Brevet FR2968050A1 — publié le 20120601

B 10-2986FR 1 Joint de transmission universel. 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 joint de transmission du type comprenant un croisillon pourvu de quatre tourillons et deux chapes montées chacune à rotation sur deux tourillons opposés. 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-B2-6,520,859 un joint de transmission comprenant un croisillon avec quatre tourillons, des coupelles ou douilles montées sur les tourillons, et des paliers lisses montés chacun radialement entre un des tourillons et la douille associée afin de permettre un mouvement relatif de rotation entre ces deux éléments. Le joint de transmission comprend également deux chapes pourvues chacune de deux alésages adaptés pour recevoir les douilles montées sur deux tourillons opposés du croisillon. L'assemblage du joint de transmission décrit dans ce document peut être difficile à réaliser compte tenu des défauts d'alignement pouvant exister entre l'axe des alésages d'une chape et l'axe des tourillons du croisillon. Les alésages de la chape peuvent également ne pas être parfaitement coaxiaux. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un joint de transmission économique, facile à fabriquer et pouvant s'accommoder des défauts de fabrication des différentes pièces le constituant afin de faciliter le montage. Dans un mode de réalisation, le joint de transmission comprend un croisillon pourvu de quatre tourillons, deux chapes reliées entre elles par ledit croisillon et comprenant chacune deux alésages disposés longitudinalement dans le sens de deux tourillons opposés du croisillon pour le montage desdits tourillons, et des paliers montés chacun sur un des tourillons pour permettre un mouvement relatif de rotation entre chaque chape et les deux tourillons associés. Le joint de transmission comprend en outre des bagues de montage disposées chacune radialement entre un des tourillons et la chape associée. Les bagues sont pourvues chacune d'un alésage ou surface intérieure formant chemin de roulement ou de glissement pour le palier associé et d'une surface extérieure de forme générale sphérique montée à l'intérieur d'un logement concave de la chape associée. Lors de l'assemblage du joint de transmission, chaque bague de montage est mobile angulairement ou pivotante par rapport à la chape associée de manière à ce que l'axe de ladite bague et l'axe de rotation du tourillon soit basculable angulairement par rapport à l'axe de l'alésage associé de la chape. Ainsi, la capacité de rotulage des bagues de montage permet de s'accommoder, lors de l'assemblage du joint, des défauts de fabrication des éléments le constituant, et notamment du désalignement angulaire pouvant exister entre l'axe des alésages d'une chape et l'axe des deux tourillons associés du croisillon. Après assemblage, les bagues de montage sont fixes par rapport aux chapes associées. Dans un mode de réalisation, les logements recevant les bagues de montage sont formés au moins en partie par les alésages des chapes. Le joint de transmission peut également comprendre quatre capots montés chacun dans un des alésages des chapes et délimitant au moins en partie le logement recevant la bague de montage associée. Avantageusement, les capots comprennent des moyens de retenue axiale des bagues de montage relativement aux chapes. Dans un mode de réalisation, chaque capot comprend un filetage coopérant avec la partie filetée correspondante de l'alésage associé de la chape. Dans un mode de réalisation, chaque capot comprend des anneaux radialement élastiques venant en appui contre la bague de montage associée et apte à exercer un effort axial sur ladite bague. Les anneaux élastiques sont montés de préférence radialement entre la bague de montage associée et le capot. Les capots peuvent obturer une extrémité axiale de l'alésage associé de la chape de façon à former des capots d'étanchéité. Dans un mode de réalisation, la surface extérieure de chaque bague de montage comprend un revêtement apte à limiter le glissement avec le logement associé de la chape. Les paliers peuvent comprendre une pluralité d'éléments roulants. 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 schématique en perspective d'un dispositif de commande de vol pour aéronef selon l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues en perspective de chapes d'un joint de transmission du dispositif de la figure 1, - la figure 4 est une vue en coupe d'un ensemble de liaison du joint de transmission utilisé dans le dispositif de la figure 1, - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe partielle du joint de transmission des figures 2 à 4, et - les figures 7 à 12 sont des vues en coupe partielle de joints de transmission selon d'autres modes de réalisation. Sur la figure 1 est illustré de manière schématique un dispositif 10 de commande de vol pour aéronef comprenant un boîtier 12 de contrôle et un levier 14 de commande mobile par rapport au boîtier autour d'un axe de roulis 16 et d'un axe de tangage 18 pour permettre une commande de la gouverne de l'aéronef. Les axes de roulis 16 et de tangage 18 sont perpendiculaires. Pour assurer la transmission mécanique du mouvement du levier 14 de commande, un joint de transmission illustré sur les figures 2 à 4 est monté à l'intérieur du boîtier 12. Le joint de transmission comporte une première chape 22 (figure 2) prévue pour être montée sur le boîtier de contrôle, une seconde chape 24 (figure 3) fixée à un arbre de transmission (non représenté) relié au levier de commande et un ensemble 26 de liaison (figure 4) monté entre les chapes de manière à permettre un rotulage de la chape 24 relativement à la chape 22. Comme illustré à la figure 3, la chape 24 comporte une embase 28 tubulaire pourvue d'un alésage 28a pour permettre le montage de l'arbre de transmission et deux bras 30, 32 opposés s'étendant à partir de ladite embase. Chaque bras 30, 32 comprend un évidement ou alésage 34, 36 cylindrique disposé longitudinalement selon l'axe de roulis 16. En se référant maintenant à la figure 2, la chape 22 comprend une portion cylindrique 40 enveloppante à l'intérieur de laquelle est destinée à être montée en partie la chape 24 et comprenant deux évidements ou alésages 42, 44 cylindriques s'étendant selon l'axe de tangage 18. A une extrémité axiale supérieure de la portion cylindrique 40 est prévu un méplat 46. Comme illustré à la figure 4, l'ensemble 26 de liaison comprend un croisillon 50 pourvu d'un corps central 52, de forme générale cubique, et de quatre arbres formant tourillons 54, d'axe 56, s'étendant vers l'extérieur à partir dudit corps en étant circonférentiellement également espacés. Les tourillons 54 sont disposés dans un seul plan et à angle droit les uns relativement aux autres. Un épaulement 58 radial annulaire est formé entre chaque tourillon 54 et le corps central 52. Dans le mode de réalisation illustré, les tourillons 56 sont réalisés monoblocs avec le corps central 52. En variante, il est possible de prévoir des tourillons rapportés sur un corps central. L'ensemble 26 de liaison comprend également des paliers à roulement 60 montés chacun sur une surface cylindrique 62 extérieure d'un des tourillons 54 et identiques entre eux. Chaque palier à roulement 60 comprend des éléments roulants 64 constitués par une rangée d'aiguilles dans l'exemple de réalisation illustré. La surface cylindrique 62 extérieure de chaque tourillon 54 forme une piste ou chemin de roulement cylindrique pour les éléments roulants 64 du palier à roulement associé. Une extrémité axiale de la rangée d'éléments roulants 64 est située axialement au voisinage de l'épaulement 58 du tourillon associé tout en restant à distance de celui-ci. L'autre extrémité axiale de la rangée d'éléments roulants 64 reste en retrait axialement par rapport à une surface d'extrémité 54a du tourillon 54 associé. L'ensemble 26 de liaison comprend encore une bague 66 de montage disposée radialement autour de chaque tourillon 16 et pourvue d'un alésage 68 cylindrique et concentrique à surface cylindrique 62 extérieure du tourillon 16 associé. L'alésage 68 présente un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de ladite surface de manière à laisser subsister entre eux un espace radial annulaire à l'intérieur duquel est monté le palier à roulement 60. L'alésage 68 forme une piste ou chemin de roulement cylindrique pour les éléments roulants 64 du palier à roulement. L'alésage 68 permet également à la bague 66 de venir se centrer sur une surface cylindrique 70 extérieure du corps central 52 prolongeant le bord de grand diamètre de l'épaulement 58 axialement du côté opposé à la surface cylindrique 62. Dans ce mode de réalisation, l'alésage 68 est non traversant ou borgne. Un espace axial 72 est ménagé entre l'extrémité axiale du tourillon 54 et la bague 66. Chaque bague 66 de montage comprend une surface extérieure 74 convexe délimitant une portion de sphère dont le centre coïncide avec l'axe 56 du tourillon et en contact avec un logement concave complémentaire de la chape associée comme cela va être décrit plus en détail par la suite. Les quatre bagues 66 de montage sont identiques entre elles. La figure 5 illustre en coupe le montage de la bague 66 dans l'alésage 34 ménagé au niveau du bras 30 de la chape 24. Dans l'alésage 34 est formé un logement 76 concave en concordance de forme et en contact avec la surface extérieure 74 de la bague 66. Le logement 76 débouche au niveau de la face frontale extérieure du bras 30. La bague 66 de montage est disposée à l'intérieur du logement 76 en étant introduite depuis l'extérieur. Le tourillon 54 est ensuite monté à l'intérieur de la bague 66 de façon à mettre en contact la rangée d'éléments roulants 64 avec l'alésage 68. La figure 5 illustre une position de montage dans laquelle l'axe 16 de l'alésage 34 est coaxial à l'axe 56 du tourillon et de la bague 66 de montage. Cependant, lors du montage de la bague 66 sur la chape 24, il peut exister un désalignement angulaire entre l'axe 16 de l'alésage 34 et l'axe 56 du tourillon compte tenu des opérations d'usinage du croisillon 50 et de la chape 24. Dans ce cas, comme illustré à la figure 6, le logement 76 permet le basculement angulaire de la bague 66 et du tourillon 54 par rapport à l'axe 16 de l'alésage 34 de la chape de manière que l'axe 56 du tourillon soit désaligné par rapport à l'axe de l'alésage. Sur la figure 6, l'axe 56 est désaligné angulairement par rapport à l'axe 16 dans le sens anti-horaire en restant dans un même plan radial. Bien entendu, un basculement de la bague 66 et du tourillon 54 peut également se produire dans le sens horaire. Le basculement angulaire de l'axe 56 relativement à l'axe 16 est par exemple inférieur à 10°. La bague 66 montée dans le logement 76 complémentaire peut donc pivoter à l'intérieur de celui-ci. La capacité de rotulage de la bague 66 par rapport au bras 30, et plus généralement relativement à la chape 24, permet d'aligner angulairement l'axe 56 du tourillon 54 et l'axe de la bague 66 et de s'accommoder du désalignement angulaire entre l'axe 56 et l'axe 16. La surface extérieure de chaque bague 66 de montage peut comprendre un revêtement apte à limiter le glissement avec le logement 76 associé de la chape, par exemple un revêtement comprenant du PTFE. Dans le mode de réalisation illustré, la retenue axiale de la bague 66 relativement au bras 30 est obtenue par une opération de sertissage réalisée du côté de la face frontale extérieure du bras 30 de manière à obtenir des repoussages locaux 78 de matière venant bloquer axialement la bague 66. En variante, la retenue axiale de la bague 66 sur la chape 24 pourrait être réalisée par d'autres moyens, par exemple par soudage, collage, etc. Le montage et la retenue des autres bagues 66 du croisillon 50 sont réalisés de façon identique à celles qui viennent d'être décrites. Le mode de réalisation illustré à la figure 7, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation précédemment décrit en ce que la retenue axiale de la bague 66 de montage relativement au bras 30 de la chape est réalisée par une rondelle 80 d'arrêt fixée à l'extrémité du logement 76 située du côté de la face frontale extérieure du bras 30. La rondelle 80 est fixée dans le logement 76 par tout moyen approprié, par exemple par soudage, collage, etc. La rondelle 80 vient en appui contre la bague 66 et est conformée de manière à venir épouser en partie ladite bague. La rondelle 80 peut avantageusement être réalisée dans un matériau présentant un faible coefficient de frottement, par exemple en polyamide chargé ou non de fibres minérales. Dans ce mode de réalisation, l'alésage 68 de la bague 66 de montage est traversant. La rondelle 80 a donc également pour fonction d'éviter l'intrusion de particules polluantes au niveau de l'alésage 68 de la bague 66. Le mode de réalisation illustré à la figure 8, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation précédemment décrit en ce que la retenue axiale de la bague 66 de montage relativement au bras 30 de la chape est réalisée par un capot 82 fileté venant se visser dans l'alésage 34 du côté de la face frontale extérieure du bras 30. Dans ce mode de réalisation, l'alésage 34 présente une forme générale étagée et comprend une partie filetée 34a coopérant avec un filetage correspondant du capot 82, une partie tronconique 34b s'étendant à partir de la face frontale intérieure du bras et s'évasant vers l'extérieur, et une gorge 34c annulaire reliant lesdites parties. Le capot 82 comprend un alésage 82a de forme générale tronconique et symétrique par rapport à la partie tronconique 34b de l'alésage 34 en considérant un plan médian du bras 30. L'alésage 82a et la partie tronconique 34b délimitent conjointement un logement concave à l'intérieur duquel est montée la bague 66. Compte tenu de la forme sphérique de la surface extérieure 74 de la bague 66 et de la forme du logement associé, l'appui entre la bague et le bras 30 de la chape s'effectue principalement au niveau de quatre points de contact. Le capot 82 obture l'extrémité axiale de l'alésage 34 située du côté extérieur de manière à éviter l'intrusion de particules polluantes au niveau de l'alésage 68 et des éléments roulants 64 du palier. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 9, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, une douille ou capot 84 annulaire est monté dans l'alésage 34 du bras 30 et délimite un logement 86 concave en concordance de forme et en contact avec la surface extérieure 74 de la bague 66 de montage. Le capot 84 est disposé radialement entre la bague 66 et l'alésage 34. Une rondelle 88 d'arrêt et de friction est fixée dans une gorge (non référencée) de l'alésage 34 située du côté de la face frontale extérieure du bras 30. La rondelle 88 peut avantageusement être réalisée dans un matériau présentant un faible coefficient de frottement, par exemple en polyamide chargé ou non de fibres minérales. La rondelle 88 permet d'éviter l'intrusion de particules polluantes au niveau de l'alésage 68. Axialement du côté opposé à la rondelle 88, l'alésage 34 comprend un bourrelet 89 annulaire s'étendant radialement vers l'intérieur et formant butée axiale pour le capot 84. Le mode de réalisation illustré à la figure 10, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation précédemment décrit en ce que le capot 84 présente une dimension radiale plus importante et comprend, dans son alésage, un élément de protection 90 pourvu de pattes 92 axiales se raccordant à une calotte 94 de liaison sphérique permettant d'éviter du côté extérieur du bras 30 l'intrusion de particules polluantes au niveau de l'alésage 68 de la bague 66. Des rainures 96 axiales sont ménagées dans l'alésage du capot 84 et des gorges 97 sont prévues sur la surface extérieure 74 de la bague 66 pour permettre le montage des pattes 92 radialement entre la bague et le capot 84. Chaque patte 92 comprend, axialement à l'opposé de la calotte 94, une languette 98 repliée radialement vers l'extérieur et venant en appui contre la face frontale intérieure du bras 30 de manière à obtenir la retenue axiale de l'élément de protection 90 relativement audit bras. Le capot 84 peut avantageusement être fabriqué par découpe d'un tube en tôle. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 11, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, un capot 100, monté dans l'alésage 34 cylindrique du bras 30, comprend une portion tubulaire 102 et une calotte 104 sphérique prolongeant axialement une extrémité de la portion tubulaire 102. Ladite portion et la calotte 104 délimitent conjointement un logement 106 concave en concordance de forme et en contact avec la surface extérieure 74 de la bague 66 de montage. Le capot 100 obture l'extrémité axiale de l'alésage 34 située du côté extérieur de manière à éviter l'intrusion de particules polluantes au niveau de l'alésage 68 de la bague de montage. Des découpes 108 présentant une forme générale en U sont ménagées dans la portion tubulaire 102 axialement du côté opposé à la calotte 104. Les découpes 108 délimitent des languettes 110 s'étendant obliquement vers l'extérieur et venant se loger dans une gorge 112 radiale ménagée dans l'alésage 34 du bras 30. Les languettes 110 viennent en appui contre un bord latéral de la gorge 112 et interdisent tout déplacement axial vers l'extérieur du capot 100 relativement au bras 30 par arc-boutement. La portion tubulaire 102 comprend également des protubérances 114 s'étendant radialement vers l'intérieur et prévues pour assurer la retenue axiale de la bague 66 de montage à l'intérieur du capot 100. Les languettes 110 et les protubérances 114 sont situées sensiblement dans un même plan radial. Le capot 100 peut avantageusement être fabriqué par découpe d'un tube en tôle. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 12, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, un capot 115, monté dans l'alésage 34 cylindrique du bras 30, comprend une portion tubulaire 116 fermée axialement du côté de la face frontale extérieure du bras 30 par une paroi de fond 118 radiale. Le capot 115 comprend, axialement à l'opposé de la paroi de fond 118, des languettes 120 repliées radialement vers l'extérieur et venant en appui contre la face frontale intérieure du bras 30 de manière à obtenir la retenue axiale du capot relativement audit bras. Le capot 115 obture l'extrémité axiale de l'alésage 34 située du côté extérieur de manière à éviter l'intrusion de particules polluantes au niveau de l'alésage 68 de la bague de montage. Le capot 115 peut avantageusement être fabriqué par découpe d'un tube en tôle. Des anneaux élastiques 122, 124 se présentant sous forme de joncs annulaire sont interposés radialement entre la surface extérieure 74 de la bague 66 de montage et l'alésage de la portion tubulaire 116 du capot en venant en contact avec ladite surface extérieure et ledit alésage. Les anneaux élastiques 122, 124 peuvent par exemple être réalisés en caoutchouc. Les anneaux élastiques 122, 124 sont espacés axialement l'un par rapport à l'autre. L'anneau élastique 122 est monté axialement en appui contre la paroi de fond 118 du capot. L'anneau élastique 124 est retenu axialement par des languettes 126 du capot repliées radialement vers l'intérieur. Les languettes 126 sont disposées dans un même plan radial que les languettes 120. Chaque anneau élastique 122, 124 comprend un évidement 122a, 124a présentant en section droite en profil en arc de cercle de rayon sensiblement égal à celui de la surface extérieure 74 de la bague 66 de montage. Les évidements 122a, 124a délimitent un logement concave de réception de la bague 66. Chaque anneau élastique 122, 124 exerce un effort permanent de précontrainte ou de précharge sur la surface extérieure 74 la bague 66 comprenant des composantes axiale et radiale. Grâce à l'invention, on dispose d'un joint de transmission comprenant des bagues de montage de forme générale sphérique montées dans des logements correspondants prévus sur les chapes de manière à former une rotule pouvant, lors du montage, s'accommoder des défauts d'alignement angulaire de l'axe d'articulation des chapes et de l'axe de rotation des tourillons associés du croisillon. REVENDICATIONS1. Joint de transmission comprenant un croisillon (50) pourvu de quatre tourillons (54), deux chapes (24, 22) reliées entre elles par ledit croisillon et comprenant chacune deux alésages (34, 36, 42, 44) disposés longitudinalement dans le sens de deux tourillons opposés du croisillon pour le montage desdits tourillons, et des paliers (60) montés chacun sur un des tourillons pour permettre un mouvement relatif de rotation entre chaque chape et les deux tourillons associés, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des bagues de montage (66) disposées chacune radialement entre un des tourillons et la chape associée, lesdites bagues étant pourvues d'un alésage (68) formant chemin de roulement ou de glissement pour le palier (60) associé et d'une surface extérieure (74) de forme générale sphérique montée à l'intérieur d'un logement (76) concave de la chape associée. 2. Joint de transmission selon la revendication 1, dans lequel les logements recevant les bagues de montage sont formés au moins en partie par les alésages des chapes. 3. Joint de transmission selon la revendication 1 ou 2, comprenant quatre capots (82 ; 84 ; 100 ; 115) montés chacun dans un des alésages des chapes et délimitant au moins en partie le logement recevant la bague de montage associée. 4. Joint de transmission selon la revendication 3, dans lequel les capots comprennent des moyens de retenue axiale des bagues de montage relativement aux chapes. 5. Joint de transmission selon la revendication 3 ou 4, dans lequel chaque capot (82) comprend un filetage coopérant avec une partie filetée (34a) correspondante de l'alésage associé de la chape. 6. Joint de transmission selon la revendication 3 ou 4, dans lequel chaque capot comprend des anneaux (122, 124) radialement élastiques venant en appui contre la bague de montage associée et apte à exercer au moins un effort axial sur ladite bague. 7. Joint de transmission selon la revendication 6, dans lequel les anneaux élastiques sont montés radialement entre la bague de montage associée et le capot. 8. Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel les capots (82 ; 100 ; 115) obturent une extrémité axiale de l'alésage associé de la chape. 9. Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface extérieure de chaque bague de montage comprend un revêtement apte à limiter le glissement avec le logement associé de la chape. 10. Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paliers (60) comprennent une pluralité d'éléments roulants (64). 11. Dispositif de commande de vol pour aéronef comprenant un boîtier (12), un levier (14) de commande mobile par rapport au boîtier, un arbre de transmission relié audit levier et un joint de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'une des chapes est fixée à l'arbre de transmission et l'autre chape est montée sur le boîtier.