Brevet FR3113930A1 — publié le 20220311

Le joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), s’articule de quatre billes (5), positionnées sur les quatre extrémités concaves d’une croix d’articulation (4), l’ensemble est centré radialement dans les quatre embases alésées des branches de fourches d’arbres (2) et (3). Les quatre billes (5) dans leurs logements, sont chapeautées par quatre douilles concaves (6), ces dernières, étant ajustées dans les quatre embases alésées des branches de fourches (2d), axant radialement la croix d’articulation (4). Sur la face plane extérieure des quatre douilles concaves (6), prennent appui quatre rondelles ressorts (7). Le système, restant calé par quatre circlips (8), logés dans des gorges, façonnées sur les embases alésées des branches de fourches (2d). Cette méthode, autocentrant radialement et angulairement dans les différents plans d’axes le joint universel de cardan. Ainsi le roulement des billes (5) en rotation dans leurs réceptacles, maintient par correction le rapport de tour d’arbre menant et mené de manière homocinétique. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes. La présente invention concerne un joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, pour Joindre deux arbres entre eux, tel qu'il est utilisé par exemple pour relier deux arbres d'une transmission de couple à cardan. En remplaçant les douilles de roulement de palier, montées sur des tourillons d’une croix d’articulation, logées dans des embases allésées des branches de fourches. Par quatre billes de roulement, positionnées sur les quatre extrémités concaves d’une croix d’articulation. Le tout centré radialement dans les quatre embases alésées des branches de fourches, d’un arbre menant et d’un autre mené. Les quatre billes dans leurs logements, sont chapeautées par quatre douilles concaves, ces dernières, étant ajustées dans les quatre embases alésées des branches de fourches, axant radialement la croix d’articulation. Sur la face plane extérieure des quatre douilles concaves, prennent appui quatre rondelles ressorts. Le système, restant calé par quatre circlips, logés dans des gorges, façonnées sur les embases alésées des branches de fourches. Cette méthode, autocentrant radialement et angulairement dans les différents plans d’axes le joint universel de cardan. Ainsi le roulement des billes en rotation dans leur réceptacle, maintient par correction le rapport de tour d’arbre menant et mené de manière homocinétique. La méthode du joint de cardan est connue, depuis longtemps pour relier des arbres, dont les axes concourants ne sont pas alignés, de manière angulaire dans les instants de mouvement de rotation. Un tel joint universel se compose d'une croix d'articulation, également appelée ‘’ étoile de joint ‘’, muni de quatre tourillons, ainsi que de deux fourches pour joint d’articulation. Les fourches pour joint d'articulation, sont déterminées par deux branches de fourche, les extrémités de branches de fourche, sont exécutées, pour chacune d’elle d’une embase arrondie et alésée. Permettant l’alignement avec une croix d'articulation. La croix d'articulation, tolérant une liaison avec la fourche pour joint d’articulation opposée, positionnée perpendiculairement. Chaque embase de branches de fourche, étant alésée, servant de réceptacle pour une douille de roulement de palier, dans chacun desquels les tourillons de la croix d’articulation, sont positionnés pour faciliter le mouvement rotatif angulaire. En règle générale, les tourillons de la croix d'articulation, sont insérés dans le réceptacle associé, puis les douilles de roulement de paliers, sont pressés dans les réceptacles d’embases alésées des branches de fourche. Moyennant quoi, les tourillons de la croix d’articulation, sont logés dans les embases alésées des branches de fourches. En fonction de la conception des réceptacles pour les douilles de roulement de paliers. La méthode d'assemblage d'un joint universel de cardan, peut être différent d’un autre. En règle générale, les embases alésées des branches de fourche, également appelées ‘’ œillets de palier de fourche ‘’, sont conçus d’alésages et pourvus d'un ajustement serré pour maintenir les douilles de roulement de paliers. Par ailleurs, le joint universel de cardan est connu pour lequel les œillets de paliers de branches de fourche, ont une zone d'ajustement serré pour les douilles de roulement de palier et sur la partie supérieure des embases alésées des branches de fourche, est situé un épaulement plus large que la zone d'ajustement serré des douilles de roulements de palier. L’épaulement étant pourvu d’une gorge, permettant un verrouillage radial par circlips des douilles de roulement de palier. Différentes façons sont mises œuvres pour solidariser les branches de fourche d’embases alésées avec les douilles de roulement de palier, afin d’éviter un mouvement de rotation de ces dernières dans leur réceptacle. Aussi la plupart des joints universels de cardan, sont procédés de la même façon de fabrication, la façon la plus commune, est de procéder de quatre douilles de roulement à aiguilles, montées sur les tourillons de la croix d’articulation, placées dans les embases alésées des branches de fourches, ou de procéder de façon moins commune, en logeant des douilles emmanchées de bagues, s’articulant avec les tourillons de la croix d’articulation. Le tout placé dans les embases alésées des branches de fourche, puis maintenu en place bien souvent par quatre circlips. La méthode de joint universel de cardan a l’avantage de la transmission d’un couple élevé, avec une grande robustesse, mais la vitesse de rotation des arbres, n’autorise pas des vitesses de rotations élevées. L'inconvénient de ces joints universels de cardan, est que leur assemblage est relativement complexe, puisque la croix d'articulation dans son plan d’axe, doit d'abord être positionnée de manière coaxiale dans les embases alésées des branches de fourche, pour pouvoir ensuite, passer les douilles de roulement de palier, en les enfonçant, tout en les pressant et les fixant radialement dans les embases alésées des branches de fourche. De plus lors de leur fonctionnement, ils ont la particularité dans le mouvement de rotation de n’être pas homocinétique. Un autre type d'assemblage d'un joint universel de cardan articulé à billes est possible, ce dernier est cité dans un brevet d’invention n° FR378310, L’invention précitée, décrit un joint de cardan à articulation, formé par deux paires de billes. Les billes logeant entre des cuvettes réglables, qui sont disposées d’une part dans les fourches, ou chapes et d’autre part sur un collier, qui peut être extérieur ou intérieur au joint. Les deux fourches sont munies à chacune de leurs extrémités de cuvettes réglables, qui sont évidées sphériquement, vissées et fixées sur celles-ci. D'autre part le collier extérieur comporte quatre trous de passages taraudés diamétralement opposés. Des cuvettes réglables se vissent de l'extérieur sur le collier. Entre chaque paire de cuvettes évidées sphériquement, sont logé les billes, constituant l'articulation, résistant au cisaillement. Le réglage de cette articulation est obtenu en enfonçant plus, ou moins profondément en vissant les cuvettes sur le collier extérieur, concevant également que le réglage pourrait se faire de l'intérieur au moyen des cuvettes intérieures. Le montage dans le cas présent, est de commencer par mettre en place, perpendiculairement l'une à l'autre les deux fourches, munies de leurs cuvettes, puis placer par-dessus le collier, en ayant pris soin de mettre les trous de logements des cuvettes sur le collier en face des cuvettes inférieures des fourches. Ensuite les billes sont introduites, et finalement les cuvettes sont vissées en leur donnant le serrage de réglage voulu. L’invention comme décrit dans le brevet précité, n’ayant pas de croix d’articulation. De plus le montage réside dans une difficulté d’alignement latéral et radial des cuvettes inférieures, montées sur les branches de fourches, ainsi que la-même problématique d’alignement latéral et radial des cuvettes supérieures, montées sur le collier extérieur, rendant le réglage compliqué dans l’alignement des axes des arbres menant et mené. Par le fait que le système n’est pas autocentré, pouvant par la suite lors des moments de rotation de vitesses élevées, occasionner des vibrations sur la ligne de transmission angulaire du mouvement des arbres, dont les conséquences seraient une usure prématurée des pièces mécaniques. L’objectif de l’invention du Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, vise à remédier en partie aux inconvénients précités, en réduisant le coût de l’objet, par la fabrication d’un ensemble de pièces mécaniques simples, permettant d'assurer des transmissions de couple avec un amortissement efficace des vibrations, par un système mécanique de roulement à billes, autocentrant, lors des moments de rotation élevés, en guidant les arbres, menant et mené, lors des mouvements angulaires en rotation, tout en maintenant un bon équilibre dynamique et homocinétique dans le rapport de tour à différentes vitesses. Le joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, pour Joindre deux arbres entre eux, tel qu'il est configuré pour relier les deux arbres de transmission de couple à cardan. Ce distingue d’un angle de plus de 50° dans les périodes de mouvement angulaire. Le système s’articulant de deux arbres à fourches pour joint d’articulation, qui compose les quatre branches positionnées perpendiculairement, ces dernières disposant à leur extrémité arrondie d’une embase allésée. Le joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, s’articule de quatre billes, positionnées sur les quatre extrémités concaves d’une croix d’articulation, l’ensemble est centré radialement dans les quatre embases alésées des branches de fourches d’arbres, menant et mené. Les quatre billes dans leurs logements, sont chapeautées par quatre douilles concaves, ces dernières, étant ajustées dans les quatre embases alésées des branches de fourches, axant radialement la croix d’articulation. Sur la face plane extérieure des quatre douilles concaves, prennent appui quatre rondelles ressorts. Le système, restant calé par quatre circlips, logés dans des gorges, façonnées sur les embases alésées des branches de fourches. Cette méthode, autocentrant radialement et angulairement dans les différents plans d’axes le joint universel de cardan. Ainsi le roulement des billes, en rotation dans leurs réceptacles, maintient par correction le rapport de tour d’arbre menant et mené de manière homocinétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention du Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par dessins, des figures 1 à 9, annexées sur lesquelles : représente une vue en coupe axiale et une autre vue en coupe transversale du montage d’un joint universel de cardan, articulé par roulement de billes. représente une vue de coupe axiale, d’une position angulaire du joint universel de cardan, articulé par roulement de billes. représente une vue d’un Soufflet d’étanchéité avec des anneaux élastiques d’un joint universel de cardan, articulé par roulement de billes. représente une vue des deux arbres à fourches d’un joint universel de cardan, articulé par roulement de billes. représente une vue de coupe axiale d'une croix d'articulation avec ses éléments éclatés. représente une vue de coupe transversale d'une croix d'articulation avec ses éléments éclatés. représente une vue de coupe transversale d'une croix d'articulation avec des éléments positionnés. représente une vue d’une douille concave, une vue d’une rondelle élastique et une vue d’un circlip. représente une vue en coupe axiale du montage d’un joint universel à double cardans, articulé par roulement de billes. Il est stipulé également, que toutes les descriptions ci-dessus et toutes celles, qui suivent, spécifiées avantageusement par les dessins, ces derniers peuvent subir des modifications de caractères techniques, sans pour autant sortir du cadre de l’invention. En référence à ces dessins, le Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), est formulé pour cela par un arbre à fourche (2) en acier et d’un autre arbre à fourche (3) en acier. Lesdits arbres à fourches (2) et (3), sont équipés des branches de fourche (2d), ces dernières faisant parties des embases cylindriques (2k), desdits arbres à fourches (2) et (3). Lesdites embases cylindriques (2k), ont des dégagements (2h), libérant le passage pour lesdites branches de fourche (2d). Lesdites embases cylindriques (2k), ont également un épaulement extérieur (2a), un collet (2b), ainsi qu’un évidement cylindrique (2c), servant à y loger les lèvres d’un soufflet d’étanchéité (9). Lesdits arbres à fourches (2) et (3), sont montés en opposition, positionnés perpendiculairement. Une croix d’articulation (4) en acier, prenant place transversalement entre lesdites branches de fourche (2d), desdits arbres à fourches (2) et (3). Ladite croix d’articulation (4), est façonnée d’un perçage axial (4c) et de deux perçages radiaux (4b), servant au passage du fluide de lubrification des quatre billes (5) d’un diamètre identique, en acier. Lesdites quatre billes (5), logeant dans les quatre extrémités concaves (4a) de ladite croix d’articulation (4), cette dernière est calibrée à ses sommets de quatre arrondies (4d), ces quatre derniers, évitant le contact avec des dégagements (2g) desdites branches de fourche (2d), ces dernières, étant façonnées à leurs extrémités par des arrondis (2n), ces derniers, autorisant un angle d’articulation de plus de 50°. Lesdites branches de fourche (2d), ont des embases alésées (2f). Lesdites embases alésées (2f), ont des gorges (2e) servant de logements aux circlips (8), en acier, lesdites embases alésées (2f), ont aussi chacune une rainure (2j) transversale, servant de guidage aux tenons (6c) des douilles concaves (6) en acier. Lesdits tenons (6c), empêchant lesdites douilles concaves (6) de pivoter dans lesdites embases alésées (2f). Lesdites douilles concaves (6), ont des logements (6a), pour y loger lesdites billes (5), mais lesdites douilles concaves (6), ont aussi un perçage central (6b), servant de passage du fluide de lubrification pour lesdites billes (5). Le dessus desdites douilles concaves (6) étant plat, permettant à des rondelles ressorts spéciales (7) en acier de prendre appui. Lesdites rondelles ressorts spéciales (7), sont toutes percées, pour chacune d’elle de quatre trous calibrés (7a), servant de passage du fluide de lubrification, la partie convexe desdites rondelles ressorts spéciales (7), servant d’appui aux pattes (8b) en acier desdits circlips (8) de calage, ces derniers sont montés, en pressant légèrement sur la partie convexe desdites rondelles ressorts spéciales (7), par lesdites pattes (8b) desdites circlips (8), en liant ces derniers dans lesdites gorges (2e), desdites embases alésées (2f), des branches de fourche (2d), dudit arbre à fourche (2) et dudit arbre à fourche (3). Cette méthode d’agencement permet un réglage systématique, en autocentrant axialement et radialement ledit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), de plus ce dernier, est fermé par ledit soufflet d’étanchéité (9), ce dernier ayant de chaque côté un renfort (9a). Lesdits renforts (9a), ont un évidement (9b) chacun et un épaulement (9c). Ledit soufflet d’étanchéité (9), est monté sur ledit évidement cylindrique (2c), dudit arbre à fourche (2) et sur ledit évidement cylindrique (2c), dudit arbre à fourche (3). Il est introduit en soulevant une lèvre dudit soufflet d’étanchéité (9) une quantité d’huile de lubrification par une seringue à huile. Ledit soufflet d’étanchéité (9), est maintenu en place par des anneaux élastique (10) en acier. Le graissage du système mécanique, se faisant par barbotage. Ledit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1). Les billes (5) en roulant dans leurs réceptacles, maintiennent par correction le rapport de tour d’arbre menant et mené de manière homocinétique. En référence aux dessins, un joint universel à double cardans, articulé par roulement de billes (1a) est formulé pour cela par la même technique d’agencement que pour ledit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), en joignant deux dits Joints universels de cardans, articulés par roulement de billes (1), en sectionnant un arbre à fourche (3) de la partie d’embase cylindrique (2k), d’un dit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), et un autre arbre à fourche (2) de la partie d’embase cylindrique (2k), d’un autre dit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), en joignant les deux embases cylindriques (2k), des deux Joints universels de cardans, articulés par roulement de billes (1), amputés, en pratiquant une soudure (1e), en maintenant précisément les deux dites embases cylindriques (2k), dans l’axe longitudinal des deux Joints universels de cardans, articulés par roulement de billes (1). Cette méthode concrétise ledit joint universel à double cardans, articulé par roulement de billes (1a), d’une rotation homocinétique à grand angle d’articulation. Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), est caractérisé pour cela par un arbre à fourche (2) en acier et d’un autre arbre à fourche (3) en acier. Lesdits arbres à fourches (2) et (3), sont équipés des branches de fourche (2d), ces dernières faisant parties des embases cylindriques (2k), desdits arbres à fourches (2) et (3). Lesdites embases cylindriques (2k), ont des dégagements (2h), libérant le passage pour lesdites branches de fourche (2d). Lesdites embases cylindriques (2k), ont également un épaulement extérieur (2a), un collet (2d), ainsi qu’un évidement cylindrique (2c), servant à y loger les lèvres d’un soufflet d’étanchéité (9). Lesdits arbres à fourches (2) et (3), sont montés en opposition, positionnés perpendiculairement. Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, selon la revendication 1, caractérisé, en ce qu’une croix d’articulation (4) en acier, prenant place transversalement, entre lesdites branches de fourche (2d), desdits arbres à fourches (2) et (3). Ladite croix d’articulation (4), est façonnée d’un perçage axial (4c) et de deux perçages radiaux (4b), servant au passage du fluide de lubrification des quatre billes (5) d’un diamètre identique, en acier. Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, selon la revendication 2, caractérisé, en ce que lesdites quatre billes (5), logeant dans les quatre extrémités concaves (4a) de ladite croix d’articulation (4), cette dernière est calibrée à ses sommets de quatre arrondies (4d), ces quatre derniers, évitant le contact avec des dégagements (2g) desdites branches de fourche (2d), ces dernières, étant façonnées à leurs extrémités par des arrondis (2n), ces derniers, autorisant un angle d’articulation de plus de 50°. Lesdites branches de fourches (2d), ont des embases alésées (2f). Lesdites embases alésées (2f), ont des gorges (2e), servant de logements aux circlips (8), en acier, lesdites embases alésées (2f), ont aussi chacune une rainure (2j) transversale, servant de guidage aux tenons (6c) des douilles concaves (6) en acier. Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits tenons (6c), empêchant lesdites douilles concaves (6) de pivoter dans lesdites embases alésées (2f). Lesdites douilles concaves (6), ont des logements (6a), pour y loger lesdites billes (5), mais lesdites douilles concaves (6), ont aussi un perçage central (6b), servant de passage du fluide de lubrification pour lesdites billes (5). Le dessus desdites douilles concaves (6), étant plat, permettant à des rondelles ressorts spéciales (7) en acier, de prendre appui. Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdites rondelles ressorts spéciales (7), sont toutes percées, pour chacune d’elle de quatre trous calibrés (7a), servant de passage du fluide de lubrification, la partie convexe desdites rondelles ressorts spéciales (7), servant d’appui aux pattes (8b) en acier desdits circlips (8) de calage, ces derniers sont montés, en pressant légèrement sur la partie convexe desdites rondelles ressorts spéciales (7), par lesdites pattes (8b) desdites circlips (8), en liant ces derniers dans lesdites gorges (2e), desdites embases alésées (2f), des branches de fourche (2d), dudit arbre à fourche (2) et dudit arbre à fourche (3). Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que cette méthode d’agencement permet un réglage systématique, en autocentrant axialement et radialement ledit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), de plus ce dernier, est fermé par un soufflet d’étanchéité (9), ce dernier ayant de chaque côté un renfort (9a). Lesdits renforts (9a), ont un évidement (9b) chacun et un épaulement (9c). Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit soufflet d’étanchéité (9), est monté sur ledit évidement cylindrique (2c), dudit arbre à fourche (2) et sur ledit évidement cylindrique (2c), dudit arbre à fourche (3). Il est introduit en soulevant une lèvre dudit soufflet d’étanchéité (9) une quantité d’huile de lubrification par une seringue à huile. Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes, selon les revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce que ledit soufflet d’étanchéité (9), est maintenu en place par des anneaux élastique (10) en acier. Le graissage du système mécanique, se faisant par barbotage. Ledit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), Les billes (5) en roulant dans leurs réceptacles, maintiennent, par une correction systématique un rapport de tour d’arbre menant et mené de manière homocinétique. Joint universel à double cardans, articulé par roulement de billes (1a), formé en joignant deux joints universels de cardans, articulé par roulement de billes, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisé en ce qu'on obtient le joint universel à double cardans en sectionnant un arbre à fourche (3) de la partie d’embase cylindrique (2k), d’un dit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1), et un autre arbre à fourche (2) de la partie d’embase cylindrique (2k), d’un autre dit Joint universel de cardan, articulé par roulement de billes (1). Joint universel à double cardans, articulé par roulement de billes, selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’en joignant les deux embases cylindriques (2k), des deux Joints universels de cardans, articulés par roulement de billes (1), amputés, en pratiquant une soudure (1e), en maintenant précisément les deux dites embases cylindriques (2k), dans l’axe longitudinal des deux Joints universels de cardans, articulés par roulement de billes. Cette méthode concrétise ledit joint universel à double cardans, articulé par roulement de billes (1a), d’une rotation homocinétique à grand angle d’articulation.