Brevet FR2006239A1 — publié le 19691226

i 2006239 L'invention a pour objet un embrayage prévu pour surmonter d'une manière progressive les moments d'accélération et les moments résistants d'éléments entraînés, ainsi que la transmission de couples limités de régulation du système d'en-5 traînement (moteur) au système entraîné (utilisateur). Les couples d'entraînement d'un.très grand nombre de moteurs, en particulier ceux de petits moteurs à essence à nombre de tours élevé, de moteurs électriques monophasés, de moteurs électriques triphasés en étoile, êtc» sont relativement faibles, * 10 ce qui nécessite l'application de dispositions particulières ainsi que l'introduction de différents appareils intermédiaires, mécaniques ou électriques pour assurer le démarrage en charge de ces moteurs. D'autre part, si, dans ces cas, un appareil intermédiaire de démarrage et d'accélération n'est pas adopté, i 15 on doit recourir à des moteurs plus importants qui, alors, assurent la pleine puissance de démarrage avec l'accélération convenable deB pièces entraînées, mais au nombre de tours nominal (lorsque les pièces sont accélérées jusqu'au nombre de tours limite ) cette puissance n'est alors utilisée que partiellement. 20 Le blocage au démarrage du système entraîné, pendant l'accélération ou pendant la marche normale, ainsi que les chocs dynamiques possibles du système entraîné, qui peuvent être transmis au système d'entraînement et causer des dommages à celui-ci, nécessitent très souvent l'application 25 de certains dispositifs mécaniques ou électriques de protection tels que embrayages ou matières élastiques, pièces à casser (clavettes, relais de protection sur les moteurs électriques, etc.). Le problème de transmission réversible de puissance 30 du système d'entraînement au système entraîné et.inversement -avec le couple de régulation dans les deux sens - n'a pas été résolu par les dispositifs d'embrayage existants et connus. De même, les dispositifs d'embrayage connus ne donnent que partiellement les éléments nécessaires pour la solution des problèmes 35 de démarrage, de l'accélaration de couple limite système d'entraînement - système entraîné et, en outre, ces solutions sont relativement complexes. 69 11484 2 2Q06239 Les problèmes de transmission de couples du système d8 entraînement au système entraîné et inversement sont résolus dEune manière satisfaisante et simple par l'embrayage de la présente invention qui rend passible ; 5 - lé démarrage du système d'entraînement (moteur) lorsqu'il n'est pas en charge ■ - l'accélération aisée et progressive du système entraîné, proportionnelle à l'accroissement du moment de couple du système entraîné j 10 - d'atteindre le couple maximum de régulation au-dessus duquel le moteur ne peut être chargé ; et - d'inverser l'action d'embrayage de façon que le coté d'entraînement de l'embrayage devienne le coté entraîné et inversement (fonctionnement réversible de l'embrayage), ce 15 qui constitue une autre caractéristique essentielle de cet embrayage en comparaison avec des émbrayages d'entraînement similaires (embrayages centrifuges à pédales et ressorts),, embrayages à billes.» à disque plat, etc.). Etant donné ses (dimensions réduites relativement à 20 la capacité de transmission de puissance ainsi qu'une symétrie complète radiale et axiale de pièces et de masses, l'èmbrayage selon l'invention peut être utilisé avec succès à des nombres de tours élevés, ce qui, en plus des autres avantages, permet un champ d5application très étendu. 25 invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et du dessin . annexé dont la figure unique est une coupe longitudinale d'un embrayage d'entraînement réversible selon l'invention dont les éléments principaux sont % un boîtier cylindrique 1, des cou-30 vercles latéraux-2, des paliers 3* un arbre 4, des cuvettes 5 à fonds 6 calées sur cet arbre, des bagues 7* une matière granulée 8, des ouvertures (orifices) 10, des plaquettes 11, des bagues élastiques 12 et un passage central concentrique 13 « Pour se rendre compte plus facilement du fonctionnement 35 de l'embrayage d'entraînement réversible, il est nécessaire de distinguer trois groupes de pièces, à savoir s 69 11484 ? 2006239 1 - le système cinématique intérieur qui se compose de l'arbre 4, des deux cuvettes 5 à plaquettes 11 qui forment une unité cinématique solidaire ; . 2 - le système cinématique extérieur qui se compose de boîtier cylindrique 1, deux bagues 7« deux couvercles latéraux 2 avec paliers 3 et bagues élastiques 12 formant également une unité cinématique solidaire ; 3 - la matière intermédiaire dynamique entre les deux systèmes cinématiques intérieur et extérieur qui se. compose, de s - matière granulée à grains fins 8* placée symétriquement en quantité égale dans les espaces entre chaque cuvette 5 et chaque couvercle latéral 2, et - matière granulée à grains fins 9 placée dans l'espace entre les cotés extérieurs des cuvettes 5 et la paroi cylindrique du boîtier 1. Le système cinématique intérieur représente une unité solidaire qui peut librement tourner par rapport au système cinématique extérieur, qui, à son tour, représente une unité solidaire. La liberté de rotation de l'un de ces systèmes par rapport à l'autre est assurée par le fait que l'arbre 4 de système cinématique intérieur tourne dans les paliers 3 appartenant au système cinématique extérieur et par l'existence de jeux axiaux correspondants entre les cuvettes 5 et les paliers 3* d'une part, et entre les cuvettes 5 et les couvercles latéraux, d'autre part, ainsi que par les jeux radiaux correspondants entre les cuvettes 5 et la surface intérieurecylindrique du boîtier 1. Si l'embrayage d'entraînement réversible ne contenait pas de matière granulée 8 et 9, le système cinématique intérieur • pourrait tourner librement par rapport au système cinématique extérieur, pratiquement sans entraînement mutuel des deux systèmes, étant donné que la friction dans les paliers 3 et sur les bagues élastiques 12 est extrêmement petite. Le fonctionnement de l'embrayage d'entraînement réversible peut" être bien compris si on considère les trois modes essentiels possiblesde ce fonctionnement,- à savoir I - La transmission de-couple moteur du système cinématique intérieur au système cinématique extérieur. II - La transmission de couple moteur du système cinématique extérieur au système cinématique intérieur, et 11484 4 2006239 III - L'action simultanés combinée de deux systèmes de l'embrayage» ' ' Pour la transmission de couple-moteur suivant: le mode I, le concours de la matière granulée 8, par laquelle sont 5 remplis les espaces entre les couvercles latéraux et les cuvettes 5 est indispensable. A cette fin, il est nécessaire que la matière granulée à grain fin 8 contenue dans l'une et l'autre des. deux cuvettes soit de même nature et de même quantité dans celles-cij ainsi l'action de forces axiales dans l'embrayage est neutralisée. 10 Par le dosage de la quantité de la matière granulée 8, on parvient a réaliser la transmission de couple moteur plus ou moins important du système cinématique intérieur au 'système cinématique extérieur. Il est désirable que les granules de matières à grains 15 fins 8 soient extérieurement de forme arrondie voisine de là sphère, que leurs dimensions soient relativement uniformes et que les granules 8 les plus petits aient des dimensions notablement plus grandes, par exemple dix fois plus grandes que le jeu axial maximum entre les cuvettes 5 et les couvercles latéraux 2, mais 20. aussi notablement plus petites, par exemple dix fois plus petites, que la plus grande cavité de cuvette 5. De telles formes et dimensions des granules de matière granulée 8 - par rapport aux valeurs maximum de jeux axiaux entre les cuvettes 5 et les couvercles latéraux 2, ainsi que par rapport aux cavités maximales des 25 cavettes 5 - assurent le remplissage de celles-ci par la matière granulée 8 d'une façon similaire à un remplissage par un liquide visqueux, tout en empêchant le coincement ou le passage de granules à grains fins 8 dans le jeu axial entre cuvettes 8 et couvercles latéraux 2. 30 La transmission de couple par l'intermédiaire de ma tière granulée 8 du système cinématique intérieur au système cinématique extérieur débute à la dotation et à l'accélération des éléments de système cinématique intérieur qui, dans ce mode de transmission (I), joue le rolë de partie d'entraînement 35 de l'embrayage. Dans ce cas, le rôle de matière granulée 9 est d'importance secondaire et l'accélération de système cinématique extérieur - comme partie entraînée de 1'embrayage - pourrait être effectuée également dans cette matière 9» 69 11484 5 2006239 Lorsque, dans les conditions ainsi décrites, le système cinématique intérieur commence à tourner, la matière granulée 8, qui se trouve dans les cuvettes % commence, sous l'action de la force centrifuge, à être projetée uniformément vers la péri-5 phérie des cuvettes qui dirigent ces granules 8 sur les couvercles latéraux 2 et, par l'augmentation du. nombre de tours des cuvettes, la pression et l'effort de frottement de la matière granulée 8 sur les couvercles latéraux 2 augmentent. Au début, le moment de l'action de friction de la matière granu-10 lée 8 sur les couvercles latéraux 2 étant plus petit que le moment d'inertie statique du système cinématique extérieur, la matière granulée 8 glisse sur les couvercles latéraux 2. Par l'augmentation du nombre de tours des cuvettes 5 augmente la valeur de la friction de la matière granulée 8 sur les couvercles laté-15 raux 2,. laquelle,après un certain temps, devient plus grande que le moment d'inertie statique de système cinématique extérieur. A cet instant, le moment de friction de matière granulée 8 "entraîne" le système cinématique extérieur en lui imprimant un nombre de tours toujours croissant. Simultanément avec l'aug-20 mentatlon de l'accélération du système cinématique extérieur et pendant une courte période de temps, l'accélération des cuvettes 5 augmente aussi et entraîne l'augmentation de la friction (donc du moment de friction) de matière granulée 8 sur les surfaces des couvercles latéraux 2. A partir du début d'entraînement du 25 système cinématique extérieur jusqu'à l'instant où la synchronisation du nombre de tours (nombre de tours nominal) est établie, la matière granulée 8 glisse sur les couvercles latéraux 2. Ce glissement, ainsi que le glissement de matière granulée 8 jusqu'à l'entraînement du système cinématique extérieur causent 30 l'échanffement des cuvettes 2, mais ce phénomène n'agit pas sur le fonctionnement de l'embrayage d'entraînement réversible, étant donné que l'aire des couvercles latéraux 2 est relativement grande et qu'ils sont refroidis d'une façon efficace par l'air ambiant pendant la rotation. 35 Au nombre de tours nominal de l'embrayage, les/vi tesses de rotation du système cinématique extérieur, du système cinématique intérieur ét de la matière granulée 8 sont synchronisées; ainsi, il n'y a pas de glissement mutuel entre éléments 69 11484 6 2006239 de l'embrayage d'entraînement réversible„ Cependant, dans le cas où la partie entraînée de lrembrayage (dans le mode I, c'est le système cinématique extérieur) devient surchargée, c'est-à-dire que le couple tournant augmente au-dessus de sa valeur nominale, 5 cette surcharge ne sera pas transmise sur la partie d'entraînement (motrice), à savoir sur le système cinématique intérieur, étant donné que, dârisjce cas, la capacité d'entraînement d'embrayage du système cinématique extérieur au système cinématique intérieur est nulle (lorsque l'embrayage d'entraînement ne 10 contient pas de matière granulée 9j comme il été supposé auparavant pour le mode I de fonctionnement du système cinématique intérieur au système cinématique extérieur). La capacité de transmission de couple du système cinématique extérieur au système cinématique intérieur, suivant 15 le mode II de fonctionnement, est réalisée par l'intermédiaire de matière granulée 9> placée dans les espaces délimités entre ciivettes 5 et surface intérieure de la paroi cylindrique du boîtier 1. Dans ce mode II de fonctionnement, le rôle de partie d'entraînement appartient au système cinématique extérieur et 20 1© rôle de partie entraînée au système cinématique intérieur de l'embrayage, c'est-à-dire que les parties constituant l'embrayage par rapport au cas du mode I ont complètement changé de rôle ( réversibilité de l'embrayage d'entraînement). La forme et la granulation de la matière granulée 8 ne 25 sont pas indispensables pour le mode II; ainsi, dans l'exposé, qui suitj.de fonctionnement suivant ce mode, on supposera que la matière granulée 8 est absente. Il est toutefois désirable que les granules de matière granulée 9 soient de dimensions notablement plus grandes, par exemple dix fois, quê le jeu 50 radial maximum entre cuvettes 5 et surface intérieure cylindrique du boîtier 1, mais, en même temps, soient notablement plus petites, par exemple dix fois, que le jeu axial moyen entre les surfaces extérieures de cuvettes 5 entre lesquelles la matière granulée 9 est placée. 35 Un tel rapport entre les dimensions de granules de ma tière granulée 9 et l'espace dans lequel elles sont placées assure, sous l'action de la force centrifuge en rotation, l'écoulement de la matière granulée 9> d'une façon similaire à l'écoulement d'un 3 69 11484 7 2006239 liquide visqueux, étant assuré qu'il n'y aura ni coincement, ni passage de granules 9 dans les jeux radiaux entre cuvette 5 et surface intérieure de la partie cylindrique du boîtier 11.' La transmission de couple par l'intermédiaire de ma-5 tière granulée à grains fins 9, du système cinématique extérieur au système cinématique intérieur, -commence à la rotation et à l'accélération des éléments du système cinématique extérieur. Dans ces conditions, la matière granulée 9, sous l'action de la force centrifuge, est projetée uniformément sur la surface 10 intérieure de la partie cylindrique du boîtier 1 qui tend également de faire passer latéralement(axialement) les granules de la matière 9s à quoi s'opposent les surfaces extérieures de cuvettes 5» La pression de granules de la matière 9 sur les surfaces extérieures des cuvettes 5 croît avec l'augmentation 15 du nombre de tours du système cinématique extérieur. Au début, lorsque le moment de l'effort de friction de la matière granulée 9 sur les surfaces extérieures des cuvettes 5 est plus petit que le moment d'inertie statique du système cinématique intérieur, les granules dé la matière granulée 9 glissent sur 20 les Surfaces extérieures des cuvettes 5» Par l'augmentation de la vitesse de rotation du système cinématique extérieur augmente également la valeur de la friction d# la matière granulée 9 sur les surfaces extérieures des cuvettes 5 et, après tin certain temps, le moment d'inertie statique du système cinématique inté-25 rieur est surmonté. A cet instant, la matière granulée 9 entraîne le système cinématique intérieur en lui imprimant progressivement un nombre de tours croissant. Simultanément avec l'accélération du système cinématique intérieur et pour une courte durée, le système cinématique extérieur continue à accélérer, J50 ce qui produit une augmentation de friction (une augmentation du moment d'entraînement) de la matière granulée 9 sur les surfaces extérièures des disques creux 5. A partir du début de rotation du système cinématique intérieur jusqu'à la synchronisation de nombre'de tours (nombre de tours nominal) avec le 35 système cinématique extérieur , les granules de la matières granulée 9 vont glisser sur les surfaces extérieures des cuvettes 5. Ce glissement, ainsi que le glissement de là matière granulée 9 69 11484 8 2006239 jusqu'à entraînement du système cinématique intérieur causent 1'échauffement dés cuvettes 5, mais ce' phénomène n'a pas d'effet sur le fonctionnement de l'embrayage-d\'entraînement réversible, étant donné que les surfaces des disques creux 5, qui sont en 5 contact avec la matière granulée 9 sont relativement grandes et que,pendant la rotation, elles sont efficacement refroidies par l'air ambiant (par l'intermédiaire de la partie cylindrique du boîtier 1 et de la matière granulée 9). Au nombre de tours nominal de l'embrayage, les vitesses 10 de rotation des systèmes ciné'matiques extérieur et intérieur sont synchronisées entre elles et également avec la vitesse de rotationds là matière granulée 9î ainsi, il n'y a pas alors de glissement mutuel entre les différents éléments de l'embrayage. Cependant, dans le cas où, sur la partie d'entraînement de 15 l'embrayage (dans la transmission suivant le mode II sur le système cinématique intérieur) se produit une surcharge,, c'est-à-dire un accroissement brusque de couple tournant au-dessus de sa valeur normale, cette surcharge ne sera pas transmise sur la partie entraînée, sur le système cinématique extérieur, étant 20 donné que, dans ce cas, la capacité d'entraînement de l'embrayage du système cinématique intérieur par rapport au système cinématique extérieur est nulle. Le mode III de transmission de l'embrayage, dans leqûel sont utilisées simultanément les quantités déterminées de matières 25 granulées 8 et 9* donne la capacité de transmission de couples tournants de valeurs déterminées du systèmes cinématique intérieur au système cinématique extérieur et du système cinématique extérieur au système cinématique intérieur. Il est clair que chacun de ces deux couples tournants peut à volonté (par les 30 quantités de matières granulées 8 et 9) et, d'une façon très simple, être réglé depuis le 0 jusqu'à sa valeur maximum. De la manière déjà décrite, par la combinaison de deux couples (moments) partiels, on peut obtenir la courbe de l'accroissement de couple au cours de l'accélération (la courbe de temps en fonc-35 tion de couple tournant) suivant la forme qui est la plu-s convenable pour la partie d'entraînement de l'embrayage. Dans le but de trouver la meilleure solution construc-tive qui s'adapte au système de transmission de puissance, la 69 11484 9 2006239 partie cylindrique du boîtier 1 peut être conçue comme une poulie de transmission (pour courroie trapézoïdale ou plate) ou bien comme un pignon de chaîne * une couronne d'engrenage., etc.) ; le système cinématique extérieur, par l'intermédiaire 5 de couvercles latéraux 2, peut être assemblé sur la partie d'entraînement ou sur la. partie entraînée de l'embrayage les paliers peuvent être à coussinets lisses, à roulements, etc. Les caractéristiques de fonctionnement et de construc-10. tion de l'embrayage d'entraînement réversible déjà énumérées peuvent donner une solution à de nombreux problèmes de transmission de mouvement de rotation et donnent de larges possibilités d'utilisation technique de cet embrayage- 69 11484 10 2006239 REVENDICATIONS 1 - Un embrayage d'entraînement réversible pour la transmission de couple tournant limité de l'élément d'entraînement à l'élément entraîné de l'embrayage rendant possible un déchargement de la partie d'entraînement au démarrage et une 5 augmentation de charge progressive pendant .l'accélération d'éléments entraînés et évitant là surcharge de la partie d'entraînement à l'apparition de couples tournants statiques ou dynamiques supérieurs à la valeur lirfiite, cet embrayage étant caractérisé en ce qu'il se compose d'un boîtier cylindrique 10 dont la cavité cylindrique intérieure est fermée par des couvercles latéraux qui, dans leurs parties centrales, portent les supports de paliers, un arbre à cuvettes solidaires qui se touchent par leurs fonds suivant l'axe de l'embrayage, les surfaces libres desdites cuvettes étant tournées vers lesdits cou-15 vercles latéraux qui sont retenus axialement par un des moyens connus, telles des bagues. 2 - Un embrayage selon la revendication 1, caracté.-risé en ce que dans les espaces adjacénts aux couvercles latéraux dans chacune des cuvettes se trouvent des quantités déter- 20 minées et égales de matière granulée, dont les granules les plus petits sont notablement ,plus grands; que le jeu axial maximum possible entre les couvercles latéraux et les cuvettes et qui, en outre, entre leurs surfaces extérieures et la surfaces intérieure de la partie cylindrique du boîtier, forment la cavité 25 centrale de l'embrayage dans laquelle également est placée une quantité déterminée de matière granulée dont les granules les plus petits sont notablement plus grands que le jeu radial maximum possible entre la surface intérieure de la paroi cylindrique du boîtier et le diamètre maximum des cuvettes. 30 3 - Un embrayage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que sur les joues des cuvettes se trouvent, axialement, radialement et symétriquement placées des ouvertures qui sont du côté intérieur des disques creux fermées par des plaquettes, tandis que des bagues élastiques assurent la 35 fermeture de l'espace intérieur de paliers sur l'arbre qui peut être creux suivant l'axe.