"Articulation à la Cardan"
La présente invention concerne une articulation à la Cardan composée de deux fourches d'articulation, chacune en une seule partie, et d'un croisillon qui, par ses tourillons, est monté dans les deux oeillets de chacune des fourches, au moins deux roulements à rouleaux cylindriques de préférence sans cage et servant à la transmission du couple moteur étant juxtaposés dans chacun des oeillets dans lesquels est en plus prévu un palier de butée axiale séparé pour assurer le centrage mutuel des deux fourches.
Lors de l'étude de telles articulations à la Cardan les <EMI ID=1.1> satisfaites
- a) pour un couple moteur prédéterminé à transmettre par l'articulation, le diamètre de rotation le plus grand de cette articulation (les dimensions extérieures dans le sens radical) doit être aussi petit que possible;
- b) les roulements servant de paliers au croisillon dans les fourches de l'articulation doivent assurer une durée de service aussi longue que possible;
- c) pour simplifier la structure et assurer une résistance à la torsion aussi élevée que possible, même en présence de grands angles de flexion, les fourches doivent être en une seule partie.
Une articulation à la Cardan connue (voir la demande de brevet DT-OS 20 47 420) comporte dans chaque oeillet de fourche deux roulements à rouleaux cylindriques juxtaposés (ou, en d'autres termes, un roulement à deux rangées de rouleaux cylindriques). Dans cette articulation connue, ainsi que dans d'autres articulations à la Cardan connues de construction habituelle, un compromis a été réalisé entre les exigences énumérées ci-dessus. En effet, on fait usage de fourches d'articulation en une seule partie, ce qui procure l'avantage de la simplicité et d'une résistance élevée à la torsion. Cependant, afin que l'on puisse introduire le croisillon dans les fourches par ses tourillons, ces derniers doivent être relativement courts et les roulements à rouleaux cylindriques doi-
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radical par rapport aux axes de rotation des fourches d'articulation). Ceci a pour conséquence que la zone comprise entre l'extrémité radialement extérieure des roulements à rouleaux cylindriques et le diamètre de rotation le plus grand ne peut être utilisée pour transmettre le couple moteur. Ceci revient <EMI ID=3.1>
datiF.90
satisfaite de manière optimale.
Inversement, lorsque l'on utilise des fourches d'articulation subdivisées (décrites dans le brevet DT-AS 19 14 039), la condition a) peut certes être satisfaite, car avec de tel-
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ches est sans problème, même si les tourillons sont longs et les roulements repoussés loin vers l'extérieur jusqu'au diamètre de rotation maximum. Mais du fait qu'elles sont en plusieurs parties la résistance à la torsion de ces fourches diminue dans une grande mesure, notamment lorsque l'articulation travaille sous un angle de flexion relativement grand.
Il s'ensuit que sous charge élevée les fourches d'articulation et les coussinets se trouvent déformés, ce qui réduit soit la capacité de charge des paliers, soit la longévité de ceux-ci. En d'autres termes, le bénéfice théoriquement acquis, en ce qui concerne le couple moteur transmissible, en disposant les paliers près du diamètre de rotation le plus grand, se trouve en grande partie annihilé par la moindre résistance à la torsion des fourches d'articulation. En même temps, la résistance à la torsion généralement requise n'est plus assurée.
La présente invention a donc pour but de concevoir une articulation à la Cardan qui permette, en conservant les fourches en une seule partie, soit de réduire le diamètre de rotation maximal pour un couple moteur donné, soit, pour un diamètre de rotation maximal prescrit, de transmettre un couple moteur plus grand.
Pour atteindre ce but, l'invention prévoit que dans chacun des oeillets de fourche au moins le roulement à rouleaux cylindriques situé radialement le plus à l'extérieur
(par rapport à l'axe de la fourche d'articulation) prend appui sur un tronçon de tourillon formant gradin de diamètre
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tronçon. L'invention est donc basée sur la constatation que
la zone comprise entre l'extrémité extérieure de l'ensemble
du palier et le diamètre de rotation maximal et qui, dans les articulations à la Cardan connues dont les fourches sont en
une seule partie, n'est pas utilisée pour la transmission du
î couple moteur, peut pourtant, sous certaines conditions, par-
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que le croisillon devait avoir une conception telle que malgré le fait que les fourches sciant en une seule partie on puisse quand même l'introduire dans celles-ci bien que les tourillons aient une longueur un peu plus grande. Dans ce but on aurait pu concevoir d'introduire une rallonge dans chaque tourillon après mise en place dans les fourches. Cette rallonge aurait pu servir d'appui à un roulement supplémentaire. Cependant, il aurait fallu prévoir entre le croisillon et les rallonges! une liaison amovible afin de pouvoir, en cas de besoin, reti- rer le croisillon des fourches. Cette liaison amovible serait alors, en service, sollicitée extrêmement fortement par un
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cela la solution selon l'invention permet de conserver la construction monobloc des croisillons, de sorte que le couple de flexion peut être plus aisément supposée dans les tourillons.
L'idée importante à la base de l'invention est donc de prévoir qu'au moins un roulement supplémentaire, à savoir au moins celui qui, par rapport à l'axe de la fourche d'articulation, est radialement le plus loin vers l'extérieur, repose
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Ce tronçon présenta donc sur toute sa longueur un diamètre plus petit sensiblement constant - en règle générale considérablement plus petit - que la partie principale du tourillon. Il a en effet été constaté qu'un croisillon monobloc ainsi <EMI ID=10.1>
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tourillons et la conservation de la construction monobloc des fourches, être très bien introduit dans ces dernières.
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tion d'une articulation à la Cardan comportant plusieurs roulements dans chaque oeillet de fourche et ayant des tourillons dont le diamètre va en s'amincissant vers l'extérieur. Cependant, cette disposition connue a pour objet de résoudre un problème tout différent de celui auquel s'attaque la présente invention. En effet, il est question dans ledit brevet suisse d'améliorer le centrage des arbres à réunir par l'articulation à la Cardan. Dans ce but, au moins l'un des roulements dans chaque oeillet est conçu en tant qua roulement à aiguilles conique. En conséquence, chaque tourillon présente un tronçon conique. Il est vrai que le croisillon peut, malgré la longueur relativement grande de ses tourillons, être introduit dans des fourches en une seule partie.
Pourtant, cette disposition connue est impropre à résoudre le problème auquel s'attaque l'invention; en effet, on ne peut, avec des roulements à aiguilles coniques ou même avec des roulements à rouleaux coniques, parvenir à augmenter notablement le couple moteur transmissible. Ce problème ne peut au contraire être résolu qu'en faisant usage, exclusivement;, de façon connue en
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lon monobloc dans des fourches elles aussi en une seule partie, il faut en outre que les tourillons soient, comme déjà mentionné ci-dessus, en gradins. Dans cette disposition selonl'invention, on renonce donc intentionnellement à faire participer les roulements au centrage mutuel des deux fourches, ce centrage étant au contraire assuré, de manière connue en soi,
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couple moteur.
couple moteur.
Grâce à l'invention il est maintenant possible de prévoir des arbres articulés là où cela n'était jusqu'à présent
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couple moteur à transmettre. Ceci est particulièrement important, par exemple dans la transmission motrice de laminoirs. On sait en effet que dans cette application le diamètre de rotation maximal des articulations à la Cardan disposées sur les tourillons d'entraînement des cylindres est limité par le diamètre imposé à ces cylindres.
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moins le roulement situé radialement le plus loin à l'exté-
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din (étagement) de plus petit diamètre, on a voulu exprimer que le croisillon pourrait éventuellement être conçu aussi de façon que chaque tourillon comporte par exemple deux tronçons étagés ayant chacun un diamètre plus petit, si une telle disposition s'impose dans l'intérêt de l'introductibilité du croisillon dans les fourches de l'articulation. Dans ce cas, chacun des deux tronçons peut servir d'appui à un roulement; toutefois, en règle générale, il suffit de prévoir un seul étagement à chaque tourillon. Dans la plupart des cas, ce tronçon de tourillon radialement le plus loin vers l'extérieur servira à supporter un seul roulement supplémentaire; dans certains cas il pourra cependant recevoir deux roulements juxtaposés dont d'ailleurs les chemins de roulement pourront avoir des diamètres différents.
Les roulements à rouleaux cylindriques affectés à un tronçon de tourillon de diamètre réduit peuvent avoir un chemin de roulement plus petit que celui des autres roulements
à rouleaux cylindriques, par exemple pour les adapter \la <EMI ID=19.1>
tion du coussinet et éventuellement d'un couvercle de palier séparé. Lorsque par contre tous les roulements à rouleaux cylindriques ont le même diamètre de chemin de roulement, on s'assure l'avantage d'un coefficient de portage total plus élevé. Dans cette forme d'exécution il faudra toujours faire en sorte que le ou les roulements à rouleaux cylindriques situés radialement à l'extérieur prennent appui par l'intermédiaire d'une bague intérieure sur le tronçon de diamètre réduit du tourillon. Mais une telle bague intérieure peut aussi être prévue avantageusement pour l'ensemble du montage transmettant une partie du couple moteur, et ce en la concevant sous forme d'une pièce d'usure amovible, de sorte que l'ensemble du croisillon se trouve protégé contre l'usure.
De façon classique, les paliers de butée axiale servit à l'immobilisation radiale (par rapport aux axes des fourches) du croisillon (ou, en d'autres termes, au centrage mutuel des deux fourches) peuvent être disposés dans la zone de chacun des oeillets de fourche qui est située radialement le plus à l'extérieur. Toutefois, pour gagner davantage de place pour les roulements servant à transmettre le couple moteur, il peut être particulièrement avantageux de disposer le palier de butée axiale dans la zone de l'oeillet de fourche qui est située radialement à l'intérieur.
Une combinaison d'ensemble particulièrement rationnelle comportant des paliers de butée axiale disposés radialement à l'intérieur se caractérise par le fait que le coussinet est subdivisé en un couvercle de palier qui sert en même temps de bague extérieure pour le roulement à rouleaux cylindriques situé radialement le plus à l'extérieur, et en une bague extérieure pour les autres roulements, tandis qu'entre ce couvercle et cette bague est enserrée une bagne d'appui qui pénètre dans l'oeillet de la four.
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direction radiale (par rapport aux axes des fourches) est transmise directement du dit palier de butée axiale dans la fourche, par l'intermédiaire de la bague extérieure (alors que dans d'autres dispositions connues une telle force radiale est transmise à la fourche par l'intermédiaire de vis). En même temps, le roulement à rouleaux cylindriques situé radialement le plus loin à l'extérieur peut non seulement être reporté particulièrement près du diamètre de rotation maximal, mais aussi on peut donner à son chemin de roulement un diamètre relativement grand, de sorte que le couple moteur transmissible se trouve augmenté dans une mesure particulièrement grande.
Des exemples d'exécution de l'invention sont décrits ci-après avec référence au dessin, sur lequel
- la figure 1 est une vue, partiellement en coupe longitudinale, d'une articulation à la Cardan,
- la figure 2 est une vue d'une partie de la fig. 1, suivant la flèche II,
- les figures 3 à 5 sont des vues en coupe longitudinale de variantes d'exécution de l'articulation selon les fig. 1 et 2.
On voit aux fig. 1 et 2 l'une des deux fourches en une seule partie 10 d'une articulation à la Cardan dont les oeillets sont désignés par les repères 11 et 12 et, par le repère
13, le croisillon monté dans ces oeillets. Comme d'ordinaire, le croisillon 13 comporte quatre tourillons 14. L'autre fourche de cette articulation n'est pas représentée. Chaque tourillon comporte, contrairement aux tourillons des articulations à la Cardan connues, un prolongement coaxial 14a de diamètre réduit sensiblement constant sur toute sa longueur.
Chaque tourillon 14 est monté dans son oeillet corres-
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rangées de rouleaux cylindriques 15 et, en plus, d'un roulement à une rangée de rouleaux cylindriques 16 disposé radialement à l'extérieur du roulement 15 et dont le diamètre intérieur est plus petit que celui du roulement 15. Ces roulements à rouleaux sont, de façon connue en soi, dépourvus de cages.
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lèsent. Un couvercle de palier 18 sert en même temps de bague extérieure au rouissent 16 situé radialement à l'extérieur.
La bague extérieure du roulement à cinq rangées de rouleaux
15 est désignée par le repère 19. Le couvercle de palier 18
et la bague extérieure 19 sont assemblés l'un à l'autre par des vis 9. Entre ces deux pièces formant ensemble une douille de palier est enserrée une bague d'appui 20 qui pénètre dans l'oeillet 11, de sorte que la douille de palier 18,19 se trouve immobilisée en direction radiale. Dans la présente description, l'expression "en direction radiale" ou "radialement" est toujours utilisée en se référant à l'axe 8 de la fourche 10
de l'articulation.
Pour immobiliser le croisillon 13 dans la direction radiale (en d'autres termes : pour assurer le centrage mutuel
i des deux fourches) il est prévu un palier de butée axiale 21 j affecté à la face d'extrémité radialement intérieure de la bague extérieure 19. L'ensemble du montage est rendu étanche vis-à-vis de l'extérieur par une bague d'étanchéité 22.
On a représenté en trait mixte le croisillon 13 durant son introduction dans la fourche 10. Pour faciliter cette mise ; en place les extrémités des oeillets 11 et 12 présentent des creusures 23. Etant donné que l'extrémité 14a des tourillons
14 a un diamètre plus petit que le reste de ceux-ci, les creusures 23 peuvent être prévues relativement petites, de sorte que la rigidité des fourches n'est nullement compromise.
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comporte un alésage taraudé 27 parallèle à l'axe des roulements. Cet alésage taraudé a pour but, lorsque l'on doit démonter l'articulation, de permettre, à l'aide d'une vis à chasser engagée dans cet alésage, de séparer la bague intérieure 17 du tourillon 14,14a.
On a représenté à la fig. 2, en trait mixte, le plus grand diamètre de rotation D qu'il ne faut en aucun cas dépasser lorsque l'on fait l'étude de l'articulation à la Cardan.
On voit à la fig.3 la fourche d'articulation 30, l'oeillet 31, un coussinet monobloc 38, le tourillon 34, les roulements 35 et 36 qui transmettent le couple moteur, une bagua intérieure 37 pour le roulement 36 situé radialement à l'extérieur, un palier de butée axiale 33 et une bague d'étanchéité
32. Etant donné que le coussinet 38 est d'une seule pièce, on peut donner au roulement radialement extérieur 36 un diamètre plus grand que dans le cas de la fig. 1 (augmentation du coefficient de portage). Toutefois, avec cette disposition, l'immobilisation radiale du coussinet 38 ne peut plus être assurée par une bague d'appui 20 comme dans le cas de la fig. 1; à la place, ce coussinet est fixé à l'oeillet 31 par l'intermédiaire d'une liaison 39 par bride et vis.
Afin d'éviter les inconvénients d'une telle liaison
(encombrement, affaiblissement de l'oeillet 31, vis 39 sollicitées à la traction) il est prévu selon la fig. 4, pour immobiliser dans le sens radial le coussinet 48 également d'une seule pièce utilisé dans cette disposition, une bague d'appui
49 disposée dans le champ radialement intérieur de l'oeillet
41. Dans cet exemple cette bague est sous forme d'une bague
i lamellée dont les spires peuvent être introduites l'une après l'autre dans les rainures correspondantes, par décalage dans la direction circonférentielle. A la place d'une telle bague <EMI ID=26.1>
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ou un segment d'appui qui n'entoure le coussinet 48 que sur une partie de sa circonférence, à savoir dans la zone de la fourche 40 ouverte vers l'extérieur.
Un coussinet 48 immobilisé dans la direction radiale comme représenté à la fig. 4 peut sans difficulté être combiné à la forme d'exécution du montage 33 à 37 du croisillon selon la fig. 3. Par rapport à ce montage, celui selon la fig. 4 se distingue par le fait que le croisillon 44 présente deux réductions de diamètre successives dans sa partie radialement extérieure. Grâce à cette disposition l'introduction du croisillon 44 dans la fourche 40 peut, dans certains cas, être facilitée, voire rendue possible. Les roulements à rouleaux cylindriques 45,46,46a qui servent à transmettre le couple moteur ont tous, comme dans le cas de la fig. 3, le même dia-
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et 46a situés radialement à l'extérieur est affectée une bague intérieure 47 et 47a. Toutefois, il est également possible
de combiner ces deux bagues 47 et 47a pour n'en former qu'une seule, commune aux deux roulements.
Le palier de butée axiale 43 est, sur la fig. 4 et en concordance avec la disposition illustrée à la fig. 3, placé dans la partie radialement la plus extérieure de la fourche. Au lieu de cela il est également possible de disposer ce palier comme dans le cas de la fig. 1, c'est-à-dire dans la par-, tie radialement intérieure de la fourche. Si cette disposition:
est adoptée, il devient possible de repousser encore plus loin vers l'extérieur, dans le sens radial, les roulements servant
à la transmission du couple moteur, de sorte que le couple moteur transmissible peut être encore accru.
La fig. 5 montre une forme d'exécution qui est particu- lièrement favorable en ce qui concerne l'économie moyens
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pièce, le croisillon 54, les roulements à rouleaux cylindriques 55 et 56, un palier de butée axiale 53 et un joint d'étanchéité 52. Tous les roulements à rouleaux cylindriques sont ici supportés directement sur le croisillon, donc sans interposition d'une bague intérieure. Le coussinet 58 présente deux parties de diamètres différents pour tenir compte du fait que le tourillon 54 présente lui-même deux tronçons de diamètres différents, de sorte que dans la partie située radialement à l'extérieur on gagne de la place pour loger une bague d'appui 59 qui sert à immobiliser radialement le coussinet 58.
REVENDICATIONS
1.- Articulation à la Cardan composée de deux fourches d'articulation, chacune en une seule partie, et d'un croisillon qui, par ses tourillons, est monté dans les deux oeillets de chacune des fourches, au moins deux roulements à rouleaux cylindriques de préférence sans cage et servant à la transmission du couple moteur étant juxtaposés dans chacun des oeil- lets dans lesquels est en plus prévu un palier de butée axiale séparé pour assurer le centrage mutuel des deux fourches, cette articulation étant remarquable en ce que dans chacun des oeillets de fourche (11,12) au moins le roulement à rouleaux cylindriques (16) situé radialement le plus à l'extérieur (par rapport à l'axe (8) de la-fourche d'articulation
(10) prend appui sur un tronçon de tourillon (14a) formant gradin de diamètre réduit et sensiblement constant sur toute
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