FR2674301A1 - ARTICULATING ELEMENT OF CARDAN, OF COMPACT FORM. - Google Patents
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Abstract
La présente invention est du domaine de la mécanique, et elle a pour objet un élément à cardan pour arbre articulé. Cet élément est caractérisé en ce qu'il est relié à une bride (6), en vue de sa fixation au bout de l'arbre (14), par une partie centrale (2) formée autour et le long de l'axe de rotation (5) de l'arbre, et en ce que deux tourillons (3) dont l'axe de tourillonnement commun (4) est perpendiculaire à l'axe de rotation (5) de l'arbre (14) forment avec la bride (6) et la partie centrale (2) un élément monobloc (1).The present invention is in the field of mechanics, and it relates to a cardan element for an articulated shaft. This element is characterized in that it is connected to a flange (6), with a view to its attachment to the end of the shaft (14), by a central part (2) formed around and along the axis of rotation (5) of the shaft, and in that two journals (3) of which the common journal axis (4) is perpendicular to the axis of rotation (5) of the shaft (14) form with the flange (6) and the central part (2) a monobloc element (1).
Description
La présente invention est du domaine de la mécanique et elle a pour objetThe present invention is in the field of mechanics and its purpose is
un élément de cardan pour arbre articulé, du genre delément disposé, en vue de transmettre un couple de rotation, entre un arbre, entraînnant ou entraîné, et une partie centrale oscillante du cardan, la partie centrale oscillante étant mobile autour an articulated shaft universal joint member, of the kind disposed in order to transmit a rotational torque, between a shaft, driving or driven, and an oscillating central portion of the gimbal, the oscillating central portion being movable about
d'un axe de l'élément, axe, dit de tourillonnement, per- of an axis of the element, axis, called tourillonnement,
pendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre, au moyen d'au pendicular to the axis of rotation of the tree, by means of
moins un tourillon s'étendant le long du dit axe de touril- minus one trunnion extending along the said axis of tur-
lonnement.lonnement.
On connait par le BrevetWe know by the patent
DE-OS 2734048, un cardan d'arbre articulé de ce genre. DE-OS 2734048, an articulated shaft gimbal of this kind.
Cette articulation établit l'assemblage fixe en rotation pour la transmission d'un couple entre une partie de l'arbre articulé mobile dans le sens de la longueur et un arbre actionné La construction de l'articulation représentée This articulation establishes the fixed assembly in rotation for the transmission of a torque between a portion of the articulated shaft movable in the direction of the length and an actuated shaft. The construction of the articulation represented
est propre aux arbres articulés qui, en service, ne pré- is specific to articulated trees which, in use, do not
sentent qu'un faible écart angulaire L'inégalité du fonc- feel that a small angular difference
tionnement en rotation provoquée par l'écart angulaire des axes de l'élément de cardan est, dans ce cas, le plus souvent sans incidence Un avantage consiste en ce que l'articulation pour la transmission d'un couple de rotation donné peut avoir un diamètre de rotation plus petit, ou In this case, the rotational action caused by the angular deviation of the axes of the universal joint element is in most cases without incidence. One advantage is that the articulation for the transmission of a given torque can have smaller diameter of rotation, or
encore une articulation ayant un diamètre donné peut trans- another joint with a given diameter can trans-
mettre un couple de rotation plus élevé. put a higher torque.
Mais un inconvénient réside dans le fait que toute l'articulation doit avoir une plus grande dimension de construction axiale Cela se rencontre en particulier quand l'assemblage entre les éléments de cardan et l'élément les soutenant doit être robuste Cela peut à nouveau poser des problèmes d'encombrement, ou de But a drawback lies in the fact that the entire joint must have a greater dimension of axial construction. This is particularly the case when the connection between the gimbal elements and the element supporting them must be robust. congestion problems, or
limitation aux grands angles de renvoi. limitation to large angles of return.
L'objectif de base de l'in-The basic objective of the
vention consiste à améliorer une telle articulation de vention is to improve such an articulation of
façon à n'avoir besoin dans la construction que d'un es- in order to require in construction only one
pacement axial le plus réduit possible. axial distance as small as possible.
Cet objectif est atteint parThis goal is achieved by
un élément de cardan du type précité, principalement carac- a cardan element of the aforementioned type, mainly
térisé en ce que l'élément de cardan est relié, pour sa fixation en bout de l'arbre, à une bride par une partie centrale formée autour et le long de l'axe de rotation de l'arbre, et en ce qu'en outre, deux tourillons, dont l'axe de tourillonnement commun est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre, forment avec la bride, la partie characterized in that the gimbal element is connected, for its attachment at the end of the shaft, to a flange by a central portion formed around and along the axis of rotation of the shaft, and in that in addition, two journals, whose common journal axis is perpendicular to the axis of rotation of the shaft, form with the flange, the part
centrale et les tourillons un élément monobloc. central and trunnions a monobloc element.
Ainsi, non seulement, la brideSo, not only, the bridle
de la partie centrale mais encore les tourillons sont dis- of the central part but the trunnions are still
posés si près les uns des autres qu'on obtient un élément placed so close to one another that you get an element
d'une rigidité admissible et n'ayant que de faibles di- of permissible rigidity and having only small
mensions axiales L'encombrement en longueur d'un cardan peut être ainsi compensé au moins en partie par l'écartement axial dimensions The overall dimensions of a gimbal can thus be compensated at least in part by the spacing
des axes de l'élément de cardan.axes of the cardan element.
Des formes de réalisation inté-Integrated embodiments
ressantes de l'invention mettent en oeuvre des dispositions caractéristiques secondaires Celles-ci se rapportent à l'accouplement de la bride sur l'arbre au moyen d'un tenon transversal conformé de façon monobloc avec l'élément, The subject of the invention implements secondary characteristic features. These relate to the coupling of the flange on the shaft by means of a transverse pin integrally formed with the element.
dans lequel la bride et l'arbre sont assemblés par vissage. wherein the flange and the shaft are assembled by screwing.
Ainsi de manière avantageuseThus advantageously
la bride a un diamètre supérieur à celui de la partie cen- the flange is larger in diameter than the central part
trale et comporte, pour la transmission du couple de rota- and includes, for the transmission of the rotational torque
tion, un tenon transversal conformé de façon monobloc avec a transverse tenon shaped in one piece with
l'élément et situé du côté en regard de l'arbre. the element and located on the side facing the tree.
Avantageusement encore une mortaise est ménagée en bout de l'arbre avec une forme correspondante à celle du tenon transversal, tandis que l'assemblage de la bride et de l'arbre est réalisée par Advantageously still a mortise is formed at the end of the shaft with a shape corresponding to that of the transverse tenon, while the assembly of the flange and the shaft is carried out by
vissage en bout d'arbre.screwing at the end of the shaft.
De préférence l'axe des touril-Preferably the axis of the
lons, vu dans le sens de l'axe de rotation, est perpen- lons, seen in the direction of the axis of rotation, is
diculaire à l'axe longitudinal du tenon transversal. dicular to the longitudinal axis of the transverse post.
De préférence la bride comporte des trous pour l'assemblage par vis, trous qui, vus dans Preferably the flange has holes for screw connection, holes which, seen in
le sens de l'axe de rotation, sont disposés sur la péri- the direction of the axis of rotation, are arranged on the
phérie respectivement entre l'axe longitudinal du tenon respectively between the longitudinal axis of the tenon
transversal et l'axe de tourillonnement. transversal and axis of logging.
Avantageusement, la bride présente une denture frontale sur le côté en regard de l'arbre, et il est prévu pour l'assemblage axial plusieurs trous de fixation répartis Advantageously, the flange has a front toothing on the opposite side of the shaft, and is provided for the axial assembly several distributed fixing holes
symétriquement sur la périphérie de la bride. symmetrically on the periphery of the flange.
De préférence la bride présente, sur deux côtés opposés, des surfaces planes symétriques destinées à prendre appui sur des surfaces antagonistes de forme correspondante, de l'arbre, les surfaces d'appui planes étant perpendiculaires à un plan contenantl'axe Preferably the flange has, on two opposite sides, symmetrical flat surfaces intended to bear on counteracting surfaces of corresponding shape, of the shaft, the flat bearing surfaces being perpendicular to a plane containing the axis.
de tourillonnement, et à un plan contenant l'axe de ro- and a plan containing the axis of rotation.
tation.tation.
Suivant une première variante, les surfaces d'appui planes sont des surfaces parallèles According to a first variant, the flat bearing surfaces are parallel surfaces
à l'axe de rotation.to the axis of rotation.
Suivant une seconde variante, les surfaces d'appui planes convergent sur l'axe de rotation à l'intérieur de l'arbre; dans ce cas les surfaces d'appui planes respectives présentent un angle de convergence (a) According to a second variant, the flat bearing surfaces converge on the axis of rotation inside the shaft; in this case the respective flat bearing surfaces have an angle of convergence (a)
compris avantageusement entre 4 et 80. advantageously between 4 and 80.
De préférence des trous ta-Preferably,
raudés sont ménagés dans le fond de la mortaise pour l'as- are arranged in the bottom of the mortise for the assi-
semblage par vis à travers les alésages de la bride, ces screw threading through the flange bores, these
parties étant en prise par leurs surfaces planes. parts being engaged by their flat surfaces.
Suivant une autre disposition avantageuse, la partie centrale comporte une échancrure According to another advantageous arrangement, the central part comprises an indentation
entre les tourillons le long de l'axe de rotation, échan- between the trunnions along the axis of rotation,
crure qui s'étend sensiblement jusqu'à l'axe de tourillon- which extends substantially to the trunnion axis
nement. Avantageusement encore, le contour extérieur de la partie centrale est, dans la zone comprise entre l'axe des tourillons et la bride, enveloppé par une paire de couples de surfaces opposées deux à deux respectivement, à savoir: ment. Advantageously, the outer contour of the central portion is, in the area between the axis of the trunnions and the flange, enveloped by a pair of pairs of surfaces opposite two by two respectively, namely:
-deux surfaces frontales sub--two front surfaces sub-
stantiellement planes et parallèles aux côtés frontaux des tourillons, c'est à dire perpendiculaires à l'axe de tourillonnement, et -deux surfaces extérieures qui sont respectivement des parties bombées de surfaces côniques, dont les axes de cône coupent l'axe de rotation de l'arbre, avec lequel ils forment un angle (b), et sont perpendiculaires à l'axe de tourillonnement, le sommet du cône se trouvant à l'extérieur de la surface de la bride en regard de l'arbre; le contour présente en outre des surfaces de raccordement entre les parties de surface stantially flat and parallel to the front sides of the trunnions, ie perpendicular to the trunnion axis, and two outer surfaces which are respectively curved portions of conical surfaces, whose cone axes intersect the axis of rotation of the shaft, with which they form an angle (b), and are perpendicular to the axis of trunnion, the apex of the cone being outside the surface of the flange facing the shaft; the contour further has connecting surfaces between the surface portions
conique et le dit contour extérieur de la zone des touril- taper and the outer contour of the
lons.lons.
La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront The present invention will be better understood and details thereof will appear
à la description qui va être faite d'une forme particulière to the description that will be made of a particular form
de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles: la fig l est une perspective d'ensemble de l'élément de cardan, la fig 2 en est une vue de dessous dans suivant l'axe de rotation, la fig 3 en est une vue selon III de la fig 2, embodiment, in relation to the figures of the attached plates in which: FIG 1 is an overall perspective of the universal joint element, FIG 2 is a bottom view in the axis of rotation, FIG. is a view according to III of FIG. 2,
la fig 4 est une vue de des-FIG. 4 is a view of
sous de la réalisation avec denture frontale, la fig 5 est la même vue de côté, under the embodiment with front teeth, fig 5 is the same side view,
la fig 6 illustre une ré-Figure 6 illustrates a
alisation de la bride avec des surfaces parallèles planes, la fig 7 est une vue de côté de la même, la fig 8 est une perspective d'une réalisation de la bride avec des surfaces planes convergentes, la f ig 9 est une perspective the flange with flat parallel surfaces, FIG. 7 is a side view of the same, FIG. 8 is a perspective view of an embodiment of the flange with convergent flat surfaces, FIG.
de l'extrémité de l'arbre avec des surfaces planes conver- the end of the shaft with converging flat surfaces
gentes, la fig 10 est une vue degentes, fig 10 is a view of
coté dans le sens de l'axe de tourillonnement, avec re- side in the direction of the axis of rotation, with
présentation du contour extérieur de la partie centrale. presentation of the outer contour of the central part.
La fig l illustre un élémentFigure 1 illustrates an element
de cardan 1 qui conformément à l'invention est particu- which in accordance with the invention is particularly
lièrement court, avec une partie centrale 2, à laquelle est relièe sur le côté frontal une bride 6 de diamètre plus grand De l'autre côté de la partie centrale 2, sont situés deux tourillons 3 qui s'étendent de manière radiale vers l'extérieur le long d'un axe de tourillonnement commun 4, perpendiculaire à l'axe de rotation 5 de l'arbre articulé 14 L'axe de tourillonnement 4 est perpendiculaire à l'axe de rotation 5 La bride 6 sert à la fixation del'élément sur le côté frontal, ou bout, de l'arbre et comporte un firstly, with a central portion 2, to which is attached on the front side a flange 6 of larger diameter On the other side of the central portion 2, are located two journals 3 which extend radially towards the outside the axis of common journal 4, perpendicular to the axis of rotation 5 of the articulated shaft 14 The journalling axis 4 is perpendicular to the axis of rotation 5 The flange 6 is used for fixing the element on the front side, or end, of the shaft and has a
tenon transversal 8 faisant saillie dans le sens axial. transverse stud 8 projecting in the axial direction.
Un tenon semblable est disposé, non visible, de l'autre A similar post is arranged, not visible, on the other
côté de la bride Le côté frontal de l'arbre (non repré- flange side The front side of the shaft (not shown)
senté) comporte une mortaise de forme correspondante pour les tenons transversaux 8, de sorte que leur emboîtement permet la transmission du couple de rotation La bride felt) has a mortise of corresponding shape for the transverse tenons 8, so that their interlocking allows the transmission of the torque of the flange
6 comporte une surface de contact 7 avec l'extrémité fron- 6 has a contact surface 7 with the frontier end
tale de l'arbre, et la fixation a lieu par assemblage par of the shaft, and the fixing takes place by assembly by
vis à travers les alésages 9 de fixation. screw through the fixing holes 9.
Les fig 2 et 3 montrent en vue de dessous et de côté un élément de cardan conforme à la fig l, et on remarque que les tenons transversaux 8 présentent un axe longitudinal commun 8 a qui se trouve perpendiculaire à l'axe de tourillonnement 4, vu dans le sens de l'axe de rotation 5 Les alésages 9 de fixation sont situés à la périphérie de la bride entre les tenons transversaux 8 et l'axe de tourillonnement 3 La fig 3 montre une vue de côté des tenons transversaux 8 dans la direction de visée III de la fig 2 On y remarque aussi la situation des tenons transversaux 8, et de la bride FIGS. 2 and 3 show, in a bottom and side view, a cardan element according to FIG. 1, and it will be noted that the transverse tenons 8 have a common longitudinal axis 8 a which is perpendicular to the journal axis 4, in the direction of the axis of rotation 5 The fixing bores 9 are located at the periphery of the flange between the transverse tenons 8 and the journalling axis 3. FIG. 3 shows a side view of the transverse tenons 8 in the direction of sight III of fig 2 One also notices the situation of the transverse tenons 8, and the flange
6 par rapport à la partie centrale 2. 6 with respect to the central part 2.
Les fig 4 et 5 montrent une autre forme d'assemblage avec un emboîtement par denture frontale 10, connu en lui-même, de la bride 6 et de l'arbre, FIGS. 4 and 5 show another form of assembly with an interlocking front teeth 10, known in itself, of the flange 6 and of the shaft,
non représenté La fixation de la bride 6 sur le côté fron- not shown Attaching the flange 6 to the frontier side
tal de l'arbre à lieu à nouveau au moyen d'assemblages tal of the tree to take place again by means of assemblages
par vis à travers les alésages 9 de fixation. by screws through the fixing bores 9.
Les fig 6 et 7 montrent unFigures 6 and 7 show a
autre exemple de réalisation de la bride 6 pour la trans- another embodiment of the flange 6 for transmitting
mission du couple de rotation avec un emboîtement au moyen de deux surfaces d'appui planes parallèles 11 Celles-ci mission of the torque with an engagement by means of two parallel flat bearing surfaces 11 These
sont en prise sur le côté frontal de l'arbre par des sur- are engaged on the front side of the tree by
faces parallèles correspondantes L'assemblage se fait corresponding parallel faces Assembly is done
à nouveau au moyen de vis à travers des alésages 9 de f i- again by means of screws through bores 9 of f i-
xation Il est utile de disposer les surfaces planes 11 perpendiculaires à 1 'axe de l'élément de cardan 4, pour It is useful to arrange the plane surfaces 11 perpendicular to the axis of the cardan element 4, for
la bonne accessibilité aux vis de fixation. the good accessibility to the fixing screws.
La fig 8 montre, en perspective, un élément de cardan semblable à l'exemple de réalisation conforme aux fig 6 et 7, pour lequel toutefois les surfaces planes 13 sont cunéiformes, c'est-à-dire convergentes vers FIG. 8 shows, in perspective, a gimbal element similar to the embodiment example according to FIGS. 6 and 7, for which however the flat surfaces 13 are wedge-shaped, that is to say convergent toward
l'arbre Les deux surfaces planes 13 ont un angle de conver- The two flat surfaces 13 have a converging angle
gence "â, dirigé respectivement vers l'arbre Cet angle ", headed respectively to the tree This angle
de convergence peut être compris entre 40 et 80, de pré- convergence can be between 40 and 80, preferably
férence de 5 à 6 Ainsi, la bride 6 a la même fonction que les tenons transversaux La fixation a lieu à nouveau 5 to 6 Thus, the flange 6 has the same function as the transverse tenons The fixing takes place again
au moyen de vis à travers des alésages 9 de fixation. by means of screws through fixing holes 9.
Comme il ressort de la fig 9, les surfaces convergentes 13 a de l'arbre 14 correspondent aux surfaces convergentes 13 de l'élément de cardan Cet arbre comporte une mortaise 15, de préférence suffisamment profonde, pour que le côté frontal 7 de la bride 6 ne soit pas en contact avec le fond de la mortaise Les vis, qui sont en prise avec la mortaise 15, exercent une force axiale, suffisante pour que, sous l'effet de la pression entre les surfaces 13 et 13 a de l'élément de cardan et de l'arbre lors de la transmission du couple de rotation, il ne survienne aucun retrait des surfaces planes en contact Ainsi, on évite la formation de corrosion à l'ajustement Cet emboîtement est en outre assuré, en As can be seen from FIG. 9, the converging surfaces 13a of the shaft 14 correspond to the converging surfaces 13 of the universal joint element. This shaft comprises a mortise 15, preferably sufficiently deep, so that the front side 7 of the flange 6 is not in contact with the bottom of the mortise The screws, which are engaged with the mortise 15, exert an axial force, sufficient so that, under the effect of the pressure between the surfaces 13 and 13 a of the cardan element and the shaft during the transmission of the torque, there is no removal of flat surfaces in contact Thus, it avoids the formation of corrosion adjustment This nesting is further ensured, in
service, contre la formation d'un jeu. service, against the formation of a game.
Comme cela ressort des fig l et 8, l'élément de cardan présente, sur son côté qui fait face à l'intérieur de l'articulation, entre les tourillons 3, une échancrure 12 en forme d'auge Cette situation de l'échancrure en ce point est possible en raison du peu d'effort auquel il est soumis, cela résultant du fait que la transmission des efforts s'opère depuis les tourillons As can be seen in FIGS. 1 and 8, the cardan element has, on its side facing the inside of the articulation, between the trunnions 3, a trough-shaped recess 12. This situation of the recess at this point is possible because of the little effort to which it is subjected, that resulting from the fact that the transmission of the efforts takes place since the trunnions
en direction de l'intérieur de la partie centrale 2. towards the interior of the central part 2.
L'échancrure 12 est avantageuse, pour permettre le rap- The notch 12 is advantageous, to allow the report
prochement de deux éléments de cardan associés dans une of two associated cardan elements in one
même articulation (non représentée). same articulation (not shown).
Ainsi, on peut prévoir les axes de tourillonnement 4 de deux éléments de cardan associés, plus rapprochés l'un de l'autre Cette mesure contribue de ce fait à une réduction de la dimension de Thus, it is possible to provide the journalling axes 4 of two associated cardan elements, which are closer to one another. This measure therefore contributes to a reduction in the dimension of
construction de l'articulation.construction of the joint.
La fig 10 montre une vue dans la direction de l'axe 4 de tourillonnement La surface extérieure 17, à gauche sur le dessin, de la partie centrale FIG. 10 shows a view in the direction of axis 4 of journalling. The outer surface 17, on the left in the drawing, of the central part
2 comprise entre la bride 6 et les tourillons 3, est re- 2 between the flange 6 and the pins 3, is
présentée comme une partie d'une enveloppe conique L'axe de cône 16 forme avec l'axe de rotation 5 un angle b et presented as part of a conical envelope The cone axis 16 forms with the axis of rotation 5 an angle b and
se trouve perpendiculaire à l'axe de tourillonnement 4. is perpendicular to the journal axis 4.
L'axe de rotation 5 et l'axe de cône 16 définissent ensemble un plan perpendiculaire à l'axe de tourillonnement 4 Le sommet du cône se trouve au-delà du côté frontal 7 de la bride 6 Les tourillons 3 comportent un contour cylindrique 19, et une surface de raccordement 18 se trouve entre la partie 17 de la surface conique et le contour extérieur 19, surface 18 qui peut être substantiellement plane et The axis of rotation 5 and the cone axis 16 together define a plane perpendicular to the journal axis 4 The top of the cone is beyond the front side 7 of the flange 6 The pins 3 comprise a cylindrical contour 19 , and a connecting surface 18 is located between the portion 17 of the conical surface and the outer contour 19, surface 18 which can be substantially flat and
qui est également représentée dans les fig l et 8. which is also shown in Figs. 1 and 8.
La surface extérieure de l'élé-The outer surface of the
ment, située à droite sur le dessin, est le symétrique de la surface 17,18 par rapport au plan défini par les axes 4 et 5 Des surfaces latérales 20 faisant partie de la surface de la partie centrale 2, sont des surfaces planes perpendiculaires à l'axe 4; ces surfaces sont également the right-hand side of the drawing is the symmetrical surface 17,18 with respect to the plane defined by the axes 4 and 5. Side surfaces 20 forming part of the surface of the central portion 2, are flat surfaces perpendicular to axis 4; these surfaces are also
visibles sur les fig l et 8.visible in figs 1 and 8.
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Also Published As
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| JPH0642546A (en) | 1994-02-15 |
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Legal Events
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