Brevet FR2966535A1 — publié le 20120427

B 10-2988FR 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. Le joint de transmission décrit dans ce document a pour inconvénient majeur de présenter un nombre élevé de pièces à assembler et un encombrement radial important. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un joint de transmission présentant un nombre limité de pièces, d'encombrement radial réduit et de faible poids. La présente invention vise également à prévoir un ensemble de liaison économique, facile à fabriquer et à assembler. 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 tourillon pour permettre un mouvement relatif de rotation entre chaque chape et les deux tourillons associés. Chaque alésage des chapes forme un chemin de roulement ou de glissement pour le palier associé. L'utilisation de chacun des alésages des chapes pour former un chemin de roulement ou de glissement pour le palier associé permet de limiter le nombre de pièces à fabriquer, à stocker, à manipuler et à assembler pour former le joint de transmission. En prévoyant un contact direct entre les paliers et les alésages des chapes, on supprime les douilles de montage intermédiaires utilisées dans les joints de transmission antérieurs. On dispose donc d'un joint de transmission plus compact radialement et de poids global réduit. En outre, le jeu radial entre le croisillon et les chapes est plus facilement contrôlable. Par ailleurs, l'interposition radiale des paliers directement entre les alésages des chapes et les tourillons permet d'augmenter la capacité de charge dans le sens radial du joint de transmission. De préférence, le joint de transmission comprend des paliers à roulement pourvus d'une pluralité d'éléments roulants. Dans un mode de réalisation, les alésages des chapes forment des chemins de roulement cylindriques. Les éléments roulants des paliers à roulement peuvent comprendre des aiguilles. Dans un mode de réalisation, les paliers à roulement comprennent une cage de maintien de l'espacement circonférentiel régulier des éléments roulants. Chaque palier à roulement peut être constitué des éléments roulants et de la cage de maintien. De préférence, la cage est réalisée monobloc, notamment par moulage d'une matière synthétique telle qu'un polyamide chargé ou non de fibres minérales. La cage peut également être réalisée monobloc en matière métallique, notamment à partir d'un flanc de tôle d'épaisseur mince par découpe et emboutissage. De préférence, les chapes sont réalisées en acier. Ceci permet d'obtenir des chemins de roulement ou de glissement présentant une dureté satisfaisante sans qu'il soit nécessaire de prévoir un traitement de surface spécifique. Dans un mode de réalisation, le croisillon comprend un corps central et les tourillons réalisés monoblocs avec ledit corps. Alternativement, les tourillons sont rapportés sur le corps principal. En variante, le croisillon peut comprendre deux arbres assemblés l'un sur l'autre et formant les tourillons. Dans un mode de réalisation, le joint de transmission comprend en outre des capots d'étanchéité obturant chacun une extrémité axiale d'un des alésages des chapes. 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 à 4 sont des vues en perspective d'un joint de transmission du dispositif de la figure 1, - la figure 5 est une vue en coupe d'un ensemble de liaison du joint de transmission des figures 2 à 4, - la figure 6 est une vue en coupe selon l'axe VI-VI de la figure 4, et - les figures 7 et 8 sont respectivement des vues en perspective et en coupe d'ensembles de liaison pour joint 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 20 illustré sur les figures 2 à 4 est monté à l'intérieur du boîtier 12. Le joint de transmission 20 comporte une première chape 22 prévue pour être montée sur le boîtier de contrôle, une seconde chape 24 fixée à un arbre de transmission (non représenté) relié au levier de commande et un ensemble 26 de liaison monté entre les chapes de manière à permettre un rotulage de la chape 24 relativement à la chape 22. La chape 24 comporte une embase 28 tubulaire pourvue d'un alésage 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. La chape 22 comprend une portion cylindrique 40 enveloppante à l'intérieur de laquelle est monté 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 5, 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. 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 dans l'exemple de réalisation illustré par une rangée d'aiguilles, et une cage 66 de maintien. 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. Chaque cage 66, de forme générale annulaire, comprend une pluralité de fenêtres 68 pour le logement des éléments roulants 64 et leur maintien avec un espacement circonférentiel régulier. Une extrémité axiale de la cage 66 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 cage 66 reste en retrait axialement par rapport à la surface d'extrémité 54a du tourillon 54 associé. Chaque cage 66 est préférablement réalisée en une seule pièce par moulage d'un matériau synthétique présentant un faible coefficient de frottement. Les cages 66 peuvent par exemple être réalisées en polyamide, chargé ou non de fibres minérales. Alternativement, les cages 66 peuvent être réalisées en matière métallique, par exemple à partir d'un flanc de tôle d'épaisseur mince par découpe et emboutissage. Dans le mode de réalisation illustré, chaque ensemble 26 de liaison est constitué des éléments roulants 64 et de la cage 66 de maintien. Comme illustré à la figure 6, deux paliers à roulement 60 de l'ensemble 26 disposés sur deux tourillons 54 opposés du croisillon sont montés directement à l'intérieur des alésages 34, 36 de la chape 24 pour assurer le montage du croisillon 50 sur ladite chape. Les paliers à roulement 60 sont entièrement logés dans les alésages 34, 36 dans le sens axial. Les paliers à roulement 60 restent axialement en retrait par rapport aux extrémités axiales des alésages 34, 36. Les alésages 34, 36 forment chacun une piste ou chemin de roulement cylindrique pour les éléments roulants 64 du palier à roulement associé. Les éléments roulants 64 viennent directement en appui contre les bras 30, 32 de la chape 24 sans interposition d'une douille de montage intermédiaire comme cela est classiquement le cas dans les joints de transmission de l'art antérieur. On limite ainsi le nombre de pièces formant le joint de transmission en utilisant les alésages 34, 36 de la chape 24 pour former des chemins de roulement pour les éléments roulants 64 des paliers à roulement 60. L'encombrement radial et le poids global du joint de transmission 20 sont réduits. Les alésages 34, 36 de la chape 24 viennent chacun se centrer sur une surface cylindrique 69 extérieure du corps central 52 prolongeant le bord de grand diamètre de l'épaulement 58 axialement du côté opposé à la surface cylindrique 62. Pour limiter l'intrusion de particules polluantes au niveau des paliers à roulement 60, chaque bras 30, 32 de la chape 24 comporte un capot 70 d'étanchéité venant obturer l'extrémité axiale de l'alésage 34, 36 située axialement à l'opposé de la surface cylindrique 69 extérieure du corps central 52 du croisillon. Chaque capot 70 d'étanchéité comprend une partie d'obturation 72 cylindrique venant se loger dans l'alésage 34, 36 associé et fermée, à une extrémité axiale, par une paroi de fond 74 située axialement au voisinage de la surface d'extrémité 54a radiale du tourillon 54 du croisillon tout en restant à distance de celle-ci. Chaque capot 70 comprend également une collerette 76 annulaire radiale prolongeant la partie d'obturation 72 axialement à l'opposé de la paroi de fond 74 et s'étendant vers l'extérieur. La collerette 76 vient en appui contre la surface extérieure du bras 30, 32. Les capots 70 sont fixés sur la chape 24 par tout moyen approprié, par exemple par vissage, collage, etc. Les capots 70 d'étanchéité peuvent être réalisés en une seule pièce par moulage d'un matériau synthétique, ou encore en matière métallique. Les deux paliers à roulement 60 de l'ensemble 26 laissés libres par la chape 24 sont montés à l'intérieur des alésages 42, 44 de la chape 22 pour obtenir le montage du croisillon 50 sur ladite chape 22. Le montage des deux paliers à roulement 60 dans les alésages 42, 44 est réalisé de façon identique à celui précédemment décrit pour la chape 24. Les alésages 42, 44 forment chacun un chemin de roulement cylindrique pour les éléments roulants 64 du palier à roulement 60 associé. Des capots d'étanchéité (non représentés) sont également montés sur la chape 22, de façon analogue à la chape 24, de manière à limiter l'intrusion de particules polluantes au niveau des paliers à roulement 60. Les chapes 22, 24 sont avantageusement réalisées en acier de manière à ce que les chemins de roulement formés par les alésages 34, 36, 42, 44 présentent une dureté satisfaisante pour coopérer directement avec les éléments roulants 64 des paliers à roulement 60 sans qu'il soit nécessaire de prévoir un traitement de surface spécifique sur lesdits alésages. Dans le mode de réalisation précédemment décrit, les chapes 22, 24 sont réalisées en une seule pièce. En variante, il est possible de réaliser les chapes en deux parties assemblées l'une contre l'autre, par exemple par vissage, de manière à former, après assemblage, pour chaque chape deux alésages s'étendant longitudinalement dans le sens de deux tourillons 54 opposés du croisillon 50 et formant chemins de roulement cylindriques pour les éléments roulants 64 des paliers à roulement 60. Dans une variante de réalisation, il est également possible, sans sortir du cadre de la présente invention, d'utiliser des paliers à glissement ou paliers lisses en remplacement des paliers à roulement. Dans le mode de réalisation précédemment décrit, le croisillon 50 de l'ensemble 26 de liaison est réalisé en une seule pièce. En variante, il est possible, comme illustré à la figure 7, de prévoir un croisillon 80 pourvu d'un corps central 82 de forme générale cubique et comprenant quatre portions tubulaires 84 s'étendant vers l'extérieur à partir dudit corps en étant circonférentiellement également espacées. Les portions tubulaires 84 sont disposées dans un seul plan et à angle droit les unes relativement aux autres. Le croisillon 80 comprend également quatre arbres 86 fixés à l'intérieur des portions tubulaires 84 du corps central 82 et s'étendant en saillie vers l'extérieur pour former des tourillons, d'axe 88. Les arbres 86 sont fixés sur le corps central 82 par tout moyen approprié, par exemple par collage, sertissage, emmanchement, soudage, etc. En variante, il est encore possible de prévoir, comme illustré à la figure 8, un croisillon 90 comprenant deux arbres 92, 94 assemblés l'un sur l'autre de manière à former quatre tourillons 96, d'axe 98, disposés dans un seul plan et à angle droit les uns relativement aux autres. L'arbre 94 comprend un évidement 100 traversant à l'intérieur duquel est monté axialement de part et d'autre l'arbre 92. Les arbres 92, 94 peuvent être assemblés par tout moyen approprié, par exemple par collage, emmanchement, soudage, etc. Grâce à l'invention, on dispose d'un joint de transmission dans lequel le nombre de pièces à fabriquer, à manipuler et à assembler est réduit, plus compact radialement et dans lequel le poids global est diminué. 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) pour permettre un mouvement relatif de rotation entre chaque chape et les deux tourillons associés, caractérisé en ce que chaque alésage (34, 36, 42, 44) des chapes forme un chemin de roulement ou de glissement pour le palier (60) associé. 2. Joint de transmission selon la revendication 1, comprenant des paliers (60) à roulement pourvus d'une pluralité d'éléments roulants (64). 3. Joint de transmission selon la revendication 2, dans lequel les alésages (34, 36, 42, 44) forment des chemins de roulement cylindriques, les éléments roulants (64) comprenant des aiguilles. 4. Joint de transmission selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les paliers (60) à roulement comprennent une cage (66) de maintien de l'espacement circonférentiel régulier des éléments roulants. 5. Joint de transmission selon la revendication 4, dans lequel chaque palier (60) à roulement est constitué des éléments roulants et de la cage de maintien. 6. Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les chapes (22, 24) sont réalisées en acier. 7. Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le croisillon (50) comprend un corps central (52) et les tourillons (54) réalisés monoblocs avec ledit corps. 8. Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le croisillon comprend un corps principal et des tourillons rapportés sur ledit corps. 9. Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le croisillon comprend deux arbres (92, 94) assemblés l'un sur l'autre et formant les tourillons. 10. Joint de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des capots (70) d'étanchéité obturant chacun une extrémité axiale d'un des alésages des chapes. 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 (20) 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.