<Desc/Clms Page number 1>
" Joint Universel "
La présenta invantion a pour objet un joint universel ou appareil servant à accoupler deux arbres formant entre eux un angle plus ou moins grand .
Cet appareil comporte un bloc fixé ou clave- té sur l'un des arbres, un corps annulaire fixé ou claveté sur l'autre arbre et un ou deux anneaux in- termédiaires accouplés audit bloc et audit corps annulaire par des tourillons dont les axes sont per- pendiculaires à ceux des arbres respectifs et disposés comme dans les joints de Cardan de façon à permettre
<Desc/Clms Page number 2>
la transmission de la rotation de l'un des arbres à l'autre arbre même quand ces arbres, au lieu d'être alignés, forment un angle quelconque
Un objet de l'invention est de réaliser un joint de ce genre dont les éléments portent l'un sur l'autre par de larges surfaces de révolution afin de ne subir que de faibles pressions unitaires et par suite peu d'usure et de constituer un joint durable et ne prenant pas de jeu à l'usage :
Un autre objet de l'invention est de donner aux éléments d'un tel joint une conformation permet- tant de les usiner facilement et de les monter ou as- sembler sans le secours de vis, boulons ou autres or- ganes susceptibles de se détacher ou de produire des détériorations accidentellesà l'intérieur de l'appa- reil .
Un autre objet de l'invention est d'agencer un joint de ce genre qui soit homocinétique tout en ne comportant que des organes simples, peu nombreux et robustes et en rassemblant ces organes sous une forme très compacte
Les dispositions prévues pour réaliser ces objets vont être décrites en référence au dessin ci- annexé qui représente à titre d'exemple trois formes d'exécution du joint universel suivant l'invention .
La fig. 1 est une coupe longitudinale, par- tie en élévation de la première forme d'exécution, comportant un seul anneau intermédiaire .
La fig. 2 est une coupe transversale sui- vant la ligne II-II de la fig. 1, le dé central étant
<Desc/Clms Page number 3>
vu en élévation ,
La fige 3 est une coupe longitudinale, le dé étant encore en élévation .
Les figs. 4, 5, 6 montrent en perspective des éléments du joint
La fig. 7 est une coupe longitudinale vue en plan de la deuxième forme d'exécution, qui comporte deux anneaux intermédiaires .
La fig. 8 est une coupe transversale sui- vant la ligne VIII-VIII de la fig. 7 .
La fig. 9 est une coupe longitudinale du même appareil, les arbres formant un angle [alpha] et ayant tourné de 90 autour de leurs axes respectifs ,
La fig. 10 est une coupe horizontale de la troisième forme d'exécution comportant aussi deux an- neaux intermédiaires, les arbres étant alignés .
La fig. 11 est une coupe horizontale de la même forme, les arbres formant un angle [alpha] .
Sur les figs. 1 à 6, 1 et 2 désignent les arbres à accoupler : sur l'arbre 1 est claveté fixe ou coulissant un bloc ou dé 3 comportant sur deux de ses faces des saillies cylindriques 3a qui servent de tourillons; deux autres de ses faces 3b sont tournées concentriquement à l'axe de ces tourillons .
Sur ce dé est ajusté un anneau ou cadre in- termédiaire 4 divisé en deux pièces symétriques par un plan diamétral; l'intérieur de ce cadre comporte deux cavités cylindriques 4a correspondant aux touril- lons 3a et deux portées cylindriques 4b correspondant aux faces cylindriques 3b. Extérieurement ce cadre
<Desc/Clms Page number 4>
comporte sur deux faces opposées des saillies cylin- driques 4c , servant de tourillons, et sur deux autres faces des portées cylindriques 4d concentriques à l'- axe de ces tourillons, et raccordées aux deux premiè- res faces par des portées coniques 4c, ayant même axe.
Le plan de division de ce cadre passe par ltaxe commun des tourillons 4c et des portées 4d, 4e ; il est perpendiculaire à l'axe des cavités 4a et des portées 4b #
Le corps annulaire 5 qui entoure le cadre 4 est également divisé en deux pièces symétriques par un plan diamétral ; sa surface intérieure comporte deux cavités cylindriques 5c correspondant aux touril- lons 4c, deux portées cylindriques 5d correspondant à celles 4d et deux portées coniques 5e correspondant à celles 4e . Le plan de division du cadre 5 est per- pendiculaire à l'axe commun des cavités 5c et des por- tées 5d , 5e ; il est donc perpendiculaire au plan de division du cadre 4 quand les pièces sont assemblées.
Le pourtour 5a du corps 5 est cylindrique ou légèrement conique et s'ajuste dans un évidement de même forme d'un tambour 6 qui est fixé sur l'arbre 2.
Afin de préserver les surfaces frottantes de cet appareil des poussières, de la pluie etc., on uti- lise de préférence deux coquilles 7 et 8 adaptées pour glisser l'une sur l'autre par des portées sphériques, l'une d'elles étant emboîtée sur le tambour 6, l'autre sur l'arbre 1, et le tout étant maintenu en place par une bague fendue 9 montée à forcement dans une gorge de l'arbre 1; une garniture souple 10 peut être in-
<Desc/Clms Page number 5>
tercalée entreles deux coquilles pour augmenter l'é- tanchéité .
Le fonctionnement de cet appareil d'accou- plement est semblable à celui des joints de cardan et autres joints universels comportant deux axes d'os- cillation perpendiculaires
Il est facile de voir sur le dessin que les efforts produits par les couples de rotation sont transmis du de 3 au cadre 4 etde celui-ci au corps 5 par des surfaces d'appui très développées ménagées sur des pièces robustes; on remarquera aussi l'absence d'axes rapportés, ainsi que de boulons, vis ou autres petits organes susceptibles de se détacher., L'appa- reil est d'ailleurs extrêmement compact du fait que les pièces travaillantes sont emboîtées les unes dans les autres sans espace vide. L'usinage des pièces peut être fait exclusivement sur le tour, de manière simple et économique .
Lorsque le dé 3 et le tambour 6 sont fixés sur les arbres respectifs, l'appareil est capable de transmettre de fortes poussées axiales. Cependant l'un ou l'autre de ces organes, ou les deux peuvent être laissés libres de coulisser sur leur arbre puis- que les axes de pivotement, des pièces du joint sont toujours bien maintenues dans un même plan .
Dans la forme d'exécution représentée aux figs. 1 à 6 le cadre intermédiaire 4 est ajusté sans jeu sur le dé 3 dans la direction de: l'axe des touril- lons 3a et sans jeu à l'intérieur du corps 5 dans la direction de l'axe des tourillons 4c. Ceci convient
<Desc/Clms Page number 6>
dans le cas où. les axes des arbres 1 et 2 sont mainte- nus exactement dans un même plan, autrement dit, se rencontrent.
Cependant on peut prévoir entre lesdits élé- ments 3, 4,5 un certain jeu dans la direction des axes des tourillons respectifs; pourvu que les por- tées de guidage soient cylindriques, il est alors pos- sible que les axes des arbres 1 et 2 ne soient pas concourants, car le cadre 4 pourra pendant chaque ré- volution coulisser librement sur le dé et dans le corps annulaire tout en assurant correctement la tran& mission de la rotation d'un arbre à l'autre .
Au lieu de faire porter les éléments 3, 4, 5 directement l'un sur l'autre comme il est représen- té, on pourra intercaler entre eux des organes de frot- tement ou de roulement, bagues, billes, galets cylin- driques ou coniques, aiguilles etc. afin de réduire les résistances de frottement et d'augmenter le rende- ment de la transmission
Sur les figs. 7 à 9, les arbres à accoupler sont désignés par 1 et 2; l'arbre 1 porte une noix 3 munie de deux tourillons 3a,autour de laquelle est disposé un premier anneau 4 dont les cavités 4a sont engagées sur les tourillons 3a ; sur cet anneau sont en outre prévus des tourillons 4c sur lesquels sont engagées les cavités lla d'un second anneau 11; celui- ci à son tour est muni de tourillons 11c engagés dans des cavités 5c d'un corps annulaire extérieur 5 qui est fixé dans un tambour 6 porté par l'arbre 2' .
Les axas des tourillons 3a et 11c sont perpendiculaires
<Desc/Clms Page number 7>
respectivement aux arbres 1 et 2; ils sont en outre perpendiculaires à l'axe des tourillons 4c et tous ces axes concourent en un même point 0
Suivant le principe exposé précédemment, la noix 3, les anneaux 4 et 11, et le corps 5 sont ajus- tés à frottement doux l'un dans l'autre suivant des surfaces de révolution concentriques aux axes d'arti- culation respectifs de sorte que le tout forme un en- semble compact et extrêmement robuste .
Les anneaux 4, 11 et le corps 5 sont divisés chacun en deux pièces afin de faciliter la fabrication et le montage .
L'ensemble est préservé des poussières et de l'eau par un couvercle en deux pièces 7 et 8, fixées respectivement sur le tambour 6 et sur l'arbre 1, et frottant l'une sur l'autre par des surfaces sphériques avec garniture d'étanchéité 10
Un joint ainsi construit permet aux arbres 1 et 2 de tourner à une même.
vitesse uniforme quel que soit l'angle formé par ces arbres parce que l'axe pas- sant par les tourillons 4c est toujours libre de res- ter constamment dans le plan bissecteur dudit angle
Cependant si le joint était limité aux orga- nes précités, l'action des couples moteur et résistant sur les arbres 1 et 2 aurait pour effet de solliciter les anneaux 4 et 11, à certains moments, à basculer en obligeant l'axe des tourillons 4c de s'incliner par rapport au plan bissecteur de l'angle précité, de sor- te que la vitesse de rotation de l'arbre 2 ne serait plus constamment égale à celle de l'arbre 1, mais
<Desc/Clms Page number 8>
tantôt retardée,
tantôt accélérée pendant chaque ré- volution #
Ce basculement peut notamment se produire autour de l'axe des tourillons 3a et 11c quand ceux- ci sont dirigés perpendiculairement au plan des ar- bres non alignés *
Suivant la présente invention, on évite que l'axe des tourillons 4c ne soit complètement libre de s'incliner ainsi, par exemple en faisant agir sur l'- anneau 11, comme il est représenté à la fig. 7 deux ressorts 12 et 13 prenant appui, d'une part, sur l'ar- bre 2, dans des cavités 2a de celui-ci, et d'autre part, sur l'anneau 11 par l'intermédiaire de tiges à rotule 14, 15 engagées dans des cavités de cet anneau au voisinage des tourillons 4c
Ces deux ressorts, d'égale force, sollicitent toujours l'anneau 11 à rester perpendiculaire au plan de l'arbre 2;
mais lorsque les arbres 1, 2 forment un angle [alpha] (fig. 9) et tournent, les ressorts 12, 13 cèdent élastiquement et permettent à l'axe des touril- lons 4c d'osciller autour des tourillons 11c de façon que ces tourillons 4c puissent rester dans le plan bis secteur des arbres ainsi qu'ils y sont sollicités par leurs liaisons avec les deux arbres tant que ceux-ci tournent à une même. vitesse # Cette égalité de vites- se tend généralement à se maintenir pendant le cours d'une révolution complète en raison de l'inertie des masses mobiles liées aux arbres moteur et récepteur .
Le joint fonctionne donc alors comme joint homocinéti- que sans que les anneaux 4 et 11 risquent de basculer
<Desc/Clms Page number 9>
follement en aucune de leurs positions .
Au. lieu de disposer les deux ressorts 12 et 13 symétriquement par rapport à l'arbre 2 , on pourra les disposer symétriquement par rapport au plan bis- secteur de l'angle formé par les arbres 1 et 2 non alignés, le ressort 12 restant placé comme l'indique la fig. 7, et le ressort 13 étant placé suivant la direction indiquée en 13', entre un appui solidaire de l'arbre 2 et un point de l'anneau 4 symétrique du point d'appui du ressort 12.
Dans ces conditions l'- axe des tourillons 4c sera continuellement sollicité par ces ressorts aussi bien que par l'influence de l'i- nertie des masses en mouvement uniforme liées aux ar- bres, à se maintenir constamment dans ledit plan bis- secteur
Enfin les figs. 10 et 11 indiquent une solu- tion dans laquelle le guidage des tourillons 4c est as- suré par des organes rigides :
ceux-ci consistent, d'une part, en une tige 16 dont les extrémités en forme de rotules 17 et 18 sont engagées à frottement doux dans des cavités cylindriques 19 et 20 ménagées dans les extrémités des arbres 1 et 2, d'autre part, en une traverse 21 en forme de V, dont les extrémités en for- me de rotules 22 s'appuient dans des cavités ménagées dans l'anneau 11 au droit des tourillons 4c, tandis que le milieu de cette traverse percé et évidé en for- me de siège sphérique, s'appuie sur une rotule 23 si- tuée en un point convenablement choisi de la tige 16,
Un ressort 24 logé dans le fond du logement 20 pousse constamment la tige 16 de façon à assurer le
<Desc/Clms Page number 10>
contact.de la rotule 23 sur la traverse 21 .
On voit que lorsque les arbres 1 et 2 forment un angle [alpha] variable, le milieu de la traverse 21, donc le centre de la rotule, décrit un arc de cercle concentrique au point 0 où concourent les axes des deux arbres et des trois paires de tourillons 3a 4c 11c, tandis que le centre de la rotule 17 glisse sui- vant l'axe de l'arbre 1 et le centre de la rotule 18 glisse suivant l'axe de l'arbre 2 .
Par construction, la rotule 23 est placée par rapport aux rotules 17 et 18 de telle façon que pour un angle [alpha] déterminé, par exemple de 30 , le cen- tre de cette rotule 23 se trouve sur la bissectrice ex- térieure dudit angle [alpha]
Dans cette Position, la traverse 21 maintient donc les tourillons 4c symétriquement par rapport à cette bissectrice, de sorte que pendant la rotation des arbres 1 et 2, ces tourillons ne peuvent pas s'é- carter du plan bissecteur Z Z ; la transmission homo- cinétique est ainsi obtenue d'une manière rigide .
Il est facile de vérifier que pour tous les angles [alpha] compris entre la valeur précitée et l'angle zéro (arbres alignés) le centre de la rotule 23 reste pratiquement sur la bissectrice de l'angle formé par les axes des arbres de sorte que les axes des touril- lons 4c sont encore maintenus dans le plan bissecteur voulu par la traverse 21 appuyée sur cette rotule ,
Dans l'exemple représenté aux figs.
10 et 11 l'arbre 2 est une fusée de roue avant d'automobile et est supporté au moyen de roulements à billes 25 et 26
<Desc/Clms Page number 11>
dans une botte 27 solidaire d'un élément de direction 28 de construction usuelle, et 1 est l'arbre de com- mande des roues avant
Cette solution mécanique avantageuse par sa simplicité et son très faible encombrement n'est don- née qu'à titre d'exemple et l'invention comprend l'u- tilisation de tous autres moyens de guidage rigide ou élastique propres à assurer le maintien des tourillons 4c .3Elle comprend aussi l'application des moyens de guidage ci-dessus décrits à tous genres de. joints comportant trois axes d'articulation concourants quel- les que soient les formes et dispositions particuliè- res des pièces articulées sur ces axes et sur les ar- bres à accoupler .
Les ressorts 12, 13, 13' prévus ci-dessus pourront tre remplacés par des organes élastiques de forme et de matière quelconques, par exemple en caoutchouc