FR2818575A1

FR2818575A1 - Tete de transmission, notamment pour un outil de travail manoeuvre a la main

Info

Publication number: FR2818575A1
Application number: FR0116540A
Authority: FR
Inventors: Joachim Kottke; Erik Ames
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2002-06-28
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: US20020078812A1; DE20021586U1; US6769185B2; FR2818575B1

Abstract

Une tête de transmission pour un outil de travail manoeuvré à la main et entraîné par moteur, destinée à l'entraînement d'un outil de coupe 1, est constituée d'un carter de tête 2 avec une transmission de rotation 3, de préférence une transmission à roues coniques 4. Au moins une roue dentée 5 de la transmission de rotation 3 est immobilisée de manière fixe en rotation sur un arbre 6. Un canal 7 pour la purge d'air du carter de tête 2, dans l'arbre 6, débouche dans une ouverture 8 à l'extérieur du carter de tête 2 et dans une ouverture intérieure 9 à l'intérieur 10 du carter de tête 2. En vue de permettre un fonctionnement continu de longue durée, avec peu d'entretien, l'ouverture intérieure 9 est formée par au moins un tronçon du canal 7, qui s'étend sensiblement de manière radiale par rapport à l'axe longitudinal 13 de l'arbre 6.

Description

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L'invention concerne une tête de transmission pour un outil de travail manoeuvré à la main et entraîné par moteur, destinée à l'entraînement d'un outil de coupe, et constituée d'un carter de tête avec une transmission de rotation, de préférence une transmission à roues coniques, au moins une roue dentée de la transmission de rotation étant immobilisée de manière fixe en rotation sur un arbre, et au moins un canal pour la purge d'air du carter de tête, dans l'arbre, débouchant dans une ouverture à l'extérieur du carter de tête et dans une ouverture intérieure à l'intérieur du

carter de tête.

Une tête de transmission du type de celle qui vient d'être mentionnée, destinée à un outil de travail manoeuvré à la main et entraîné par moteur, et équipée d'un outil de coupe en rotation rapide, comme par exemple dans le cas d'une débroussailleuse ou d'un coupe-bordures, est formée d'un carter de tête à dimensions extérieures réduites. Dans le carter de tête est disposée une transmission de rotation, de préférence réalisée sous la forme d'une transmission à roues coniques, pour l'entraînement de l'outil de coupe. La transmission à roues coniques est lubrifiée par un remplissage de produit de lubrification dans le carter de tête. Une tête de transmission de ce type permet une adaptation de la vitesse de rotation du moteur à l'outil de coupe, et un positionnement approprié de l'outil de coupe sur l'outil de travail manoeuvré à la main. Pour assurer une compensation de pression, lors du fonctionnement en service de l'outil de travail manoeuvré à la main, entre l'intérieur et l'extérieur de la tête de transmission, il est prévu un canal dans un arbre de roue dentée de la transmission de rotation, ou une rainure correspondante dans une portée de palier pour un

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arbre de la transmission de rotation.

Comme lors du fonctionnement en service de la tête de transmission, il apparaît, en raison des vitesses de rotation élevées, des températures de fonctionnement, le cas échéant de plus de 100 C, il se produit une augmentation de pression dans la tête de transmission, qui est compensée par l'intermédiaire du canal. Dans le cas des têtes de transmission du type de celle mentionnée en introduction, il se produit des entrées de produit de lubrification dans le canal de compensation de pression et des pertes de produit de lubrification. De ce fait il est nécessaire de compléter le remplissage de produit de lubrification dans la tête

de transmission.

Le but de l'invention consiste à développer une tête de transmission du type de celle mentionnée en introduction, qui rend possible un fonctionnement continu de longue durée de la tête de transmission, avec

peu d'entretien.

Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que l'ouverture intérieure est formée par au moins un tronçon du canal, qui s'étend sensiblement de manière radiale par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre. En vue d'éviter une perte de produit de lubrification de l'intérieur du carter de tête de la tête de transmission, à travers le canal dans l'arbre de roue dentée, il est prévu de conférer au canal, à proximité de l'ouverture intérieure, une orientation

radiale par rapport à l'arbre de roue dentée.

L'ouverture intérieure est disposée à une distance

radiale de l'axe longitudinal de l'arbre de roue dentée.

Cela rend impossible au produit de lubrification, notamment de la graisse de lubrification, de s'échapper, vers l'extérieur, lors du fonctionnement de la tête de transmission, de l'intérieur du carter de tête, à travers l'ouverture intérieure et le canal, parce que lors du fonctionnement de la tête de transmission, l'arbre avec la roue dentée tourne avec une vitesse de rotation élevée. Pour pouvoir s'échapper du canal vers l'extérieur, le produit de lubrification devrait pénétrer par l'ouverture intérieure, et se diriger radialement vers le canal qui de préférence s'étend dans l'âme centrale de l'arbre, ceci à l'encontre de la force centrifuge régnant à ce niveau. Cela est également exclu pour les pressions intérieures dans le carter de tête, apparaissant lors du fonctionnement de la tête de transmission. Comme dans l'espace dans lequel est disposée l'ouverture intérieure, règnent des accélérations radiales élevées, il est garanti qu'au niveau de l'ouverture intérieure ne se trouvent que des quantités extrêmement faibles de produit de lubrification, parce que le produit de lubrification est éjecté des zones de paroi sur lesquelles sont disposées

les ouvertures intérieures.

Des agents de masse moindre, tels que l'air ou des gaz, peuvent malgré tout s'échapper. Conformément aux lois de la physique, il est ainsi possible d'empêcher l'établissement d'une pression élevée dans la transmission, et donc également une augmentation de

température qui en résulterait (équation isochore).

L'ouverture intérieure, en se référant à la direction axiale de l'arbre, peut être disposée ou déboucher entre la roue dentée et la paroi intérieure du carter, à l'intérieur du carter de tête, radialement sur l'arbre ou un bout d'arbre de la roue dentée. Il peut

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également s'avérer avantageux de disposer l'ouverture intérieure, en se référant à la direction axiale de l'arbre, sur le côté frontal de la roue dentée, qui est dirigé vers l'intérieur du carter de tête, ou à distance du côté frontal de la roue dentée. L'ouverture intérieure peut conduire, sous forme de trou borgne, radialement de la surface périphérique enveloppe de l'arbre vers le canal à l'intérieur de l'arbre. Il peut également s'avérer avantageux de prévoir deux ou plusieurs ouvertures intérieures, le canal débouchant dans ce cas, avec deux ouvertures intérieures, dans le carter de tête, et les ouvertures intérieures étant de préférence diamétralement opposées par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre. Le canal peut également être réalisé sous forme de perforation d'orientation axiale à travers l'arbre, un élément terminal de fermeture sur l'extrémité de l'arbre, dirigée vers l'intérieur du carter, servant dans ce cas de fermeture axiale du canal. Grâce à cette mesure sur le plan de la construction, il est garanti qu'au moins un tronçon de la liaison fluidique entre l'ouverture intérieure disposée sur l'arbre, et le canal à l'intérieur de l'arbre, s'étende au moins approximativement dans la

direction radiale.

Il peut également s'avérer rationnel de poursuivre le canal dans l'élément terminal de fermeture lui-même, et de disposer l'ouverture intérieure ou un grand nombre d'ouvertures intérieures, dans l'élément terminal de fermeture lui-même, à savoir dans la surface périphérique enveloppe de celui-ci. De cette manière, il se produit une ramification radiale du canal vers les ouvertures intérieures dans l'élément terminal de fermeture lui-même. A cet effet, l'élément terminal de fermeture s'engage de préférence par complémentarité de forme et de manière étanche dans le canal, l'élément terminal de fermeture s'engageant par exemple par un embout dans le canal en étant ainsi maintenu dans l'arbre. Il peut s'avérer avantageux de conférer au canal, en section transversale, une forme polygonale ou carrée, la section transversale étant sensiblement identique quant à sa forme, sur la longueur du canal et permettant de recevoir un bout d'arbre, par complémentarité de forme. Cette mesure sur le plan de la construction permet d'immobiliser en rotation dans le canal, un bout d'arbre creux d'un arbre d'entrée ou de sortie d'entraînement. Les ouvertures intérieures de l'arbre ont pour but d'assurer la compensation en pression de la tête de transmission, de sorte que l'aire de passage libre des ouvertures intérieures, peut être faible. L'aire de passage libre, à savoir la section transversale, des ouvertures intérieures, qui sont de préférence d'une section transversale de forme circulaire, est de préférence inférieure à l'aire de passage libre du canal, à savoir la section transversale du canal. Il peut s'avérer rationnel de réaliser l'élément terminal de fermeture, sous forme de pièce de tournage de forme cylindrique, en alliage léger. De préférence, l'arbre avec le canal et la roue dentée sont réalisés d'un seul tenant, en acier. Cette pièce en acier est de préférence réalisée en tant que pièce forgée subissant ensuite un usinage de finition, par enlèvement de copeaux. L'arbre est ici de préférence limité dans son étendue axiale, à la valeur nécessaire pour former le moyeu de la roue dentée. En fonction de l'utilisation de la tête de transmission, il peut s'avérer utile de réaliser la transmission de rotation en tant que transmission à roues dentées frontale à

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denture droite ou à denture oblique. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tronçons du canal, qui s'étendent sensiblement de manière radiale, sont

formés par des canaux latéraux d'orientation radiale.

Dans la suite, des exemples de réalisation de l'invention vont être explicités plus en détail, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une coupe longitudinale d'une tête de transmission, Fig. 2 une coupe longitudinale d'une roue dentée comportant un canal de purge d'air conforme à l'invention, Fig. 3 une coupe longitudinale d'un élément terminal de fermeture d'une roue dentée, Fig. 4 une coupe longitudinale d'une autre roue

dentée comportant un canal de purge d'air.

La figure 1 montre une coupe longitudinale d'une tête de transmission d'un outil de travail manoeuvré à la main et entraîné par moteur, à savoir une débroussailleuse. La tête de transmission comprend un carter de tête 2 dans lequel est disposé un arbre de sortie d'entraînement 20 qui s'étend sur la hauteur du carter de tête 2 et fait partie d'une transmission de rotation 3 réalisée sous la forme d'une transmission à roues coniques 4. L'arbre de sortie d'entraînement 20 est supporté par l'intermédiaire de deux paliers à roulement ou roulements 24, 25, dans le carter de tête 2. Sur l'arbre de sortie d'entraînement 20, entre les paliers à roulement, est disposée de manière fixe en rotation, une roue conique 26 qui, dans l'état monté de la tête de transmission, est maintenue axialement non coulissante. La roue conique 26 engrène avec une roue dentée 5 réalisée sous forme de roue conique, d'un arbre ? d'entrée d'entraînement 19. L'arbre de sortie d'entraînement 20 présente sur sa périphérie, dans la zone dans laquelle cet arbre fait saillie à l'extérieur du carter de tête 2, des surfaces planes 27 sur lesquelles viennent s'appuyer des bords correspondants d'un élément d'arrêt 28 en forme de disque. L'élément d'arrêt 28 en forme de disque, et en forme de coupelle en section transversale avec un bord dirigé vers le carter de tête 2, sert de butée axiale pour un outil de coupe 1. Dans l'exemple de réalisation montré, l'outil de coupe 1 est prévu sous forme d'outil de coupe rigide d'une débroussailleuse. L'outil de coupe 1 est fixé sur l'arbre de sortie d'entraînement 20, à l'aide d'un écrou

de serrage 29 et d'une rondelle intercalaire 30.

L'intérieur 10 du carter de tête 2 contient du produit de lubrification 22, de préférence de la graisse de lubrification. La roue conique 5 est immobilisée en rotation sur un arbre 6. Dans l'exemple de réalisation montré, la roue dentée 5 est réalisée d'un seul tenant avec l'arbre 6. L'arbre 6 assure la fonction d'un moyeu 21 pour la roue dentée 5, le moyeu 21 présentant une longueur environ égale à 1 la longueur axiale de la roue dentée 5. Le moyeu 21 est monté en porte-à-faux dans le carter de tête 2 par un palier à roulement ou roulement 31. L'arbre 6, ou le moyeu 21, est pourvu d'un canal 7 pour la purge d'air et

la compensation de pression de la tête de transmission.

Le canal 7 comporte une ouverture extérieure 8, qui débouche à l'extérieur du carter de tête 2. A partir de l'ouverture extérieure 8, le canal 7 conduit à une ouverture intérieure 9 à l'intérieur 10 du carter de tête 2. Le canal 7 s'étend ici, à partir de l'ouverture extérieure 8, environ de manière coaxiale à l'axe longitudinal 13 de l'arbre 6 ou du moyeu 21, en direction de l'extrémité intérieure de l'arbre 6, et se

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raccorde alors à un tronçon du canal 7, qui s'étend radialement et qui débouche dans les ouvertures 9, 9', sur une surface périphérique enveloppe de l'arbre 6. Les ouvertures intérieures 9, 9' se trouvent dans une zone 23 à faible teneur en produit de lubrification, ou dans une zone exempte de produit de lubrification, à

l'intérieur 10 du carter de tête 2.

Cette mesure de construction permet de produire une purge d'air ou une compensation de pression entre l'intérieur et l'extérieur du carter de tête 2, par l'intermédiaire des ouvertures intérieures 9, 9', du canal 7 et de l'ouverture extérieure 8. Comme les ouvertures intérieures 9, 9' sont placées dans la zone 23 de plus faible teneur en produit de lubrification, on évite de manière fiable, que du produit de lubrification

soit introduit dans les ouvertures intérieures 9, 9'.

Comme le canal 7 et notamment les ouvertures intérieures 9, 9' sont agencés dans une pièce tournant avec une vitesse de rotation élevée, et notamment en raison du fait que les ouvertures intérieures 9, 9' sont disposées de manière radiale sur l'arbre 6 ou le moyeu 21, il est sûr qu'en fonctionnement, une accélération centrifuge agit sur une part de produit de lubrification ayant éventuellement pénétré dans le canal 7, et que cette part de produit de lubrification est ramenée à l'intérieur du carter de tête 2. Cela permet d'empêcher de manière fiable une perte de produit de lubrification

du carter de tête 2, par l'intermédiaire du canal 7.

Comme le montre la figure 4 dans une coupe longitudinale à travers une roue dentée 5 avec le moyeu 21, le canal 7 présente un diamètre 32 environ égal à la moitié du diamètre de moyeu 33. Le canal 7 conduit axialement à travers le moyeu 21 et la roue dentée 5 réalisée d'un seul tenant avec le moyeu 21. Le canal 7

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est fermé sur un côté frontal 12 de la roue dentée 5, au moyen d'un élément terminal de fermeture 14, cylindrique. L'élément terminal de fermeture 14 est ajusté, à partir de l'extrémité 15 de l'arbre 6 dirigée vers l'intérieur 10 du carter, dans un alésage de réception 34, et est fixé ou immobilisé à l'extrémité axiale 15, de préférence en y étant monté à force, collé, soudé ou brasé, ou fixé par toute autre liaison par adhérence ou complémentarité de forme. Dans l'exemple de réalisation montré sur la figure 4, le canal 7 est pourvu de deux ou plusieurs canaux latéraux 7' qui s'étendent radialement et qui, en considérant la direction axiale de l'arbre 6, sont placés entre la roue dentée 5 et la paroi intérieure 11 du carter de tête 2 et s'étendent chacun jusqu'à une ouverture intérieure 9, 9' respective. Ces canaux latéraux 7' se trouvent dans un bout d'arbre élargi 37 de la roue dentée 5 et sont dimensionnés en ce qui concerne leur diamètre 35, de façon telle que la somme des sections transversales des canaux latéraux 7' soit inférieure à la section transversale du canal 7 présentant un diamètre 32. Dans l'exemple de réalisation, la section transversale des ouvertures 9, 9' est égale à celle des canaux latéraux 7'. Comme le laisse entrevoir la figure 2 dans une coupe transversale de la roue dentée 5 avec le moyeu 21, dans un détail II de la figure 1, il peut s'avérer rationnel de disposer les ouvertures intérieures 9, 9' au voisinage du côté frontal 12 de la roue dentée 5, dirigé vers l'intérieur 10 du carter de tête 2, à la place de la position montrée sur la figure 4. A cet effet, l'élément terminal de fermeture 14 pour l'extrémité axiale 15 de l'arbre 6 ou du moyeu 21, est réalisé en tant que pièce à encastrer, qui assure la déviation radiale du canal 7 en canaux latéraux 7, 7'

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d'orientation radiale, en direction des ouvertures intérieures 9, 9'. Cela est indiqué sur la figure 3 par une coupe longitudinale de l'élément terminal de

fermeture 14.

Es Il peut s'avérer utile de prévoir plus de deux canaux latéraux 7' et plus de deux ouvertures intérieures 9, 9'. L'élément terminal de fermeture 14 est immobilisé, de la même manière que l'élément terminal de fermeture 14 montré sur la figure 4, dans un alésage 34 dont le diamètre est supérieur au diamètre 32 du canal. L'élément terminal de fermeture 14 est de

forme cylindrique dans l'exemple de réalisation montré.

Le canal 7 se poursuit dans l'élément terminal de fermeture 14, en direction de l'extrémité 15, dans un embout 36 de forme tubulaire de l'élément terminal de fermeture 14. L'embout 36 présente une étendue axiale

qui correspond environ à la profondeur de l'alésage 34.

L'élément terminal de fermeture 14 est fixé de manière étanche dans l'alésage 34 de la roue dentée 5, au moyen de l'embout 36. Dans l'état monté de l'élément terminal de fermeture 14 sur la roue dentée 5, le canal 7 s'étend de manière coaxiale à l'axe longitudinal 13 de l'arbre ou du moyeu, dans l'élément terminal de fermeture 14. Le canal 7 est réalisé dans l'élément terminal de fermeture 14, avant la zone de ramification ou de bifurcation vers les canaux latéraux 7', avec un diamètre 37 plus petit que le diamètre 32 du canal 7 dans le moyeu 21 ou l'arbre 6. Les canaux latéraux 7' débouchent dans les ouvertures intérieures 9, 9', qui, dans l'exemple de réalisation montré, sont agencées sur l'arbre ou le moyeu, de manière diamétralement opposée par rapport à l'axe longitudinal 13. Les ouvertures intérieures 9, 9' présentent un passage libre d'environ 3 mm et sont de préférence prévues avec une section transversale de

forme circulaire.

l! ilh 2818575 Dans l'état monté de la tête de transmission, l'élément terminal de fermeture 14 plonge tout d'abord dans le remplissage de produit de lubrification 22 à s l'intérieur 10 du carter de tête 2. Lors du fonctionnement de la transmission de rotation, l'élément terminal de fermeture 14 tourne avec la même vitesse de rotation que la roue dentée 5 ou l'arbre d'entrée d'entraînement 19 qui entraîne la roue dentée 5. Dans l'exemple de réalisation montré, cette vitesse peut environ être de 10 000 tours par minute. Du produit de lubrification se trouvant éventuellement au niveau des ouvertures intérieures 9, 9' est de ce fait éjecté de la surface périphérique enveloppe de l'élément terminal de fermeture 14, en dégageant ainsi les ouvertures intérieures 9, 9' dans le carter de tête. Il se forme une zone 23 exempte de produit de lubrification, dans laquelle du produit de lubrification adhère uniquement sous forme de film sur l'élément terminal de fermeture 14. La zone 23, vue en coupe longitudinale sur la figure 1, entoure l'élément terminal de fermeture 14 approximativement en forme de demi-sphère. Le produit de lubrification est de préférence de la graisse à viscosité élevée. Il peut s'avérer avantageux de réaliser l'élément terminal de fermeture 14 sous forme de pièce de tournage en un alliage léger, de préférence en aluminium, et d'immobiliser la base de l'élément terminal de fermeture 14 par un montage à force dans l'alésage 34 de la roue dentée 5. En outre, il s'avère avantageux de réaliser le profil de section transversale du canal 7 de manière sensiblement identique sur une grande partie de sa longueur axiale. De préférence le

profil de section transversale est polygonal ou carré.

De cette façon, il est possible de lier de manière fixe en rotation dans le canal 7, un bout d'arbre 16 de l'arbre d'entrée d'entraînement 19, de configuration

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complémentaire audit profil. Pour que cette mesure n'entrave pas la compensation, de pression dans le canal 7, le bout d'arbre 16 est maintenu fixe en rotation, avec jeu, dans le canal 7, mais il peut également être pourvu d'une rainure longitudinale ou être réalisé sous forme de profilé creux. Le bout d'arbre 16 est de préférence emmanché de manière démontable dans le canal 7. Il peut également être utile de prévoir les ouvertures 8 et 9 avec le canal 7 en tant que partie de l'arbre de sortie d'entraînement 20, et d'effectuer la compensation de pression et la purge d'air de la tête de transmission, par l'intermédiaire de l'arbre de sortie

d'entraînement 20.

A la place d'une transmission à roues coniques, il est possible d'utiliser tous les types de transmissions de rotation, en fonction de l'application

prévue pour la tête de transmission.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Tête de transmission pour un outil de travail manoeuvré à la main et entraîné par moteur, destinée à l'entraînement d'un outil de coupe (1), et constituée d'un carter de tête (2) avec une transmission de rotation (3), de préférence une transmission à roues coniques (4), au moins une roue dentée (5) de la transmission de rotation (3) étant immobilisée de manière fixe en rotation sur un arbre (6), et au moins un canal (7) pour la purge d'air du carter de tête (2), dans l'arbre (6), débouchant dans une ouverture (8) à l'extérieur du carter de tête (2) et dans une ouverture intérieure (9) à l'intérieur (10) du carter de tête (2), caractérisée en ce que l'ouverture intérieure (9) est formée par au moins un tronçon du canal (7), qui s'étend sensiblement de manière radiale par rapport à l'axe

longitudinal (13) de l'arbre (6).

2. Tête de transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture intérieure (9), en se référant à la direction axiale de l'arbre (6), débouche à l'intérieur (10) du carter de tête (2), entre la roue dentée (5) et la paroi intérieure de carter (11)

du carter de tête (2).

3. Tête de transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture intérieure (9), en se référant à la direction axiale de l'arbre (6), est disposée sur le côté frontal (12) de la roue dentée (5), qui est dirigé vers l'intérieur (10) du carter de tête (2).

4. Tête de transmission selon l'une des

revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le canal

(7) débouche avec deux ouvertures intérieures (9, 9'), dans le carter de tête (2), les ouvertures intérieures (9, 9') étant de préférence diamétralement opposées par

rapport à l'axe longitudinal (13) de l'arbre (6).

5. Tête de transmission selon l'une des

revendications 1, 2 ou 4, caractérisée en ce que le

canal (7) est fermé par un élément terminal de fermeture (14) prévu à l'extrémité (15) de l'arbre (6), qui est dirigée vers l'intérieur (10) du carter de tête (2), l'élément terminal de fermeture (14) étant de préférence une pièce de tournage de forme cylindrique, en alliage léger.

6. Tête de transmission selon la revendication , caractérisée en ce que le canal (7) est mené dans l'élément terminal de fermeture (14), et l'ouverture intérieure (9) est disposée sur une surface périphérique

enveloppe de l'élément terminal de fermeture (14).

7. Tête de transmission selon l'une des

revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que l'élément

terminal de fermeture (14) s'engage par un embout (36) dans le canal (7), et est ainsi maintenu dans l'arbre

(6).

8. Tête de transmission selon l'une des

revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la forme

de la section transversale du canal (7), en vue de recevoir par complémentarité de forme, un bout d'arbre (16), est de préférence de forme polygonale, et la forme de la section transversale est sensiblement identique

sur la longueur du canal (7).

9. Tête de transmission selon l'une des

revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la section

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transversale de l'ouverture intérieure (9) ou des ouvertures intérieures (9, 9') est plus petite que la

section transversale du canal (7).

10. Tête de transmission selon l'une des

revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les

tronçons du canal (7), qui s'étendent sensiblement de manière radiale, sont formés par des canaux latéraux

(7') d'orientation radiale.