FR2539472A1 - Joint de transmission - Google Patents

Abstract

L'INVENTION SE RAPPORTE AUX ORGANES DE TRANSMISSION DU MOUVEMENT. CE JOINT ELASTIQUE PREVU POUR LA TRANSMISSION DU MOUVEMENT ENTRE UN ARBRE MENANT 2, 3 ET UN ARBRE MENE 5, COMPREND DEUX TETRAEDRES REUNIS L'UN A L'AUTRE LE LONG D'UNE ARETE. LES DEUX TETRAEDRES SONT CONSTITUES PAR LES ARETES MATERIALISEES PAR DES ELEMENTS FLEXIBLES RESISTANTS A LA TRACTION. LES ARETES EXTREMES ET L'ARETE DE JONCTION DES DEUX TETRAEDRES SONT FORMEES D'UNE MATIERE RESISTANTE A LA COMPRESSION (SUPPORTS 2, 4, 6). PRINCIPALE APPLICATION : TRANSMISSIONS HOMOCINETIQUES ET SILENCIEUSES DU MOUVEMENT ENTRE DEUX ARBRES NON ALIGNES AXIALEMENT.

Description

La présente invention se rapporte à un joint des-

tiné à transmettre le mouvement entre un arbre menant et un arbre mené et plus particulièrement à un joint destiné à transmettre le mouvement entre deux arbres qui peuvent être hors d'alignement.

On connait déjà divers joints prévus pour trans-

mettre le mouvement entre deux arbres Un exemple très

connu est le joint de Cardan qui comprend, très briève-

ment, deux fourches reliées l'une à l'autre par un croi-

sillon; une fourche est solidaire de l'arbre menant et

l'autre fourche est solidaire de l'arbre mené.

Le joint de Cardan présente l'inconvénient de

transmettre un mouvement qui, dans l'état de désaligne-

ment des arbres, présente des variations de vitesse sur un tour; en pratique, en un tour, l'arbre mené subit des variations de vitesse en augmentation et en diminution

par rapport à la vitesse de l'arbre menant.

Pour surmonter cet inconvénient, on recourt, ain-

si qu'il est connu, à un joint de Cardan double; en pra-

tique chaque joint de Cardan est alors relié à l'autre

par un arbre intermédiaire qui subit les variations de vi-

tesse angulaire.

Ainsi qu'il est facile de le comprendre, cette solution présente l'inconvénient d'exiger un plus grand

nombre d'éléments pour constituer le joint et elle entrat-

ne par conséquent des inconvénients d'encombrement et

d'accroissement du coat.

D'une façon générale, on peut également dire que les joints précités, aussi bien le joint de Cardan simple que le joint de Cardan double, comportent l'inconvénient de transmettre des vibrations mécaniques excessives et de

produire du bruit, circonstances qui-ne sont pas parfaite-

ment acceptables lorsque lesdits joints sont utilisés

dans le domaine automobile -

Les phénomènes de production de bruit que l'on

peut rencontrer dans les joints précités résultent princi-

palement du grand nombre des éléments mécaniques qui re-

lient les différentes parties.

En effet, dans l'une des très nombreuses solu-

tions possibles, dans le joint de Cardan simple, les four-

ches solidaires des arbres sont munies de tourillons d'ac-

couplement particuliers, qui sont dirigés vers l'exté-

rieur; les fourches sont alors reliées à ce qu'on appel-

le le croisillon, qui est constitué à son tour par un an-

neau divisé en deux parties Dans leur ensemble, les deux parties de l'anneau, une fois réunies l'une à l'autre, portent les bagues qui s'accouplent aux tourillons des fourches. Les tourillons et les fourches doivent donc être reliés dans des conditions théoriques de dimensionnement

parfait mais, en pratique, aussi bien en raison des éven-

tuels et inévitables défauts de construction qu'en rai-

son de l'usure des éléments, en particulier à la suite des contre-coups en service, cet accouplement mécanique

peut comporter des jeux qui n'étaient pas prévus initiale-

ment et qui entraînent la production de bruits provoqués

par les chocs d'un élément d'accouplement sur l'autre.

Mais, même s'il était possible de surmonter tous les inconvénients précités, on doit tenir compte du fait

que le joint Cardan, aussi bien simple que double, est in-

capable d'amortir le couple initial ou les variations de couple de l'arbre menant relativement à l'arbre mené En

pratique, en raison de la rigidité des éléments qui cons-

tituent le joint précité, les sollicitations issues d'une

variation du couple de l'arbre menant se transmettent im-

médiatement avec la même intensité à l'arbre mené Il en résulte que l'arbre mené est sujet à des contre-coups

brusques qui sont la cause, en premier lieu, du bruit pré-

cité et, en deuxième lieu, de sollicitations capables d'accroître les éventuels jeux initiaux des éléments qui forment l'accouplement, en entraînant un accroissement du bruit et une aggravation de la faible durée de vie du joint. On connaît d'autres joints que l'on appelle dans

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la technique des "joints élastiques" et qui sont utili-

sés en particulier dans le domaine automobile et sont ca-

pables de suivre les déformations élastiques du châssis

auquel ils sont reliés lorsque le véhicule est en mar-

che.

En général, ces joints élastiques doivent assu-

rer les fonctions suivantes: a) permettre aux arbres accouplés de subir des inclinaisons relatives,; b) permettre de petits déplacements parallèles relatifs; c) créer une liberté limitée de déplacements axiaux relatifs;

d) permettre des rotations relatives des deux ar-

bres en réponse à une variation du couple transmis, de ma-

nière à transmettre les brusques variations de charge de

l'arbre menant à l'arbre mené dans une mesure atténuée.

Selon un exemple, un joint élastique est consti-

tué par un élément polygonal formé de blocs de caout-

chouc, chaque élément polygonal comprenant des bagues à ses extrémités; dans ce cas, l'arbre menant et l'arbre mené sont accouplés respectivement aux bagues montées dans les éléments polygonaux en caoutchouc Ce type de

joint ainsi que d'autres types de joints analogues, essen-

tiellement basés sur l'utilisation d'une matière élastomè-

re, sont adaptés, par exemple, pour transmettre des cou-

ples mécaniques entre un arbre menant et un arbre mené, en rendant plus progressives les variations de couple de l'arbre menant par rapport à l'arbre men é, grâce au fait qu'à chaque variation du couple de l'arbre menant, il se produit une compression des blocs de caoutchouc, lesquels absorbent et amortissent ainsi la variation de couple à

transmettre à l'arbre mené.

Malheureusement, les joints élastiques connus et

adoptés dans certaines conditions d'emploi ne-peuvent ré-

soudre que certains des problèmes précités.

on connatt également d'autres solutions dans les-

quelles on réunit des joints de différents types Dans certains cas, par exemple, dans le domaine automobile, on prévoit d'utiliser entre la botte de vitesses du véhicule et les roues arrière un joint qui est constitué dans son ensemble par un joint du type élastique suivi d'un joint

de Cardan double.

Cette solution très répandue est en vérité très

complexe, coûteuse et sujette à d'autres inconvénients.

Entre autres, par suite des sollicitations répé-

tées qui sont transmises par le moteur, la matière élasto-

mère subit un échauffement, un accroissement des pertes par hystérésis et une modification de son module et elle

n'est donc pas en mesure de se comporter de façon unifor-

me dans le temps.

Comme on peut le voir, toutes les solutions con-

nues jusqu'à présent sont insatisfaisantes, et le but de la présente invention est donc de réaliser un joint pour la transmission du mouvement d'un arbre menant à un arbre

mené qui ne présente aucun des inconvénients précités.

L'invention a pour objet un joint pour la trans-

mission du mouvement d'un arbre menant à un arbre mené,

caractérisé en ce qu'il comprend un support menant soli-

daire de l'arbre menant, un support mené solidaire de

l'arbre mené, un support intermédiaire placé entre les-

dits supports menant et mené et des éléments flexibles ré-

sistants à la traction servant à accoupler ledit support intermédiaire auxdits supports menant et mené, lesdits

éléments flexibles résistants-â la traction disposés en-

tre les supports étant respectivement orientés selon les arêtes d'un premier et d'un deuxième tétraèdres réunis

l'un à l'autre le long d'une arfte formée par ledit sup-.

port intermédiaire, les arêtes extrêmes des deux trétraè-

dres étant associées respectivement au support menant et

au support mené, les extrémités des arêtes des deux tétra-

èdres étant fixées sur lesdits supports par des liaisons

du type à charnière, lesdites arêtes extrêmes étant paral-

lèles entre elles et se trouvant dans un plan perpendicu-

laire à ladite arête formée par ledit support intermédiai-

re. Une caractéristique fondamentale de l'invention

est donc constituée par la présence d'une structure résis-

tante du joint formée par les éléments flexibles résis-

tants à la traction répartis dans l'espace selon les arê-

tes de deux tétraèdres en raison de la disposition parti-

culière des supports extrêmes et intermédiaire, lesquels

forment à leur tour des arêtes des deux tétraèdres préci-

tés qui sont perpendiculaires entre elles.

Les deux tétraèdres sont donc entièrement défi-

nis dans l'espace par huit arêtes matérialisées par les

éléments résistants à la traction et par trois arêtes dé-

finies par la présence des supports en matière rigide des-

tinés à assurer les fonctions de soutien.

Pour expliquer la transmission du mouvement en-

tre les deux arbres, on imaginera de tracer un plan qui contient les arêtes des deux tétraèdres qui sont situées sur les supports extrêmes; par rapport à ce plan, il est possible de définir deux parties latérales opposées du joint.

Les éléments résistants à la traction, par exem-

ple,des cêblés de nylon, peuvent être considérés sur cha-

cune des parties opposées comme deux branches, dont chacu-

ne réunit les extrémités supérieures et inférieures des

supports menant et mené.

Compte tenu de la configuration envisagée, cha-

que fois que l'arbre menant transmet un couple à l'arbre mené, on observe, et ceci ressortira plus clairement de

l'explication suivante, que les efforts transmis par l'in-

termédiaire du joint sollicitent les câblés disposés se-

lon l'une des deux branches de chacune des parties oppo-

sées du joint En pratique, les efforts développés dans une partie du joint sont orientés selon une branche qui s'étend entre l'extrémité supérieure du support menant et l'extrémité inférieure du support mené, et l'inverse se

produit dans l'autre partie du joint.

Etant donné que le support mené reçoit par l'in-

termédiaire des deux branches précitées des efforts de traction orientés selon les cablés, il s'exerce sur le support mené une composante utile pour la -transmission du mouvement. Il ressort donc de ce qui a été dit plus haut que le joint selon l'invention peut avantageusement être rendu capable de transmettre un travail mécanique d'une valeur quelconque entre deux arbres, menant et mené, soit en adoptant des éléments résistants à la traction d'une section appropriée, pourvu qu'ils restent flexibles, ou des éléments résistants à la traction faits de matériaux particuliers qui possèdent des résistances à la traction suffisamment grandes, soit en modifiant les dimensions

géométriques des supports de manière à augmenter le cou-

ple à transmettre en augmentant les bras de levier des forces orientées selon les branches précitées, soit par

une combinaison appropriée quelconque de tous les paramè-

tres spécifiés plus haut.

Le joint permet de transmettre le mouvement en-

tre des arbres non alignés En effet, la solution appor-

tée par l'invention présente la caractéristique de réali-

ser une liaison à charnière ou du type à charnière entre

les éléments résistants à la traction et les supports cor-

respondants.

On entendra dans la suite par l'expression "liai-

son à charnière ou du type à charnière" une liaison sous l'effet de laquelle un élément de forme allongée, par

exemple, filiforme, peut tourner de toute façon par rap-

port à son point d'application sur le support.

L'élément de forme allongée, cablé ou fil pour-

rait être fixé, par exemple, à une sphère qui serait à son tour disposée dans une cavité du support présentant

une forme correspondante.

Les éléments flexibles résistants à la traction

pourraient à leur tour être réalisés sous la forme d'élé-

ments plats qui seraient formés, par exemple, de plu-

sieurs câblés juxtaposés ou encore, par exemple, consti-

tués par des lames métalliques en acier à ressorts qui pourraient être revêtues ou non revêtues d'une matière

élastomère vulcanisée.

Ce qui est important pour l'invention est d'uti- liser une matière flexible En d'autres termes, si l'on

utilise un élément plat comme élément résistant à la trac-

tion, on aura encore une liaison du type à charnière grâ-

ce à l'aptitude de l'élément plat à fléchir à la façon

d'une poutre de faible épaisseur encastrée à une extrémi-

té mais facilement déformable, en raison de sa forme pla-

te. on peut donc utiliser comme éléments résistants à la traction dans le joint selon l'invention, des lames

ou éléments plats dans lesquels la -flexibilité de la ma-

tière permet de réaliser une liaison à charnière ou équi-

valent. Les éléments résistants à la traction, quels qu'ils soient, métalliques ou textiles, pourraient être fixés aux supports, soit à l'aide de liaisons à charnière

proprement dites, soit à l'aide de liaisons à encastre-

ment, soit par adhésivité, soit par collage, soit encore grâce à des formes particulières d'enroulements, pourvu que l'épaisseur et la flexibilité de la matière soient de

nature à assurer une mobilité qui permette de faire va-

rier l'attitude du joint indépendamment du type de liai-

son.

En conséquence, quelle que soit la solution adop-

tée, fils ou éléments plats, étant donné que, sur chaque support extrême, les charnières sont au nombre de deux et que ces charnières sont alignées l'une sur l'autre et sur

le centre du support, puisqu'?lles doivent former les arê-

tes de deux tétraèdres, on a la possibilité de faire tour-

ner chaque support, menant ou mené, autour de l'axe défi-

ni par l'arête de tétraèdre qu'il contient, et également celle de faire tourner les deux supports, menant et mené, autour de l'axe défini par l'arête de jonction des deux

tétraèdres, qui se trouve sur le support intermédiai-

re. Le joint est de préférence caractérisé par le fait qu'il comprend un corps sphérique logé dans un trou central du support intermédiaire, les parties centrales des supports menant et mené étant appuyées sur les deux

hémisphères dudit corps qui se trouvent de part et d'au-

tre du support intermédiaire.

Les figures du dessin annexe, donné uniquement à

titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre com-

ment l'invention peut être réalisée Sur ce dessin, la figure 1 est une vue en perspective du joint selon l'invention;

la f igure 2 représente en perspective les -sup-

ports extrêmes et intermédiaire du joint de la figure 1; la figure 3 représente schématiquement et en

perspective les éléments de forme allongée flexibles ré-

sistants à la traction disposés entre les supports de la figure 1;

la figure 3 a représente les sollicitations diri-

gées vers le support mené; les figures 4 et 5 représentent respectivement une vue de côté et une vue de dessus du dispositif de la figure 1 prises selon les directions A et B indiquées sur la figure 1;

la figure 6 montre des détails des moyens de pré-

contrainte de tension des éléments de forme allongée du joint de la figure 1;

la figure 7 est une coupe transversale du sup-

port intermédiaire de la figure 1, dans une forme préfé-

rée de réalisation; les figures 8 et 9 représentent schématiquement deux positions du joint qui sont décalées de 90 ' l'une par rapport à l'autre à la suite d'une rotation lorsque l'arbre mené et l'arbre menant ne sont pas alignés l'un sur l'autre;

les figures 10 et 11 représentent une autre for-

me de réalisation du support intermédiaire et de l'un des supports extrêmes du joint de la figure i; la figure 12 montre une variante de réalisation des éléments résistants à la traction disposés entre les supports du joint; la figure 13 est une vue en perspective d'un joint comprenant des supports de la forme de-réalisation

des figures 10 et 11 et des éléments résistants à la trac-

tion selon la forme de réalisation de la figure 12; la figure 14 est une vue de dessus de la figure 13; la figure 15 montre par une vue en perspective la position des trois supports du joint de la figure 13

qui comprend des moyens appropriés pour recevoir des élé-

ments de renforcement disposés entre les supports le long des arêtes de deux paires de tétraèdres;

les figures 16, 17 et 18 représentent une varian-

te de réalisation du joint.

Le joint 1 comprend une structure de support et une structure résistante servant à transmettre un travail

mécanique entre un arbre menant et un arbre mené.

Le joint 1 comprend donc un support menant 2 mu-

ni d'un manchon 3 auquel est associé l'arbre menant, un support mené 4 muni d'un manchon 5 auquel est associé

l'arbre mené, et un support intermédiaire 6 Lesdits sup-

ports sont faits d'une matière rigide, du fait que les ef-

forts exercés sur les supports sont des efforts de com-

pression. La structure résistante est constituée par des

éléments de renforcement flexibles résistants à la trac-

tion. Le support intermédiaire 6 comprend des moyens

de centrage des arbres, par exemple du type à articula-

tion sphérique Dans une forme de réalisation, le support 6 comprend, en son centre, un trou dans lequel est logée une sphère 8 dont les parties qui font saillie de part et

d'autre de ce support se placent en butée contre des par-

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ties centrales du support menant 2 et du support mené 4.

Selon une autre solution, les extrémités des ar-

bres peuvent être en contact entre elles, l'une présen-

tant une cavité sphérique dans laquelle s'engage la par-

tie sphérique de l'autre La sphère 8 est en acier ou en

une matière élastomère.

Le support menant 2 comprend deux encoches ou fourches, supérieure 9 et inférieure 10, disposées sur

une même ligne qui passe par le centre du support.

Le support intermédiaire 6 comprend deux four-

ches 11 et 12 alignées l'une sur l'autre le long d'une li-

gne qui passe par le centre du support.

Le support mené 4 comprend deux fourches 13, 14 disposées sur une même ligne qui passe par le centre du

support.

Les lignes qui joignent les fourches des sup-

ports menant et mené sont parallèles entre elles et per-

pendiculaires à la ligne qui joint les fourches du sup-

port intermédiaire.

Lesdits éléments de renforcement flexibles résis-

tants à la traction peuvent être formés de fils ou de c 1-

blés métalliques ou textiles, par exemple de câblés faits en polyamide aromatique connue dans le commerce sous

la désignation de Kevlar.

Dans d'autres exemples, les éléments flexibles résistants à la traction peuvent être présentés sous la

forme de bandes de fils ou ciblés juxtaposés ou d'élé-

ments plats.

Les éléments de renforcement disposés entre les

supports sont orientés comme les arêtes de deux tétraè-

dres identiques entre eux Pour simplifier, sur la figure 3, on a indiqué par des lignes la forme géométrique de

deux tétraèdres matérialisés par la distribution des élé-

ments flexibles résistants à la traction entre les sup-

* ports; comme on peut le voir, la caractéristique des deux tétraèdres 15, 16 est d'être réunis l'un à l'autre

le long d'une arête centrale et d'avoir leurs arêtes ex-

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trêmes perpendiculaires à l'arête centrale.

Les autres arêtes du tétraèdre 15 sont indiquées en 17, 18, 19, 20, les arêtes du tétraèdre 16 en 21, 22,

23, 24.

En réalité, selon la construction de la figure 1, l'arête commune ou centrale et les arêtes extrêmes des tétraèdres 15, 16 sont respectivement constituées par le

support intermédiaire 6 et par les supports menant et me-

né 2, 4, qui sont faits d'une matière résistante à la com-

pression.

Les liaisons entre les éléments de renforcement, constitués, par exemple, par un câblé, et les supports sont du type à charnière; dans la forme de réalisation préférée, représentée sur la figure 1, ces liaisons à

charnière sont obtenues en faisant passer au moins un c&-

blé formant un anneau fermé à travers les fourches d'un support, comme on l'a représenté sur la figure 1 et sur

les vues des figures 4 et 5.

En pratique, si l'on considère comme point de dé-

part du parcours le point 25 (figures 1, 4) placé sur la

face arrière du support 2, le câblé traverse successive-

ment la fourche supérieure 9 du support 2, la fourche la-

térale droite 11 du support intermédiaire 6 et la fourche supérieure 13 du support 4, puis il s'étend le long de la

face arrière du support 4 pour passer ensuite successive-

ment et dans cet ordre dans la fourche inférieure 14 du support 4, dans la fourche latérale droite Il du support

intermédiaire 6 et dans la fourche inférieure 10 du sup-

port 2, pour atteindre ainsi le point de départ 25 situé sur le support 2; de là, le câblé passe sur la gauche du manchon 3, comme on le voit sur la figure 1, il traverse les fourches des différents supports qui sont disposées sur le côté opposé de celui qu'on vient de considérer,

d'une façon parfaitement analogue à la description donnée

ci-dessus et qu,'on omettra de décrire pour simplifiera A la fin du parcours, la deuxième extrémité du câblé se trouve à nouveau sur la face arrière du support

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2 et elle est fixée à la première extrémité au point 25.

Comme on peut le voir par la disposition de la

figure 1, dans son parcours, le câblé intéresse des four-

ches opposées disposées sur une même ligne centrale dans chaque support; chaque support d'extrémité, 2 ou 4 est donc libre de tourner autour de la ligne indiquée ici par l'axe X-X qui joint les fourches disposées sur cet axe, ou encore, chaque support d'extrémité, menant ou mené, est libre de tourner autour de la ligne qui joint les fourches opposées du support intermédiaire, cette ligne

étant indiquée sur la figure 1 par l'axe Y-Y.

Les câblés pourraient être fixés aux supports

d'une façon différente de celle qui a été expliquée précé-

demment. En substance, les éléments de forme allongée

sont disposés selon huit arêtes ou c Otés, de telle maniè-

re que, en partant d'un point de fixation situé sur le support menant, on parvienne au point de fixation sur le support de l'arbre mené situé à l'opposé par rapport à

l'axe de rotation en passant par le support intermédiai-

re.

Les arêtes des deux tétraèdres peuvent être réa-

lisées, de la façon indiquée, à l'aide de cêblés, par exemple, entre autres, à l'aide de cêblés tels que ceux qui sont utilisés dans les pneumatiques et il est donc dans le domaine de l'invention de former les arêtes au

moyen d'une pluralité de câblés juxtaposés.

Les modalités d'enroulement ou de "bobinage peu-

vent correspondre à différentes variantes pourvu qu'au point de fixation de l'extrémité de chaque arête sur les

moyens de fixation correspondants prévus sur les sup-

ports, on réalise une liaison du type à charnière ou d'un type aussi proche que possible d'une charnière et que, en

même temps on réalise une structure qui soit aussi flexi-

ble que possible en ce qui concerne langulation des axes de rotation des arbres

Avant d'être disposés de manière à former l'en-

roulement, les câblés juxtaposés sont avantageusement

caoutchoutés de manière à éviter que, sous l'effort, lors-

que le joint transmet un travail mécanique entre un arbre

menant et un arbre mené, il ne se produise des déplace-

ments relatifs entre un c Ablé et l'autre.

Le joint 1 comprend des moyens 26 de précontrain-

te de tension des câblés disposés entre les supports (fi-

gure 6); dans une forme de réalisation préférée, ces moyens comprennent, pour chaque support, menant ou mené, un axe qui comprend une partie filetée 27 et une partie

extrême 28, présentant la forme d'une calotte hémisphéri-

que et destinée à s'appuyer sur le corps sphérique 8.

Lorsque le joint est muni de sa propre structure de renforcement, les axes sont introduits à l'intérieur des manchons 3, 5 filetés intérieurement, et vissés à l'aide d'un outil approprié, par exemple à l'aide d'un

tournevis introduit dans une empreinte appropriée (non re-

présentée) prévue à l'extrémité de chacun des axes 26 qui

est à l'opposé de la calotte 28.

Sous l'effet du vissage de l'axe 26, le support menant 2 et le support mené 4 qui ne peuvent pas tourner puisqu'ils sont liés par les cêblés disposés entre les supports, se déplacent par rapport à la position qu'ils

occupaient avant le vissage.

Par conséquent, on obtient une précontrainte de

tension dans les câblés disposés entre les supports.

Le fonctionnement du joint pour la transmission du mouvement entre un arbre menant et un arbre mené se produit comme suit: On considérera la figure 3 et on appellera les branches les arêtes consécutives qui relient l'extrémité supérieure du support menant à l'extrémité inférieure du

support mené et inversement.

Si, maintenant, on considère un plan contenant les arêtes extrêmes, on peut considérer que le joint est

divisé en deux parties opposées, dont chacune est compo-

sée de deux branches 18-23 et 19-22 pour la première par-

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tie, et 21-20 et 17-24 pour la deuxième partie, opposée à

la première.

Lorsque la transmission du mouvement se produit dans le sens de la flèche F, représentée sur la figure 1, le couple de l'arbre menant n'est transmis au support me- né que par deux branches dont chacune appartient à l'une

des deux parties opposées, plus précisément,-par les bran-

ches 18-23 et 20-21.

Si l'on observe la figure 3 a, o l'on a représen-

té schématiquement les supports 6 et 4 par une vue arriè-

re du joint de la figure 1, prise selon la flèche C et si l'on suppose pour simplifier que les deux supports sont

superposés, on observe que,-le long des deux branches pré-

citées, en particulier le long des arêtes 23 et 21, il

s'exerce des efforts présentant des composantes F 2 qui en-

traînent la rotation du support mené.

Les arêtes indiquées en traits interrompus ne

transmettent pas d'effort pour la rotation du support me-

né 4 et, le long de la direction de l'axe Y-Y, les ef-

forts exercés le long des cablés qui passent par les four-

ches 11, 12 (figure 2) sont de nature à exercer au total

et exclusivement des efforts de compression.

Dans le cas o le couple transmis par l'arbre me- nant est de sens opposé au sens indiqué sur la figure, la

transmission du mouvement se produit en mettant en trac-

tion les arêtes formant les deux autres branches, c'est-à-

dire celles qui sont respectivement formées par les arê-

tes 19, 22 et les arêtes 24, 17.

La transmission du mouvement entre l'arbre me-

nant et l'arbre mené se produit de façon homocinétique lorsque les arbres ne sont pas alignés entre eux, comme

on l'a représenté, par exemple, sur la figure 8.

Sur cette figure, et comme on peut le voir, l'ar-

bre menant et l'arbre mené forment des angles d'inclinai-

son égaux et opposés par rapport à la direction d'aligne-

ment O-O.

L'inclinaison des deux arbres sur la direction d'alignement se produit sans modification de la longueur des arêtes des deux tétraèdres; en effet, ainsi qu'on peut le voir clairement sur la figure 4, l'inclinaison des arbres est obtenue en faisant tourner, par exemple, les arêtes 19 et 23 le long d'arcs de cercles qui ont pour centre de circonférence la fourche 11 et comme

rayons, précisément les arêtes 19 et 23.

De préférence, lorsque les arbres menant et mené-

présentent des inclinaisons par rapport à la position d'a-

lignement supérieures à des valeurs déterminées qui cor-

respondent, par exemple, à des déplacements angulaires de , on a observé qu'il était avantageux d'adopter une réalisation du support intermédiaire qui présente un trou

central de dimensions supérieures au diamètre de la sphè-

re 8.

Selon une forme de réalisation encore préférée, la sphère peut être logée en position centrale dans une

bague 29 (figure 7) en matière élastomère Dans les solu-

tions indiquées, la sphère 8 est tenue en position par des parties centrales des supports menant et mené ou par les axes 26 représentés sur la figure 6, qui sont mis en contact par vissage de leurs surfaces 27 à l'intérieur

des-manchons des supports menant et mené -

La solution préférée de la figure 7, ou celle qui, en variante, comprend une sphère logée dans un trou de dimensions supérieures à celles qui correspondent à son diamètre, comporte des avantages résidant dans une

meilleure transmission du mouvement et dans l'absence pra-

tique de tout bruit.

Ce fait peut être expliqué brièvement en obser-

vant l'arête 18 lorsqu'elle passe de la position de la fi-

gure 8 à la position de la figure 9.

Cette arête est en pratique la droite qui joint deux points appartenant à deux plans, dont l'un définit

le support intermédiaire et l'autre le support menant per-

pendiculaire à l'arbre menant; dans des conditions de dé-

salignement des arbres, ces plans ne sont pas parallèles

entre eux.

En conséquence, pendant la rotation du joint, la distance entre les deux points précités, varie entre un maximum et un minimum et provoquerait un allongement de l'arête dans une première position du joint et un raccour-

cissement de l'arête dans une position à 1800 de lapremiâ-

re.

Etant donné qu'il existe un allongement des arê-

tes dans une partie du joint et un raccourcissement des arêtes dans l'autre partie, si, grâce aux réalisations

des figures 7 et 9, on permet un libre déplacement du sup-

port intermédiaire, on évite avantageusement de sollici-

ter les organes mécaniques du joint.

En substance, l'état de sollicitation différen-

cié par rapport à la position initiale du joint téndra à se décharger sur le support intermédiaire en déplaçant ce dernier dans la direction de son plan, mais, étant donné

que le support possède un trou central de dimensions supé-

rieures à celles qui correspondent au diamètre de la sphè-

re 8, il ne s'exercera pas de sollicitation sur le sup-

port menant ni sur le support mené.

En effet, le support intermédiaire sollicité par les tensions des arêtes tendra à annuler la distance qui le sépare de la sphère sans solliciter par conséquent les

éléments reliés à la sphère, c'est-à-dire les parties cen-

trales du support menant et du support mené, non plus que

les arbres menant et mené ni que les roulements des ar-

bres. Naturellement, les variations de distance entre les points extrêmes des arêtes sur les supports sont en réalité très modestes, de l'ordre de quelques points pour mille, de sorte que les solutions préférées de la figure

7 et de la figure 9, dans lesquelles, soit la sphère pos-

sède des dimensions inférieures à celles du diamètre du

trou du support intermédiaire, soit cette sphère est re-

liée au support intermédiaire par la bague en élastomère 29, constituent une amélioration à rechercher dans les utilisations particulières o l'on veut éviter tout type

de bruit ou de sollicitation sur les roulements des ar-

bres. Dans les cas o il se produit de petits angles d'inclinaison des arbres par rapport à la position d'ali- gnement, cette solution préférée de logement de la sphère

à l'intérieur du support pourrait être abandonnée, c'est-

à-dire que la sphère 8 pourrait être logée dans un trou

central du support qui posséderait les mêmes dimensions.

On décrira maintenant d'autres formes de réalisa-

tion de la structure du support et des éléments de renfor-

cement interposés entre les supports du joint.

Dans une forme de réalisation préférée, les sup-

ports pourraient présenter la forme de brides circulaires métalliques et, en pratique, d'une bride circulaire 30

(figure 10) munie dé fourches 31 et 32 pour le support in-

termédiaire et également de brides circulaires 33 telles que celles de la figure 11, munies de fourches 34 et 35

pour le support menant 'et pour le support mené -

De préférence, selon une autre forme de réalisa-

tion, la structure de renforcement peut comprendre deux parties, dont chacune est désignée par 36 sur la figure

12 et chaque partie comprend alors des éléments 37 de for-

me allongée, réalisés sous la forme de cablés concentri-

ques noyés dans une bande de matière élastomère de forme

plate et d'allure plus ou moins polygonale.

Dans cette bande, il est possible de distinguer

deux paires de côtés convergents, la première paire com-

prenant les côtés 38 et 39, qui convergent en un point 40, et la deuxième paire comprenant les côtés 41 et 42

qui convergent en un point 43.

Les deux paires de côtés convergents sont réu-

nies entre elles par deux, segments cylindriques 44 et 45.

Ces deux bandes formant la structure de renforce-

ment peuvent être utilisées, par exemple, avec les sup-

ports menant, intermédiaire et mené représentés sur les

figures 10 et il pour donner naissance à la structure re-

présentée sur la figure 13 -

Comme on peut le voir sur la figure 13, les seg-

ments cylindriques 44 et 45 de la bande de renforcement 36 sont repliés pour former un oeil que l'on introduit dans les fourches supérieures 34 des deux supports 33, le support menant et le support mené, tandis que les sommets

et 43 sont introduits dans les fourches 31, 32 du sup-

port intermédiaire 30.

De la même façon qu'on l'a fait pour la partie supérieure du joint de la figure 13, une deuxième bande

de matière élastomère est introduite dans la partie infé-

rieure du joint, plus précisément, dans les fourches 45 du support menant et du support mené et à travers les

fourches 31 et 32 du support intermédiaire.

La liaison à charnière réalisée entre les bandes de matière élastomère présentant la forme polygonale 36

de la figure 2 et les supports menant et mené correspon-

dants est obtenue en introduisant des chevilles spéciale-

ment prévues 48 et 49, dans les oeils formés par les seg-

ments 44 et 45 repliés sur eux-mêmes.

Ainsi qu'il est facile de le comprendre, les che-

villes 48 et 49 ont une dimension transversale supérieure à l'ouverture des fourches 34 et 35 du support menant et

du support mené.

Comparativement à celle de la figure 1, -cette

forme de réalisation a l'avantage de permettre de prépa-

rer séparément la structure de liaison et d'assembler

plus rapidement cette dernière aux supports du joint.

Dans une autre forme de réalisation, le joint comprend des éléments de forme allongée, résistants à la

traction, qui forment au moins une autre paire de tétraè-

dres, dont les arêtes, sur les supports menant, intermédi-

aire et mené, sont à 900 de ceux de la première paire de

tétraèdres, ceci dans le but de permettre une distribu-

tion régulière des efforts transmis de l'arbre menant à

l'arbre mené par l'intermédiaire de la structure résistan-

te du joint et de permettre de transmettre des couples mé-

caniques d'une valeur particulièrement élevée.

Cette solution comprend en particulier, dans une forme de réalisation représentée sur -la figure 15, des brides circulaires métalliques sur lesquelles des paires

de fourches sont formées à 90 .

On citera encore comme exemples de réalisation du joint ceux qu'on peut obtenir en reliant les éléments

flexibles résistants à la traction à des moyens de fixa-

tion particuliers qui sont disposés sur les supports de

manière à pouvoir être éventuellement extraits, par exem-

ple sous la forme de chevilles vissées sur les supports

et qui présentent sur ces supports des directions parallè-

les aux axes des supports extrêmes et du support intermé-

diaire, qui sont indiqués par X et Y, entre autres, sur

la figure 1.

Plus précisément, une solution de ce genre peut

comprendre un joint (figure 16) formé par les supports me-

nant, intermédiaire, mené 50, 51, 52 sur lesquels sont disposées des paires d'attaches réalisées sous la forme de chevilles ou d'autres éléments analogues montés sur

les supports.

Le support menant 50 comprend une paire de che-

villes supérieures 53, 54 et une paires de chevilles infé rieures 55, 56 Le support intermédiaire comprend deux paires de chevilles supérieures 57, 58 et inférieures 59,

sur chacune des parties opposées du joint.

Le support mené 52 comprend une paire de chevil-

les supérieures 61, 62 et une paire de chevilles inférieu-

res 63, 64-

La fixation des éléments flexibles résistants à la traction est indiquée sur les figures 17 et 18 pour une paire de chevilles 53, 54 du support menant et pour les deux paires de chevilles 57, 58 et 59, 60 prévues sur

le support intermédiaire dans la même partie du joint.

Les autres fixations des éléments résistants à

la traction sont analogues.

Comme on peut le voir sur la figure 17, deux élé-

ments résistants à la traction, réalisés sous la forme de bandes de matière flexible, résistantes à la traction, sont retenus entre les chevilles d'une même paire, par exemple en disposant des cablés du type utilisé dans la

fabrication des talons des pneumatiques en forme de bou-

cle autour d'éléments 65, 66 formés de fils d'acier.

Cette solution est particulièrement avantageuse

pour la fabrication du joint en grande série.

En effet, la possibilité de dégager au moins

l'une des chevilles permet un assemblage facile des ban-

des résistantes à la traction en matière flexible déjà

confectionnées l'avance et caoutchoutées.

Dans ce cas, la bande 67, insérée entre les che-

villes 53, 54, conjointement avec la bande 68, à l'extré-

mité supérieure du support menant 50 est fixée entre les

chevilles supérieures 57, 58 du support intermédiaire, en-

* tre lesquelles la bande 69 est également fixée A son

tour, la bande 69 sera fixée entre les chevilles supérieu-

res du support mené La distribution des autres bandes

est analogue à celle qu'on vient de décrire.

Une autre solution, qui est elle aussi basée sur

l'utilisation d'attaches présentées sous la forme de che-

villes pouvant être dégagées, consiste à disposer sur les supports menant et mené 50, 52, une cheville alignée sur une cheville inférieure et, sur le support intermédiaire,

une cheville supérieure et une cheville inférieure paral-

lèles entre elles, sur chacune des deux parties opposées

du joint.

Les chevilles prévues sur les supports sont

orientées selon les axes extrêmes X-X et les deux chevil-

les prévues sur le support intermédiaire sont parallèles

à l'axe Y-Y, ces axes étant-indiqués sur la figure 1.

En pratique, l'espace entre les deux chevilles prévues sur chacune des parties du support intermédiaire équivaut à une fourche telle que celle indiquée dans les

solutions précédentes.

L'enroulement des éléments résistants à la trac-

tion peut être formé de manière à former des boucles fer-

mées dans lesquelles on introduit des chevilles qui se

vissent dans les supports menant et mené.

Les éléments résistants à la traction sont enco- re disposés selon huit arêtes et, plus précisément, si l'on conserve la référence à la numérotation des arêtes

de la figure 3, les arêtes 18-22 formeraient une anse au-

tour d'une cheville supérieure du support intermédiaire

et les arêtes 17-21 formeraient une anse autour d'une che-

ville supérieure du support intermédiaire disposée sur

l'autre des deux parties opposées du joint; les extrémi-

tés supérieures des arêtes 18-17 et 21-22 comprennent les

boucles précitées dans lesquelles on introduit les chevil-

les supérieures des supports menant et mené L'enveloppe-

ment inférieur du joint s'effectue de la même façon avec des anses formées autour des autres chevilles du support intermédiaire.

Dans les deux solutions qui viennent d'être dé-

crites, les éléments résistants à la traction des deux té-

traèdres formant le joint sont réunis entre eux sur le

support intermédiaire par les chevilles de manière à for-

mer encore un ensemble de liaison équivalent à l'arête de

jonction représentée sur la figure 3.

En effet, grâce à la flexibilité des éléments ré-

sistants à la traction précités, qui sont filiformes ou

plats, à la suite d'une inclinaison identique des sup-

ports menant et mené par rapport à un plan central qui dé-

finit le support intermédiaire et qui est normal à la par-

tie qui correspond aux arbres alignés, les éléments résis-

tants à la traction subissent une variation d'arc de con-

tact avec la surface périphérique des chevilles en s'adap-

tant à la nouvelle condition géométrique prise par le

joint pour transmettre le mouvement entre les arbres in-

clinés.

Il est donc évident que dans toutes les solu-

tions décrites, le joint est toujours capable de transmet-

tre le mouvement dans un mode homocinétique.

Il est également facile de comprendre que, grâce à la flexibilité particulière des éléments résistants à

la traction, il est possible d'admettre de petits déplace-

ments relatifs entre les arbres, qui se produisent pen-

dant le mouvement avec une origine quelconque.

Le joint selon l'invention surmonte tous les in-

convénients des dispositifs analogues déjà connus En ef-

fet, la structure résistante du joint qui est destinée à

transmettre le mouvement d'un arbre menant à un arbre me-

né est exclusivement constituée, comme on l'a déjà indi-

qué, par des câblés ou éléments analogues flexibles qui sont en contact avec les supports sur des segments d'une

longueur très limitée; de ce fait, et grâce à la géomé-

trie du joint, telle qu'on vient de la rappeler, on évite

les conditions d'usure et de choc entre des pièces extrê-

mement rigides telles que les fourchettes et croisillons des joints de Cardan habituellement reliés par des bagues

et tourillons dont l'accouplement se dégrade inévitable-

ment avec le temps, en donnant naissance à un bruit et à des sollicitations inacceptables dans une transmission de mouvement. Ici, on a vu qu'entre autres, il est possible d'agir sur les câblés de renforcement par les moyens de

précontrainte de tension indiqués sur la figure 6, en ra-

menant éventuellement les tensions de précontrainte sur les câblés aux valeurs originales désirées si le besoin

s'en fait sentir.

Le joint selon l'invention présente en particu-

lier la caractéristique d'amortir les variations du cou-

ple transmis de l'arbre menant à l'arbre mené lorsque ce

couple est soumis à de brusques variations pour une rai-

son quelconque.

En effet, et ainsi qu'on l'a déjà dit, dans les

formes préférées de réalisation, les éléments de renforce-

ment-du joint selon l'invention peuvent être constitués par des câblés et il est possible d'agir sur les torsions

de ces câblés de manière à en faire varier les caractéris-

tiques d'extensibilité; en pratique, en choisissant con-

venablement les câblés, on peut compenser, dans les limi-

tes des-allongements admissibles de ces câbles, les varia-

tions du couple transmis de l'arbre menant à l'arbre mené

et, de cette façon, adoucir la transmission de ce cou-

ple sans solliciter les organes de la transmission.

En outre, dans le joint selon l'invention et grâ-

ce aux caractéristiques de flexibilité des éléments résis-

tants à la traction, et comme on l'a expliqué au cours de

la description, il est possible d'admettre de petits dé-

placements axiaux relatifs et de petits déplacements rela-

tifs entre l'arbre menant et l'arbre mené.

Le joint possède également des avantages compara-

tivement aux joints élastiques de type connu, en ce sens

que, à la suite de nombreux cycles de travail, la structu-

re résistante du joint, étant composée de câblés ou d'élé-

ments de renforcement analogues, ne subit pas de modifica-

tions notables affectant la régularité de la transmission

du mouvement comme celles qu'on peut rencontrer dans cer-

tains cas dans les joints élastiques dans lesquels la ma-

tière élastomère subit des variations de module à la sui-

te d'un échauffement.

on a constaté en outre que le joint selon l'in-

vention présente de meilleures conditions de transmission

entre les arbres inclinés par rapport à la position d'ali-

gnement, jusqu'à des valeurs d'inclinaison des arbres très supérieures à celles que l'on rencontre actuellement

dans les applications connues.

De cette façon, non seulement le joint selon l'invention satisfait toutes les conditions comprises dans la définition d'un joint élastique-mais, en outre,

il présente des avantages comparativement aux joints con-

nus; en supplément, il peut être considéré comme équiva-

lent à un joint de Cardan double combiné à un joint élas-

tique, le tout dans de meilleures conditions pour la transmission, ainsi qu'on l'a indiqué et, en même temps, 253 e 472

avec de notables avantages en ce qui concerne l'encombre-

ment et le coût Bien que l'on ait décrit plusieurs for-

mes de réalisation particulièrement avantageuses de l'in-

vention, il convient de rappeler que toutes les variantes accessibles à l'homme de l'art et qui dérivent des princi-

pes inventifs qui viennent d'être exposés rentrent égale-

ment dans le domaine de l'invention; par exemple, les câ-

blés de renforcement à adopter pour certaines applica-

tions particulières dans lesquelles on exige une élastici-

té déterminée du joint, peuvent être constitués par des cêblés à fils et torons enroulés dans le même sens ou par

des câblés de nylon ou'de matériaux analogues.

En outre, il est facile de comprendre que les câ-

blés de renforcement ou les éléments de renforcement ré-

sistants à la traction qui relient les divers supports pourraient avantageusement être protégés par enrobage

dans une enveloppe élastomère appropriée.

La solution dans laquelle le joint fonctionne sans moyens de centrage entre les arbres est également comprise dans le domaine de l'invention; dans ce cas, la

distance entre les supports est déterminée par la posi-

tion de montage des arbres dans leurs logements respec-

tifs.

Lesdits moyens de centrage pourraient être à hau-

te déformabilité, de nature élastomère ou métallique;

par exemple, ils pourraient être constitués par des res-

sorts en acier ou par des tampons de caoutchouc.

Il va de soi que l'on peut apporter différentes modifications aux exemples qui viennent d'être décrits, notamment par substitution des moyens équivalents, sans

pour cela sortir du cadre de l'invention.

Claims (7)

R E V E N D I C A T IO N S

1 Joint pour la transmission du mouvement d'un

arbre menant à un arbre mené, caractérisé en ce qu'il com-

prend un support menant ( 2) solidaire de l'arbre menant ( 3), un support mené ( 4) solidaire de l'arbre mené ( 5), un support intermédiaire ( 6) placé entre lesdits supports menant et mené, et des éléments flexibles résistant à la

traction, qui servent à accoupler ledit support intermé-

diaire ( 6) auxdits supports menant et mené ( 2, 4), les-

dits éléments flexibles étant orientés, entre les sup-

ports, selon des arêtes ( 17 à 24) d'un premier et d'un deuxième tétraèdres ( 15, 16) réunis l'un à l'autre le long d'une arête formée par ledit support intermédiaire

( 6), les arêtes extrêmes des deux tétraèdres étant respec-

tivement associées au support menant et au support mené ( 2, 4), les extrémités des arêtes des deux tétraèdres

étant fixées sur lesdits supports par des liaisons du ty-

pe à charnière, lesdites arêtes extrêmes étant parallèles entre elles et se trouvant dans un plan perpendiculaire à

ladite arête formée par le support intermédiaire.

2 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de centrage ( 8) entre les

arbres menant et mené ( 3, 5).

3 Joint selon -la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de centrage comprennent un corps

sphérique ( 8) logé dans un trou central du support inter-

médiaire ( 6), des parties centrales des supports menant

et mené ( 2, 4) étant appuyées sur les deux hémisphères du-

dit corps ( 8) qui se trouvent de part et d'autre du sup-

port intermédiaire ( 6).

4 Joint selon la revendication 3, caractérisé en ce que le trou dudit support intermédiaire ( 6) est de

dimensions supérieures à celles qui correspondent au dia-

mètre dudit corps sphérique ( 8).

Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 26, 27, 28) permettant 2539 k 472

de mettre lesdits éléments flexibles résistant à la trac-

tion sous précontrainte de tension.

6 Joint selon la revendication 1, caractérisé

en ce que lesdits éléments flexibles résistant à la trac-

tion sont-des câblés caoutchoutés. 7 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments flexibles forment au moins une

autre paire de tétraèdres dont les arêtes situées sur les-

dits supports ( 30, 33) sont décalées de 90 par rapport à

celles de la première paire de tétraèdres.

8 joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support intermédiaire ( 6) présente en son centre une bague en matière élastomère ( 29), ladite bague étant munie d'un trou central dans lequel est logée une 1-5 sphère ( 8) de centrage des supports menant et mené ( 2, 4). 9 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits supports ( 2, 4) comprend sur une même face, à la même distance de son centre, et le long d'une même direction, une paire de fourches ( 9, 10; 13, 14) dont les ouvertures sont disposées sur ladite face,

lesdites Eourches étant traversées par au moins un élé-

ment flexible résistant à la traction qui forme deux té-

traèdres réunis entre eux le long d'une arête constituée par le support intermédiaire ( 6), ledit élément flexible

ayant une configuration en anneau fermé.

Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits supports ( 30, 33) sont constitués par

des brides métalliques de forme circulaire.

11 Joint selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 10, caractérisé en ce qu'il présente un revête-

ment élastomère qui le recouvre au moins partiellement.

i