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B R E V E T D'INVENTION Joint de transmission homocinétique "
La présente invention a pour objet un joint de transmis- sion homooinétique, applicable notamment à la traction avant des véhicules automobiles.
Tous les joints de transmission à couples d'emboîtement sont caractérsisés (ainsi que, pour la première fois, l'au- teur de la présente invention l'a décelé et géométriquement démontré ; voir Le Génie Civil du 15 Avril et du 10 Juin 1933) par la combinaison de deux couples rotondes liés par un cou- ple plan ; mais le joint qui fait l'objet de la présente in- vention se distingue, en particulier, des autres joints ana- logues connus par ce fait que, de lui-même, il donne obliga- toirement un homocinétisme absolu sans nécessitér à ceteffet, comme ces autres joints, une liaison extérieure complémentai- re pour maintenir les deux arbres à unir dans la position concourante,et, par suite, la symétrie.
Et le dit joint, objet de l'invention, présente en outre , par rapport aux autres joints de la même famille, une extrême simplicité et une grande facilité de réalisation mécanique.
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Ce joint est caractérisé essentiellement par le fait que les deux arbres à unir comportent à leurs extré- mités en regard (identiques, géométriquement) des articula- tions de pivotement (formant couples rotondes) pareillement disposées et munies de faces planes parallèles portant contre les faces planes d'une pièce (formant couple plan) qui est reliée par un élément coulissant à une rotule sphé- rique (formant couple sphérique) dont le centre est le ' point géométrique de rencontre des dits arbres, lesquels viennent, d'autre part, buter contre cette rotule. Grâce à cette liaison coulissante (couple prismatique) entre la rotule formant couple sphérique et la pièce formant couple plan, cette dernière se trouve maintenue dans l'espace et ne peut partir à la dérive..
Chaque articulation de pivotement (ou couple rotoïde) peut être constituée, notamment, par un système de dés ou autres organes à faces planes parallèles reliés, perpendicu- lairement à l'arbre correspondant, au moyen d'un pivot,ou par une pièce unique (évidée, et à faces externes planes et parallèles) pivotée sur l'arbre', ou mieux encore par deux dés ou pièces rotondes (dont la section droite est en forme de segment) logés dans un alésage à l'extrémité de l'arbre, laquelle extrémité, dans ce cas, est ouverte en forme de fourche.
La pièce à faces parallèles formant couple plan peut - être constituée, notamment, par deux plateaux coiffant extérieurement les deux couples rototdes (dés, ou autres organes, ou pièces de pivotement) et travaillant par leurs faces internes, ou mieux encore par un plateau unique coif- fé par les deux couples rotoldes (chacun étant constitué par le deur dés dont la section droite est en forme de segment) et travaillànt par ses faces externes,
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La rotule formant couple sphérique peut être logée entre les deux plateaux du couple plan, ou au contraire peut entourer le plateau unique du couple plan.
Dans le premier cas, les deux plateaux du couple plan seront reliés par une tige coulissant dans la rotule; dans le second cas, les deux portées sphériques de la rotule seront reliées par une tige coulissant dans le plateau unique du couple plan.
Mais, dans tous les cas, le couple plan et le couple sphéri- que seront liés entre eux par un couple prismatique (couple de glissement).
Donc, en plus de la combinaison des deux couples rotoides et du couple plan (déjà connus dans les joints à couples d'emboîtement), on trouve ici, c'est-à-dire ,dans le joint conforme à l'invention, un couple sphérique (contre lequel appuient axialement les deux arbres à lier, ce qui assure la symétrie "a priori") et un couple coulissant reliant le couple plan au dit couple sphérique.
Aux dessins ci-joints, on a représenté, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes de réalisation de l'objet de l'invention.
Dans ces dessins : fig.let 2 définissent le joint sous sa forme générale et schématique; les deux figures le montrant, pour une même obliquité, dans deux positions rotatives différentes et décalées d'un quart de tour; fig. 3 représente le joint (dont la pièce formant le double plateau, et les dés de pivotement sont établis suivant une variante appropriée) adapté à un système de "traction-avant" pour automobiles; fig. 4 est une coupe horizontale du joint dans ce même dispositif de fig. 3;
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fig. 5 représente, sous forme perspective, la pièce formant le double plateau, dans ce cas; fig. 6 est la coupe, en section droite, d'une ébauche matricée destinée à fabriquer, par fraisage, ce double plateau;
fig. 7 représente, en perspective, un des systèmes pivo- tants à faces parallèles correspondant aux fig.l et 2 (système de deux dés fixés à un axe pivotant commun) ; fig. 8 et 9 représentent en projection orthogonale, et fig.10 en perspective, un des systèmes pivotants à faces parallèles dans le cas du joint indiqué aux fig. 3 et 4; fig. 11 et 12 représentent, en coupe longitudinale et en coupe transversale respectivement,un des arbres à lier compor- tant un système pivotant à faces parallèles réalisé suivant une autre variante;
fig.13 et 14 montrent, dans deux positions successives de rotation décalées dtun quart de tour, une autre variante particulièrement intéressante du joint, le couple plan étant réalisé par un plateau unique que coiffent les deux couples rotoïdes ; fig.15 est une vue perspective de la pièce formant, dans ce cas, une moitié de dé pivotant; fig.16 est une variante d'exécution, dans ce même cas,de la rotule dont les deux portées sphériques et la tige de liaison sont réalisées dtun seul morceau; fig. 17 est le schéma d'une autre variante du joint.
En se roportant aux fig.1 et 2, on voit que les extré- mités des deux arbres concourants a et a' sont ''.identiques géométriquement, et munies de pivots b et b' liés respective- ment aux paires de dés C1 ,c2, c'1 c'2 Les axes des arbres a et a' concourent au point 0 qui est le centre d'une sphère-e sur laquelle, par l'intermédiaire des portées aphéri-
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ques d et d', s'appuient les deux arbres a et a' . Cette sphère e est percée d'un trou dans lequel coulisse un axe ± qui réunit, perpendiculairement à leur plan et centré'sur eux les deux plateaux circulaires g1, g2, à faces parallèles.
Les deux pivots b et b' formant les deux couples rotondes, et le couple plan est réalisé au moyen des deux plateaux parallèlesfil et embrassant les deux systèmes pivotants à faces parallèles et obligeant les axes des deux pivots à toujours être dans un même plan. Enfin, la sphère e assujettissant les deux axes a,a' à se rencontrer toujours en son centre 0 crée, dans ces conditions, "a priori" la symétrie, donc l'homocinétisme; et la barre f qui, périodi- quement, glisse à l'intérieur de la sphère e permet le mouve- ment relatif désiré de l'ensemble des plateaux, et assure son maintien parfaitement défini durant la rotation.
La fig. 3 montre le joint adapté à un système de "traction-avant". L'arbre a reçoit le mouvement et le transmet à l'arbre a'.
Le dispositif d'adaptation qui entoure le joint pro- prement dit (objet de la présente invention) peut être réalisé de bien des manières : soit suivant l'un quelconque des modes classiques et connus à roues indépendantes ou non, soit autre- ment. Dans la solution représentée sur le dessin, l'essieu- avant h de la voiture porte, boulonné sur lui, ou venu de matriçage, le bras-support h1' La coquille fondue hémisphéri- que 1 est coiffée du couvercle i' boulonné sur elle suivant le plan diamétral A-A, et au moyen de collerettes il et i' Entre ces deux pièces se trouvent serrés les deux pivots 1 et k.
Le pivot'supérieur 1 subit, par l'intermédiaire d'un roulement Timken ou autre (ou simplement d'une portée plane), en particu- lier ,une poussée verticale de haut en bas provenant du poids de la voiture. Le pivot ihférieur k reçoit le levier articule
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sur la barre de direction et, éventuellement, celui de commande du braquage (ces leviers peuvent être placés ailleurs). La coquille 1 porte, en plus, le fasque de frein, et, par l'em- ploi de roulements appropriés, l'arbre et le tambour de frein. Ët son pivotement se fait suivant l'axe X-X. (Sur le dessin, la fusée a' est sans "carrossage" par rapport à l'axe X-X.
Pratiquement, l'inclinaison de la roue sur l'axe X-X existerait).
La coquille sphérique 1 est enfermée dans le logement formé par la coquille 1 et le couvercle i' Elle est liée, au moyen de roulements appropriés, à l'axe a, lequel est entraîné (dans son mouvement de rotation), soit par joint flexi- ble, soit par cardan coulissant, soit de toute autre façon convenable. Et les flexions des ressorts de suspension se tradui- sent par un léger pivotement de l'ensemble (coquille 1 et arbre a) autour de l'axe horizontal projeté en bout au point 0.
Un dispositif rationnel de graissage assure la lubrifica- tion; et des joints d'étanchéité empêchent les sorties d'huile et les entrées de poussière.
Le joint de transmission proprement dit, objet de l'invention est tel que défini précédemment. Mais, afin dtobte- nir'une grande rigidité du système les deux plateaux parallèles .Si et g2 (bout en diminuant le diamètre de l'axe f, ce qui per- ment d'avoir une plus grande portée des embouts sphériques d et d' des arbres a et a' et, par conséquent, un braquage plus important, atteignant alors facilement quarante et quelques degrés, sans craindre que la sphère e tende à s'échapper de son logement), la pièce constituant les deux plateaux g1 et peut être faite comme suit :
dans une grosse barre, ou dans une pièce matricée (fig. 6) on exécute deux coups de "fraise trois.taille s" de manière à dresser les deux plans parallèles utiles, en laissant entre eux les deux supports , (à section triangulaire curvi- ligne) qui donneront le maximum de rigidité pour le minimum 4
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d'encombrement (fig. 5). Mais de nombreuses variantes sont . évidemment possibles quant à ce dispositif du double pla- teau.
Les systèmes pivotants à faces parallèles peuvent aussi trouver des réalisations multiples. Ainsi, les doubles dés c1, ±2 et c'1'c'2(fig.1, 2 et 7), au lieu d'être disposés de manière que ce soit leur axe support de pivote- ment(b ou b') qui tourne dans l'arbre correspondant (comme prévu sur le dessin), peuvent, au contraire, coiffer les deux extrémités sortantes d'un axe emmanché fixe dans l'ar- bre, et pivoter sur ses portées cylindriques sortantes -des butées axiales étant alors convenablement prévues.
On pourra aussi établir ces systèmes pivotants à faces planes comme représenté aux fig. 5 et 4, et plus en détail aux fig. 8 à 10, Cette variante permet de réaliser un bon contact (donc une faible pression unitaire, une moindre usure et l'absence de grippement),une forte rigidité et une tenue très sûre, Dans cette variante, tout se passe comme si les dés précédents c1 ,c2 et c'1 et c'2 étaient réunis respectivement, en c et c', Pour obtenir l'évidement de ces pièces, on peut employer une "fraise deux tailles" dont les positions relatives limites passent de Y1 à Y2 (fig,9) ou bien faire un brochage.
Les fig.11 et 12 montrent encore une autre dispo- sition possible dans la réalisation des pièces pivotantes.
Dans ces figures, les doubles dés c c sont constitués par une pièce en forme de double T reliée à l'arbre ± par un axe support de pivotement b.
Dans la variante des fig.13 à 15, les' deux arbres concourants a, a portent chacun, et de manière identique géométriquement, un alésage a1 et a'1 cylindrique de révolu- tion et ouvert (c'est-à-dire en forme de fourche) constituant
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le logement du couple rotoïde correspondant.
Les deux couples rotondes ont pour axes géométriques, respectivement, les droites X et X' pareillement disposées, et de préférence perpendiculaires, chacune, à l'arbre cor- respondant..
Chaque couple rotoïde ou dé de pivotement est maté- rialisé au moyen de deux pièces identiques telles que b b ou b' b' qui sont entrées par l'ouverture de la fourche correspondante et placées contre les parois de son alésage.
Chaque pièce b ou b' présente, en bout, deux collerettes ou joues d'appui qui la fixent dans le sens axial.
Le couple plan est matérialisé au moyen du plateau circulaire et à faces planes d qui se loge dans chaque fourche entre les deux pièces correspondantes et respectives b b , b'b'. Sa rectification est extrêmement commode,
Pour fabriquer les pièces b b', on pourra, par exemple, tourner une barre tréfilée cylindrique possédant un méplat.
Les joues étant ainsi obtenues, on exécutera, alors, un fraisa,-*. ge (dans le sens longitudinal) de largeur égale à l'épaisseur du plateau d, ce qui donne les deux morceaux constituant cha- que dé et dont la rectification, après traitement thermique, est facile.
On peut aussi prévoir deux barres séparées et iden- tiques, tréfilées au profil en travers des pléces b ou b'; ces deux barres, qu'un montage maintiendra écartées à une distance égale à l'épaisseur du plateau d (les faces planes se faisant vis-à-vis) subiront alors ,sur leur face externe cylindrique utile, ou un tournage, ou un fraisage au plateau circulaire.
La rotule sphérique dont les deux calottes h h sont liées entre elles par la barre entretoise e sert de butée aux deux arbres..!. et a', chaque fourche étant munie, à cet
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effet, et dans sa zone terminale, dtune portée sphérique cor- respondante (portées et a'2). Cette sphère oblige ainsi les deux arbres à être concourants - ce qui, dans le cas par- ticulier, entraîne la symétrie; donc l'homocinétisme.
Mais, de plus, le couple plan (réalisé par le plateau d) est lié au couple sphérique (réalisé par la rotule h du centre 0) au moyen d'un couple glissant (appelé,encore, couple de coulissement ou couple prismatique) réalisé par la barre entretoise e sur laquelle coulisse le plateau d muni,à ce sujet, d'un trou d'alésage correspondant ; cette liaison assurant le maintien correct du système à couple plan qui, sans cela, s'en irait à la dérive et s'échapperait de son logement.
Des échancrures et arasement convenables seront utilement pratiqués sur les pièces qui en ont besoin atin de permettre l'encombrement minimum (par le resserrement compact et maximum de tout le dispositif) et les fortes inclinaisons des arbres a et at l'un sur l'autre. Le dessin indique ces arasements et ces échancrures (celles-ci en f et!: par exemple). Il est évident qu'une telle solution donne un joint robuste, très peu encombrant et d'une fabrication particulièrement facile (donc peu onéreuse). Et les portées d'appui se font sur des surfaces grande? et qui se conservent en dépit des inclinaisons variables, (ce qui donne de faibles pression unitaires).
Mais il est évident aussi, que de multiples autres varian- tes de détail concernant la répartition de matière, les formes, les échancrures, etc... restent admissibles et font, bien enten- du, partie de l'invention. En particulier, on peut augmenter le diamètre de la barre entretoise e jusqu'à ce qu'elle attei- gne le diamètre de base des calottes h . Et dans ce cas, le montage, rend cet ensemble (calottes h h et barre e) réalisable d'un seul morceau (fig.16) ce qui (Sonne un bon avantage de fa- brication tout en réduisant fort peu la résistance duplateau,
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Et d'autres variantes sont également possibles dans la constitution des des de pivotement - qui, par exemple, peuvent être, chacun, en forme de mortaise et d'un- seul morceau appro- prié.
Variantes, aussi, dans la réalisation de la rotule sphérique et la barre entretoise (celle-ci pouvant être, si l'on voulait, à section polygonale). En particulier, au lieu de por- tées sphériques concaves disposées à l'entrée des fourches, on pourrait avoir des portées convexes (donc , situées sur la zone externe des fourches). Les deux morceaux qui forment rotule coiffant, alors, ces portées (donc étant chacun, à portée sphérique concave), et la barre entretoise solidarisant de façon voulue ces deux calottes sphériques internes.
Suivant une autre variante indiquée fig.16, les arbres a a' ne sont plus en forme de fourche ouverte chacun,, mais, c'est le plateau d qui se trouve échancré..