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" Joint universel ".
La présente invention a pour objet un nouveau joint uni- versel, applicable, en particulier à la transmission de la puissance aux roues à la fois motrices et directrices d'une automobile.
On sait que les joints ordinaires,à la cardan, ont l'in- oonvénient de déformer le mouvement qu'ils transmettent lors- que les deux arbres qu'ils accouplent ne sont pas dans le prolongement l'un de l'autre: si l'un de ces arbres, l'arbre d'entraînement, par exemple tourne à une vitesse angulaire constante, l'arbre entraîne tournera à une vitesse qui variera périodiquement à chaque tour. A supposer alors que le premier de ces arbres soit l'arbre moteur d'une automobile, et l'autre
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larbre de transmission à l'une des roues, à la/fois motrices et directrices, de cette automobile, oette roue sera entraînée, @ dans les virages, d'un mouvement saccadé qui nuira évidemment à la bonne marche de la voiture.
On a cherché à remédier à cet inconvénient au moyen du joint à double oardan ou joint de Hooke qui consiste en une @ transmission formée par une chaîne cinématique à cinq éléments: ; l'arbre de commande, un premier cardan, un arbre intermédiaire, un second cardan, l'arbre mené: l'arbre de commande et J'arbre @ mené d'une part, et les deux gardans d'autre part, étant diapo- ! sés symétriquement par rapport au plan perpendiculaire à l'ar- bre intermédiaire en son milieu.
Avec cette disposition on arrive bien à ce que les deux arbres tournent synchroniquement, mais on se heurte à certaines difficultés d'ordre pratique: en particulier l'ensemble est relativement encombrant et difficile à loger par exemple dans une fusée de roues d'automobile.
La présente invention a pour but de supprimer ces inoonvé- nients : Conformément à l'invention, la transmission de l'arbre de commande de l'arbre mené sera constituée simplement par une chaîne cinématique à quatre éléments: l'arbre menant et l'arbre mené, aux deux extrémités de la chaîne et deux éléments inter- médiaires articulés respectivement à cet arbre menant et à cet arbre mené, et liés entre eux de manière que leurs deux axes d'articulation à l'arbre menant et à l'arbre mené soient contraints de rester constamment dans le même plan.
On arrivera à ce résultat, par exemple, en ménageant dans les deux éléments un intermédiaires/ou plusieurs tenons et des mortaises à faces planes parallèles aux axes d'articulation en question, et péné- trant les uns dans les autres de façon à obliger les éléments à glisser à frottement doux dans un même plan l'un par rapport à l'autre.
Grâce à cette disposition, il est clair que dans n'importe quelle position angulaire de l'arbre méné, par rapport à l'arbre
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de commande, l'arbre mené tournera toujours constamment à la même vitesse que l'arbre de commande.
L'invention pourra bien entendu être réalisée de différentes manières: Les articulations entre les arbres menant et mené d'une part et des arbres intermédiaires, d'autre part, pourront être des articulations ordinaires, comme celles des cardans à croisillons, par exemple, ou des articulations à sphères, comme dans le cas des cardans dits sphériques.
Conformément à l'invention en outre, les joints ainsi constitués seront de préférence logés à l'intérieur d'une sphère creuse, étanohe, en deux parties glissant l'une sur l'autre, ménagée dans la fusée de la roue, les deux parties de la sphère portant les paliers de support des deux arbres.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description ci-dessous, relative aux dessins cijoints qui représentent schématiquement, à titre d'exemple, un mode de réalisation particulier de la présente invention, dans le cas d'un dispositif à articulations à sphères.
Sur les dessins ci-joints:
La figure 1 est une élévation latérale des quatre élémemts constituant la transmission.
. La figure 2 est une vue par dessus correspondant.
La figure 3 montre d'une manière analogue un autre mode de réalisation des éléments intermédiaires.
La figure 4 est une coupe verticale du joint assemblé, lorsque les arbres sont en prolongement l'un de l'autre.
La figure 5 est une vue par dessus de ce joint en position de braquage de la roue.
La figure 6 est une coupe verticale (dans une autre position angulaire des arbres).
Enfin la figure 7 montre l'assemblage du joint à l'intérieur d'une fusée de roue.
Sur ces différentes figures :
1, désigne l'extrémité de l'arbre moteur, qui se termine
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par une fourchette 2, en forme d'arc de âerale, destinée à pénétrer et à glisser dans une rainure circulaire 3 d'une sphère métallique 4, qui constitue l'un des éléments intermédiaires du joint. Cet assemblage, à rainure et à fourchette équivaut d'ailleurs à une simple articulation des éléments 1 et 4 autour de ltaxe xx perpendiculaire au plan de la rainure.
De préférence, conformément à l'invention, la fourchette 2, s'étendra sur un arc de circonférence, supérieur à 180 , et la rainure correspondante 3 de la sphère 4 présentera une échancrure, du côté opposé à la position normale de la fourchette sur cette rainure: pour pouvoir monter la fourchette dans la rainure on est alors amené à faire tourner cette fourchette de 90 dans le plan de la rainure, pour pouvoir la faire pénétrer dans l'encoche, et c'est alors seulement qu'on peut la ramener à sa position normale. Dans cette position, la fourchette embrassant la rainure sur plus de 180 , cette fourchette 2 et la sphère 4 seront assemblées sans pouvoir se détacher l'une de l'autre, tant que leur déplacement angulaire nedépassera pas certaines limites jamais atteintes en pratique.
D'une manière analogue, l'arbre mené 5 se termine par une fourchette 6, pénétrant dans une rainure 7 du second élément intermédiaire sphérique 8, cette liaison entre les organes 5 et 8 équivalant à une articulation autour de l'axe yy per- pendiculaire au plan de la rainure 7.
La partie postérieure de la sphère 4 est entaillée de façon à former un tenon 5 à faces latérales planes, parallèles à l'axe xx, et elle comporte, comme il a été dit ci-dessus une encoche 5' creusée dans le fond de la rainure 3, pour permettre l'insertion de la fourchette 2 dans la rainure 3 en vue de l'assemblage de cette fourchette 2 avec la sphère 4.
D'une manière analogue, la sphère 9 comportera une mortaise 10', à faces parallèles à l'axe yy, et destinée à recevoir le tenon 5 de la sphère 4 qui peut glisser à frottement
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doux dans cette mortaise. Lorsque le tenon 5 /est inséré dans la mortaise 10', les deux sphères 4 et 9 peuvent glisser l'une par rapport à l'autre, mais il est clair que pendant ce mouve- ment, les axes xx et yy, restent toujours dans un même plan.
On comprendra facilement le fonctionnement de ce joint universel en.se reportant en particulier aux fig. 4 à 6.
La fig. 4 montre l'arbre de commande aligné avec l'arbre mené.
Dans cette position, il est clair que l'ensemble du dispositif tourne d'un seul bloc autour de l'axe des deux arbres.
Sur les fig. 5 et 6 les deux arbres forment un certain angle, l'un avec l'autre. On supposera qu'ils sont supportés de n'importe quelle manière appropriée, de façon à pouvoir tourner sur eux-mêmes sans pouvoir se déplacer d'une autre ma- nière et en particulier sans pouvoir coulisser longitudinale*- ment. Si alors on fait tourner l'un des arbres, l'arbre 1 par exemple, la sphère 4 sera entraînée dans son mouvement de rota- tion, en même temps qu'elle prendra autour de l'axe xx un mou- vement de pivotement provoqué par le glissement du tenon 5 dans la mortaise 10'. D'autre part le mouvement de rotation imprimé au tenon 5 se transmet, par la mortaise 17 à la sphère 9 qui à son tour, tout en pivotant autour de l'axe yy, subit un mouvement de rotation qui a pour effet d'entraîner l'arbre 6.
Comme les axes xx et yy sont maintenus constamment clans le même plan, par la laison mécanique des sphères 4 et 9 et que ces axes sont respectivement liés aux arbres 1 et 6, il est clair que les mouvements de rotation des arbres) et 6 seront symé- triques par rapport à leur plan bisseoteur et par suite syn- chrones.
On a représenté sur la f ig.3 un mode de réalisation modi- fié du joint ; dans ce cas les sphères 4 et 9 sont remplacées par deux sphères semblables 4a, comportant chacune plusieurs tenons 5a et mortaises 10a s'emmanchant les unes dans les au- tres. Le résultat obtenu est d'ailleurs exaotement le même que dans.le cas précédent.
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On va maintenant décrire, avec référence à la fig. 7, comment on peut monter par exemple le joint universel oonforme à l'invention, à l'intérieur d'une fusée de roue à la fois motrice et directrice d'une automobile. Sur cette figure la fusée 12 comporte une cavité à peu près hémisphérique 13 se prolongeant par une partie taraudée intérieurement 14, A l'in- térieur de cette cavité 13 sont logées les sphères d'accouple- ment 4 et 9 du joint universel. La fusée 12 est portée par n'importe quel dispositif de support ou de suspension approprié
15 qui nta pas été représenté en détail car il ne fait pas partie de l'invention. Dans la cavité 13 vient s'emboîter une pièce sphérique creuse 16, maintenue en place par un collier
17 qui se visse dans la partie taraudée 14 de la oavité 13 de la fusée.
Cette pièce 16 peut pivoter dans toutes les directions à l'intérieur de la cavité 13, à la manière d'un joint à rotule, en suivant les mouvements de l'arbre de commande 1 sur lequel elle est emmanchée.
L'arbre mené 6 entraîné par la sphère 9 traverse la partie postérieure 11 de la fusée 12 qui porte les roulements 18 destinés à leur tour à supporter le moyeu 19 de la roue. Ce moyen est fixé par un anneau de bloquage et un boulon 20 à l'arbre 6 dont il suit par suite le mouvement. L'extrémité de ce moyeu 19 est fermée par la calotte usuelle 22.
La disposition qui vient d'être décrite permet aux. arbres 1 et 6 de pouvoir s'orienter l'en par rapport à l'autre dans n'importe quelle direotion: la roue pourra par suite tourner autour d'un axe vertical lorsqu'on la braquera dans les virages et en même temps elle pourra se déplacer verticalement* (le façon à suivre les irrégularités de la route,sans que grâce au joint , universel conforme à l'invention son mouvement de rotation en subisse un contre-ooup queloonque.
Bien que l'on ait décrit l'invention comme appliquée à la transmission du mouvement aux roues à la fois motrices et directrices d'une automobile (et en particulier aux roues avant
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dans le cas d'une automobile à roues avant motrices), il est clair que le joint conforme à l'invention pourra être appliqué et utilisé partout ou-l'on désirera transmettre un mouvement de rotation d'un arbre à un autre.
Il est clair également que l'on pourra apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir du domaine de l'invention.
- REVENDICATIONS.-
1 - Joint universel, applicable, en particulier, à transmettre la puissance aux roues à la fois directrices et motrices, d'une automobile, caractérisé en ce qu'il est constitué par une chaîne cinématique, à quatre éléments,, dont les éléments extrê- mes sont les deux arbres de transmission, articulés respectivement aux deux éléments intermédiaires, qui sont eux-mêmes liés ensemble de manière que leurs axes d'articulation respectifs aux deux arbres de transmission soient maintenus constamment dans un même plan.
2 - Joint universel d'après 1, caractérisé par le fait que la liaison entre les deux éléments intermédiaires est réalisée au moyen d'un ou plusieurs tenons et mortaises, à faces planes, parallèles aux axes d'articulation, et s'emboîtant à frottement doux les uns dans les autres de façon à permettre un glissement relatif des deux éléments.
3 - Joint universel d'après 1, caractérisé par le fait que les articulations entre les deux arbres d'une part et les deux éléments intermédiaires d'autre part, sont réalisés par des fourchattes en arc de cercle, portées à l'extrémité des arbres et pénétrant dans des rainures circulaires des âeux éléments intermédiaires.
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"Universal joint".
The present invention relates to a new universal joint, applicable, in particular, to the transmission of power to both driving and steered wheels of an automobile.
We know that ordinary universal joints have the drawback of deforming the movement that they transmit when the two shafts that they couple are not in the continuation of one another: if one of these shafts, the drive shaft, for example rotates at a constant angular speed, the driven shaft will rotate at a speed which will vary periodically with each revolution. Suppose then that the first of these trees is the motor shaft of an automobile, and the other
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the transmission shaft to one of the wheels, both driving and steerable, of this automobile, this wheel will be driven, in bends, in a jerky movement which will obviously interfere with the smooth running of the car.
Attempts have been made to remedy this drawback by means of the double oardan joint or Hooke joint which consists of a transmission formed by a kinematic chain with five elements:; the control shaft, a first cardan, an intermediate shaft, a second cardan, the driven shaft: the control shaft and the driven shaft @ on the one hand, and the two keepers on the other hand, being slide -! sés symmetrically with respect to the plane perpendicular to the intermediate shaft in its middle.
With this arrangement, it is possible for the two shafts to turn synchronously, but there are certain practical difficulties: in particular the assembly is relatively bulky and difficult to accommodate, for example in an automobile wheel spindle.
The object of the present invention is to eliminate these drawbacks: According to the invention, the transmission of the drive shaft of the driven shaft will be constituted simply by a kinematic chain with four elements: the driving shaft and the drive shaft. driven shaft, at the two ends of the chain and two intermediate elements articulated respectively to this driving shaft and to this driven shaft, and linked together so that their two axes of articulation to the driving shaft and to the shaft conducted are forced to stay in the same plane at all times.
This will be achieved, for example, by providing in the two elements an intermediate / or several tenons and mortises with flat faces parallel to the articulation axes in question, and penetrating into each other so as to force the elements to slide with gentle friction in the same plane with respect to each other.
Thanks to this arrangement, it is clear that in any angular position of the minnow tree, relative to the tree
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drive shaft, the driven shaft will always constantly rotate at the same speed as the drive shaft.
The invention can of course be implemented in different ways: The joints between the driving and driven shafts on the one hand and intermediate shafts, on the other hand, may be ordinary joints, such as those of cardan joints with cross members, for example, or ball joints, as in the case of so-called spherical gimbals.
In accordance with the invention furthermore, the seals thus formed will preferably be housed inside a hollow, etanohe sphere, in two parts sliding one on the other, formed in the spindle of the wheel, the two parts of the sphere carrying the support bearings of the two shafts.
Other characteristics of the invention will become apparent from the description below, relating to the accompanying drawings which schematically represent, by way of example, a particular embodiment of the present invention, in the case of a device with ball joints.
On the attached drawings:
Figure 1 is a side elevation of the four elements constituting the transmission.
. Figure 2 is a corresponding top view.
FIG. 3 shows in a similar manner another embodiment of the intermediate elements.
Figure 4 is a vertical section of the assembled joint, when the shafts are in extension of one another.
FIG. 5 is a view from above of this seal in the steering position of the wheel.
Figure 6 is a vertical section (in another angular position of the shafts).
Finally, Figure 7 shows the assembly of the seal inside a wheel spindle.
On these different figures:
1, designates the end of the motor shaft, which ends
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by a fork 2, in the shape of an arc of aerale, intended to penetrate and slide in a circular groove 3 of a metal sphere 4, which constitutes one of the intermediate elements of the seal. This assembly, with a groove and a fork, is moreover equivalent to a simple articulation of the elements 1 and 4 around the axis xx perpendicular to the plane of the groove.
Preferably, according to the invention, the fork 2 will extend over an arc of circumference, greater than 180, and the corresponding groove 3 of the sphere 4 will have a notch, on the side opposite to the normal position of the fork on this groove: in order to be able to fit the fork in the groove, we are then required to rotate this fork by 90 in the plane of the groove, in order to be able to make it penetrate into the notch, and only then can it be return to its normal position. In this position, the fork embracing the groove over more than 180, this fork 2 and the sphere 4 will be assembled without being able to detach from each other, as long as their angular displacement will not exceed certain limits never reached in practice.
Similarly, the driven shaft 5 ends in a fork 6, penetrating into a groove 7 of the second spherical intermediate element 8, this connection between the members 5 and 8 being equivalent to an articulation around the axis yy per- pendicular to the plane of the groove 7.
The rear part of the sphere 4 is notched so as to form a tenon 5 with flat side faces, parallel to the axis xx, and it comprises, as has been said above, a notch 5 'hollowed out in the bottom of the groove 3, to allow the insertion of the fork 2 in the groove 3 for the assembly of this fork 2 with the sphere 4.
In a similar manner, the sphere 9 will have a mortise 10 ', with faces parallel to the yy axis, and intended to receive the tenon 5 of the sphere 4 which can frictionally slide
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soft in this mortise. When the tenon 5 / is inserted into the mortise 10 ', the two spheres 4 and 9 can slide relative to each other, but it is clear that during this movement, the axes xx and yy always remain in the same plane.
It will be easy to understand the operation of this universal joint en.se referring in particular to FIGS. 4 to 6.
Fig. 4 shows the drive shaft aligned with the driven shaft.
In this position, it is clear that the whole of the device turns in a single block around the axis of the two shafts.
In fig. 5 and 6 the two shafts form a certain angle with each other. It will be assumed that they are supported in any suitable manner, so as to be able to turn on themselves without being able to move in any other way and in particular without being able to slide longitudinally. If then we turn one of the shafts, shaft 1 for example, the sphere 4 will be driven in its rotational movement, at the same time that it will take around the axis xx a pivoting movement caused by the sliding of the tenon 5 in the mortise 10 '. On the other hand, the rotational movement imparted to the tenon 5 is transmitted, through the mortise 17 to the sphere 9 which in turn, while pivoting around the yy axis, undergoes a rotational movement which has the effect of causing tree 6.
As the axes xx and yy are constantly maintained in the same plane, by the mechanical bond of spheres 4 and 9, and as these axes are respectively linked to shafts 1 and 6, it is clear that the rotational movements of shafts) and 6 will be symmetrical with respect to their bisseotor plane and consequently synchronous.
FIG. 3 shows a modified embodiment of the seal; in this case the spheres 4 and 9 are replaced by two similar spheres 4a, each comprising several tenons 5a and mortises 10a which fit into one another. The result obtained is moreover exactly the same as in the previous case.
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We will now describe, with reference to FIG. 7, how one can mount for example the universal joint oonforme to the invention, inside a wheel spindle both driving and steering of an automobile. In this figure, the spindle 12 comprises a roughly hemispherical cavity 13 extending through an internally threaded portion 14, inside this cavity 13 are housed the coupling spheres 4 and 9 of the universal joint. Rocket 12 is carried by any suitable support or suspension device
15 which has not been shown in detail because it does not form part of the invention. In the cavity 13 fits a hollow spherical part 16, held in place by a collar
17 which screws into the threaded part 14 of the oavity 13 of the rocket.
This part 16 can rotate in all directions inside the cavity 13, in the manner of a ball joint, by following the movements of the control shaft 1 on which it is fitted.
The driven shaft 6 driven by the sphere 9 passes through the rear part 11 of the spindle 12 which carries the bearings 18 intended in turn to support the hub 19 of the wheel. This means is fixed by a locking ring and a bolt 20 to the shaft 6, the movement of which it consequently follows. The end of this hub 19 is closed by the usual cap 22.
The arrangement which has just been described allows. shafts 1 and 6 to be able to orient themselves in relation to the other in any direction: the wheel will therefore be able to turn around a vertical axis when it is steered in bends and at the same time it will be able to move vertically * (the way to follow the irregularities of the road, without thanks to the universal joint according to the invention its rotational movement undergoes some kind of backlash.
Although the invention has been described as applied to the transmission of motion to both driving and steering wheels of an automobile (and in particular to the front wheels
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in the case of a front-wheel drive automobile), it is clear that the seal according to the invention can be applied and used wherever it is desired to transmit a rotational movement from one shaft to another.
It is also clear that many modifications of detail can be made without departing from the scope of the invention.
- CLAIMS.-
1 - Universal joint, applicable, in particular, to transmit power to both steering and driving wheels, of an automobile, characterized in that it is constituted by a kinematic chain, with four elements, of which the extreme elements - My are the two transmission shafts, articulated respectively to the two intermediate elements, which are themselves linked together so that their respective articulation axes to the two transmission shafts are constantly maintained in the same plane.
2 - Universal joint according to 1, characterized in that the connection between the two intermediate elements is made by means of one or more tenons and mortises, with flat faces, parallel to the articulation axes, and fitting together gentle friction one inside the other so as to allow relative sliding of the two elements.
3 - Universal joint according to 1, characterized in that the joints between the two shafts on the one hand and the two intermediate elements on the other hand, are made by forks in an arc of a circle, carried at the end of the shafts and penetrating into circular grooves of the intermediate elements aeux.
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