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BREVET D'INTENTION perfectionnements aux accouplements universels".
Cette invention est relative aux accouplements universels, et, en particulier, aux accouplements universels destinés à être utilisés dans les automobiles pour transmettre l'énèrgie du vilebrequin du moteur à l'essieu arrière, de façon à permettre les mouvements relatifs de cet essieu par rapport au vilebrequin.
Les accouplements universels ou à cardan connus jusqu'à ce jour et qui, en général, sont composés d'un anneau ou disque portant quatre tourillons radiaux disposés à angle droit les uns par rapport aux autres et tournant dans des ouvertures ménagées dans les branches de deux
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chapes, possèdent certains inconvénients en ce sens que lorsque, en raison de l'usure des pivots ou de la formation d'un jeu la- téral, le point d'intersection des axes des deux arbres accouplés ne reste pas au centre du disque ou de l'anneau, l'arbre à cardan effectue un mouvement excentrique ou de ballottement qui non seulement augmente l'usure mais produit en outre un mouvement de secousse désagréable du véhicule, accompagné d'un bruit désagréable.
La présente invention a pour objet de supprimer les inconvénients susmentionnés et d'établir un joint universel d'une construction simple et rationelle qui peut être utilisée avec succès dans les automobiles en remplacement des joints à cardan usuels. Bien entendu, le joint universel suivant l'invention est aussi susceptible de recevoir d'autres applications.
Suivant l'invention le joint universel est composé de deux éléments disposés l'un dans l'autre et présentant des surfaces sphériques, la transmission de la force motrice étant effectuée par des tourillons disposés ou constitués sur un bloc qui est ajusté d'une façon mobile dans une fente diamétrale de l'élément d'accouplement interne. Ces tourillons peuvent être montés de façon rotatif au moyen des coussinets ou douilles d'usure dans des creusures diamétrales d'une bride divisée constituée sur l'élément extérieure.
Néanmoins pour faciliter la fabrication du joint par tournage ou fraisage chacun de ces tourillons repose de préférence dans des creusures prévues en coïncidence dans deux anneaux plats qui entourent les surfaces sphériques et qui sont disposés de façon qu'ils ne puissent pas tourner, dans des évidements correspondants d'un boîtier divisé qui constitue l'élément d'accouplement externe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les
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susdits anneaux plats peuvent présenter d'autres groupes de creusures diamétralement opposées de façon à permettre aux creusures usées d'être immédiatement remplacées par de nouvelles, sans qu'on ait'besoin de remplacer les anneaux entiers.
Pour verrouiller les anneaux d'une manière simple et efficace en ce qui concerne le mouvement de rotation, on prévoit, suivant l'invention, des goupilles engagées à la fois dans ces anneaux et dans une des parties du boîtier.
L'invention est représentée dans le dessin annexé : la figure 1 est une coupe verticale d'un joint universel établi suivant l'invention; la figure 2 est une coupe transversale par la ligne II-II de la figure 1, en regardant dans le sens des flèches; la figure 3 est une coupe transversale par la ligne IIIIII de la figure 2, le boîtier à rotule n'étant pas représenté.
Le joint universel représenté sur ce dessin comprend un boîtier sphérique 1 présentant une surface sphérique interne 2 et'muni d'une bride 1 servant à fixer le bottier à l'un des éléments à accoupler, ce bottier étant divisé suivant un plan horizontal passant par le centre de la surface sphérique en deux parties 4, 5 qui sont assemblées l'une à l'autre de façon détachable par un pas de vis et verrouillées de façon qu'elles ne puissent pas tourner accidentellement.
Dans chacune des parties, 4, 5 est pratiquée une creusure annulaire 6, 7, respectivement, chacune des creusures présentant un fond plat et étant destinée à recevoir un anneau plat 8, 9, respectivement.
Les surfaces internes des anneaux 8, 9 sont usinées exactement suivant la surface sphérique du joint, alors que, comme on le voit particulièrement dans la figure 2, celles des surfaces des anneaux qui sont tournées l'une vers l'autre présentent deux paires de creusures semi-cylindriques 10, 11,
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qui sont diamétralement opposées et disposées de telle sorte que les creusures d'un des anneaux coïncident avec celles de l'autre anneau, ou sont placées en regard d'elles, et constituent avec elles des ouvertures radiales cylindriques. Dans le cas d'anneaux d'épaisseur considérable, on peut, si on le désire, disposer dans ces ouvertures cylindriques des coussinets ou douilles d'usure interchangeables. La. rotation des anneaux 8, 9 dans les évidements du boîtier est empêchée par quatre goupilles .
12 (figure 2) qui passent 'à travers les deux anneaux et qui, par une de leurs extrémités, font saillie dans une des parties 4, 5 du boîtier, de préférence la partie 4, comme représenté.
' La partie inférieure 5 du boîtier présente un conduit radial conique 13, alors qu'une ouvèrture 14, susceptible d'être obturée èst pratiquée dans la partie supérieure 4 en vue de la fourniture d'un lubrifiant.
Le second élément de cet accouplement universel perfectionné est composé d'un arbre 15 qui est muni d'un col 16 passant à travers le conduit 13 et présentant un élargissement ou tête en forme de rotule 17, dont la surface externe est exactement rectifiée pour s'ajuster à la surface sphérique interne 2 du boîtier. La rotule 17 présente une fente diamétrale 18 (figure 3) détection rectangulaire dans laquelle est ajusté un bloc ou coulisseau 19 qui repose librement dans ladite fente et qui est muni de deux tourillons axiaux 20 tournant dans deux des ouvertures constituées par les creusures en coïncidence 10, Il¯ des anneaux 8, 9. L'espace de la fente 18 situé au-dessus et audessous du coulisseau constitue une chambre à lubrifiant dans laquelle débouche le conduit à lubrifiant 14.
Cette chambre est fermée à son extrémité inférieure par une rondelle d'étanchéité 21 logée dans unerainure annulaire 22 de la partie 2 du boîtier.
Le conduit 13 est obturé à son extrémité inférieure,de façon étanche aux poussières, par un chapeau 23 qui est sollici-
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té par un ressort 24 prenant appui contre un écrou 25 vers la surface extérieure sphérique de la partie inférieure du boîtier, ce qui assure une obturation permanente. L'extrémité inférieure de l'arbre 15 est munie d'un dispositif servant à assurer une liaison déplaçable axialement, mais non rotative, avec un des arbres à accoupler.
Le joint universel décrit ci-dessus est très robuste et de construction simple et ne comporte qu'un nombre de pièces relativement faible, outre que le tout est parfaitement équilibré en raison de la forme ronde. Le conduit conique 13 du boîtier possède des dimensions telles qu'il permet à l'arbre à rotule d'effectuer un mouvement de pivotement de toutes parts et d'un angle de 11 degrés, ce qui est entièrement suffisant dans le cas d'une automobile quelconque.
Comme le bloc 19 repose librement dans la fente de la rotule, et comme les tourillons servant à transmettre l'énergie tournent dans les creusures des anneaux fixes, la rotule peut tourner autour de deux axes perpendiculaires entre eux, de sorte que, étant donné la largeur choisie pour le conduit 13, l'arbre à rotule peut décrire une surface conique ayant un angle de conicité de 22 degrés. Le sommet de ce cône est situé au centre de la rotule et, comme, en raison de là grande étendue des deux surfaces en contact et du graissage parfait, l'usure est réduite au minimum, le sommet du cône restera toujours au centre de la rotule, de sorte que le mouvement de pivotement excentrique de l'arbre à cardan ne se produira pas.
En comparaison avec les joints à cardan usuels, le joint suivant l'invention présente cet autre avantage que les pièces coopérantes elles-mêmes constituent la chambre à lubrifiant, ce qui permet de supprimer' la chambre à lubrifiant séparée qu'il était nécessaire de prévoir autour des deux chapes dans le cas des accouplements connus.
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PATENT OF INTENT improvements to universal couplings ".
This invention relates to universal couplings, and, in particular, to universal couplings intended for use in automobiles for transmitting energy from the crankshaft of the engine to the rear axle, so as to allow the relative movements of this axle with respect to to the crankshaft.
The universal or cardan couplings known to date and which, in general, are composed of a ring or disc carrying four radial journals arranged at right angles to each other and rotating in openings made in the branches of of them
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yokes have certain drawbacks in that when, due to the wear of the pivots or the formation of side play, the point of intersection of the axes of the two coupled shafts does not remain in the center of the disc or of the ring, the cardan shaft performs an eccentric or sloshing movement which not only increases the wear but also produces an unpleasant shaking movement of the vehicle, accompanied by an unpleasant noise.
The object of the present invention is to eliminate the aforementioned drawbacks and to establish a universal joint of simple and rational construction which can be used successfully in automobiles as a replacement for conventional universal joints. Of course, the universal joint according to the invention is also capable of receiving other applications.
According to the invention, the universal joint is composed of two elements arranged one inside the other and having spherical surfaces, the transmission of the driving force being effected by journals arranged or formed on a block which is adjusted in a manner movable in a diametrical slot of the internal coupling element. These journals can be rotatably mounted by means of the wear pads or bushings in diametral recesses of a divided flange formed on the outer member.
However, to facilitate the manufacture of the seal by turning or milling each of these journals preferably rests in recesses provided coincidentally in two flat rings which surround the spherical surfaces and which are arranged so that they cannot rotate, in recesses. corresponding to a divided housing which constitutes the outer coupling element.
According to another characteristic of the invention, the
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the aforesaid flat rings may have other groups of diametrically opposed recesses so as to allow the worn recesses to be immediately replaced by new ones, without having to replace the entire rings.
In order to lock the rings in a simple and efficient manner with regard to the rotational movement, there are provided, according to the invention, pins engaged both in these rings and in one of the parts of the housing.
The invention is shown in the accompanying drawing: Figure 1 is a vertical section of a universal joint established according to the invention; Figure 2 is a cross section taken along the line II-II of Figure 1, looking in the direction of the arrows; Figure 3 is a cross section through line IIIIII of Figure 2, the ball joint not being shown.
The universal joint shown in this drawing comprises a spherical housing 1 having an internal spherical surface 2 and 'endowed with a flange 1 serving to fix the casing to one of the elements to be coupled, this casing being divided along a horizontal plane passing through the center of the spherical surface into two parts 4, 5 which are detachably assembled to each other by a screw thread and locked so that they cannot accidentally rotate.
In each of the parts, 4, 5 is formed an annular hollow 6, 7, respectively, each of the hollows having a flat bottom and being intended to receive a flat ring 8, 9, respectively.
The internal surfaces of the rings 8, 9 are machined exactly along the spherical surface of the seal, while, as can be seen particularly in Figure 2, those of the surfaces of the rings which face each other have two pairs of semi-cylindrical hollows 10, 11,
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which are diametrically opposed and arranged so that the recesses of one of the rings coincide with those of the other ring, or are placed opposite them, and with them constitute cylindrical radial openings. In the case of rings of considerable thickness, it is possible, if desired, to have interchangeable wear bearings or bushings in these cylindrical openings. The rotation of the rings 8, 9 in the recesses of the housing is prevented by four pins.
12 (Figure 2) which pass through the two rings and which, at one of their ends, protrude into one of the parts 4, 5 of the housing, preferably part 4, as shown.
The lower part 5 of the housing has a conical radial duct 13, while an opening 14, capable of being closed, is made in the upper part 4 for the supply of a lubricant.
The second element of this improved universal coupling is composed of a shaft 15 which is provided with a neck 16 passing through the duct 13 and having an enlargement or head in the form of a ball joint 17, the outer surface of which is exactly ground to s '' fit to the internal spherical surface 2 of the housing. The ball joint 17 has a diametral slot 18 (Figure 3) rectangular detection in which is fitted a block or slide 19 which rests freely in said slot and which is provided with two axial journals 20 rotating in two of the openings formed by the recesses in coincidence 10 , Il¯ rings 8, 9. The space of the slot 18 located above and below the slide constitutes a lubricant chamber into which the lubricant duct 14 opens.
This chamber is closed at its lower end by a sealing washer 21 housed in an annular groove 22 of part 2 of the housing.
The duct 13 is closed at its lower end, in a dust-tight manner, by a cap 23 which is stressed.
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tee by a spring 24 bearing against a nut 25 towards the spherical outer surface of the lower part of the housing, which ensures permanent sealing. The lower end of the shaft 15 is provided with a device serving to provide an axially displaceable, but not rotatable, connection with one of the shafts to be coupled.
The universal joint described above is very robust and simple in construction and has only a relatively small number of parts, besides the whole thing is perfectly balanced due to the round shape. The conical duct 13 of the housing has dimensions such that it allows the ball-joint shaft to perform a pivoting movement in all directions and at an angle of 11 degrees, which is entirely sufficient in the case of a any automobile.
As the block 19 rests freely in the slot of the ball joint, and as the journals serving to transmit the energy rotate in the recesses of the fixed rings, the ball joint can rotate around two axes perpendicular to each other, so that, given the width chosen for the conduit 13, the ball joint can describe a conical surface having a taper angle of 22 degrees. The top of this cone is located in the center of the ball joint and, as, due to the large extent of the two contacting surfaces and the perfect lubrication, wear is reduced to a minimum, the top of the cone will always remain in the center of the ball joint, so that the eccentric pivoting movement of the cardan shaft will not occur.
In comparison with conventional universal joints, the joint according to the invention has this further advantage that the cooperating parts themselves constitute the lubricant chamber, which makes it possible to eliminate the separate lubricant chamber which it was necessary to provide. around the two yokes in the case of known couplings.