Brevet FR2981137A1 — publié le 20130412

B11-3103FR 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. Un ensemble de liaison pour joint de transmission comprend classiquement 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. Le jeu prévu entre le corps du croisillon et chaque douille doit être relativement faible afin de limiter l'intrusion de particules polluantes et retenir le lubrifiant introduit lors du montage. Or, le croisillon et les douilles sont généralement usinés et traités contre la corrosion, ce qui peut être incompatible avec les tolérances de fabrication requises pour assurer un tel jeu. 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 une bonne étanchéité et dans lequel les contraintes de fabrication sont réduites. La présente invention vise également à prévoir un ensemble de liaison économique et facile à assembler. Dans un mode de réalisation, l'ensemble de liaison pour joint de transmission comprend un croisillon pourvu d'au moins un tourillon, au moins une douille de montage disposée sur ledit tourillon, et un roulement monté radialement entre la douille de montage et le tourillon associé. Le roulement comprend une pluralité d'éléments roulants et une cage de maintien de l'espacement circonférentiel des éléments roulants. La cage comprend des moyens d'étanchéité en contact de frottement avec le tourillon et la douille de montage associée. L'étanchéité de l'ensemble de liaison est réalisée par des moyens faisant partie intégrante de la cage, i.e. sans pièce indépendante et séparée de celle-ci. La cage a une double fonction, à savoir assurer le logement des éléments roulants et leur maintien relatif dans le sens circonférentiel, et permettre l'obtention d'une étanchéité entre le tourillon et la douille de montage associée. Avantageusement, les moyens d'étanchéité sont en contact de frottement avec une surface extérieure axiale du tourillon et un alésage axial de la douille de montage associée. Dans un mode de réalisation, la cage comprend une portion axiale pour le logement et le maintien des éléments roulants, les moyens d'étanchéité s'étendant à partir de ladite portion axiale. Les moyens d'étanchéité peuvent être situés axialement entre les éléments roulants et un corps central du croisillon. Dans un mode de réalisation, la cage comprend une surface de butée apte à venir en appui axial contre le tourillon ou la douille de montage associée. Avantageusement, la surface de butée est située axialement du côté des moyens d'étanchéité par rapport aux éléments roulants. La surface de butée peut être décalée axialement vers un corps central du croisillon par rapport aux moyens d'étanchéité. Dans un mode de réalisation, les moyens d'étanchéité comprennent une lèvre d'étanchéité annulaire en contact de frottement avec le tourillon et une lèvre d'étanchéité annulaire en contact de frottement avec la douille de montage associée. Au moins une des lèvres d'étanchéité peut s'étendre obliquement. De préférence, le roulement est constitué de la cage et des éléments roulants. Dans un mode de réalisation, la cage est réalisée monobloc, notamment par moulage d'une matière synthétique telle qu'un polyamide chargé ou non. Alternativement, la cage peut être réalisée à partir de plusieurs parties assemblées les unes aux autres de façon à obtenir un élément unitaire. Dans un mode de réalisation, le croisillon comprend quatre tourillons, des douilles de montage disposées chacune sur un des tourillons et des roulements montés chacun radialement entre une douille de montage et le tourillon associé, les roulements étant identiques entre eux. 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 et 4 sont des vues de détail d'ensembles de liaison selon d'autres modes de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de commande de vol pour aéronef selon l'invention, et - les figures 6 et 7 sont des vues en perspective d'un joint de transmission du dispositif de la figure 5. 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 axial cylindrique de la portion axiale 24 est concentrique à une surface cylindrique 30 axiale 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 reste axialement à distance du corps central 14 du croisillon. Un espace axial 32 est ménagé entre l'extrémité axiale du tourillon 16 et la paroi de fond 26 de la douille 20 axialement en regard. 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 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. La portion axiale 38 est située axialement à distance de la paroi de fond 26 de la douille et de l'épaulement 19 du tourillon, et radialement à distance de la surface cylindrique 30 dudit tourillon 16 et de l'alésage 28 de la douille 20. La cage 36 comprend également deux lèvres d'étanchéité 42, 44 annulaires s'étendant en saillie à partir de l'extrémité de la portion axiale 38 située axialement du côté du corps central 14 du croisillon. Les lèvres d'étanchéité 42, 44 sont situées axialement entre la portion axiale 38 et l'extrémité ouverte de la douille 20. La lèvre d'étanchéité 42 inférieure s'étend obliquement en saillie vers le bas et vient radialement en contact de frottement avec la surface cylindrique 30 extérieure du tourillon. La lèvre d'étanchéité 44 supérieure s'étend obliquement en saillie vers le haut et vient radialement en contact de frottement avec l'alésage 28 de la douille 20. Les lèvres d'étanchéité 42, 44 s'étendent en direction du corps central 14 du croisillon. Les lèvres s'écartent l'une de l'autre et forment une lèvre dédoublée dont la section axiale est en forme de V orientée vers le corps central 14. Les extrémités libres des lèvres d'étanchéité 42, 44 sont disposées dans un même plan radial qui est décalé vers l'épaulement 19 du croisillon par rapport à la portion axiale 38 de la cage. Avantageusement, ces extrémités présentent en section droite une forme triangulaire de manière à réduire le couple de friction généré. Les lèvres d'étanchéité 42, 44 sont en contact d'étanchéité, par une surface annulaire, respectivement avec la surface cylindrique 30 extérieure du tourillon et avec l'alésage 28 de la douille, c'est-à-dire des surfaces dont la normale est perpendiculaire à l'axe 18 du tourillon. En cas de déplacement axial de la douille 20 relativement au tourillon 16, la zone annulaire de contact des lèvres d'étanchéité 42, 44 avec ledit tourillon et ladite douille se déplace sans changer de surface, ni d'orientation. Ainsi, le couple de frottement de l'ensemble de liaison reste sensiblement le même et il n'y a pas de rupture de l'étanchéité par contact réalisée par les lèvres 42, 44. Les lèvres d'étanchéité 42, 44 sont flexibles dans le sens radial et sont montées entre le tourillon 16 et la douille 20 en étant déformées ou comprimées dans le sens radial. Axialement du côté du corps central 14 du croisillon, les lèvres d'étanchéité 42, 44 scellent l'espace radial 31 à l'intérieur duquel sont logés les éléments roulants 34. Les lèvres d'étanchéité 42, 44 permettent d'éviter l'intrusion de particules polluantes au niveau des éléments roulants 34. En outre, si un lubrifiant est prévu au niveau de l'espace radial 31, les lèvres d'étanchéité 42, 44 empêchent une sortie du lubrifiant. La cage 36 comprend encore un talon 46 annulaire s'étendant axialement à partir de l'extrémité de la portion axiale 38 en étant situé radialement entre les lèvres d'étanchéité 42, 44. Le talon 46 s'étend axialement au-delà des lèvres d'étanchéité 42, 44 et comprend, à son extrémité libre, une surface de butée 46a radiale annulaire apte à venir en appui axial contre l'épaulement 19 ménagé entre le corps central 14 du croisillon et le tourillon 16. Le talon 46 permet de limiter le déplacement axial des éléments roulants 34 en direction du corps central 14. En cas de rectification et de rodage local de la surface cylindrique 30 extérieure du tourillon au niveau du chemin de roulement pour les éléments roulants 34, le talon 46 formant butée axiale du roulement permet de s'assurer qu'en fonctionnement les éléments roulants 34 roulent principalement sur cette zone du tourillon 16. La cage 36 est avantageusement réalisée en une seule pièce par moulage d'un matériau synthétique présentant un faible coefficient de frottement. La cage 36 peut par exemple être réalisée en polyamide (PA) chargé ou non de fibres de verre et/ou de bisulfure de molybdène (MOS2). Alternativement, la cage 36 peut être réalisée à partir de plusieurs matériaux. Par exemple, la portion axiale 38 peut être réalisée dans un matériau rigide, notamment en acier ou en matière synthétique, et les lèvres d'étanchéité 42, 44 dans un matériau synthétique souple, par exemple un nitrile ou un élastomère. Dans ce cas, les lèvres d'étanchéité 42, 44 sont avantageusement surmoulées sur la portion axiale 38. Le mode de réalisation illustré à la figure 3, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère en ce que la cage 36 du roulement comprend une lèvre d'étanchéité 50 inférieure annulaire s'étendant sensiblement axialement à partir de l'extrémité axiale de la portion axiale 38 en allant au-delà de la lèvre d'étanchéité 44 supérieure. La lèvre d'étanchéité 50 comprend, au voisinage de son extrémité libre, une protubérance 50a radiale dirigée vers l'intérieur et formant une zone de contact venant radialement en appui contre la surface cylindrique 30 du tourillon 16. La protubérance 50a présente en section droite une forme triangulaire. La lèvre d'étanchéité 50 inférieure comprend, à son extrémité libre, une surface de butée 50b radiale annulaire apte à venir en appui contre l'épaulement 19 prévu entre le corps central 14 du croisillon et le tourillon 30 pour limiter le déplacement axial du roulement 22 vers ledit corps central. Le mode de réalisation illustré à la figure 4, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du premier mode de réalisation décrit en ce que la portion axiale 38 de la cage du roulement présente une dimension axiale accrue et est prolongée axialement par un talon 52 annulaire tronconique s'étendant en direction de l'épaulement 19 ménagé entre le corps central 14 du croisillon et le tourillon 16. L'extrémité libre du talon 52 forme une surface de butée 52a radiale annulaire apte à venir en appui axial contre l'épaulement 19 pour limiter le déplacement axial du roulement 22 vers le corps central 14. La cage 36 comprend également deux lèvres d'étanchéité 54, 56 annulaires s'étendant à partir de la surface extérieure de la portion axiale 38 axialement au voisinage du talon 52. Les lèvres d'étanchéité 54, 56 viennent respectivement en contact de frottement avec la surface cylindrique 30 du tourillon et l'alésage 28 de la douille. La lèvre d'étanchéité 54 inférieure s'étend obliquement en saillie vers le bas et en direction des éléments roulants 34. La lèvre d'étanchéité 56 supérieure s'étend obliquement en saillie vers le haut et vers lesdits éléments roulants. Les lèvres d'étanchéité 54, 56 sont recourbées en direction des éléments roulants 34 en restant axialement à distance desdits éléments. Les extrémités libres des lèvres sont disposées dans un même plan radial. Les lèvres d'étanchéité 54, 56 s'écartent l'une de l'autre et forment une lèvre dédoublée dont la section axiale est en forme de V orientée vers les éléments roulants 34. Les lèvres d'étanchéité 54, 56 entourent radialement la portion axiale 38 de la cage. Dans l'ensemble des modes de réalisation décrits, l'étanchéité entre la douille 20 et le tourillon 16 associé est obtenu grâce aux lèvres d'étanchéité de la cage 36. Alternativement, il est également possible, sans sortir du cadre de la présente invention, de prévoir sur la cage 36 d'autres moyens d'étanchéité en contact de frottement avec le tourillon et la douille associée. Il est par exemple possible de prévoir une portion tronconique s'étendant à partir de la portion axiale 38 de la cage et s'évasant vers l'extérieur de sorte à venir en contact de friction dans le sens radial avec la surface cylindrique 30 du tourillon et l'alésage 28 de la douille. Sur la figure 5 est illustré de manière schématique un dispositif 60 de commande de vol pour aéronef comprenant un boîtier 62 de contrôle et un levier 64 de commande mobile par rapport au boîtier autour d'un axe de roulis 66 et d'un axe de tangage 68 pour permettre une commande de la gouverne de l'aéronef. Les axes de roulis 66 et de tangage 68 sont perpendiculaires. Pour assurer la transmission mécanique du mouvement du levier 64 de commande, un joint de transmission 70 illustré sur les figures 6 et 7 est monté à l'intérieur du boîtier 62. Le joint de transmission 70 comporte une première chape 72 prévue pour être montée sur le boîtier de contrôle, une seconde chape 74 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 74 relativement à la chape 72. La chape 74 comporte une embase 75 tubulaire pourvue d'un alésage pour permettre le montage de l'arbre de transmission et deux bras 76, 78 opposés s'étendant à partir de ladite embase. Chaque bras comprend un évidement (non référencé) circulaire disposé longitudinalement selon l'axe de roulis 66 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 74 le long de l'axe de roulis 66. La chape 72 comprend une portion cylindrique 80 enveloppante à l'intérieur de laquelle est montée en partie la chape 74 et comprenant deux évidements (non référencés) circulaires s'étendant selon l'axe de tangage 68 et recevant les deux douilles 20 opposées laissées libres par la chape 74 pour obtenir le montage du croisillon 12 sur la chape 72. Deux circlips 27 permettent le blocage du croisillon 12 sur la chape 72 le long de l'axe de tangage 68. A une extrémité axiale supérieure de la portion cylindrique 80 est prévu un méplat 82. Grâce à l'invention, on dispose d'un ensemble de liaison pour joint de transmission dans lequel l'étanchéité des roulements est obtenue grâce aux cages de maintien des éléments roulants. REVENDICATIONS1. Ensemble de liaison pour joint de transmission comprenant un croisillon (12) pourvu d'au moins un tourillon (16), au moins une douille (20) de montage disposée sur ledit tourillon, et un roulement (22) monté radialement entre ladite douille et le tourillon associé, le roulement comprenant une pluralité d'éléments roulants (34), caractérisé en ce que ledit roulement comprend en outre une cage (36) de maintien de l'espacement circonférentiel des éléments roulants, ladite cage comprenant des moyens d'étanchéité (42, 44 ; 50, 44 ; 54, 56) en contact de frottement avec le tourillon et la douille de montage associée. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'étanchéité (42, 44 ; 50, 44 ; 54, 56) sont en contact de frottement avec une surface extérieure (30) axiale du tourillon et un alésage (28) axial de la douille de montage associée. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la cage (36) comprend une portion axiale (38) pour le logement et le maintien des éléments roulants, les moyens d'étanchéité (42, 44 ; 50, 44 ; 54, 56) s'étendant à partir de ladite portion axiale (38). 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'étanchéité sont situés axialement entre les éléments roulants (34) et un corps central (14) du croisillon. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cage (36) comprend une surface de butée (46a ; 50b ; 38a) apte à venir en appui axial contre le tourillon ou la douille de montage associée. 6. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel la surface de butée est située axialement du côté des moyens d'étanchéité par rapport aux éléments roulants (34). 7. Ensemble selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la surface de butée est décalée axialement vers un corps central (14) du croisillon par rapport aux moyens d'étanchéité. 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'étanchéité comprennent une lèvre d'étanchéité (42 ; 50 ; 54) annulaire en contact de frottement avec le tourillon et une lèvre d'étanchéité (44 ; 56) annulaire en contact de frottement avec la douille de montage associée. 9. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel au moins une des lèvres d'étanchéité s'étend obliquement. 10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le roulement (22) est constitué de la cage (36) et des éléments roulants (34). 11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cage (36) est réalisée monobloc. 12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le croisillon (12) comprend quatre tourillons (16), des douilles (20) de montage disposées chacune sur un des tourillons et des roulements (22) montés chacun radialement entre une douille de montage et le tourillon associé, les roulements étant identiques entre eux. 13. 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. 14. 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.