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Cette invention se rapporte aux joints universels à vitesse constante, pour accoupler ensemble des arbres rota- tifs, dont les axes font, ou peuvent faire, un angle entre eux.
Le type de joints auquel l'invention se rapporte est celui qui comprend deux demi-joints, dont chacun possède des bras de transmission espaces angulairement, rayonnant à partir d'un bout d'arbre, les bras d'un demi-joint entrant dans les espaces ménagés entre les bras de l'autre demi- joint, et chacun de ces demi-joints portant, montés de ma- nière à pouvoir pivoter sur ses bras de transmission, des organes d'entraînement (tels.que des blocs semi-cylindri- ques), qui agissent conjointement aveo des organes d'en- tratnement correspondants sur'les bras de l'autre demi- joint, pour transmettre l'entraînement d'un demi-joint à l'autre.
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Le but principal de la présente invention est de pré- senter des perfectionnements à ce joint universel pour lui permettra de fonctionner dans des applications où il est nécessaire de contrôler tout mouvement relatif entre les deux demi-joints en direotionaxiale.
Une forte proportion de ces applications se présen- tent dans des cas où l'angle maximum de divergence entre deux arbres est relativement faible, et peut par exemple être de l'ordre de 20 ou moins. Des exemples typiques de cas où un tel joint universel est exigé se trouvent dans les arbres de transmission des voitures automobiles, entre la botte de vitesse et le fourreau de l'arbre.de tansmissio et entre ce.Lui-ci et le différentiel. D'autre buts de cette inven- tion consistent à offrir des perfectionnements qui permet- tront la fabrication de joints relativement peu coûteux, appropriés à une production de masse, et particulièrement adaptés à l'emploi dans les cas où la divergence angulaire des arbres est faible.
Suivant la présente invention, on présente un joint universel du type spécifié ci-dessus, dans lequel chaque demi', joint possède une tige s'étendant diamétralement entre deux bras de transmission opposés, ces deux demi-joints étant assemblés de manière que les deux tiges soient dis- posées en croix l'une par rapport à l'autre, et qu'un bloc de pression soit engagé entre elles. Toute tendance des deux tiges à se séparer entraîne ainsi l'application par celles-ci d'une pression sur ce bloc. La faoe de chaque tige éloignée de l'autre est engagée avec un organe de por- tée, présent dans le corps du demi-joint, ou sur celui-ci, de manière que toute tendance à un mouvement de rapproche- ment des deux demi-joints a comme résultat l'applioation, par chaque tige, d'une pression sur son organe de portée respectif.
L'avantage offert par cette dispositon, ainsi que d'autres avantages, apparattront mieux de la description
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suivante d'un joint universel,, tel que le montrent les des.-
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Dans les dessins annexés :
La figure 1 est une' vue latérale du joint assemblé,. l'enveloppe extérieure étant montrée en coupe; la figure 2 est une vue en plan, prise à 45 de 'la verticale dans la figure 1 l'enveloppe extérieure et les blocs d'entraînement étant enlevés, ; la figure 3 est une vue en dispersion montrant les relations existant entre les différentes parties consti- tuantes; la figure 4 est une vue schématique montrant le fonc tionnement du dispositif de contrainte; la figure 5 est une coupe partielle montrant un dé- tail de construction, et la figure 6 est une coupe partielle montrant égale- ment un détail de construction.
Chaque demi-joint consiste en un court bout d'arbre
10, à une extrémité duquel est formée, d'une même venue, une paire de bras de transmission 11, (voir figure 3), chaque bras étant incliné vers le haut et vers l'extérieur, en s'écartant de l'axe de l'arbre, l'angle d'inclinaison des deux bras par rapport à cet axe étant le même pour chaque demi-joint.
Dans le cas où on désire placer ce joint dans un système de transmission existant, (par exemple un arbre de transmission de véhicule) on peut adopter la méthode appropriée suivante pour fixer un demi-joint sur une bride percée d'une ouverture. Le bout d'arbre 10 du demi-joint peut avoir son extrémité rayée d'une série de stries, après qu'elle a été tournée à un diamètre approprie, (si néoes-
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saire),, puis introduite de force dans l'ouverture de la bri de, et bloquée par soudure.
D'un autre côté, chaque demi-joint peut être fabriqué avec une bride appropriée sur son'bout d'arbre .10.
La largeur de chaque bras 11 augmente à partir de sa liaison avec le bout d'arbre 10, vers son bord extérieur 12, et la surface extérieure 13, entre ces deux positions, ap- partient essentiellement à la surface d'un cône ayant le même axe que le bout d'arbre. Sur son bord 12, la face ter- minale extérieure 14- du bras est dirigée en sens inverse, et fait également partie de la surface d'un cône de même axe que le bout d'arbre.
Cette conformation de chaque demi-joint permet de l'obtenir par matriçage, les différentes surfaces extérieu- res telles que 13 et 14 présentant une dépouille naturelle, qui élimine toute difficulté dans la séparation de la pièce forgée et de la matrice, de même que dans la conception de cette dernière.
Chaque bras 11 porte deux gorges 15, de section trans versale semi-circulaire destinées à recevoir les blocs d'en- traînement 16 semi-cylindriques, constituant les organes d'entraînement entre les deux demi-joints. Les gorges 15 sont creusées dans les faces latérales des bras 11, et l'axe de chacune d'elles est incliné de 45 environ par rapport à l'axe du bout d'arbre 10. Les axes de toutes les gorges 15,' de chaque demi-joint respectif, convergent vers l'avant, jusqu'à l'axe du bout d'arbre.
Un autre avantage de cette forme particulière de cha- que demi-joint est qu'elle permet d'obtenir simplement et économiquement des gorges 15 précises par les opérations ha- bituelles de forage et d'alésage. Un demi-joint peut être forgé aveo les bras massifs 11 et sans gorges, celles-ci étant usinées par après, ou bien la pièce venant de forge peut être massive, sans espaces ménagés entre les bras (el- les auraient par exemple la orme d'un double tronc de cône).
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Q1..'!.;dil"G tbous peuvent'ensuite." être forés et, alésés à 11' empJ.a-" cement des gorges,, et le métal en excès,, entrée, les bras, ' découpés pour laissera les g@rges semi oylindriques 15' dési-. réesd..
Un blec semi-cylindrique 16 est Monté dans chaque gorges sur sa, face inférieure cintrée 17..Chaque bloc' portes une entaille transversale 18 prévue 'pour se placer ' au-dessus de l'extrémité en saillie d'un goujon de blocage 19, chassé dans un trou foré dans le bras de transmission, à partir du fond de la gorge 15. Ce goujon sert à empêcher le bloc de se déplacer longitudinalement hors de la gorge (voir figures 3 et 6).
En variante, les blocs 16 peuvent être maintenus en place et empêchés de se déplacer longitudinalement au moyen d'organes de butée, fixés individuellement aux bras 11, aux extrémités intérieures et extérieures des blocs, chacun de ces organes engageant deux blocs, entre lesquels il est pla- cé. On peut prévoir une rainure annulaire à chaque extrémité du bloc, pour recevoir une petite saillie de l'organe de butée correspondant.
Lorsque les deux demi-joints, avec leurs blocs asso- ciés (au nombre de quatre pour chaque demi-joint) sont as- semblés, les bras de l'un pénétrant dans les espaces ménagés entre les bras de l'autre, les faces planes des blocs 16 viennent en contact d'entraînement, et le joint constitue alors un joint universel à vitesse constante, fonctionnant suivant les principes connus.,
Afin d'interdire complètement le joint à la boue ou à l'humidité, et de retenir le lubrifiant, lorsque celui-ci est présent, un anneau extérieur 20 (figure 1) entoure les bras de transmission9 et permet en même temps la fixation d'un carter souple.
L'anneau 20 porte à chaque extrémité une petite lèv@ périphérique 21 s'étendant radialement vers l'extérieur. Le
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carter souple revêt la forme de deux parties de cylindre 22 en caoutchouc, ou en un matériau souple similaire, dont une extrémité a un diamètre réduit et porte une lèvre ren- trante 23, prévue pour pénétrer dans une rainure périphéri- que 24, du bout d'arbre 10 du demi-joint, près des bras de transmission. L'autre extrémité agrandie 25 de chaque car- ter 22 en partie cylindrique, est prévue pour se placer au-dessus de la lèvre périphérique 21 de l'anneau extérieur, et elle présente une courte partie axiale assise sur la surface extérieure de l'anneau 20, entre ses extrémités.
Lorsque les deux parties 22 du carter souple sont ainsi as- semblées sur l'anneau 20, elles sont agrafées en position au moyen d'un collier métallique 26, qui entoure l'anneau, et dont les extrémités sont engagées dans une boucle.
Lorsque la divergence angulaire des arbres se produit pendant le fonctionnement, le caoutchouc de l'une et l'au- tre parties 22 du carter souple ne présente pas de faux pli susceptible d'entraîner sa déchirure, mais chaque par- tie en caoutchouc est simplement animée d'un mouvement de diaphragme,.qui, conjointement avec le mouvement relatif des deux demi-joints, exerce une action de pompage sur la graisse, ou sur tout autre lubrifiant, à l'intérieur du car- ter assurant ainsi une distribution adéquate et efficace du lubrifiant. L'anneau extérieur 20 agit également comme une sorte de bague de projection pour toute graisse ou lu- brifiant projeté contre l'intérieur de cet anneau.
Sauf en cas de distribution inégale du lubrifiant, et de la densité du métal, le joint est parfaitement équi- libré, et par un choix approprié de la longueur du collier métallique 26 autour du carter, et de la dimension de la boucle, toute possibilité de déséquilibre due à ces faoteurs peut être éliminée en grande partie.
'Le dispositif de contrainte qui contrôle le mouvement axial relatif des deux demi-joints, et qu'on peut apercevoir le mieux dans les figures 3,4 et 5, comprend les deux tiges
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27,le bloc de pression central 28 et deux organes de portée 29.
Chaque bras de transmission porte sur sa surface ter- minale 14 un bossage surélevé 30 au travers duquel on a foré un trou 31, à angle droit par rapport à l'axe du bout d'ar- bre 10. Une des tiges 27 est insérée dans chacune de ces paires de trous 31.
Les tiges sont empêchées de sortir des trous forés dans les bras par la présence de l'anneau extérieur 20, et, si on le désire, les deux vis 32 qui fixent l'anneau à un demi-joint peuvent, être disposées, comme le montre la figu- re 5, pour se visser dans des' trous taraudés dans les extré- mités d'une des tiges 27.
La figure 4 est un croquis schématique montrant la manière dont les deux tiges s'engagent dans le joint assem--. blé et dans lequel les deux organes 33 représentent les deux moitiés du joint.
On verra que le bloc de pression 28 est disposé entré les tiges 27, et qu'il comprend une pièce (qui peut être en bronze) dans laquelle deux faces latérales opposées por- tent des gorges semi-cylindriques 34, disposées à angle droit l'une par rapport à l'autre. Le bloc 28 est inséré entre les deux tiges 27, de manière que celles-ci portent dans les gorges 34.
Dans cette disposition, chaque tige 27 est capable d'un mouvement de glissement axial par rapport au bloc de pression 28, de manière qu'une action de "oisea.ux" a lieu entre les tiges, lorsque le joint fonctionne. La présence de ces tiges n'a aucune interférence avec les caractéristi- ques de vitesse constante du 'joint.
Le dispositif de contrainte est oomplété par les deux organes de portée 29, dont chacun consiste en une cla- vette semi-circulaire, reposant dans une entaille 35 décou- pée dans le demi-joint, entre les bras de transmission. Les
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barres 27 portant contre les faces planes des organes 29, qui peuvent basculer dans les entailles 35 pendant le fonc- tionnement du joint.
Lorsque le joint fonctionne sous une tension axiale, tendant à en séparer les deux moitiés, les deux tiges 27 ap- pliquent une pression vers l'intérieur sur le bloc 28, et lorsque le joint est soumis à une compression tendant à rap- procher les deux demi-joints, la pression des tiges est ap- pliquée aux organes de portée 29.
Cette disposition donne une distribution uniforme de la charge, et maintient par conséquent à un minimum les tensions imposées au joint, par suite des actions de trac- tion et de compression.
Si on désire un joint dans lequel doit exister un mouvement axial relatif d'amplitude prédéterminée, entre les deux moitiés, ceci peut être réalisé par le choix d'une épaisseur appropriée pour le bloc de pression 28.
On considère qu'il existe un champ d'application beaucoup plus vaste pour un joint universel à vitesse cons- tante susceptible d'une divergence angulaire pouvant aller jusqu'à 20 que pour un .joint capable d'une divergence su- périeure à 20 et pouvant aller jusque 40 .
Comme indiqua, on croit que le joint suivant la pré- sente invention trouvera une application très avantageuse dans les transmissions .de véhicules à moteur, et qu'il de- vrait avoir une vie plus longue que les joints et les ac- couplements existants. Comme l'arbre de transmission d'un véhicule à moteur n'a pas une vitesse angulaire parfaite- ment uniforme, on croit que la présente invention, avec ses caractéristiques de vitesse constante, devrait aider à l'obtention d'un fonctionnementplus régulier et moins bruyant.