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" Perfectionnements apportés aux joints universels ".
L'invention est relative aux joints universels, notamment à ceux pour les arbres de commande des roues motrices et directrices des véhicules automobiles, ces joints appartenant au genre d'articulations pour lesquelles les arbres sont retenus, au centre de l'articulation, par un organe sphérique de sorte qu'il n'est plus nécessaire de faire comporter au joint une cuvette sphérique, extérieure et auxiliaire, ainsi qu'un appui spécial pour l'arbre entraîneur, comme cela est indispensable pour les joints ordinaires en vue d'empêcher que l'articulation cède, c'est-à-dire que les arbres plient dans un sens qui n'est pas voulu.
Comme tous les joints universels, connus jusqu'ici,
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ne peuvent être considérés qu'en tant que moyens approximatifs pour produire une transmission équangulaire d'un mouvement de rotation, on a déjà proposé des dispositifs, par lesquels l'équiangularité exacte pour la transmission du mouvement serait obtenue en faisant intervenir un arbre intermédiaire reliant les deux articulations séparées constituant le joint universel, lequel arbre est alors amené desmodromiquement dans une position telle, à l'aide de ressorts ou autres moyens analogues agissant de part et d'autre et en opposition sur cet arbre, que les deux articulations distinctes viennent se placer exactement à la même distance de l'axe d'oscillation.
Il est toutefois pratiquement impossible de régler exactement deux forces élastiques agissant en antagonisme, surtout quand intervient le frottement intense produit par l'effet de forces périphériques élevées, sans tenir compte du fait que ces efforts de frottement gênent fortement le braquage des roues motrices.
La présente invention a pour but, non seulement d'éviter ces inconvénients mais également de réduire les frais de fabrication des joints universels du genre en question.
Elle consiste, principalement, à entraîner deux pièces intermédiaires articulées, respectivement et comme connu, dans des logements ménagés respectivement dans les extrémités des arbres à relier par un joint universel, par un anneau de forme très simple et dont la cavité centrale permet le débattement libre des extrémités des arbres, prolongées vers le centre de l'articulation/ainsi que des pièces servant au maintien de l'organe sphérique retenant les deux arbres tout en servant de logement aux ponts ou analogues qui relient les extrémités prolongées des arbres et qui prennent appui sur la face interne de l'anneau.
De cette manière l'articulation universelle reste assemblée malgré les forces qui
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lors du pliage ou de la flexion de l'articulation, perpendicu- lairement et symétriquement par rapport à la bissectrice des axes des deux arbres à accoupler entre eux, ce qui assure une transmission exactement équiangulaire de la rotation de l'ar- bre moteur à l'arbre entraîné et par conséquent réduit au mi- nimum l'usure des pneus et permet d'obtenir la plus grande sé- curité pour la conduite du véhicule dans les courbes.
Comme l'objet de l'invention supprime le mouvement axial des parties des arbres à relier entre eux, lorsque l'ar- tieulation fléchit, on-élimine, aussi bien pour les braquages les plus grands que lorsque les ressorts jouent ou pour les deux à la fois, le frottement élevé qui se produit dans l'ar- ticulation intérieure de l'arbre moteur transversal sous l'ef- fet des forces périphériques élevées, ce qui se manifeste par une réduction importante de l'effort à faire pour diriger le véhicule.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les fig. 1 et 2 montrent, respectivement, en coupe . verticale partielle et en coupe horizontale partielle, un joint universel établi se)on un premier mode de réalisation de l'invention, les arbres à relier étant alignés.
La fig. 3 montre, semblablement à la fig. 1, ce même joint universel, les arbres occupant une position pour la- quelle on obtient le plus grand débattement.
Les fig. 4, 5 et 6 montrent, semblablement aux fig.
1 à 3, un joint universel établi selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. la fig. 7 montre, en coupe horizontale, un mode de réalisation particulier d'une pièce intermédiaire en deux parties, à faire comporter à un joint universel selon l'in- vention.
La fig. 9 montre, en coupe horizontale, un mode de réalisation particulier de pièces intermédiaires introduites
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depuis l'intérieur dans l'anneau.
La fig. 10 montre, en coupe horizontale par les pièces intermédiaires, un exemple d'un anneau ouvert.
La fig. 11 montre, en coupe transversale, un anneau en plusieurs parties assemblées.
La fig. 12 montre, en plan, deux pièces constituées sous forme de portions de cylindres et établies de part et d'autre d'une rotule formée par une bille libre, cette disposition étant utilisable, à volonté, pour le montage dans la réalisation selon les fig. 1 à 3.
La fig. 13 montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de la liaison en série d'un nombre quelconque de joints universels pour former un arbre flexible.
La fig. 14 montre, en coupe, une rotule de retenue constituée par un ergot conique.
Les fig. 15 et 16 montrent, respectivement en coupe verticale partielle et en coupe horizontale partielle, un autre mode de réalisation d'un joint universel pour lequel la surface interne servant d'appui à l'annea@ est cylindrique alors que les organes internes, qui obturent les extrémités des arbres, ont une surface d'appui sphérique ou arrondie.
On a désigné par 1 le point d'articulation central des arbres principaux 2 et 3 à relier entre eux par 4 et 4 les pièces intermédiaires et avantageuement identiques, connues per se et qui peuvent se déplacer angulairement et respectivement dans des logements, ménagés dans les extrémités desdits arbres et à égale distance du centre d'articulation.
Dans ces pièces sont ménagées des rainures 5 et 5, de toute forme appropriéewouny loger l'anneau 6 qui sert à assurer l'entraînement en rotation des différentes pièces de l'articuletion. On donne de préférence au fond des rainures 5, 5 une forme cylindrique pour augmenter la résistance des pièces in-
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d'exemple sur la fig. 2, sur la fig. 5 (à droite), sur la fig.
7 et sur la fig. 10. Ces rainures 5,5 peuvent également être obtenues par un fraisure rectiligne, comme montré pour la pièce intermédiaire de gauche de la fig. 5. Le c8té ouvert des rainures 5, 5 se trouve généralement, comme montré sur les dessins, du coté du centre d'articulation mais, dans certains cas et comme montré par exemple sur la fig. 9, ce côté ouvert peut également se trouver à l'extérieur. Dans le premier cas, on introduit l'anneau 6, qui sert, conformement à l'invention, comme élément de transmission d'énergie entre les deux pièces intermédiaires 4, 4, depuis l'intérieur dans les rainures 5,5.
Pour le mode de réalisation seon la dig. 9, des pièces intermédiaires 4,4 sont introduites, dans le sens des deux flèches 7, depuis l'intérieur vers l'extérieur dans la cavité centrale 8 de l'anneau 6.
Les logements des arbres, dans lesquels sont engagées les pièces intermédiaires 4, 4,peuvent avoir une largeur relativement grande (fig. 2) et les pièces intermédiaires peuvent êtne constituées sous forme d'éléments cylindriques, maintenus de toute manière appropriée dans leur position médiane, par exemple par des boulons de retenue 26 (fig. 2), des mortaiqes 27 (fig. 5 et 16) ou analogues.
Comme visible sur les fig. 15 et 16, on peut donner aux parties des extrémités des arbres 2 et 3, engagées sur les pièces intermédiaires 4,4 une largeur qui est aussi relativement faible, par exemple comme indiqué par B sur la fig. 16 et on peut y ménager une rainure ou un logement, lequel est obturé par des organes de fermeture appropriés. Sur les fig.
15 et 16 on a prévu, par exemple, un boulon 14 seulement pour chaque extrémité, par lequel on empêche le déboîtement de l'articulation sous l'effet des forces axiales, qui peuvent se produire pendant le fonctionnement. Quand la laison se fait, par exemple, à l'aide d'un anneau entraîneur 6 avec sur-
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meture 14 présentent, du c8té de l'anneau 6, des saillies 33 avantageusement àpériques et qui sont établies selon une sphère ayant un diamètre D1 et comme centre celui du point central d'articulation 1, ce diamètre D1 étant tel qu'il subiste un faible jeu pour l'anneau 6.
Pour tenir compte de la tendance que pourrait présenter l'anneau à se déplacer latéralement, on peut faire intervenir la face interne de la fraisure 34 (fig. 16) ménagée dans chacune des deux pièces intermédiaires 4, 4 pour limiter ce mouvement. Dans ce cas, lesdites pièces intermédiaires 4, 4 peuvent, par exemple, être engagées dans des logements 37, constitués par des portions de cylindres, ménagés dans les extrémités libres des arbres 2 et 3.
Aussi bien les boulons 14, montrés sur les fig. 15 et 16,que les boulons 14, montrés sur les fig. 1, 2 et 3, ainsi que les boudons 22, selon les fig. 4, 5 et 6, peuvent comporter par exemple à une extrémité une tête 35 et à l'autre extrémité un écrou bloqué 32, de manière à éviter un écartement des parois latérales, fortement sollicitées, des logements 37 ménagés dans les extrémités libres des arbres. Pour empêcher la rotation des boulons 14 les extrémités de ceux-ci peuvent comporter des encoches 36 dans lesquelles s'engage la
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bille centrale 10, ce qui permet, en outre, de réduire un peu Q la longueur.d.e- /cvv4.
Le mode de réalisation suivant lequel les pièces intermédiaires 4, 4 sont absolument cylindriques convient particulièrement- quand les logements, ménagés dans les extrémités des arbres, sont fermés comme admis, par exemple, sur les fig.
1 à 3. Le mode de réalisation avec mortaises préconise, plus spécialement, des logements fendus pour ces extrémités d'arbres (fig. 4, 5, 6 et 15, 16) ou des pièces intermédiaires en plusieurs parties (fig. 7). Dans le cas de 1. 'utilisation de logements fermés on doit constituer l'anneau 6, pour permet-
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par les parois de ceux-ci, ou bien selon la fig. 10, de manière qu'il soit fendu en 9 (anneau ouvert), ou bien selon la fig. 11, en le subdivisant de toute manière voulue en plusieurs parties, comme par exemple en 24, ces parties pouvant ensuite être rassemblées, par exemple par une rivure 23 ou par vissage.
Dans ce cas on peut avantageusement prolonger les extrémités des deux arbres 2 et 3 depuis les deux logements vers le centre 1 de l'articulation et on peut les constituer directement comme n'importe quel dispositif de guidage à rotule pour deux arbres. Ce guidage à rotule d'un des deux arbres par l'autre peut être obtenu, ou bien selon les fig. 1 à 3 ou selon les fig. 15 et 16, par une bille de retenue libre 10, ou bien selon les fig. 4 à 6, par une saillie sphérique 11 logée dans une cuvette à rotule 12 ou analogue. Il est alors indifférent que la saillie sphérique ou la cuvette à rotule soit constituée en une pièce'avec l'arbre correspondant,qu'elle soit montée sur cet arbre ou qu'elle soit prévue sur des pièces auxi@@ires 20 montées sur l'un ou l'autre desdits arbres (fig. 4 et 6).
A la place d'une saillie sphérique et d'une cuvette à rotule on peut, par exemple, avoir recours à un ergot conique 11 logé dans une cuvette conique 12 (fig. 14).
L'auto-retenue des extrémités des arbres, au centre de l'articulation, rend superflue l'utilisation d'une couronne sphérique extérieure et auxiliaire servant à la retenue ou la protection. Comme la fabrication d'une telle pièce est coûteuse on obtient ainsi une diminution importante des frais de fabrication.
Le point important, pour l'invention, est l'utilisation d'un anneau 6 dans lequel est ménagée une cavité centrale convenable, ce qui constitue un moyen simple et économique (il s'agit d'une pièce pouvant être facilement fabriquée au tour) pour obtenir un élément entraîneur entre les pièces intermédiaires 4,4 et qui a l'avantage de donner aux
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parties pour l'auto-guidage des deux extrémités des arbres, l'une par l'autre, un espace suffisant, malgré un encombrement très réduit, pour leur logement et leur mouvement libre.
D'autres avantages de l'anneau, en tant qu'organe entraîneur, résident dans le fait que sa face interne est utilisée en coopération avec des surfaces prevues sur les extrémités des arbres et concentriques au centre de l'articulation -- par exemple en prenant appui sur les arrondis 13 (fig. 7) dans le cas de logements fermés ou bien sur des organes, tels que les boulons 14,prévus sur les extrémités des deux arbres-pour maintenir l'articulation ensemble contre l'effet des forces axiales qui se produisent lors de la transmission de l'énergie, de manière qu'il ne puisse se présenter, comme indiqué au début, aucun glissement relatif des deux arbres dans le sens axial lorsque le joint universel plie.
'Ces avantages sont obtenus, pour le mode de réalisation selon les fig. 1 à 3, par des moyens très simples, par exemple en engageant dans les deux extrémités des arbres 2 et 3, dans la cavité centrale 8 de l'anneau 6, au moins un boulon de retenue 14, perpendiculaire au plan médian de l'anneau 6 et dont la position est choisie de manière telle que, pour chaque angle de débattement, il puisse glisser le long de la face interne 15, par exemple arrondie, limitant la cavité 8 en empêchant ainsi que les arbres s'écartent'l'un de l'autre sous l'effet de forces axiales. Il en résulte que les forces, en étant absorbées par l'anneau à l'intérieur de l'articulation même, ne peuvent plus gêner les manoeuvres de direction des roues motrices, lorsque le joint universel vient occuper un angle de braquage quelconque.
On évite, en outre, que les arbres travaillant en s e contrariant, ce qui est indésirable du fait que la bille de retenue repose sur le fond de la cuvette de rotule.
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extrémité d'arbre deux boulons de retenue 14 de ce genre et qui ont, selon l'invention, pour fonction d'une part, de guider l'anneau 6 et d'autre part de placer celui-ci pour toute position des arbres, concentriquement au centre de l'articulation et avec son plan médian perpendiculairement à la bissectrice de l'angle formé par les deux axes des arbres. Pour plus de clarté on a montré, sur les fig. 1 et 3, un tel boulon 14 comme se trouvant dans le plan de coupe.
Comme les pièces intermédiaires 4, 4 se rapprochent l'une de l'autre, lorsque l'articulation plie depuis sa position étendue et comme le diamètre de l'anneau 6 rigide reste toutefois le même, il est nécessaire que celui-ci soit engagé avec un jeu x dans lesdites pièces intermédiaires pour éviter un coincement, ce jeu diminuant de plus en plus au fur et à mesure que le débattement augmente (comparer les fig. 1 et 2 à la fig. 3 et les fig. 4 et 5 à la fig. 6). L'axe de l'anneau 6 est amené positivement suivant la bissectrice de l'angle de débattement et cela d'une manière nouvelle depuis l'intérieur par les extrémités des arbres, ce qui permet d'obtenir avec certitude une transmission équiangulaire du mouvement de rotation.
Comme le contact des boulons cylindriques 14 avec la surface interne limitant la cavité centrale 8 de l'anneau se fait selon les génératrices d'une surface cylindrique, on peut remplacer les boulons 14 par des portions de cylindres 16 (fig. 12) pour prendre appui sur la face interne 15, de forme arrondie, d'un anneau, ce qui fait intervenir un contact par ligne plus avantageux qu'un contact par point pour la commande de l'anneau 6. Les portions 16 peuvent simultanément maintenir la bille 10 formant rotule.
Un avantage particulier de cette articulation réside également dans le fait que, même pour les angles de débattement les plus grands pour lesquels Ó = 40 jusque 50 , d'un
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c8té ou de l'autre à partir de la position étendue des arbres, les surfades d'appui pour la transmission de forces périphériques élevées ne deviennent pas plus petites ainsi que cela se présente pour les autres genres de joints universels.
Sur les fig. 4, 5 et 6 on a montré un autre mode de réalisation pour lequel on a prévu des extrémités d'arbres, dans lesquels on a ménagé des logements, pour recevoir les pièces intermédiaires 4, 4, qui sont fendues et qui sont fermés par des pièces obturatrices spéciales 20, empêchant l'ou- verture de ces extrémités d'arbres par les saillies ou crochets 19, qui peuvent agir par exemple sur des saillies 21 desdites extrémités. La fixation des pièces obturatrices 20 peut avoir lieu par l'intermédiaire de moyens connus 22, tels que boulons, vis, rivets, filetages etc.
Les pièces obturatrices des arbres sont, selon l'invention, constituées ou bien comme portions de sphères pour servir de logement à une bille libre 10 servant à guider les extrémités des arbres ou une de ces pièces peut comporter une saillie sphérique 11 et l'autre une cuvette de rotule 12. L'anneau 6 est, dans ce cas, guidé et commandé d'une manière inverse à celle adoptée pour l'exemple précédent, pour la raison que dans ce cas les pièces obturatrices 20 comportent des surfaces 18, formées par des portions de sphères concentriques au centre de l'articulation et qui s'adaptent, en glissant, dans une cavité cylindrique 17 de l'anneau 6 pour guider et déplacer exactement les parois latérales de celui-ci.
Un autre mode de réalisation, qui convient particulièrement au cas de logements fermés des arbres et d'un anneau constitué en plusieurs parties rassemblées, est montré à titre d'exemple sur les fig. 7 et 8.
Sur la fig. 7, on subdivise la pièce intermédiaire suivant le plan transversal A-B, passant par un axe de rota-
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logue de façon à pouvoir tourner dans son logement. Par des arrondis convenables des faces internes et externes des logements on obtient un guidage sûr de l'anneau 6 lequel, à cause de la fermeture de ces logements, doit être constitué en deux parties rassemblées (fig. 11). Pour que le boulon de liaison 28 ait un jeu suffisant par rapport à l'anneau 6 on ménage, avantageusement, dans la partie extérieure de ce dernier une gorge périphérique 25. La fig. 8 montre une coupe partielle de l'anneau et du boulon 28 selon le plan A-B de la fig. 7.
En ayant recours à un anneau fendu et en une pièce, qui convienne à être engagé dans des logements fermés ménagés dans les arbres, il est à recommander, selon la fig. 10, de maintenir la fente de l'anneau 6 dans une des pièces intermé- diaires 4 par des boulons, des goupilles ou analogues 30 pour empêcher le déplacement angulaire dudit anneau, de sorte que ce dernier, lors du débattement de l'articulation, tourne de pair avec la pièce intermédiaire en question et effectue,dans la deuxième pièce intermédiaire 4, un déplacement indiqué par la flèche circulaire 31, sans que pour cette raison l'anneau fendu 6 soit affaibli pour la transmission de couples élevés.
Les articulations peuvent également être constituées sans l'intervention des moyens susindiqués pour empêcher 1-*ou- verture de l'articulation, par exemple les éléments 13, 14, 16 20 et 22, quand les deux arbres sont empêchés de se déplacer axialement par des paliers d'appui appropriés, sans qu'un des deux arbres (pour les roues motrices et directrices il s'agit de l'arbre moteur) comporte un collier spécial en combinaison avec une couronne de guidage ou protectrice extérieure. Pour l'entraînement de roues directrices, un tel palier d'appui pour recueillir les efforts axiaux, lors des débattements du joint universel, est avantageusement prévu sur le palier de l'articulation de la commande par arbre transversal.
Comme montré sur la fig. 13 on peut relier un nombre
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quelconque de ces articulations, par une liaison en série à l'instar d'une chaîne, jusqu'à obtenir un arbre flexible en rotation sans aucune accélération ou aucun retardement par rapport à l'arbre moteur, et cela d'une manière équiangulaire, de sorte que les différents éléments peuvent être utilisés respectivement comme éléments moteurs pour des applications nécessitant une transmission équiangulaire.
Si on entoure l'arbre flexible d'une gaine flexible 29 on donne aux parties saillantes 4, 4 et 6 un même encombrement diamétral D et on donne à la gaine le même diamètre intérieur D avec un léger jeu.
REVENDICATIONS.
1. Joint universel du genre de ceux comportant des pièces intermédiaires articulées aux deux extrémités des arbres à relier, caractérisé par le fait que les deux pièces intermédiaires sont engagées sur un anneau (6) dont la cavité centrale (8) permet le déplacement angulaire des extrémités (2, 3) des arbres, embrassant lesdites pièces intermédiaires (4) et prolongées vers le centre de l'articulation pour supporter des moyens de retenue centrale (bille libre 10, saillie sphérique à rotule 11, ergot conique 11 ou analogue), lesdites extrémités (2, 3) des arbres étant agencées de manière telle qu'elles puissent maintenir et guider les pièces intermédiaires (4) ainsi que l'anneau (6).
2. Joint universel tel que spécifié sub 1, caractérisé par le fait que les extrémités (2, 3) des arbres sont fermées et qu'elles comportent des surfaces d'appui limitant le logement de l'anneau (6) qui peut être fendu ou être constitué en plusieurs pièces.
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