenant décrire une rotule 37 constituant une variante de réalisation de la rotule 1 décrite précédemment. Comme précédemment, la rotule 37 comprend un premier arbre 38 qui porte à son extrémité une sphère 39 et un second arbre 40 qui porte à son extrémité un boîtier 41 qui enveloppe la sphère 39. Le boîtier 41 comprend une partie 42, solidaire de l'arbre 4, qui comprend une partie 43 qui présente un évidement sphérique frontal 44 et un prolongement cylindrique 45 qui s'étend autour et audelà de la sphère 39. Le boîtier 41 comprend en outre une partie 46 en forme de bague qui est vissée à l'intérieur du prolongement 45 de la partie 42 et qui présente une face sphérique frontale 47. La bague 46 présente un prolongement annulaire 48 qui s'étend à l'extérieur du prolongement 45 de la partie 43, la bague 46 présentant une grande ouverture 49 au travers de laquelle s'étend librement l'arbre 38. Comme dans 1'exemple précédent, la sphère 39 présente un passage radial 50 au travers duquel s'étend un axe de liaison 51 qui comprend deux méplats opposés 51a et 51b. Les extrémités de diamètre réduit de l'axe de liaison 51, situées de part et d'autre de la sphère 39, sont montées dans des ouvertures 53 et 54 de la partie 42 du boîtier 41 solidaire de l'arbre 40, par l'intermédiaire de roulements à billes 55 et 56. La sphère 39 présente quatre évidements 57 à 60 qui débouchent latéralement à l'axe de liaison 51 et dans lesquels sont respectivement fixés des éléments de calage 61 à 64. Les évidements 57 et 58 et les évidements 59 et 60 résultent de deux rainures réalisées dans la sphère 39 respectivement aux extrémités de son passage 50, perpendiculairement à l'axe de ce dernier, de telle sorte que les éléments de calage 61 et 62 sont disposés de part et d'autre de l'axe de liaison 51 et du côté de l'une de ses extrémités de cet axe et que les éléments de calage 63 et 64 sont disposés de part et d'autre de l'axe de liaison 51 et du côté de son autre extrémité. Dans des creux correspondants ménagés dans le fond des évidements 57 à 60 et des éléments de calage 61 à 64 sont disposés des ressorts hélicoïdaux 65 à 68, utiles lors du montage, qui agissent respectivement entre des surfaces adaptées de la sphère 39 et des surfaces adaptées des éléments de calage 61 à 64, de façon à exercer une poussée sur ces éléments de calage dans le sens qui les déplace vers l'axe de liaison 51. Ainsi, les éléments de calage 61 à 64 exercent des forces d'appui déterminées sur respectivement les méplats 51a et 51b de l'axe de liaison 51. Les éléments de calage 61 à 64 étant ainsi disposés, des vis 69 non dépassantes, qui traversent respectivement les éléments de calage 61 à 64, permettent de les fixer en appui contre le fond des évidements 57 à 60 correspondants. Les éléments de calage 61 à 64 portent, à leurs extrémités, des tampons d'appui intermédiaires 70 à 73 qui viennent en contact avec les méplats 51a et 51b de l'axe de liaison 51. De part et d'autre de son passage 50, la sphère 39 présente deux rainures annulaires opposées 74 et 75 coaxiales à l'arbre 38, de section en forme de V dont l'un des flancs est cylindrique et l'autre s'étend perpendiculairement à l'arbre 38. Dans ces rainures annulaires opposées 74 et 75 sont disposés des patins annulaires 76 et 77 dont les surfaces extérieures sphériques sont respectivement en appui contre les surfaces sphériques 44 et 47 du boîtier 41. Autour du prolongement 48 de la partie 46 du boîtier 41 est disposé un ressort de torsion 78 dont une extrémité recourbée 78a vient en appui périphérique contre un pion radial 79 porté par le prolongement 48 et dont une autre extrémité recourbée 78b vient en appui périphérique contre un pion longitudinal 80 porté par la face avant radiale 45a du prolongement 45 de la partie 42 du boitier 41. Le ressort de torsion 78 est installé de manière à exercer un effort dans le sens du vissage de la partie 46 du boîtier 41 dans le prolongement 45 de sa partie 42, de façon à maintenir un effort permanent et de rattrapage de jeux entre les surfaces sphériques 44 et 47 du boitier 41 et les surfaces sphériques des patins annulaires d'appui 76 et 77 portés par la sphère 39. Afin de rendre étanche l'espace intérieur du boîtier 41 contenant la sphère 39, l'arbre 38 porte une bague vissée 81 qui présente une surface frontale sphérique 82 contre laquelle vient en appui un joint annulaire d'étanchéité 83 porté par l'extrémité du prolongement 48 de la partie 46 du boîtier 41. Par ailleurs, l'arbre 40 présente un canal axial 84 et la sphère 39 présente un canal 85, qui permettent d'amener une huile ou une graisse de lubrification dans la zone des patins d'appui 76 et 77 et dans la zone des éléments de calage 61 à 64. La rotule 37 qui vient d'tre décrite en référence aux figures 6 à 8 fonctionne de la mme manière que la rotule 1 décrite en référence aux figures 1 à 5. La présente invention ne se limite pas aux exemples cidessus décrits. Bien des variantes de réalisations sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Rotule permettant la transmission d'un couple, comprenant une sphère (6) prévue à l'extrémité d'un premier arbre (2) et montée pivotante dans un boitier (7) prévu à l'extrémité d'un second arbre (4) opposé au premier arbre et traversant la paroi de ce boitier, ainsi qu'un axe de liaison (15) entre la sphère et le boîtier, caractérisée par le fait que la sphère (6) présente un passage axial (14) s'étendant perpendiculairement audit premier arbre (2) et présentant des faces d'appui opposées (22a, 23b-24a, 25b), parallèles audit premier arbre (2) et que ledit axe de liaison (15) s'étend au travers dudit passage (14) et peut glisser sur lesdites faces d'appui, les extrémités dudit axe de liaison (15) étant portées par ledit boîtier (7). 2. Rotule selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit axe de liaison (15) présente des méplats opposés (15a, 15b) en appui contre lesdites faces d'appui opposées (22a, 23b-24a, 25b). 3. Rotule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la sphère (6) présente des évidements (20) débouchant latéralement audit axe (2) et dans lesquels sont fixés des éléments de calage (22-25) qui présentent des surfaces d'extrémité (22a, 23b-24a, 25b) constituant lesdites faces d'appui. 4. Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la sphère (6) présente un évidement périphérique (20) en forme de rainure annulaire, dont le fond détermine un cylindre (21) coaxial audit premier arbre (2) et dans lequel sont fixés des éléments de calage (22-25) qui présentent des surfaces d'extrémité (22a, 23b-24a, 25b) constituant lesdites faces d'appui. 5. Rotule selon la revendication 4, caractérisée par le fait que deux éléments de calage (22,23) en appui d'un côté dudit axe de liaison (15) sont séparés par une entretoise (26). 6. Rotule selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée par le fait que lesdits éléments de calage (22-25) ladite entretoise (26) sont en forme de secteurs de cylindre. 7. Rotule selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée par le fait que lesdits éléments de calage (22-25) et ladite entretoise (26) sont fixés sur ladite sphère (6) par des vis radiales. 8. Rotule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que ladite sphère (39) présente des évidements périphériques (57-60) dans lesquels sont fixés quatre éléments de calage (61-64) présentant des surfaces d'extrémité constituant lesdites surfaces d'appui et disposés deux à deux de façon opposée de part et d'autre dudit axe de liaison (51) et aux extrémités dudit passage axial (50). 9. Rotule selon la revendication 8, caractérisée par le fait que les éléments de calage deux à deux opposés sont fixés par des vis (69) en appui contre le fond d'évidements résultant de rainures transversales dont le fond est perpendiculaire audit passage. 10. Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que lesdits éléments de calage (6164) sont respectivement soumis à des ressorts de charge (65-68) agissant dans le sens de leur appui sur ledit axe de liaison (51). 11. Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ladite sphère (39) présente deux évidements périphériques annulaires (74,75) formés coaxialement audit premier arbre (38) et de part et d'autre dudit passage axial, dans lesquels sont disposés des patins annulaires (76,77) venant en appui contre la paroi intérieure dudit boîtier (41). 12. Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit boitier (7) comprend deux parties (11,12) accouplées axialement audit second arbre (4) et entre lesquels ladite sphère est prise respectivement par moitié, une première partie étant traversée par ledit premier arbre et une seconde partie étant solidaire dudit second arbre. 13. Rotule selon la revendication 12, caractérisée par le fait que lesdites parties (42,46) dudit boîtier (41) sont reliées par des moyens élastiques (78) agissant dans le sens de la compression de ladite sphère (39). 14. Rotule selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisée par le fait que lesdites parties (42,46) dudit boîtier (41) sont vissées l'une dans l'autre coaxialement audit second arbre (38). 15. Rotule selon la revendication 14, caractérisée par le fait que lesdites parties dudit boîtier sont reliées par un ressort de torsion (78) agissant dans le sens du vissage. 16. Rotule selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisée par le fait que ladite première partie (11) dudit boîtier comprend un prolongement (13) dans lequel sa seconde partie (9) est vissée, les extrémités dudit axe de liaison (15) étant portée par ladite première partie (11). 17. Rotule selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisée par le fait que ladite seconde partie (42) dudit boîtier comprend un prolongement (45) dans lequel sa première partie (46) est vissée, les extrémités dudit axe de liaison (51) étant portée par ladite seconde partie (42). 18. Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les extrémités dudit axe de liaison (15) sont montées sur ledit boîtier (7) par l'intermédiaire de roulements (18,19). 19. Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comprend une bague (31) montée sur ledit premier arbre (2) et portant un joint d'étanchéité annulaire (32) en appui sur une surface frontale sphérique (33) dudit boîtier (7). 20. Rotule selon l'une quelconque des revendications à 18, caractérisée par le fait qu'elle comprend une bague (81) montée sur ledit premier arbre (38) et présentant une surface frontale sphérique (82), ledit boîtier (48) portant un joint d'étanchéité annulaire (83) en appui sur cette surface frontale sphérique (82).