Brevet FR3106174A1 — publié le 20210716

Le joint (12) comprend une pluralité de joints de cardans (13) classiques disposés entre deux arbres (9, 10) en rotation relative et dont chacun comprend des perçages (16, 19) dans lesquels des colonnes (15, 18) aux extrémités des joints peuvent coulisser et tourner librement. Le joint (12) transmet le mouvement de rotation entre les deux arbres, même quand les axes (X-X) et (Y-Y) sont à des angles importants, y compris à angle droit. Une application est le support de roues motrices fortement directrices, afin de leur imposer des angles de braquage permettant des mouvements presque purement transversaux, par exemple pour des stationnements. Figure pour l’abrégé : Figure 2. Dispositif comprenant deux arbres tournants faisant un angle et unis par une transmission de mouvement L’invention se rapporte à un dispositif comprenant deux arbres tournants faisant un angle entre eux et unis par une transmission de mouvement. Un dispositif connu depuis longtemps pour transmettre la rotation d’un arbre à un autre arbre faisant un angle avec le premier est un joint de cardan. Un tel joint comprend, comme le représente la figure 1, une chape 2 fixée à une extrémité d’un premier des arbres 3, une chape 4 fixée à une extrémité d’un second des arbres 5, et un croisillon 6 reliant les chapes 2 et 4 l’une à l’autre, une branche 7 du croisillon 6 pivotant dans la chape 2 et une autre branche 8 du croisillon 6 pivotant dans l’autre chape 4. Le joint de cardan ne permet toutefois pas un très grand débattement angulaire entre les arbres 3 et 5, puisque, comme l’illustre bien la figure, les chapes 2 et 4 entrent en collision quand l’angle entre les arbres 3 et 5 devient trop important, ce qui bloque alors leur rotation. Le sujet de l’invention est un dispositif perfectionné fondé sur un joint amélioré de transmission entre deux arbres tournants, et dont l’avantage fondamental est qu’il permet de continuer à transmettre des rotations même quand les angles entre les arbres deviennent importants, éventuellement atteignant l’angle droit ou même au-delà. Une application particulièrement envisagée est la transmission de mouvements de rotation entre les roues directrices à grand angle de braquage, permettant notamment de faciliter le stationnement du véhicule dans un créneau de petite longueur. Sous une forme générale, un aspect de l’invention est un dispositif comprenant deux arbres tournants faisant un angle et unis par une transmission, caractérisé en ce que la transmission comprend une pluralité de joints de cardan unis aux arbres à des raccords situés autour d’axes de rotation des arbres, les raccords comprenant, pour les deux arbres, des colonnes appartenant respectivement aux joints et des perçages ménagés dans les arbres et dans lesquels les colonnes coulissent respectivement et indépendamment, les colonnes étant parallèles entre elles et les perçages étant parallèles entre eux pour chacun des arbres, les colonnes étant tournantes dans les perçages. De bonnes réalisations de l’invention sont caractérisées en ce que les joints des cardans sont trois, ou que les raccords des joints sont établis à des rayons identiques et à des distances angulaires régulières autour des axes de rotation des arbres. Un autre aspect de l’invention est donc un véhicule automatique équipé d’un tel dispositif. L’invention sera maintenant décrite en détail dans ses différents aspects, caractéristiques et avantages au moyen des figures suivantes, qui en représentent en détail une réalisation, donnée à titre purement illustratif : un joint de cardan connu ; un joint conforme à l’invention ; un véhicule équipé de l’invention ; une manœuvre du véhicule. Le dispositif de la figure 2 comprend un premier arbre (ou boitier) 9 et un second arbre (ou boitier) 10, dont chacun comporte un cylindre d’extrémité 11 (entre 9 et 11). Les arbres 9 et 10 tournent autour d’axes de rotation X-X, respectivement Y-Y, concourants et faisant un angle entre eux. La transmission 12 conforme à l’invention entre les arbres 9 et 10 comprend trois joints de cardan 13 avantageusement identiques et se raccordant chacun aux arbres 9 et 10 par des raccords 14 et 17 répartis autour des axes de rotation X-X et Y-Y, à des rayons identiques autour de ces axes et à des espacements angulaires également identiques. Le premier raccord 14 de chacun des joints de cardan 13 comprend une colonne 15 s’engageant dans un perçage 16 du cylindre 11 du premier arbre 9 de manière à y pouvoir coulisser et tourner librement, par exemple en plaçant un palier (non représenté) dans le perçage 16. L’autre raccord 17 lui aussi comprend une colonne 18 engagée dans un perçage 19 du cylindre d’extrémité 11 du second arbre 10 ; mais les colonnes 18 sont ici aussi coulissantes longitudinalement et tournantes dans les perçages 19. La partie centrale des joints de cardan 13 est classique et comprend une chape 20 rigidement reliée au premier raccord 14, une chape 21 rigidement reliée au second raccord 17, et un croisillon 22 articulé entre les chapes 20 et 21. Quand les arbres 9 et 10 tournent, les colonnes 15 et 18 de section circulaire coulissent et tournent constamment dans les perçages 16 et 19, aussi de section circulaire. Les combinaisons cycliques des mouvements de rotation et de coulisse des colonnes 15 et 18 selon les rotations des arbres 9 et 10 évitent les collisions entre les chapes 20 et 21 des joints de cardan 13 même avec des angles importants entre les axes X-X et Y-Y, et les rotations des arbres 9 et 10 se poursuivent sans blocage tant que les points singuliers des mouvements des joints de cardan 13, qui correspondent aux déploiements minimaux ou maximaux des colonnes 15 ou 18 hors des perçages 16 et 19, ne sont pas atteints par tous les joints de cardan 13 à la fois, ce qui est obtenu dès qu’il en existe deux dont les raccords 14 et 17 sont placés à des angles autres que 0° et 180° autour des axes de rotation X-X ou Y-Y. La valeur de l’angle que font les axes de rotation X-X et Y-Y n’est pas limitée par la cinématique, et on peut compter que des angles assez importants, supérieurs à 60° ou même 80° par exemple, voire atteignant 90°, pourront être atteints en pratique. Le nombre de joints de cardan 13 est avantageusement au moins égal à trois pour obtenir un mouvement de rotation plus fluide, mais l’invention serait encore envisageable avec deux joints de cardan 13 seulement. La fluidité du mouvement devrait aussi être améliorée avec la régularité de répartition des raccords 14 et 17 autour des axes de rotation X-X et Y-Y, en les plaçant à des rayons identiques et des distances angulaires identiques autour de ces axes. On a constaté que le rendement de la transmission était bon, du moins aux angles modérés de braquage et pour les transmissions de couples pas trop élevés. Ces caractéristiques conjointes à la faculté d’obtenir des angles importants entre les arbres rendent l’invention intéressante par exemple dans les essieux des roues directrices de véhicules, et notamment de roues à la fois motrices et directrices. La figure 3 illustre schématiquement un tel véhicule 25, comprenant quatre roues directrices et doté d’un essieu avant 26 et d’un essieu arrière 27, dont chacun comprend une partie centrale 28 correspondant à un des arbres 9 et 10 de la figure 2, et des terminaisons 29 de support de roues 30, prolongeant la partie centrale 28 à ses extrémités, et correspondant à l’autre des arbres 10 et 9 de la figure 2. Des joints 31, du genre des transmissions 12, relient les parties centrales 28 aux terminaisons 29. L’angle de braquage des roues 30 est appliqué par des dispositifs usuels agissant sur les terminaisons 29. Il peut être suffisant pour permettre de parquer le véhicule dans un créneau étroit par un mouvement presque purement transversal qu’illustre la figure 4. Nomenclature 1 Joint de cardan 2 Chape 3 Arbre 4 Chape 5 Arbre 6 Croisillon 7 Branche 8 Branche 9 Premier arbre 10 Second arbre 11 Cylindre d’extrémité 12 Transmission 13 Joint de cardan 14 Premier raccord 15 Colonne 16 Perçage 17 Second raccord 18 Colonne 19 Perçage 20 Chape 21 Chape 22 Croisillon 25 Véhicule 26 Essieu avant 27 Essieu arrière 28 Partie centrale 29 Terminaison 30 Roue 31 Joint X-X Axe de rotation Y-Y Axe de rotation Dispositif comprenant deux arbres (9, 10) tournants faisant un angle et unis par une transmission (12), caractérisé en ce que la transmission comprend une pluralité de joints de cardan (13) unis aux arbres à des raccords (14, 13) situés autour d’axes de rotation (X-X, Y-Y) des arbres, les raccords comprenant, pour les deux arbres (9, 10), des colonne (15, 18) appartenant respectivement aux joints et des perçages (16, 19) ménagés dans les arbres et dans lesquels les colonnes coulissent respectivement et indépendamment, les colonnes étant parallèles entre elles et les perçages étant parallèles entre eux pour chacun des arbres, les colonnes étant tournantes dans les perçages. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les joints de cardan sont trois. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les raccords des joints sont établis à des rayons identiques et à des distances angulaires régulières autour des axes de rotation (X-X, Y-Y) des arbres (9, 10). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il est appliqué à un essieu (26, 27) de roue directrice (30) de véhicule automobile (25). Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une paire de roues directrices (30) équipées d’un dispositif (31) selon la revendication 4, l’un des arbres (28) ayant une direction transversale invariable sur le véhicule et un autre des arbres (29) étant relié à une des roues directrices. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que les arbres font un angle variable, ayant une limite supérieure de 60°. Véhicule automobile selon la revendication 6, caractérisé en ce que la limite supérieure est supérieure à 80°. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend quatre roues directrices.