<Desc/Clms Page number 1>
DANA CORPORATION pour : "Perfectionnements aux joints universels" Priorité d'une demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique déposée le 9 août 1982, sous le n 405. 978 au nom de Robert G. Joyner.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
"Perfectionnements aux joints universels" La présente invention est relative, d'une manière générale, à des assemblages de joints universels ou joints à cardan, et plus particulièrement à des fourches à bride.
Les assemblages de joints universels ou à cardan, en particulier ceux que l'on utilise dans la transmission des véhicules, sont conçus pour une rotation rapide sous des charges importantes de torsion.
Comme on le sait, les parties constitutives des assemblages de joints universels, tels que les éléments à fourche, doivent être soigneusement équilibrées fonctionner de façon appropriée. L'équilibrage est spécialement important pour des pièces, telles que des fourches à bride, dont une proportion relativement élevée de la masse se situe à une distance importante de leur axe de rotation.
Les pièces individuelles des joints universels, tels que les fourches à bride, sont équilibrées avant leur assemblage. Un processus typique d'équilibrage pour les fourches comprend le forage de trous dans la fourche terminée pour supprimer l'excédent de masse dans son côté"lourd". Une pratique normale d'équilibrage des fourches à bride comprend le forage de plusieurs trous d'équilibrage peu profonds dans la
<Desc/Clms Page number 3>
face arrière de la bride au voisinage de sa périphérie externe. La pratique traditionnelle a consisté à déplacer les trous d'équilibrage radialement vers l'extérieur jusqu'à la périphérie de la bride et le plus loin possible du centre de rotation de cette bride pour assurer la plus grande efficacité.
Plusieurs problèmes existent dans les techniques normales d'équilibrage des fourches à bride. La profondeur des trous d'équilibrage est limitée par l'épaisseur de la bride et le diamètre des trous d'équilibrage doit être suffisamment petit pour éviter de se trouver en regard de l'anneau pilote de la bride correspondante, existant sur la face arrière de cette bride. Souvent, un ou deux trous d'équilibrage peu profonds, de petit diamètre, n'enlèvent pas une masse suffisante depuis le côté"lourd"de la bride, et de nombreux trous supplémentaires doivent être forés tout autour de la périphérie de la bride dans les zones où ils ne sont pas très efficaces.
Du fait de l'utilisation accrue de matériaux de plus basse densité et de poids plus faible, par exemple de la fonte, il est souvent nécessaire d'enlever un plus grand volume de matière au cours du procédé d'équilibrage, c'est-à-dire de prévoir des trous d'équilibrage plus grands. Les fabricants se trouvent en face de problèmes potentiels lorsqu'ils prévoient des utilisations de telles matières de plus basse densité, car il y a peu de place pour supprimer un poids supplémentaire. Ces problèmes peuvent être allégés en prévoyant plus de précision dans les phases préliminaires de fabrication, par exemple lors de la coulée
<Desc/Clms Page number 4>
et de l'usinage, afin de maintenir des tolérances plus étroites que celles nécessaires précédemment avant l'équilibrage.
De plus petites tolérances exigent évidemment un travail et des dépenses supplément- taires.
La présente invention prévoit une fourche à bride, pouvant accepter des trous d'équilibrage à un endroit optimal. L'endroit optimal permet de prévoir des trous d'équilibrage plus profonds et de plus grand diamètre. Du fait de l'efficacité de la présente invention, les tolérances maintenues dans les phases antérieures du procédé de fabrication ne doivent pas être serrées de près et peuvent même être rela- chées dans une certaine mesure lorsqu'on travaille avec des matériaux de poids léger.
La présente invention concerne une fourche à bride comportant une face avant depuis laquelle s'étendent axialement deux oreilles ou pattes comportant chacune un trou transversal de palier. La face arrière de la bride comporte un trou foré d'équilibrage qui est prévu en dessous de l'une des oreilles et radialement vers l'intérieur par rapport à la surface externe radialement de l'oreille. Suivant une forme de réalisation préférée, la fourche à bride comprend un socle d'équilibrage sous l'oreille dans laquelle le trou d'équilibrage est foré. Le trou de forage peut s'étendre totalement à travers la bride et dans l'oreille susdite. La présente invention est parti- culièrement adaptable à des fourches à bride réalisées en fonte.
L'invention sera décrite plus complètement
<Desc/Clms Page number 5>
encore ci-après avec référence aux dessins non limitatifs annexés.
La Figure 1 est une vue en élévation d'une fourche à bride suivant la technique antérieure.
La Figure 2 est une vue de la face arrière de la fourche à bride de la technique antérieure suivant la Figure 1.
La Figure 3 est une vue en élévation d'une fourche à bride suivant la présente invention.
La Figure 4 est une vue de la face arrière de la fourche à bride de la Figure 3.
Pour mieux comprendre et apprécier la présente invention, il est nécessaire de comprendre d'abord les dispositifs habituels de la technique antérieure. Les Figures 1 et 2 illustrent une fourche à bride 10 en acier forgé et du type pour travaux lourds suivant la technique antérieure. Cette fourche 10 comprend une bride annulaire désignée d'une manière générale par le numéro de référence 12, cette bride comportant une face avant 11 et une face arrière 13. La fourche 10 a un axe longitudinal 18 autour duquel elle peut tourner.
Deux oreilles espacées symétriquement et radialement 16 s'étendent, d'une façon générale, perpendiculairement à la face avant Il. Chaque oreille comporte un trou transversal de palier 22 destiné à recevoir un axe transversal de fourche. La surface externe de chaque oreille 16 comporte des trous taraudés 23 destinés à recevoir des vis à tête qui supportent une voie de roulement extérieure.
Chaque oreille 16 présente une surface 31,
<Desc/Clms Page number 6>
qui est externe en direction radiale. au voisinage de la face avant 11. Les oreilles sont réunies par un pont 35 qui constitue un support de torsion pour les oreilles. Ce pont 35 comporte des encoches opposées 43 qui sont espacées symétriquement entre les oreilles 16 pour permettre des angles maxima des joints universels, comme on le sait en pratique.
Si on se reporte à la Figure 2, la face arrière 13 de la bride comprend un gradin de 0,15 à 0,31 cm, qui sert d'anneau pilote 30 pour centrer ou piloter une contre-bride correspondante, de la façon connue en pratique. Les anneaux pilotes peuvent être de tout diamètre quelconque suffisant pour recevoir une contre-bride appropriée.
Des trous 14 pour le montage de la contrebride sont espacés circonférentiellement sur un cercle 15 de trous pour boulons. Les trous 14 traversent totalement la bride 12. La face arrière 13 comporte une cavité 36 se situant en dessous du pont 35 pour recevoir un écrou de montage d'arbre de sortie permettant le montage de la contre-bride sur une transmission, ou un écrou de montage d'arbre de pignon, permettant le montage de la contre-bride sur le pignon d'un axe.
La face arrière 13 comporte en outre des trous d'équilibrage 40 qui sont des trous disposés dans la fourche pour équilibrer la rotation de cette fourche 10 autour de l'axe 18. Suivant la technique antérieure, les trous d'équilibrage, tels que 40, étaient disposés radialement vers l'extérieur, aussi loin que possible, et radialement vers l'extérieur par rapport aux surfaces d'oreille 31 les plus externes en
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
direction radiale. Ceci était la pratique courante car l'efficacité d'un trou d'équilibrage augmentait géométriquement avec sa distance d'écartement par rapport à l'axe de rotation 18. Il est à noter que les trous 40 sont moins profonds que la bride 12 pour éviter de traverser celle-ci totalement et d'endommager éventuellement la structure de la fourche.
Il était courant suivant la pratique antérieure de forer plusieurs trous d'équilibrage afin d'enlever un poids suffisant pour équilibrer une fourche à rotation.
Une forme de réalisation préférée suivant la présente invention est illustrée par les Figures 3 et 4. Si on se reporte à la Figure 3, une fourche à bride en fonte 110 comporte une bride annulaire 112 présentant une face avant 111 et une face arrière 113, cette bride pouvant tourner autour d'un axe longitudinal 118. La fourche 110 comprend deux oreilles 116 s'étendant axialement depuis la face avant 111 et disposées symétriquement par rapport à l'axe 118.
Chaque oreille comporte un trou transversal de palier 122 et des trous pour vis à tête 123. Les oreilles 116 sont plus épaisses que celles d'une fourche habituelle en acier forgé afin d'assurer une résistance supplémentaire à la torsion.
Chaque oreille 116 présente une surface 131 externe en direction radiale et adjacente de la face avant 111 de la bride. Les oreilles sont réunies par un pont 135 qui les supporte. Ce pont 135 comporte des encoches opposées 143 qui sont espacées symétriquement entre les oreilles pour permettre des angles maxima du joint universel, et ce comme on le sait en
<Desc/Clms Page number 8>
pratique.
Si on se reporte à la Figure 4, la face arrière 113 de la bride comporte un anneau pilote 130.
Des trous de montage 114 sont prévus au voisinage de la périphérie externe de la bride et sont centrés sur un cercle de trous de boulon 115. La face arrière 113 comporte une cavité 136 en dessous du pont 135 pour recevoir un écrou de montage d'arbre de sortie ou d'arbre à pignon.
La face arrière 113 comporte quatre socles d'équilibrage 141 qui sont prévus, d'une manière générale, aux coins de la cavité de forme elliptique 136. Chaque socle est prévu dans la cavité 136 jusqu'à une distance 144 d'environ 0,31 cm par rapport à la surface la plus externe axialement de la face arrière 113 (voir la Figure 3). Chaque socle peut se voir aisément, ce qui permet la localisation rapide des points de forage appropriés. Chaque socle 141 se situe, d'une façon générale, en dessous d'un côté de chaque oreille 116 et s'étend axialement pour se confondre avec l'oreille associée, de sorte que, d'une fa- çon générale, on ne peut plus le distinguer par rapport à cette oreille correspondante dans la zone où ce socle et cette oreille se rencontrent.
Un trou d'équilibrage 140 est foré dans l'un des socles d'équilibrage 141 pour équilibrer la fourche 110 à rotation par rapport à l'axe 118. Un second trou d'équilibrage 140'peut être foré dans un autre socle 141 si la partie lourde de la fourche se situe entre les socles 141. Les trous 140 et 140'peuvent être de dimensions ou de profondeurs différentes
<Desc/Clms Page number 9>
si le point lourd ne se situe pas à mi-chemin entre les socles 141.
Il est à noter que, à l'encontre des dispositifs de la technique antérieure, tels qu'illustrés par les Figures 1 et 2, les trous d'équilibrage 140 sont disposés radialement vers l'intérieur par rapport aux surfaces d'oreille 131 les plus externes en direction radiale. Ce concept est contraire aux estimations classiques de la technique antérieure puisque les trous d'équilibrage 140 sont disposés plus près de l'axe de rotation 118 et que, par conséquent, ils seront moins efficaces que les trous d'équilibrage de dimensions similaires, localisés plus loin vers l'extérieur en direction radiale. La périphérie radiale externe de chaque trou d'équilibrage est espacée de la surface d'oreille 131 d'une distance égale ou supérieure au rayon du trou d'équilibrage pour qu'il y ait une matière suffisante pour maintenir l'intégrité structurale de la fourche.
L'avantage principal de la présente invention est que les trous d'équilibrage, tels que 140, peuvent être beaucoup plus profonds que ceux qu'il était possible de réaliser suivant la technique antérieure. En se référant à nouveau à la Figure 3, on peut voir que le trou 140 traverse totalement la bride 112 et aboutit dans l'oreille 116. Ces trous de forage profonds peuvent être prévus sans endommager la fourche du point de vue constructif, notamment les oreilles 116.
A titre de variante, on peut prévoir deux socles d'équilibrage 142, chacun de ces socles se si-
<Desc/Clms Page number 10>
tuant d'une façon générale en dessous de chaque oreille 116, comme illustré en trait d'axe sur la Figure 4. La différence fondamentale entre les socles 142 et 141 est la section centrale se situant en dessous du trou transversal de palier 122 et entre chaque série de socles 141. Si on utilise les socles d'équilibrage plus grands 142, on doit veiller, lorsqu'on fore les trous d'équilibrage dans la section centrale des socles 142, à éviter des trous d'équilibrage très profonds qui s'étendraient jusqu'au trou transversal de palier 122.
La présente invention permet plus facilement la substitution de la fonte pour la fourche 110 à la place de l'acier forgé. Bien que la fourche en fonte 110 soit plus massive d'environ 10% par rapport aux fourches antérieures en acier forgé, son poids n'est pas supérieur à celui des fourches en acier forgé car le poids spécifique de la fonte est d'environ 90% de celui de l'acier forgé. La fonte pèse environ 7,089 kg/dm3, tandis que l'acier forgé pèse environ 7,836 kg/dm.
La fonte utilisée pour la fourche 110 est une fonte modulaire perlitique (ductile) utilisée à l'état coulé (spécification SAE D7003 [modifiée]). La fonte a une résistance à la traction de l'ordre de
EMI10.1
7030 et une limite élastique de l'ordre de 2 4921 kg/cm. Son facteur d'allongement sur 5, 08 cm est de 3-5% et son module élastique est de 1,54-1, 68 x
106 kg/cm2. La matière a une dureté Rockwell de C20- C30 et une dureté Brinell de 229 285 BHN. La fonte est suffisamment dure pour l'usinage.
<Desc/Clms Page number 11>
L'invention n'est évidemment pas limitée aux détails décrits ci-dessus car de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre du présent brevet.