Brevet FR2966214A1 — publié le 20120420

B 10-2985FR 1 Ensemble de liaison pour joint de transmission et joint de transmission associé. La présente invention concerne le domaine des joints de transmission universels, classiquement appelés joints de Cardan, permettant notamment la transmission d'un mouvement de rotation entre deux arbres concourants non alignés. La présente invention concerne plus particulièrement un ensemble de liaison pour joint de transmission du type comprenant un croisillon pourvu de tourillons et des douilles montées à rotation sur les tourillons. Une utilisation particulièrement intéressante de l'invention concerne la transmission mécanique des commandes de vol d'un aéronef. Une autre utilisation intéressante de l'invention peut concerner le domaine automobile. Dans ce domaine, on connait par le brevet US-Bl-7, 333, 378 un ensemble de liaison pour joint de transmission comprenant un croisillon avec quatre tourillons, des coupelles ou douilles montées sur les tourillons, et des roulements à aiguilles montés chacun radialement entre un des tourillons et la douille associée afin de permettre un mouvement relatif de rotation entre ces deux éléments. Entre l'extrémité axiale de chaque tourillon et la paroi de fond de la douille associée est interposé axialement un anneau de butée afin de limiter la friction entre le roulement à aiguilles et la paroi de fond. Le contact axial entre la douille, l'anneau de butée et le roulement génère un couple de friction pouvant être encore trop élevé dans certaines utilisations du joint de transmission. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un ensemble de liaison pour joint de transmission présentant un couple de friction et un poids global réduits. La présente invention vise également à prévoir un ensemble de liaison économique, facile à fabriquer et à assembler. Dans un mode de réalisation, l'ensemble de liaison pour joint de transmission comprend un croisillon pourvu de tourillons, au moins une douille de montage montée à rotation sur un des tourillons et comprenant une paroi de fond axialement en regard d'une surface d'extrémité du tourillon, et au moins un élément de friction disposé axialement au moins en partie entre la paroi de fond de la douille de montage et la surface d'extrémité du tourillon. L'élément de friction comprend une surface extérieure délimitant au moins une portion de sphère et apte à entrer en contact avec la douille et/ou avec le tourillon. L'élément de friction présentant une surface extérieure de forme générale sphérique permet de limiter le couple de friction entre la douille de montage et le tourillon de façon particulièrement simple et économique. En effet, par rapport à une solution avec un anneau ou rondelle de friction plate prévue axialement entre la paroi de fond de la douille et la surface d'extrémité du tourillon, la surface de l'élément de friction venant en contact avec la douille et/ou avec le tourillon est sensiblement réduite. On diminue également le poids global de l'ensemble de liaison. De préférence, la surface extérieure de l'élément de friction délimite au moins une portion de sphère dont le centre coïncide avec l'axe du tourillon. Ainsi, on limite encore le couple de friction généré par le contact axial entre la douille de montage et le tourillon. Dans un mode de réalisation, l'élément de friction est monté sur la surface d'extrémité du tourillon ou sur la paroi de fond de la douille de montage. L'élément de friction forme une saillie s'étendant axialement. L'élément de friction fait partie intégrante du tourillon ou de la douille de montage, ce qui permet de limiter le couple de friction sans utilisation de pièce indépendante et séparée du tourillon ou de la douille de montage. L'élément de friction peut être réalisé monobloc avec la surface d'extrémité du tourillon ou sur la paroi de fond de la douille de montage. Alternativement, l'élément de friction peut être rapporté sur le tourillon ou sur la douille. Dans un mode de réalisation, la surface extérieure de l'élément de friction est apte à entrer en contact avec une surface radiale de la paroi de fond de la douille ou avec la surface d'extrémité radiale du tourillon. En variante, l'élément de friction peut être apte à entrer en contact avec une portion concave complémentaire de la paroi de fond de la douille ou de la surface d'extrémité du tourillon. Dans un mode de réalisation, l'élément de friction est interposé axialement entre la douille de montage et le tourillon associé. L'élément de friction peut comprendre une bille distincte et séparée du tourillon et de la douille. Avantageusement, la surface extérieure de l'élément de friction est en contact avec des portions concaves complémentaires de la paroi de fond de la douille de montage et de la surface d'extrémité du tourillon. Dans un mode de réalisation, le croisillon comprend quatre tourillons, des douilles de montage disposées sur chacun des tourillons et des roulements montés chacun radialement entre une douille de montage et le tourillon associé. Chaque roulement peut être constitué d'une pluralité d'éléments roulants et d'une cage de maintien de l'espacement circonférentiel régulier desdits éléments roulants. L'invention concerne également un joint de transmission comprenant un ensemble de liaison tel que défini précédemment et deux chapes comportant chacune deux évidements disposés longitudinalement dans le sens de deux tourillons opposés du croisillon et recevant les douilles de montage associées auxdits tourillons. L'invention concerne encore un dispositif de commande de vol pour aéronef comprenant un boîtier, un levier de commande mobile par rapport au boîtier, un arbre de transmission relié audit levier et un joint de transmission tel que défini précédemment, dans lequel l'une des chapes est fixée à l'arbre de transmission et l'autre chape est montée sur le boîtier. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation, partiellement coupée, d'un ensemble de liaison pour joint de transmission selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue de détail de la figure 1, - les figures 3 à 6 sont des vues de détail d'ensembles de liaison selon d'autres modes de réalisation de l'invention, - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de commande de vol pour aéronef selon l'invention, et - les figures 8 et 9 sont des vues en perspective d'un joint de transmission du dispositif de la figure 7. Sur la figure 1, un ensemble de liaison, référencé 10 dans son ensemble, comprend un croisillon 12 pourvu d'un corps central 14 et de quatre arbres formant tourillons 16, d'axe 18, s'étendant vers l'extérieur à partir dudit corps en étant circonférentiellement également espacés. Les tourillons 16 sont disposés dans un seul plan et à angle droit les uns relativement aux autres. Un épaulement 19 radial annulaire est formé entre chaque tourillon 16 et le corps central 14. Dans le mode de réalisation illustré, les tourillons 16 sont réalisés monoblocs avec le corps central 14. L'ensemble 10 comprend également une douille 20 de montage disposée sur chacun des tourillons 16 et un roulement 22 monté radialement entre chacune des douilles et le tourillon associé pour permettre un montage rotatif des douilles. Les douilles 20 et les roulements 22 sont respectivement identiques entre eux. Comme illustré plus visiblement à la figure 2, chaque douille 20 comprend une portion axiale 24 annulaire fermée à une extrémité axiale par une paroi de fond 26 radiale et ouverte à l'extrémité opposée de manière à permettre son montage autour du tourillon 16 associé. La douille 20 présente une forme générale de cuvette. La surface extérieure cylindrique de la portion axiale 24 comporte une rainure 25 annulaire à l'intérieur de laquelle est monté un anneau de retenue 27 élastique de type circlips. L'alésage 28 cylindrique de la portion axiale 24 est concentrique à une surface cylindrique 30 extérieure du tourillon 16 et présente un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de ladite surface de manière à laisser subsister entre eux un espace radial 31 annulaire. L'extrémité ouverte de la portion axiale 24 vient se centrer sur une surface cylindrique 32 extérieure du corps central 14 prolongeant le bord de grand diamètre de l'épaulement 19 axialement du côté opposé à la surface cylindrique 30. Un espace axial 33 est ménagé entre une surface d'extrémité 16a radiale du tourillon 16 et une surface radiale 26a de la paroi de fond 26 de la douille 20 axialement en regard. Afin de limiter le couple de friction entre le tourillon 16 et la douille 20 de montage lors de leurs mouvements relatifs de rotation, le tourillon comporte une saillie 35 s'étendant, à partir de la surface d'extrémité 16a radiale, axialement en direction de la surface radiale 26a de la paroi de fond 26 de douille. La saillie 35 comprend une surface extérieure 35a convexe délimitant une portion de sphère dont le centre coïncide avec l'axe 18 du tourillon. La saillie 35 présente en section droite un profil convexe en arc de cercle dont le centre coïncide avec l'axe 18. La dimension radiale de la saillie 35 peut par exemple être comprise entre 5 et 50 % de la dimension radiale du tourillon 16, de préférence égale à environ 20 %. Dans le mode de réalisation illustré, la saillie 35 s'étend jusqu'au voisinage de la surface radiale 26a en laissant subsister un léger espace axial. En variante, il est possible de prévoir dés le montage un contact axial entre la saillie 35 et la paroi de fond 26 de la douille 20. Dans le mode de réalisation illustré, la saillie 35 est réalisée monobloc avec le tourillon 16. Alternativement, la saillie 35 peut être rapportée sur la surface d'extrémité 16a radiale par tout moyen approprié, par exemple par vissage, soudage, collage, etc. Dans ce cas, la saillie 35 peut être réalisée dans un matériau présentant un faible coefficient de frottement, par exemple en polyamide chargé ou non de fibres minérales. La réalisation d'une saillie 35 présentant une forme générale sphérique permet de limiter le frottement entre la surface d'extrémité 16a du tourillon et la paroi de fond 26 de la douille. En effet, le contact axial pouvant exister entre le tourillon 16 et la douille 20 est limité à l'appui entre l'extrémité axiale de la surface extérieure 35a sphérique de la saillie et la surface radiale 26a de la paroi. La nervure ou saillie 35 forme un élément de friction offrant une zone de frottement faible, ce qui génère un couple de friction réduit. La zone de contact entre le tourillon 16 et la paroi de fond 26 de la douille peut être assimilée à un contact de friction ponctuel situé sur l'axe 18 et dont la normale de contact s'étend selon ledit axe. La disposition de la saillie 35 de manière à être centrée sur l'axe 18 du tourillon favorise l'obtention d'un couple de friction réduit. Le roulement 22 est monté radialement entre la surface cylindrique 30 extérieure du tourillon et l'alésage 28 de la douille 20 dans l'espace radial 31. Le roulement 22 comprend des éléments roulants 34 et une cage 36 pour leur maintien entre la surface cylindrique 30 et l'alésage 28. L'alésage 28 et la surface cylindrique 30 forment des pistes ou chemins de roulement cylindriques pour les éléments roulants 34. Dans l'exemple de réalisation illustré, les éléments roulants 34 sont constitués par une rangée d'aiguilles. La cage 36 est préférablement réalisée en une seule pièce par moulage d'un matériau synthétique, par exemple en polyamide. Alternativement, la cage peut être réalisée en matière métallique, par exemple à partir d'un flanc de tôle d'épaisseur mince par découpe et emboutissage. La cage 36 comprend une portion axiale 38 annulaire dans laquelle est ménagée une pluralité de fenêtres 40 pour le logement des éléments roulants 34 et leur maintien avec un espacement circonférentiel régulier. Une extrémité axiale de la portion axiale 38 est située axialement au voisinage de l'épaulement 19 du tourillon tout en restant à distance de celui-ci. L'autre extrémité axiale de la portion axiale 38 reste en retrait axialement par rapport à la surface d'extrémité 16a du tourillon 16. Pour limiter l'intrusion de particules polluantes au niveau du roulement 22, il est possible de prévoir le montage d'un joint d'étanchéité annulaire radialement entre la portion axiale 24 de la douille 20 et la surface extérieure 32 du corps central 14. Si une lubrification périodique des roulements 22 doit être assurée, il est également possible de prévoir des passages de lubrification dans le corps central 14 et les tourillons 16 débouchant au niveau de l'extrémité axiale de chaque tourillon. Le mode de réalisation illustré à la figure 3, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du mode précédent uniquement en ce que la surface radiale 26a de la paroi de fond 26 de la douille comporte une portion concave 42 centrée sur l'axe 18 et en concordance de forme avec la surface extérieure 35a de la saillie. La portion concave 42 présente en section droite un profil en arc de cercle dont le centre coïncide avec l'axe 18 du tourillon et le rayon dudit arc est légèrement supérieur à celui de la saillie 35 de manière à limiter la zone de contact axial entre le tourillon et la douille 20 de montage. De façon analogue au mode de réalisation précédent, le contact axial entre ces deux éléments est assimilable à un contact de friction ponctuel situé sur l'axe 18 et dont la normale est confondue avec ledit axe. Dans les deux modes de réalisation précédemment décrits, la saillie 35 de friction est prévue sur le tourillon 16. En variante, comme illustré à la figure 4, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, la douille 20 de montage comprend une saillie 44 s'étendant à partir de la surface radiale 26a de la paroi de fond axialement en direction de la surface d'extrémité 16a du tourillon. Dans le mode de réalisation illustré, la saillie 44 s'étend jusqu'au voisinage de la surface d'extrémité 16a radiale du tourillon en laissant subsister entre ces deux éléments un léger espace axial. La saillie 44 comprend une surface extérieure 44a convexe délimitant une portion de sphère dont le centre coïncide avec l'axe 18 du tourillon. La saillie 44 est identique à la saillie 35 précédemment décrite. Dans une variante de réalisation, il pourrait également être possible de prévoir sur la surface d'extrémité 16a radiale du tourillon une portion concave complémentaire à la saillie 44 de façon analogue au second mode de réalisation décrit. En variante, il pourrait encore être possible de prévoir la paroi de fond 26 comportant la saillie 44 comme un élément distinct et séparé de la portion axiale 24 qui est fixé sur ladite portion axiale par tout moyen approprié. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 5, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, une bille 46 de forme générale sphérique est interposée axialement entre la douille 20 de montage et le tourillon 16 pour limiter le couple de friction entre ces deux éléments. Le centre de la bille 46 est situé sur l'axe 18. La bille 46 comprend une surface extérieure 46a de révolution en contact de friction avec des portions concaves 48, 50 complémentaires ménagées respectivement sur la surface radiale 26a de la paroi de fond 26 de la douille et sur la surface d'extrémité 16a du tourillon. Les portions concaves 48, 50 présentent chacune en section droite un profil identique en arc de cercle dont le centre coïncide avec l'axe 18 du tourillon et le rayon légèrement supérieur à celui de la bille 46 de manière à limiter d'une part la zone de contact entre la bille et la douille 20 de montage, et d'autre part la zone de contact entre ladite bille et le tourillon 14. Les zones de contact sont axialement opposées de part et d'autre de la bille 46 et peuvent chacune être assimilées à un contact ponctuel situé sur l'axe 18 et dont la normale de contact s'étend selon ledit axe. Le mode de réalisation illustré à la figure 6, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation précédemment décrit en ce que le tourillon 16 comporte un perçage 52 s'étendant axialement vers l'intérieur à partir de la surface d'extrémité 16a. Le perçage 52, coaxial à l'axe 18, comprend une portion tronconique 52a dont le bord de grand diamètre se raccorde à la surface d'extrémité 16a et adaptée au diamètre de la bille 46 de sorte que le contact entre la surface extérieure de la bille 46 et le tourillon 16 soit annulaire. Dans l'ensemble des modes de réalisation décrits, un unique élément de friction est disposé axialement entre chaque tourillon et la paroi de fond de la douille de montage associée. Alternativement, il est également possible, sans sortir du cadre de la présente invention, de prévoir plusieurs éléments de friction de forme générale sphérique entre ces deux éléments. L'utilisation d'un seul élément de friction apte à entrer en contact avec la douille et/ou avec le tourillon reste toutefois préférable dans la mesure où cela permet de limiter le couple de friction. Sur la figure 7 est illustré de manière schématique un dispositif 80 de commande de vol pour aéronef comprenant un boîtier 82 de contrôle et un levier 84 de commande mobile par rapport au boîtier autour d'un axe de roulis 86 et d'un axe de tangage 88 pour permettre une commande de la gouverne de l'aéronef. Les axes de roulis 86 et de tangage 88 sont perpendiculaires. Pour assurer la transmission mécanique du mouvement du levier 84 de commande, un joint de transmission 90 illustré sur les figures 8 et 9 est monté à l'intérieur du boîtier 82. Le joint de transmission 90 comporte une première chape 92 prévue pour être montée sur le boîtier de contrôle, une seconde chape 94 fixée à un arbre de transmission (non représenté) relié au levier de commande et un ensemble 10 de liaison tel que décrit précédemment de manière à permettre un rotulage de la chape 94 relativement à la chape 92. La chape 94 comporte une embase 95 tubulaire pourvue d'un alésage pour permettre le montage de l'arbre de transmission et deux bras 96, 98 opposés s'étendant à partir de ladite embase. Chaque bras comprend un évidement (non référencé) circulaire disposé longitudinalement selon l'axe de roulis 86 et à l'intérieur duquel une douille 20 est logée pour assurer le montage du croisillon 12. Deux circlips 27 permettent le blocage du croisillon 12 sur la chape 94 le long de l'axe de roulis 86. La chape 92 comprend une portion cylindrique 100 enveloppante à l'intérieur de laquelle est monté en partie la chape 94 et comprenant deux évidements (non référencés) circulaires s'étendant selon l'axe de tangage 88 et recevant les deux douilles 20 opposées laissées libres par la chape 94 pour obtenir le montage du croisillon 12 sur la chape 92. Deux circlips 27 permettent le blocage du croisillon 12 sur la chape 92 le long de l'axe de tangage 88. A une extrémité axiale supérieure de la portion cylindrique 100 est prévu un méplat 102. Grâce à l'invention, on dispose d'un ensemble de liaison pour joint de transmission dans lequel les frottements axiaux entre les tourillons et les douilles de montage associées sont relativement limités par rapport aux solutions antérieures utilisant des rondelles de 5 friction plates. REVENDICATIONS1. Ensemble de liaison pour joint de transmission comprenant un croisillon (12) pourvu de tourillons (16), au moins une douille (20) de montage montée à rotation sur un des tourillons et comprenant une paroi de fond (26) axialement en regard d'une surface d'extrémité (16a) du tourillon, et au moins un élément de friction (35 ; 44 ; 46) disposé axialement au moins en partie entre la paroi de fond de la douille de montage et la surface d'extrémité du tourillon, caractérisé en ce que l'élément de friction comprend une surface extérieure (35a ; 44a ; 46a) délimitant au moins une portion de sphère et apte à entrer en contact avec la douille de montage et/ou avec le tourillon. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la surface extérieure (35a ; 44a ; 46a) de l'élément de friction délimite au moins une portion de sphère dont le centre coïncide avec l'axe (18) du tourillon. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément de friction (35, 44) est monté sur la surface d'extrémité (16a) du tourillon ou sur la paroi de fond (26) de la douille de montage et forme une saillie s'étendant axialement. 4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel l'élément de friction (35, 44) est réalisé monobloc avec la surface d'extrémité (16a) du tourillon (16) ou avec la paroi de fond (26) de la douille (20). 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface extérieure (35a ; 44a) de l'élément de friction est apte à entrer en contact avec une surface radiale (26a) de la paroi de fond de la douille de montage ou avec la surface d'extrémité (16a) radiale du tourillon. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la surface extérieure (35a ; 44a) de l'élément de friction est apte à entrer en contact avec une portion concave (42) complémentaire de la paroi de fond (26) de la douille de montage ou de la surface d'extrémité (16a) du tourillon. 7. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément de friction (46) est interposé axialement entre la douille de montage et le tourillon associé. 8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel l'élément de friction comprend une bille (46). 9. Ensemble selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la surface extérieure (46a) de l'élément de friction est en contact avec des portions concaves (48, 50) complémentaires de la paroi de fond (26) de la douille de montage et de la surface d'extrémité (16a) du tourillon. 10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le croisillon (12) comprend quatre tourillons (16), des douilles (20) de montage disposées sur chacun des tourillons et des roulements (22) montés chacun radialement entre une douille de montage et le tourillon associé. 11. Ensemble selon la revendication 10, dans lequel chaque roulement (22) est constitué d'une pluralité d'éléments roulants (34) et d'une cage (36) de maintien de l'espacement circonférentiel régulier desdits éléments roulants. 12. Joint de transmission comprenant un ensemble de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes et deux chapes (92, 94) comportant chacune deux évidements disposés longitudinalement dans le sens de deux tourillons opposés du croisillon et recevant les douilles de montage associées auxdits tourillons. 13. Dispositif de commande de vol pour aéronef comprenant un boîtier (82), un levier (84) de commande mobile par rapport au boîtier, un arbre de transmission relié audit levier et un joint de transmission (90) selon la revendication 12, dans lequel l'une des chapes est fixée à l'arbre de transmission et l'autre chape est montée sur le boîtier.