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PERFECTIONNEMENTS AUX JOINTS UNIVERSELS.
La présente invention concerne les joints universels, et plus particulièrement les joints dans lesquels chacun des organes d'assemblage présente une fourchette enserrant entre ses bras un organe de roulement intermédiaire tel qu'une rotule, les fourchettes des organes d'assemblage étant disposées dans deux plans rectangulaires et chacun de ces deux orga- nes pouvant se déplacer angulairement par rapport à l'organe intermédiaire dans le plan de sa. fourchette,
La présente invention a pour objet un joint universel perfec- tionné capable de transmettre un couple assez important à des vitesses éle- vées et offrant, en outre, le gros avantage de réduire considérablement les pertes d'énergie par frottement entre les parties mobiles dujoint.
Les frottements dans le joint en service se traduisent naturellement par un dé- gagement de chaleur, et l'expérience montre que c'est ce dégagement de cha- leur qui limite fréquemment la valeur du couple maximum qui peut être trans- mis par un accouplement de dimensions données, notamment lorsque la vitesse de rotation est relativement élevée;
autrement dit, on ne peut, aux grandes vitesses, appliquer au joint le couple maximum permis par la résistance mé- canique de ses éléments, car les pertes d'énergie par frottement..qui en ré- sulteraient feraient chauffer le joint d'une manière excessive. '
Dans un joint universel comprenant deux organes d'assemblage mu- nis d'une fourchette dont les bras sont disposés suivant deux plans rectangu- laires et sont respectivement en prise avec deux gorges circulaires formées autour d'un organe intermédiaire sensiblement sphérique, on prévoit, confor- mément à la présente invention, à l'intérieur de chaque bras de fourchette, une gorge concentrique à l'organe intermédiaire et formant, avec la gorge @
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correspondante de celui-ci,
un chemin de roulement pour des organes de rou- lement assurant la transmission du couple entre la fourchette considérée et ledit organe intermédiaire.
De préférence, les gorges ménagées dans les bras des fourchettes et dans l'organe intermédiaire, gorges qui constituent les chemins de roule- ment, ont une section sensiblement en V, chacune présentant deux parois in- clinées sur lesquelles portent les organes de roulement. Les parois latéra- les de chaque gorge de roulement des fourchettes et de l'organe intermédiaire peuvent être perpendiculaires entre elles, les parois des gorges de roule- ment complémentaires du bras de fourchette et de l'organe intermédiaire for- mant les quatre côtés d'un carré, lorsque ces gorges sont vues en section ra- diale.
Chacun des organes d'assemblage peut comporter une cage maintenant les organes de roulement correspondants en deux groupes disposés respective- ment suivant les deux bras de la fourchette dudit organe d'assemblage, et chaque cage peut avantageusement avoir la forme d'un C dont la partie ouver- te est située entre les extrémités des bras de la fourchette de l'organe d'assemblage correspondant. Les organes de roulement peuvent, si on le dé- sire, être constitués par des billes métalliques. Toutefois, de préférence, ces organes de roulement sont constitués par des rouleaux cylindriques de longueur légèrement inférieure à leur diamètre.
Ces rouleaux sont avanta- geusement disposés de manière que leurs axes soient alternativement décalés de 90 , de sorte que certains d'entre eux roulent sur l'une des parois la- térales de la gorge de l'organe intermédiaire, tandis que les autres roulent sur l'autre paroi latérale de cette gorge. Dans chaque groupe, les rouleaux peuvent être logés dans une ouverture commune de la cage, de manière à pou- voir se toucher, puisqu'ils tournent, évidemment, dans deux directions rec- tangulaires. De préférence, l'épaisseur de chaque bras de fourchette dimi- nue vers son extrémité libre et présente, à sa surface interne, une nervure médiane dans laquelle est pratiquée la gorge de roulement.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, don- nés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'in- vention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des des- sins que du texte faisant, bien entendu, partie de la dite invention.
La fig. 1 est une vue de côté du mode de réalisation préféré du joint universel, objet de l'invention.
La fig. 2 est une coupe transversale, à plus grande échelle, qui- vant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe axiale suivant III-III de la fig. 1, à plus grande échelle également.
La fig. 4 est une coupe partielle, suivant la ligne IV-IV de la fig. 3, de l'organe d'assemblage de droite, les organes intermédiaires et de roulement étant enlevés.
La fig. 5 est une coupe, à très grande échelle, des gorges en V et de l'un des rouleaux.
La fig. 6 est une coupe longitudinale de la cage de roulement, les galets étant représentés dans leurs positions de fonctionnement.
La fig. 7 est une vue en plan correspondant à la fig. 6.
La fig. 8 est une vue semblable à la fige 7 d'une cage munie de billes à la place de galets.
Le joint universel représenté sur la fig. 1 comprend deux orga- nes d'assemblage 10 et 11 reliés par un élément intermédiaire sphérique 12, de sorte que l'axe de l'un des organes d'assemblage peut prendre un mouve-
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ment angulaire d'amplitude limitée par rapport à l'axe de l'autre, de la manière habituelle dans les joints universels, ce joint étant néanmoins pratiquement rigide vis-à-vis des efforts de torsion, afin de permettre la transmission d'un couple de l'un à l'autre des deux organes d'assem- blage 10 et 11.
La constitution interne du joint apparaît plus clairement sur les fig. 2 à 7. L'organe d'assemblage 10 présente un trou borgne 13 per- mettant de le fixer à son arbre (non représenté) et une partie 14, de plus grand diamètre, sur laquelle est ajusté un manchon cylindrique 15 destiné à coopérer avec un manchon correspondant 15a solidaire de l'organe d'assem- blage 11, pour limiter l'amplitude des déviations angulaires entre les or- ganes 10 et 11. L'organe 10 est en forme de fourchette, son extrémité in- térieure présentant deux bras 16 et 17 dont chacun entoure l'élément inter- médiaire 12 sensiblement sur une demi-circonférence; le plan médian de ces bras de fourchette coïncidant avec le plan de la fig. 3.
En réalité chaque bras de fourchette décroît en épaisseur et en largeur depuis la partie de grand diamètre de l'organe d'assemblage corres- pondant, comme le fait mieux apparaître la fig. 4 qui représente l'intérieur du bras de fourchette 17. On peut voir que la largeur du bras de fourchette 17 diminue fortement vers son extrémité 18, la partie 19 constituant la ra- cine étant de largeur sensiblement égale au diamètre de la partie 14 de l'or- gane 10. Dans le plan médian de chaque bras de fourchette, plan dont la tra- ce est indiquée en 20 sur la. fig. 4, ce bras présente une nervure en arc de cercle 21, dont le diamètre intérieur est sensiblement plus grand que le diamètre extérieur de l'organe sphérique intermédiaire 12 ; la surface inter- ne de la nervure 21 est indiquée en 22.
Elle présente une gorge circulaire 23 dont la section par un plan radial est en forme de V, les deux parois 24, 25 de cette gorge étant perpendiculaires comme on le voit en 26. La gorge 23 s'étend, bien entendu, suivant un arc continu depuis l'extrémité 18 du bras de fourchette 17 jusqu'à la racine 19 de celui-ci, et de la racine du bras de fourchette 16 jusqu'à l'extrémité 27 de ce dernier bras 16. L'or- gane d'assemblage 11 est de configuration identique, ses différentes parties étant désignées, lorsque cela est utile, par les mêmes références suivies du suffixe a. Le plan médian 20a des bras de fourchette 16a et 17a est toutefois à 90 par rapport au plan médian 20 des bras de fourchette 16 et 17, comme le montre la fig. 2.
L'élément intermédiaire sphérique 12 présente, à l'extérieur, deux gorges circulaires 27 et 27a prévues dans des plans diamétraux décalés de 90 l'un de l'autre,.la gorge 27 étant dirigée suivant le plan médian 20 et la gorge 27a suivant le plan 20à. Chacune de ces deux gorges présente, en sec- tion droite, la même forme que les gorges 23 et 23.2,*étant constituée par deux parois se coupant à angle droit et formant un triangle en section ra- diale. Cette disposition apparaît clairement sur la fig. 5 où les parois de la gorge 27 sont indiquées en 28 et 29, l'angle 30 étant un angle droit.
Pour permettre de transmettre un couple entre l'organe d'assembla- ge 10 et l'élément intermédiaire 12 (ce dernier pouvant en outre pivoter li- bremént entre les bras de fourchette 16 et 17), on a prévu deux jeux de rou- . leaux cylindriques 31 et 32 (fig. 3). Chaque rouleau est disposé comme le montre la fig. 5, mais les rouleaux successifs- sont décalés de 90 de manière à permettre au joint de transmettre des couples dans les deux sens, ainsi qu'on le verra par la suite. La fig. 5 montre l'un des rouleaux 31', du grou- pe ou jeu 31, rouleau qui roule entre les parois 25 et 29 des gorges, faisant office de chemins de roulement.
Comme les parois 24, 25, 28 et 29 (vues en coupe radiale) forment les quatre côtés d'un carré, la longueur axiale L du rouleau 31' est très légèrement inférieure au diamètre D ; ainsi par exemple, dans un joint suivant l'invention dans lequel le diamètre des rouleaux est de 4,76 mm, leur longueur axiale est de 4,45 mm. Cette réduction de longueur est évidemment nécessaire pour éviter le grippage et un frottement excessif
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entre les rouleaux et les parois 24 et 28 des gorges. Gomme on l'a déjà signalé, les rouleaux successifs de chaque jeu sont décalés de 90 , de sor- te que les deux rouleaux situés de part et d'autre du rouleau 31' représen- té roulent entre les parois 24 et 28, et ne sont pas en contact avec les parois 25 et 29.
Dans le joint universel représenté sur la fig. 3, chacun des deux jeux 31 et 32 comprend six rouleaux, trois tournés dans une direc- tion et trois dans l'autre, à 90 de la première. Pour maintenir en place les rouleaux 31,32, on a prévu une cage de roulement 33 constituée par une bande métallique ayant, en élévation, la forme d'un C, et dans laquelle sont ménagées, en haut et en bas, deux fentes 34 et 35 dont la longueur et la largeur suffisent juste à loger les rouleaux des deux jeux 31 et 32 respec- tivement. Les rouleaux 31 et 32 sont maintenus librement dans les fentes 34 et 35. Deux jeux de rouleaux analogues 31a et 32a, .sont interposés en- tre les bras de fourchette 16a, 17a et la gorge 27a de l'élément intermé- diaire 12, ces rouleaux étantmaintenus en place par une cage 33a en forme de C analogue à la cage 33.
On remarquera que, la cage 33a passant entre les extrémités de la cage 33, elle forme un arrêt limitant les déplacements angulaires de la cage 33 (voir fig. 3); de même, la partie correspondante de la cage 33 forme un arrêt limitant les déplacements de la cage 33a. Grâ- ce à la perpendicularité entre les axes des rouleaux voisins, il s'ensuit que leurs surfaces contigües se déplacent également dans des directions per- pendiculaires entre elles ; deplus, la zône de contact des surfaces contigües est très réduite, et dans ces conditions, il s'avère inutile de prévoir des moyens pour maintenir les galets écartés. Une simple fente de forme allongée, telle que 34, suffit amplement pour maintenir efficacement les rouleaux, de manière à assurer la douceur de fonctionnement.
Bien qu'il soit préférable d'utiliser des galets comme organes de liaison entre les organes d'assemblage 10 et 11 d'une part, et l'élément in- termédiaire 12 de l'autre, on peut utiliser des jeux de billes roulant entre les chemins de roulement constitués par les paires de gorges complémentaires 23, 27 et 23a, 27a. Cependant, pour éviter un frottement exagéré, il est pré- férable d'éviter que les billes ne frottent les unes contre les autres, et¯on utilisera, dans ce cas, une cage de la forme représentée en 33b sur la fig. 8; cette cage est en forme de C et présente dans ses parties supérieure et infé- rieure, une série de trous 36 contenant chacun une bille en acier 37. Bien entendu, chaque bille porte à la fois contre les deux parois 24 et 25 et con- tre les deux parois 28 et 29.
Il va de soi que l'on peut apporter des modifications au joint qui vient d'être décrit,notamment par substitution de moyens techniques équiva- lents, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. Notamment lorsque les organes de roulement utilisés sont des billes, il n'est pas né- cessaire que les gorges aient en section droite la forme d'un V complet, el- les peuvent, dans ce cas, avoir une forme trapézoïdale, avec des parois la- térales inclinées et un fond plat.
Lorsque les organes de roulement sont des rouleaux et que le joint n'est appelé à transmettre des couples que dans un seul sens, tous les rouleaux pourront être orientés dans la direction vou- lue pour résister à ces couples (au lieu d'avoir leurs axes décalés alterna- tivement de 90 ); le sens de l'entraînement pour lequel le joint est prévu pourra être marqué sur l'un des organes d'assemblage ou sur les deux. Dans chaque jeu de rouleaux, l'un de ces rouleaux pourrait avoir son axe décalé de 90 par rapport aux autres, afin d'assurer la transmission de couples mo- mentanés ou accidentels pouvant éventuellement s'exercer en sens inverse.