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"JOINT ARTICULE PERMETTANT D'ASSEMBLER DES ARBRES DE MACHINES, NOTAMMENT DE VEHICULES AUTOMOBILES"
La présente invention a pour objet un joint d'articulation convenant pour l'assemblage d'arbres ou de parties d'arbres, par exemple pour l'assemblage des arbres des véhicules automobiles. Cette articulation peut être utilisée avec un avantage particulier également dans la commande des roues directrices des véhicules automobiles.
On connaît déjà un joint d'articulation dans lequel une tête d'articulation, de forme sphérique, reliée à l'un des arbres, et une cuvette d'articulation, en forme de cuvet-
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te sphérique, reliée à l'autre arbre, sont accouplées l'une à l'autre à l'aide d'une bague intermédiaire disposée entre la tête et la cuvette d'articulation, de telle sorte que d'une part la tête soit reliée à la bague intermédiaire et d'autre part la bague intermédiaire reliée à la cuvette, cette liaison s'effectuant au moyen d'organes d'entratnement qui sont guidés dans des rainures ou encoches da pièces rapportées intérieurement qui sont montées de façon à pouvoir tourner dans la tête d'articulation, dans la bague intermédiaire et dans la cuvette.
Dans une articulation de ce type, il peut arriver que, lorsqu'on place les deux arbres accouplés de façon qu'ils forment un angle dans un certain sens et qu'ensuite on les fait revenir en sens contraire, la bague intermédiaire, qui peut participer à un mouvement de ce genre, s'arrête, surtout lorsque les angles sont relativement grands, dans une position dans laquelle cette bague peut provoquer des effets nuisibles de coincement. Le but de la présente invention consiste à réaliser des moyens à l'aide desquels on empêche ces effets de coincement de la bague intermédiaire.
Conformément à la présente invention, on prévoit, dans une articulation du type précité, pour la bague intermédiaire un organe de guidage en prise d'une façon mobile, d'une part, avec la bague intermédiaire, et, d'autre part, avec la' tête d'articulation et avec la cuvette de cette articulation, entraînant par ce moyen la bague intermédiaire d'une manière impérative telle que les. arbres accouplés l'un à l'autre puissent être tournés l'un par rapport à l'autre d'une façon certaine, même d'un angle important, sans qu'il se produise de coincements. On peut obtenir entre les arbres des angles allant jusqu'à 40 à 450.
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Conformément à une forme d'exécution particulièrement avantageuse de la présente invention, on utilise une barre de guidage, comportant des extrémités de forme. sphérique, entrai- nant impérativement la bague intermédiaire quand on fait pivoter les arbres, les extrémités sphériques étant logées dans des trous axiaux, prévus dans les extrémités des deux ar- bres, de manière à pouvoir non seulement tourner mais éga- lement glisser, tandis qu'entre les extrémités de la barre, on dispose un bourrelet de forme sphérique qui est maintenu, dans'un palier en forme de cuvatte sphérique prévu sur la bague intermédiaire, de façon que ce bourrelet puisse tour- ner mais non pas glisser.
On connaît déjà un joint d'articulation dans lequel la tête de l'articulation prévue sur l'un des arbres et la cuvette d'articulation prévue sur l'autre arbre sont ac- couplées, sans l'aide d'une bague intermédiaire, et au moyen d'organes d'entraînement (billes) qui sont guidée, dais des rainures disposées suivant des méridiens dans la tête et dans la cuvette de l'articulation: Dans cette articulation, on prévoit, entre la tête et la cuvette, une cage qui est destinée à maintenir les organes d'entraînement constamment dans une position angulaire moyenne par rapport à la position angulaire des arbres.
Dans ce dispositif, la cage est comnan- dée impérativement par un levier dont les deux extrémités sont'de forme sphérique, l'une de ces sphères étant logée dans une cavité de l'un des arbres sur un appui élastique, tandis que l'autre sphère s'engage dans un logement de forme correspondante prévu dans l'autre arbre et est appuyée dans son siège par l'appui élastique. Une pièce sphérique prévue entre les deux extrémités du levier est guidée de façon à pouvoir glisser dans une ouverture axiale et cylindrique de
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la cage. Dans la pratique, cette articulation présente l'inconvénient que le levier qui commande la cage peut se coincer pour des angles de pivotement des arbres encore relativement petits, de sorte que tout pivotement ultérieur des arbres est rendu impossible.
Dans l'articulation objet de la présente invention, la barre de guidage qui entraîne impérativement la bague intemédiai- re est montée de façon que, lors du pivotement des arbres qui les fait sortir de la position dans laquelle ils sont alignés. le bourrelet sphérique prévu sur la barra se maintienne constamment à la même distance du centre de tout le système articulé, tandis que les deux extrémités sphériques de la barre sortent de leurs logements, par la fait que la sphère de la barra, logée dans la tête d'articulation de l'un des arbres, s'éloigne du centre du système, et que la sphère de la barre logée dans l'autre arbre se rapproche du centre du système.
On obtient par ce moyen que, tout en évitant tout effet de coincement, on peut orienter les arbres de part et d'autre da la position d'alignement sous des angles de 40 à 450.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée : la Fig. 1 est une coupe longitudinale, schématique, suivant 1-1 de la Figure 3, d'un joint d'articulation fonctionnant avec des coulisse aux comme organes d'entraînement, les deux arbres étant représentés dans la position d'alignement.
La. Figure 2 est une coupe longitudinale semblable, mais dans laquelle lea deux arbres forment un angle.
La Figure 3 est une coupe transversale suivant III-III
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de la. Figure 1, et en même temps suivant la ligne 111'-111' de la Figure 2.
Ia Figure 4 est une coupe longitudinale analogue à la Figure 2 à travers l'articulation dans laquelle on utilise toutefois des billes comme organes d'entraînement. la Figure 5 représenta une forme d'exécution de l'articulation conforme à la présente invention, comportant d'autres dispositifs dans une position des arbres qui correspond à celle de la Figure 2, cette Figure étant une coupe par V-V de la Figure 6.
La Figure 6 est une coupe transversale de cette articulation suivant VI-VI de la Fig. 5.
La Fig. 7 montre en perspective la tête du joint d'articulation et quelques pièces qui en ont été démontées.
La Fig. 7a est une vue en plan d'une pièce to)urnanta rapportée à l'intérieur de la tête d'articulation.
Ia Fig. 7b est une vue de face correspondante La. Fig. 8 représente en perspective la bagua intermé- diaire et quelques pièces qui en ont été démontées.
La Fig. 9 montre en perspective des pièces qui font partie de la cuvette du joint d'articulation.
Dans la forme d'exécution selon les Figures, schématiques 1 à 4, l'un des arbres, l'arbre 1, porte la tête spherique d'articulation, et l'autre arbre, l'arbre 3, porta la cuvette d'articulation 4, de tonne sphérique, Dans la. tete 2 (voir Fig. 3), sont logées cinq pièces rapportées 5 régulièrement distribuées qui peuvent tourner dams leurs logements et qui ont une surface extérieure sphérique qui correspond à la surface de la tête 2. Chacune des pièces rapportées 5 pouvant tourner comporte sur sa face- extérieure une rainure 6 à parois latérales droites et à fond cylin-
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drique bombé et convexe dans laquelle sont guidés des coulisseaux 7 fonctionnant comme organes d'entraînement.
Une bague intermédiaire 8, qui comporte une surface intérieure concave en forme de cuvette sphérique, et une surface extérieure convexe en forme de calotte sphérique, et qui entoure complètement la tête de l'articulation, coopère avec la tête d'articulation 2. La face intérieure de la bague intermédiaire 8 porte, aux endroits qui se trouvent en face des pièces rapportées 5, des pièces rapportées intérieures 9 analogues, pouvant tourner dans des cavités correspondantes et comportant des rainures De/guidage 10, de sorte que les coulisseaux d'entraînement 7 sont logés à moitié dans les pièces 5 de la tête 2, et à moitié dans les pièces correspondantes 9 de la bague intermédiaire 8.
Ia bague intermédiaire 8 est munie, sur sa face extérieure, de pièces rapportées extérieures tournantes 11 qui sont réparties de façon à se placer entre les pièces rapportées intérieures 9 (voir Fig. 3). Des pièces rapportées et tournantes 12, qui se trouvent d'une façon analogue sur la face intérieure de la cuvette d'articulation 4, coopèrent avec ces pièces rapportées extérieures 11 par l'intermédiaire de coulisseaux d'entraînement 13.
Si l'on fait tourner la tête 2 ou la cuvette 4 dans un sens quelconque, une partie des coulisseaux 7 et 13 se déplace dans un sens, et l'autre partie dans le sens contraire. Une autre partie des coulisseaux se déplace moins fortement, tandis que les pièces rapportées correspondantes tournent. Une autre partie des coulisseaux enfin ne se déplace en aucune façon, et seules les pièces rapportées dans lesquelles se trouvent ces coulisseaux tournent autour de leur propre axe, de sorte que les coulisseaux ne suivent donc
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que ce mouvement de rotation.
La bague intermédiaire 8 est munie de l'un des cotés d'un prolongement 14 en forme de calotte comportant un palier 15 en forme de cuvette sphérique, dans lequel un bourre,let sphérique 17, prévu sur la barre de guidage 16, est logé de fa- çon que la barre 16 puisse basculer autour du centre du bour- relet 17, mais ne puisse pas se déplacer dans le sens de sa longueur. La barre 16 est en prise mobile à ses extrémités avec les arbres 1 et 3. L'extrémité 18 de la barre, exécutée sous la forme d'une sphère, est logée dans une cavité 19 de l'arbre, 1, et l'extrémité 20, également exécutée sous la forme d'une sphère, dans une cavite 21 de l'arbre 3, de manière à pouvoir à la fois tourner et subir un mouvement de translation.
Quand lea deux arbres subissent un déplacement angu- laire réciproque, c'est-à-dire lorsqu'on fait passer l'arbre 1 de la position d'alignement droit représentée sur la Figure 1 dans la position angulaire représentée sur la Figure 2, la bague intermédiaire 8 est entraînée impérativement, sans aucun coincement quel qu'il soit, par la barre 16 sur un angle qui est égal a une partie de l'angle que forment les arbres.
Ainsi qu'on le voit sur la Figura, la barre 16 est logée de façon.que son centre de pivotement, c'est-à-dire le centre du bourrelet sphérique 17, se maintienne toujours, lorsqu'on fait subir aux arbres un déplacement angulaire, à la même distance du centre M du système, tandis que les sphè- res d'extrémité 18 et 20 tournent sans aucune difficulté dans leurs logements 19 et 21 et peuvent glisser régulière- ment dans toute l'étendue de l'angle.
On peut choisir la valeur des distances du centrai des!sphères 17, 18 et 20 les unes par rapport aux autres, ainsi que par rapport au centre M de tout le système du joint
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d'articulation, de façon que lorsqu'on place les arbres aous un certain angle l'un par rapport à l'autre, la bague intermédiaire soit entraînée d'un angle à peu près égal à la moitié de celui que forment les arbres, et de façon que la centre de la sphère 17 se déplace sur une surface sphérique qui passe à peu près par le milieu entre la surface extérieure et la surface intérieure de la bague intermédiaire.
Au lieu des coulisseaux, on peut aussi utiliser pour les organes d'entraînement des pièces de roulement, telles que des rouleaux ou des billes, qui peuvent également, le cas échéant, être guidées dans des cages spéciales.
Sur la Figure 4 est représentée une forme d'exécution du joint d'articulation qui comporte des bibles d'entraînement.
Entre la tête 2 de l'articulation et la bague intermédiaire 8, on assure la transmission de la puissance par les billes 7', et entre la bague 8 et la cuvette 4, par les billes 13'. Les billes 7' et 13' disposées en deux couches superposées, dont guidées, d'une manière analogue aux coulisseaux 7 et 13 de la forme d'exécution des Figures 1 à 3, dans les pièces rapportées tournantes par des rainures de forme correspondante.
Le nombre des billes dans chaque pièce rapportée tournante dépend de la dimension de l'articulation et, dans l'exemple représenté, on a supposé qu'il y a trois billes dans chaque pièce rapportée.
Les Figures 5 à 9 représentent un exemple d'exécution du joint d'articulation qui comporte d'autres dispositifs et qui montre l'exécution de certaines pièces.
La tête d'articulation 2', reliée à l'arbre l'et de forme générale sphérique, comporte cinq entailles 22 parallèles à l'axe de l'arbre, et dans chaque entaille est logée une pièce rapportée tournante 5' d'une forme spéciale.
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Ainsi qu'on le voit sur les Figures 7, 7a et 7b, ces pièces rapportées ont une surface sphériqua 23 qui correspond à la surface de la tête d'articulation, et une surface de. baae 24 qui 1 est plane et d'où émerge un tourillon 25 au moyen duquel la pièce rapportée peut s'engager dans une cavité 26 qui part du milieu de l'entaille 22 et s'étend, dans la tête 2', dans la direction du centre de cette tête. Chaque pièce 5' comporte dans sa face supérieure une rainure longitudinale 6' dont le fond est bombé cylindriquement et convexe, et dont les facea latérales sont droites, et dans laquelle peut glisser un coulisseau 7" de section carrée et comportant des surfaces de formel correspondante.
Les pièces 5' ont à peu près la forme da losanges., vues par le haut (Fig. 7a), et des dimensions en longueur et transversales différentes. Les parties 27 du milieu des faces latérales 28 sont des parties d'un cylindre à base circu- laire dont le diamètre est un peu plus grand que la largeur des entailles 22 prévues dans la tête de l'articulation. Les pièces 5' s'engagent par ces surfaces partielles bombées 28 dans des cavités 29 'bombées de façon correspondante dans les faces latérales des entailles 22 de la tête du joint d'articulation (Fig. 7), de sorte qu'en ces points, les pièces 5'qui pivotent autour de leur tourillon 25 sont également guidées sur les côtés.
Un trou central 19' prévu dans la tête 2' et qui sert principalement à recevoir l'une des sphères, d'extrémité, c'est-à-dire la sphère 18' de la barre de guidage 16', forme en'même temps un conduit pour faire arriver le lubrifiant sur les pièces 5'.
Autour de la tête 2' se trouve la bague 8' qui, pour pouvoir être disposée autour de la tête de l'articulation,
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se compose de deux moitiés 8'a et 8'h qui sont maintenues assemblées par des boulons 30. Les boulons servent en même temps à fixer un prolongement 14' en forme de calotte, qui contient la surface d'appui 15' en forme de cuvette sphérique pour le bourrelet sphérique du milieu 17' de la barra 16'.
Pour que le bourrelet 17' puisse être placé dans son logement (voir Fig. 5), la surface 15' en forme de cuvette sphérique se trouve par moitié sur le prolongement 14' en forme de calotte, et pour moitié sur une bague 31 fixée à l'aide de rivets 32 ou d'organes analogues sur le prolongement en forme de calotte.
Les sphères 18' et 20' qui se trouvent aux extrémités de la barre 16' et qui sont guidées dans les trous cylindriques 19' et 21' de la tête 2' et du second arbre 3' "ont un diamètre plus petit que celui du bourrelet 17', afin de pouvoir passer à travers les ouvertures prévues dans le prolongement 14' et la bague 31.
Dans la bague intermédiaire 8' se trouvent des pièces rapportées intérieures tournantes 9' qui coopèrent avec les pièces 5' de la tête 2', et des pièces rapportées extérieures et tournantes 11' Les pièces rapportées intérieures et extérieures 9' et 11' ont une fonne circulaire dans la vue en plan. Les pièces rapportées intérieures 9' (voir Fig. 8) ont une surface plane 33 et une surface 34 concave en forme de cuvette sphérique dans laquelle est prévue une rainure de guidage 10' comportant un fond concave et bombé suivant un cylindre, et des faces latérales droites, cette rainure servant à recevoir le coulisseau d'entraînement 7".
Les pièces rapportées extérieures 11' ont une surface plane 35 et une surface convexe 36 en forme de cuvette sphérique dans laquelle est prévue une rainure de guidage 37 comportant un fond convexe, bombé en cylindre, et des faces latérales droites.
Dans l'exemple d'exécution de l'articulation, repré-
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sente sur les Figures 5 à 9, les pièces rapportées extérieures 11' et la bague intermédiaire ne sont pas décalées par rapport aux pièces rapportées intérieures 9', comme cela se produit sur la Figure 3, elles sont au contraire disposées radialement au-dessus des pièces rapportées intérieures (voir Fig. 6), ce qui facilite l'assemblage sans nuire pour cela au mode de fonctionnement recherché de l'articulation en service. La bague intermédiaire peut donc être munie de perforations cylindriques 38 qui la traversent da part en part (voir Fig. 8), et qui ont à l'intérieur un diamètre correspondant aux pièces rapportées intérieures 9', et à. l'extérieur un diamètre plus grand correspondant aux piècea rapportées extérieures 11'.
Lors du montage des pièces da la bague intermédiaire sur la tête de l'articulation avec ces pièces rapportées, on met d'abord en place les coulisseaux 7", qui assurent la transmission de la puissance de la tête 2' à la bague 8' et qui peuvent être plus longues, en raison de l'exécution spéciale des pièces tournantes 5' de la tête d'articulation, que dans le cas de la forme d'exécution des Fig.
1 à 3 (dans laquelle toutes les pièces rapportées sont circulaires dans la vue en plan). Par ce moyen, on agrandit d'une manière avantageuse les surfacea des coulisseaux qui sont utilisées pour la transmission da la puissance entre la tête de l'articulation et la bague intermédiaire;. Ensuite, on met en place les pièces rapportées intérieures 9' de la bague intermédiaire, et enfin les pièces rapportées extérieures. 11' dans les. logements 38 des moitiés de la bague intermédiaire assemblées au moyen des boulons 30.
Par-dessus la bague intermédiaire, on dispose la cuvette 4' de l'articulation, qui est reliée au second arbre 3' et qui est également exécutée en deux pièces, assemblées au
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moyen de boulons 39, ces pièces étant les pièces annulaires 4'a et 4'h à surface extérieure cylindrique et à surface intérieure en forme de cuvette sphérique, la pièce 4'b étant réunie en une seule pièce avec le second arbre 3' par l'intermédiaire d'une partie sphérique 40.
Dans la cuvette 4' se trouvent les pièces rapportées, et tournantes 12' dent la forme est semblable à celle des pièces rapportées intérieures 9' de la bague intermédiaire et qui coopèrent, par l'intermédiaire de coulisseaux d'entraînement 13" de forme correspondante, avec les pièces rapportées extérieures 11' de la bague intermédiaire. Les pièces rapportées 12' dans la cuvette 4' sont mises en place dans des trous cylindriques 41 de la cuvette sphérique et l'espace qui reste au-dessus de ces pièces est fermé par des pièces métalliques rondes 42 en forme de lentilles cylindriques. Les parties 4'a et 4'b de la cuvette sphérique sont entourées à l'extérieur d'une bague 43.
Pour faciliter le centrage lors de l'assemblage, les deux parties 4'a et 41]1 de la cuvette sphérique et les deux pièces 8'a et 8'b de la bague intermédiaire comportent un décalage sur leurs bords qui se rencontrent, de sorte qu'elles se recouvrent.
Comme, dans un joint d'articulation conforme à la présente invention, l'arbre moteur tourne toujours exactement à la même vitesse que l'arbre récepteur, le joint d'étanchéité du côté ouvert de l'articulation peut être exécuté d'une façon extrément simple et sûre. En effet, on peut fixer rigidement par ses bords, par exemple au moyen de colliers 45,46 ou d'organes analogues, sur l'un et l'autre des arbres, une calotte d'étanchéité 44 qui peut être exécutée de la manière usuelle en une matière à base de caoutchouc ou de cuir.
Il est également possible, au lieu d'utiliser le
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capot d'étanchéité flexible 44 représenté sur la Figure 5, de'se servir de capots métalliques rigides en forme de cuvettes sphériques, dont l'un comporte un trou central avec une bride au moyen de laquelle on le fixe par un collier ou un organe analogue sur l'un des arbres, tandis que l'autre capot comporte une ouverture centrale avec une bride au moyen de laquelle on le fixe sur l'autre arbre à l'aide d'un collier ou d'un organe analogue. Lorsqu'on place les arbres sous un certain angle, les deux capots glissent alors, l'un sur l'autre.
On pourrait aussi laisser l'extrémité ouverte du premier capot se déplacer directement à l'extérieur sur la cuvette de l'articulation qui, dans ce cas, aurait une surface extérieure sphérique, comme sur les Figures 1 à 4.
On peut limiter d'une façon appropriée le mouve- ment de rotation des pièces 12' dans la cuvette 4' en prévoyant dans ces pièces 12' un trou cylindrique 47 et dans les pièces de fermetures 42, un trou cylindrique 48 d'un diamè- tre plus petit, et en disposant dans les trous superposés une bille 49 dont e diamètre est égal à celui du trou 48 le plus petit. Les billes 49 sont alors placées en partie dans les pièces 12' et en partie dans les pièces 42, de sorte que, du fait que les pièces 42 sont immobiles par rapport à la cuvette 4', les pièces 12' ne peuvent tourner autour de leur , axe qu'autant que le permet la bille.
Pour un angle de ro- tation déterminé des.pièces 12', la bille vient heurter les parois latérales du trou 47 plus grand prévu dans les pièces 12', et ne permet alors aucun mouvement supplémentaire de rotation des pièces rapportées 12'. On peut empêcher par ce @ moyen par exemple que les pièces rapportées. puissent tourner et prendre une position indésirable quand l'articulation est
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hors service. On peut limiter d'une façon analogue, le cas échéant, l'amplitude du mouvement de rotation des pièces 9' et 11' dans la bague intermédiaire, par exemple au moyen d'une bille 50 logée dans des trous superposés de même diamètre, prévus dans les pièces rapportées.
L'introduction du lubrifiant à l'intérieur du joint d'articulation peut s'effectuer à travers la cuvette de l'articula.tion ou à travers le capot d'étanchéité, ou bien à travers les arbres creux quand ces derniers sont exécutés de cette façon. Un avantage particulier consiste en ce qu'on obtient une fermeture parfaitement étanche de l'articulation, qui empêche le lubrifiant de sortir, ou la poussière, etc.., de pénétrer, par le fait que le capot d'étanchéité peut être assemblé rigidement avec les deux arbres, parce que ces arbres tournent toujours exactement à la même vitesse.
Il importe de tenir compte de ce que les coulisseaux d'entrafnement 7" entre la tête de l'articulation et la bague intermédiaire, et les coulisseaux 13" entre la bague intermédiaire et la cuvette de l'articulation, ne doivent pas avoir une longueur inférieure à une certaine valeur déterminée, C'est ainsi que les coulisseaux intérieurs 7" doivent, dans la coupe longitudinale médiane, avoir une longueur telle que leurs extrémités dépassent toujours le plan qui passe par le centre de la tête de l'articulation et par les centres des pièces rapportées 5' dans la tête de l'articulation. De même, les coulisseaux extérieurs 13' doivent, dans la coupe longitudinale médiane, avoir une longueur telle que leurs extrémités dépassent le plan qui passe par le centre du système et par les centres des pièces rapportées 11' dans la bague intermédiaire.
Il y aurait
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lie de tenir compte de conditions analogues si on utilisait plusieurs billes à la place des coulisseaux. Il faudrait, dans ce cas, que le centre de la bille extrême soit au- delà du plan correspondant.
@ Le nombre des pièces rapportées tournantes dépend de la grandeur du joint d'articulation et de la. valeur de la puissance à transmettre. Le nombre de cinq pièces (comme sur les dessins) ou de sept dans chaque rangée est particu- lièrement avantageux.