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Joint universel en ressort 4 boudin.
Il a déjà été proposé d'accoupler deux arbres rotatifs con- courants, inclinés l'un par rapport à l'autre, au moyen d'un joint en ressort à boudin, c'est-à-dire d'un joint universel comprenant un ressort au lieu d'un joint universel ordinaire ou d'un joint de Hooke. Les premiers de ces joints universels présentent l'avantage que l'arbre mené, même quand il est incli- né en angle par rapport à l'arbre moteur, tourne avec une vites- se angulaire uniforme et non pas avec une vitesse angulaire va- riant périodiquement, comme c'est le cas lorsqu'on emploie un joint universel ordinaire.
Les joints à ressort à boudin com- prennent une bande élastique enroulée de champ en forme de bobi- ne et dont chacune des extrémités est fixée à l'un des arbres qui doivent être accouplés. ,Si les deux arbres sont montés dans
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des positions fixes, de manière que l'angle existant entre eux ne puisse pas être modifié, aucun autre support n'est nécessaire pour leurs extrémités.
Si cependant l'inclinaison angulaire re- lative des deux arbres est variable, ou bien si l'un des arbres est flottant comme, par exemple, l'arbre de cardan qui est inter- posé entre le moteur et le mécanisme différentiel dans les auto- mobiles, il est nécessaire de supporter les extrémités des ar- bres dans l'espace à l'intérieur du ressort au moyen d'une arti- culation à rotule en vue d'empêcher le déplacement des arbres parallèlement à leurs axes et d'assurer qu'ils restent bien cen- trés.
Puisqu'un joint intercalé dans l'arbre de transmission d'un véhicule automobile doit transmettre un couple variable, le joint à rotule qui supporte les extrémités des demi-arbres ne doit pas être disposé en dehors de la partie élastique du joint en ressort, de manière à empêcher un déplacement longitu- dinal ainsi qu'il a été proposé, par exemple, dans le brevet britannique N 2634/1913, parce que cette disposition ne permet pas les changements de longueur de l'axe du ressort et que cette mauvaise disposition du support serait la cause d'efforts préju- diciables pour le ressort.
Il est essentiel que le joint à ro- tule permette des modifications de longueur de l'axe du ressort en vue de rendre possible la torsion du ressort autour de son axe parce que c'est seulement de cette manière qu'on profite avec certitude de l'élasticité du joint dans les variations du couple et que le mécanisme de commande est efficacement protégé contre les chocs. Le joint à rotule doit donc être disposé dans l'espace intérieur de la section élastique du joint de ma- nière à permettre des déplacements longitudinaux ainsi qu'il a été proposé dans le brevet américain ? 1,331.748 En vue d'ob- tenir le résultat désiré, le ressort doit être suffisamment élastique pour permettre la torsion autour de son axe.
Par sui- te, si les deux arbres sont inclinés entre eux et que l'axe du
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ressort est coudé en conséquence, le ressort aura tendance à s'écarter vers l'extérieur sous l'action de l'effort de torsion et, en particulier, si son pas est trop grand et si le ressort est long.
D'autre part, si la longueur du ressort ne peut pas varier, l'effort de torsion ne peut ni le raccourcir ni l'allonger et tend à changer son diamètre. Mais du fait que la largeur radia- le de la section transversale du ressort doit être un mulitpe de son épaisseur axiale afin qu'en transmettant le couple il puisse résister aux modifications de diamètre, tant que les deux arbres ne sont pas inclinés., le ressort ne peut subir aucune mo- dification appréciable dans sa forme sous l'action du couple, de sorte que le joint se comporte comme un joint rigide quand le couple varie. Il s'ensuit que, dans de tels joints, le ressort n'a aucune tendance à se cambrer vers le dehors sous l'action du couple.
La cambrure du ressort hélicoïdal gui répond aux modi- fications du couple par des modifications de longueur est limitée, suivant ledit brevet américain, en ne laissant qu'un petit écar- tement entre le pivot creux prévu à l'intérieur du ressort pour recevoir le coussinet de support et la surface périphérique in- terne du ressort hélicoïdal.
Cependant, par ce moyen, non seulement le déplacement du ressort hélicoïdal vers l'extérieur est limitée mais l'inclinaison relative des deux arbres est également res- treinte dans des limites si étroites qu'une déviation angulaire de 15 , requise pour les arbres de cardan des automobiles, ne peut pas être obtenue. Or, il a été trouvé, suivant la présente invention, que le déplacement vers l'extérieur du ressort, quand sa longueur peut se modifier, peut être éliminé si le diamètre extérieur du ressort est plus grand que le maximum de compression possible de ce ressort.
Deux exemples d'exécution d'un joint universel suivant 1'in- vention sont représentés au dessin ci-joint dans lequel :
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Fig. 1 est une coupe longitudinale du joint avec les deux arbres inclinés l'un par rapport à l'autre, et
Fig 2 est une coupe similaire montrant une forme différen- te de joint de support interne.
Le joint représenté comprend un ressort hélicoidal a de sec- tion transversale substantiellement rectangulaire. La largeur radiale de la section transversale du ressort est d'environ qua- tre à six fois, et de préférence cinq fois son épaisseur axiale, Le ressort a est fait de préférence d'une seule pièce avec ses brides d'extrémités bl et b2 , chacune d'elles formant un an- neau fermé. Les surfaces des brides qui se trouvent en face du ressort c'est-à-dire les surfaces c1 et c2 , sont de préférence hélicoïdales et parallèles respectivement aux surfaces hélicoïda- les adjacentes du ressort. Le ressort est assemblé par ses bri- des b1 et b2 aux brides kl et k2 des extrémités des arbres el et e2 qui doivent être accouplés.
Les extrémités des arbres pénè- trent à 1'inétérieur du ressort et sont supportées au moyen d'un joint à rotule f qui n'empêche ni la compression ni l'extension du ressort. La construction représentée dans le dessin est très avantageuse dans ce but. Suivant ce mode d'exécution, l'extrémi- té g de l'arbre e2 est portée librement dans un alésage de la bague intérieure d'un coussinet à galet oscillant! qui opère comme un joint à rotule et est montée dans un manchon li attaché à l'extrémité de l'autre arbre e1 Le manchon ¯4 est de préfé- rence serré au moyen d'un rebord n1 entre les brides k1 et bl de l'arbre e1 et du ressort respectivement.
Suivant l'invention, la distance totale sur laquelle peut être comprimé le ressort, dont la longueur peut varier, c'est- dire la somme de tous les écartements s, s, s, entre les circon- volutions individuelles du ressort est moindre que le diamètre extérieur d du ressort.
Toute modification dans la vitesse et dans la charge de
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l'arbre moteur se traduit tout d'abord par une différence des vitesses périphériques de l'arbre moteur et de l'arbre mené, différence qui cause une torsion du ressort autour de son axe longitudinal jusqu'à ce qu'un nouvel état d'équilibre soit at- teint. Par suite de la torsion, le ressort tend à se contracter ou à s'étendre axialement, suivant celui des deux arbres qui tourne momentanément le plus vite, et ce mouvement axial est susceptible de se produire parce que l'extrémité g de l'arbre e2 peut se mouvoir axialement dans le coussinet f.
La possibi- lité maximum de déplacement de l'extrémité d'arbre g dans le coussinet f est de préférence égale au maximum de compression possible du ressort, c'est-à-dire que la somme des écartements s.
Cependant, le ressort est prévu de préférence de manière que sous l'effort maximum de torsion exercé sur lui pendant son fonction- nement, ses circonvolutions ne soient pas complètement en con- tact les unes avec les autres.
Si le ressort consiste en deux ou trois enroulements dis- posés en parallèle, chacun de ces ressorts doit remplir la con- dition que la somme des écartements s entre les circonvolutions de chaque ressort soit inférieure au diamètre extérieur du res- sort.
Le rapport indiqué entre la compressibilité axiale et le diamètre du ressort détermine le pas de ce dernier dont l'an- . gle ne doit pas excéder 6 et se trouve de préférence entre 1 1/2 et 3 .
Ainsi qu'on peut le voir sur le dessin, l'écartement entre la surface extérieure du manchon h et le ressort est suffisant pour permettre une déviation angulaire de 15 , maximum néces- saire pour les arbres de cardan des automobiles. Les supports n'empêchent pas le ressort de se déplacer vers l'extérieur et, cependant, il ne le fait pas quand il est comprimé. Le touril-
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lon dépiagable axialement g peut être prévu sur l'un ou l'autre des deux arbres.
Comme montré dans la Fig. 2, le tourillon g peut être porté dans des anneaux amortisseurs de chocs en caoutchouc. De préfé- rence deux de ces anneaux ml et m2 sont prévus de part et d'autre d'une nervure h2 du manchon h. Ils se trouvent entre la face de l'extrémité n de l'arbre c2 et la tête g1 du tourillon g vissé dans l'arbre e2
L'anneau amortisseur en caoutchouc peut aussi être disposé entre deux nervures du manchon et, dans ce cas, le tourillon g qui pénètre à travers l'ouverture de l'anneau porte contre les faces de l'amortisseur au moyen de deux brides, de préférence coniques,
Résumé,
En résumé l'invention concerne séparément,ensemble ou en combinaison :
1.
Un joint universel en ressort à boudin ayant un joint rotule disposé à l'intérieur du ressort pour supporter les ex- trémités des arbres qui doivent être accouplés et permettre des changements de longueur du ressort, tel que la compression maxi- ma du ressort, ou de chaque ressort dans le cas de l'emploi de plusieurs ressorts disposés en parallèle, est moindre que le diamètre extérieur du ressort.
2, L'extrémité de l'un des arbres ou le tourillon fixé dans cette extrémité peut glisser dans une bague d'un coussinet oscil- lant porté sur l'extrémité de l'autre arbre.
3. Le coussinet oscillant est monté dans un manchon qui est serré au moyen d'un rebord entre les brides juxtaposées des extrémités respectives de l'un des arbres et du ressort.
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