Dispositif d'articulation universelle à double cardan et rotule La présente invention est relative à un dispositif d'articulation universelle à double cardan et rotule.
On sait que dans ces dispositifs établis en vue d'assurer une transmission sensiblement homocinéti- que pour les véhicules. à roues motrices et directrices, on est amené à utiliser, en plus de deux joints de cardan accolés,
un dispositif à rotule comprenant un élément de rotule femelle fixé à l'intérieur de l'une des mâchoires du cardan et un élément de rotule mâle fixé avec une certaine liberté axiale dans l'autre mâchoire.
Dans les joints connus, les deux éléments de rotule sont disposés au bout de tiges emmanchées dans des alésages pratiqués dans les mâchoires des deux cardans. Or, l'établissement d'un dispositif de rotule ainsi conçu est particulièrement délicat, en ce qui concerne la préparation des alésages des mâchoi res destinés à recevoir ces, tiges, mâchoires dont la forme générale est celle d'un C.
Par ailleurs, un trou doit être ménagé au centre des quatre bras du croisillon formant tourillons pour laisser passer ces tiges, ce qui a pour inconvénient de réduire considérablement la résistance mécanique du croisillon.
Le dispositif d'articulation universelle à double cardan et rotule, objet de l'invention, a pour but d'éviter ces inconvénients. Il est caractérisé en ce que les deux éléments mâle et femelle de la rotule sont respectivement solidaires de prolongements de la mâchoire du cardan correspondant se trouvant du côté du centre de la rotule par rapport au croisillon correspondant.
Dans une forme d'exécution particulière, chaque mâchoire de cardan affecte la forme d'un étrier ou d'un D, c'est-à-dire que les extrémités des deux bran ches sont réunies, du côté centre de la rotule par rapport au croisillon correspondant, par une traverse qui porte l'élément correspondant de la rotule.
L'alésage cylindrique constituant l'élément femelle de la rotule peut être borgne, mais il est de préférence constitué par un alésage débouchant de part en part de cet élément et obturé, à son extrémité libre, par un bouchon embouti et emmanché à force.
Dans une variante, entre l'élément mâle et l'élé ment femelle de la rotule est interposée une bague cylindrique à paroi mince, traitée de manière à pré senter la dureté et autres caractéristiques mécani ques requises, cette bague pouvant constituer soit un prolongement du bouchon embouti, soit une pièce séparée qui peut être disposée dans le prolongement du bouchon ou dans un alésage borgne.
Grâce au traitement thermique de la bague, il est possible d'obtenir très aisément les qualités de surfaces requises alors qu'il est beaucoup plus diffi- cile de traiter localement l'élément femelle de la rotule lui-même sans affecter la mâchoire de cardan, qui ne doit pas être durcie.
En outre, le bouchon prolongé ou la bague faci lite les réparations éventuelles en raison de son rem placement commode.
En vue de simplifier la construction et le mon tage de ces joints de cardan et de faciliter la fabrica tion en grande série, on utilise de préférence, comme élément intermédiaire du joint, une simple douille à profil constant pouvant être obtenue par filage et pouvant présenter, à ses.
extrémités, les orifices d'ar ticulation des croisillons et des entailles ouvertes pour permettre le débattement voulu des chapes ou mâchoires.
Toujours dans une variante, il est prévu, sur les mâchoires et sur l'élément intermédiaire du joint, une fixation par -sertissage. des roulements de cen- trage des croisillons, pouvant ainsi être obtenue aisé ment et rapidement par opérations symétriques, ce qui est moins onéreux que la fixation par cirélips.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif d'articulation objet de l'invention et des variantes.
La fis. 1 est une vue en coupe longitudinale de ladite forme d'exécution du dispositif d'articulation universelle ; la fis. 2 en est une coupe, par un plan perpen- diculaire à celui suivant lequel est faite la coupe de la fis. 1, c'est-à-dire suivant la ligne 2-2 de la fis. 1 ; la fis. 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la fis. 1 de la mâchoire de l'un des cardans, cette figure montrant la mise en place du croisillon de ce cardan ;
la fis. 4 est une coupe transversale de ce croi sillon suivant la ligne 4-4 de la fis. 3 ; la fis. 5 est une coupe partielle longitudinale d'une variante du dispositif formant rotule ; la fis. 6 est une vue analogue à la fis. 2 mon trant une variante de réalisation avec élément femelle percé de part en part et bouchon obturateur ; les fis. 7, 8 et 9 sont des coupes partielles de variantes de montage de la rotule ; la fis. 10 est une vue analogue à la fis. 2, mon trant une variante de réalisation de l'élément inter médiaire du joint;
la fis. 11 est une vue analogue du joint de la fis. 10 suivant un plan perpendiculaire au précé- dent ; la fis. 12 est une vue de détail en perspective illustrant la fixation par sertissage des roulements des croisillons, et la fis. 13 est une vue en perspective de l'élément intermédiaire du joint.
Dans la forme d'exécution représentée aux fis. 1 à 4, le dispositif est destiné à relier deux arbres rotatifs A et B, respectivement menant et mené (ou réciproquement). Ces deux arbres ont des axes res- pectifs X01 et Y02.
Ces arbres doivent pouvoir oscil ler respectivement autour des centres 01 et 02, la distance 0102 étant invariable. 11 faut, en outre, que l'entraînement en rotation de l'arbre mené (B) par l'arbre menant (A) soit à peu près homocinéti que, c'est-à-dire que les vitesses angulaires des deux arbres soient constamment à peu près égales. Ceci est obtenu, comme connu,
par le dispositif de liaison à deux cardans accolés C et D, un dispositif à rotule E étant combiné avec ces cardans de manière à concrétiser un troisième centre d'oscillation 03 à peu près équidistant des centres 01 et 02 et formant avec eux un triangle pratiquement isocèle quand l'angle formé entre les deux axes X01 et 02Y a sa valeur maximum.
Chacun des deux cardans C et D comporte une mâchoire 1, 2 fixée rigidement sur l'arbre A ou B correspondant et chacune de ces mâchoires est reliée à une pièce intermédiaire de liaison 3 par l'un ou l'autre de deux croisillons 4 et 5, à quatre bras ou tourillons diamétralement opposés deux à deux et dont les axes concourent en un même point consti tuant le centre du croisillon et, par conséquent, le centre 01 ou O' du cardan correspondant.
Chaque croisillon pivote par deux de ses tou rillons opposés dans la mâchoire 1 ou 2 et, par ses deux autres tourillons, dans la pièce intermédiaire 3. Un roulement à aiguilles tel que 6 est interposé entre chaque tourillon et l'alésage 7 correspondant.
Le dispositif à rotule E est réalisé de la manière suivante Les extrémités des deux branches de chaque mâchoire 1 et 2 dont la forme générale est un C sont réunies par une traverse 8 ou 9, venue de matière avec elles, de telle sorte que, en fait, cha que mâchoire est en forme d'étrier ou de D, comme on le voit clairement sur la fis. 1. Avec les traverses 8 et 9 viennent de matière des bossages. respectifs 10 et 11, en saillie vers l'ex térieur des étriers.
Le bossage 10 est percé d'un alésage cylindrique 12 dont l'axe est situé dans le prolongement de l'axe XOl de la mâchoire 1. Quant à l'autre bossage 11, il porte l'élément mâle de la rotule, possédant une surface externe sphérique de centre 03 et de-rayon égal à celui de l'alésage 12, dans lequel cet élément mâle peut à la fois osciller autour de ce centre 03 et coulisser,
lors des débattements angulaires relatifs des arbres. A et B. La longueur de l'alésage 12 est suffisante pour permettre ces débattements.
La cavité ménagée entre le fond de l'alésage 12 et l'élément mâle de rotule 11 est destinée à être remplie de lubrifiant et sa protection contre les pous sières et autres corps étrangers est assurée par un élément d'étanchéité déformable 13 en caoutchouc ou matériau similaire, pourvu de deux ouvertures délimitées par des portions annulaires renforcées 14 et 15, engagées respectivement dans une gorge externe 16 du bossage 10 et dans le col 17 de rac cordement de l'élément sphérique de rotule 11 avec la traverse 9.
Les deux mâchoires 1, 2 avec les portions corres pondantes venues de matière avec elles et formant le dispositif central E à rotule sont, par exemple, en acier au carbone demi-dur courant. La surface interne cylindrique de l'alésage 12 et la surface externe sphérique de l'élément mâle 11 de la rotule peuvent être durcies par tout traitement local appro prié de durcissement, par exemple avec chauffage par courant électrique à haute fréquence,
en vue de rendre ces surfaces de contact suffisamment dures pour résister au frottement et autres efforts qu'elles auront à transmettre et sans que le reste des mâchoi res soit affecté par ce traitement.
On notera que ces mâchoires sont faciles à forger.
On n'a plus à y usiner les alésages destinés, dans la solution connue, à recevoir les prolongements des éléments formant rotule. On n'a pas non plus à per- cer en leur centre les croisillons pour permettre le passage de tels prolongements. La fabrication de l'ensemble du dispositif est donc simplifiée.
La mise en place de chaque croisillon 4, 5 dans la mâchoire correspondante 1 ou 2 ne peut plus se faire par le basculement du croisillon dans 1e plan de symétrie de la mâchoire (plan de la fig. 1), rendu possible, dans les solutions connues, par la réduction de la section de la mâchoire dans ledit plan de symétrie, c'est-à-dire dans la section qui est la moins chargée.
Pour le montage du dispositif décrit, le bascule- ment du croisillon doit s'opérer dans un plan per pendiculaire au plan de symétrie de la mâchoire correspondante (plan 3-3 de la fig. 1, c'est-à-dire plan de la fig. 3) où deux positions successives du croisillon 4 sont représentées en 4,1 et 4b. Au lieu de réduire la section de la mâchoire en<I>ab</I> (fig. 3), c'est à-dire dans une section relativement chargée par la transmission du couple,
on ménage dans le croisillon une échancrure 18 (fig. 3, 4) située entre deux tou rillons. Pour compenser la réduction de section qui en résulterait, la section de la portion centrale du croisillon est renforcée par deux nervures 19 adja centes à cette échancrure. Ces nervures assurent un taux de travail suffisamment bas, non seulement du point de vue de la résistance du croisillon à la rup ture, mais surtout de la rigidité de cette pièce.
A la fig. 5, on a représenté partiellement une variante dans laquelle entre l'élément mâle de rotule 12 et l'alésage 11 est logé un coussinet formé de deux demi-bagues antifriction 20 et 21 à surface interne 22 sphérique et surface externe 23 cylindri que. Ce coussinet, qui est d'une réalisation facile, par exemple en métal fritté, permet une réduction des pressions sur les surfaces de contact.
Au lieu de ménager dans. le bossage 10 un alé sage borgne, dont l'exécution est difficile, on peut, comme représenté à la fig. 6, percer le bossage 10 de part en part, comme représenté en 12d, et obtu rer l'alésage 12.a du côté opposé à l'introduction de la rotule 11 par un, bouchon 28 embouti et emman ché à force.
Dans la variante de la fig. 7, le bouchon embouti 29, emmanché à force et prolongé en forme de douille, sert d'appui à la rotule 11 par sa surface interne 30. Cette pièce 29 est obtenue par emboutis sage et calibrage d'une tôle mince et traitement de durcissement (généralement une carbonitrution, sui vant une technique bien connue).
Cette variante présente l'avantage de supprimer le traitement de durcissement de la surface 121, et de faciliter les réparations par remplacement de la pièce 29.
La fig. 8 représente une variante de la fig. 5 dans laquelle le trou 12d débouche de part et d'autre et est fermé par un bouchon 2.9, la rotule 11 reposant dans deux demi-bagues antifriction 20 et 21 qui peuvent coulisser contre la surface interne 30 du bouchon 29.
La fig. 9 représente un autre agencement, dans lequel le trou 12 est borgne, mais garni d'une bague 31 à surfaces interne et externe cylindriques, dans laquelle la rotule 11 peut osciller et coulisser. Par un traitement thermique approprié de carbonitrution ou autre, on peut donner à cette bague les caractéris tiques désirées de contact avec la rotule 11.
Even- tuellement et d'une manière similaire à l'exemple précédent, deux demi-bagues, à surfaces internes sphériques pourraient être interposées entre la bague 31 et la rotule 11.
Les fig. 10 à 13 montrent une autre variante de réalisation, dans laquelle la pièce intermédiaire de liaison 32 (analogue à la pièce 3 de la fig. 1) est une pièce tubulaire à profil constant, renforcée diam6tra- lement,
au voisinage des articulations avec les croi- sillons. Cette sorte de douille présente à ses extré mités, outre les orifices de logement 33, des roule ments des croisillons, des entailles ouvertes 34, de dimension propre à permettre le débattement voulu des chapes ou mâchoires 1, 2.
Les cuvettes des roulements 6 s'appuient sur les collets 35 des croisillons. par des joints élastiques 36 et elles sont fixées dans leur logement des chapes 1 et 2 et de l'élément 32 par sertissage symétrique, en plusieurs points (trois, par exemple) de la périphérie externe de ces logements, taillée à cet effet en biseau en 37 (voir détail fig. 12). Toute cette construction est à la fois robuste et aisée en même temps qu'est réduit le nombre de pièces.