Brevet FR2005039A1 — publié le 19691205

0903b 1 2005039 La présente invention est relative aux dispositifs pour la transmission de l'énergie et, plus spécialement, aux arbres flexibles gainés tels que les cibles de tachymètres. La transmission flexible est utilisée depuis longtemps pour la 5 transmission de l'énergie avec mouvement circulaire. Habituellement, on emploie une extrémité carrée ou une autre forme non-circulaire de surface d'entraînement en tant que moyen propre à réaliser un raccord d1 entraînement avec chacun des éléments entraîneur et entraîné que l'arbre doit accoupler. Les extrémités de raccordement 10 de l'arbre sont habituellement équarries par matriçage, ce procédé de formage ayant également pour effet d'agglomérer ces extrémités par solidarisation de plusieurs torons de fil métallique spiralé. De plus, les extrémités peuvent être fondues ou soudées afin de maintenir encore plus solidement les torons en adhérence mutuelle 15 et l'arbre peut être coupé à longueur en utilisant un arc électrique ou tout autre moyen de coupe approprié. Jusqu'ici, les enveloppes ont été d'un diamètre intérieur uniforme excédant non-seulement le diamètre de l'arbre, mais également la distance entre angles opposés de l'extrémité carrée. Une telle 20 conception permet le passage de l'extrémité carrée à travers l'enveloppe lors de l'assemblage, mais on estime que l'intervalle radial excessif entre l'arbre et l'enveloppe a été la cause d'un niveau de bruit de fonctionnement élevé. Selon la présente invention, la Burface intérieure de l'enve-25 loppe présente des rainures longitudinales d'une profondeur suffisante pour leur permettre de recevoir les angles faisant saillie ra-dialement de l'extrémité carrée qui les traversent pendant l'assemblage. Les rainures longitudinales se présentant dans la surface intérieure de l'enveloppe définissent entre elles des nervures longi-30 tudinales qui font saillie radialement vers l'intérieur et s'approchent de l'arbre en ménageant un étroit intervalle de glissement a-vec celui-ci. Une telle disposition non seulement protège l'arbre et son entourage mais aussi réduit à un minimum le niveau de bruit qui pouvait antérieurement résulter de la rotation de l'arbre trop libre 35 dans l'enveloppe. Sans que l'on en connaisse exactement la raison, une réduction inespérée du niveau de bruit a été obtenue. Par exemple, une réduction de 24 décibels a été obtenue dans une application expérimentale de l'invention. Les différents objets, caractéristiques et avantages de l'inven 69 09035 2 2005039 tion apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante faite avec référence au dessin annexé, .dans lequel : La figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de transmission d'énergie construit selon l'invention et connecté entre un 5 élément entraîné et un élément entraîneur, ces éléments étant figurés en traits discontinus» La figure 2 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et montrant le mode de construction de 1* invention à grande échelle, la configuration de la section transver-10 sale de l'extrémité carrée étant montrée en superposition en traits discontinus. La figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 mais montrant le mode de construction de l'art antérieur ; et La figure 4 est une vue fragmentaire en élévation et à grande 15 échelle d'un arbre flexible employé dans le dispositif, certaines parties étant arrachées afin de montrer les détails de la construction. En se référant au dessin, la figure 1 montre un dispositif de transmission d'énergie 10 monté entre un élément entraîneur 12 et 20 un élément entraîné 14* On remarquera que chacun des éléments 12 et 14 est monté pour tourner à l'intérieur d'un boitier d'appareil ; ces boitiers montrés en traits discontinus étant désignés respectivement par les références numériques 16 et 18. Des structures d'accouplement annulaires, ou leur équivalent, désignées d'une manière 25 générale par la référence numérique 20, sont prévues à chacune des extrémités du dispositif 10 de manière à maintenir les extrémités du dispositif de transmission d'énergie 10 en place par rapport aux appareils 16 et 18 auxquels elles sont associées. L'appareil 16 peut être une boite de vitesse d'automobile et l'appareil 18 peut 30 être un tachymètre. En se référant en outre à la figure 2, on voit que le dispositif 10 comprend un arbre flexible 22 gaîné par une enveloppe tubu-laire 24 à couches multiples dans laquelle il tourne tandis qu'il transmet l'énergie, ou le mouvement circulaire, entre les éléments 35 entraîneur et entraîné 12 et 14 par l'intermédiaire de ses extrémités carrées. Les angles opposés de chaque extrémité carrée 25 sont écartés d'une distance b mesurée perpendiculairement à l'axe .longitudinal, ou de rotation, de l'arbre 22. L'enveloppe 24 est de construction tubulaire à couches multi-40 pies, comprenant une couche intermédiaire 26 de fils métalliques 69 09035 3 2005039 tressés disposée entre une couche extérieure ou couverture 28 de chlorure de polyvinyle et une couche intérieure 30 également de matière plastique» le fil métallique torsadé peut être substitué au fil métallique tressé dans la couche intermédiaire. La couche 30 5 peut être convenablement constituée de Nylon, mais d'excellents résultats ont été obtenus en réalisant cette couche 30 avec du Nylon imprégné de graphite. L'intervalle radial entre la partie intermédiaire de l'arbre 22, de section transversale circulaire, et la couche intérieure voisine 30 de l'enveloppe 24 qui l'entoure est dési-10 gné par la lettre a. En variante, l'enveloppe tubulaire 24 peut être réalisée entièrement en matière plastique telle que le Nylon ou le Nylon imprégné de graphite. Pour apprécier pleinement la présente invention, on tiendra compte que la transmission flexible 22, telle qu'elle est montrée 15 dans la figure 4, est constituée par uné pluralité d'enroulements de fil métallique enroulé serré, la première couche 32 étant enroulée sur un mandrin constitué par un noyau droit en fil métallique et les seconde et troisième couches 36 et 33 respectivement (ainsi que toutes couches supplémentaires) étant enroulées l'une sur l'autre en 20 sens alternativement opposés jusqu'à un diamètre extérieur d. Avec ce mode de construction, il est possible de fabriquer la transmission en continu, ou par grandes longueurs, et de sectionner ensuite des longueurs suivant les usages commerciaux. A ce point de vue, on pourra se référer au brevet des U.S.A. N° 1.649.310 délivré le 15 25 Novembre 1927 au nom de Emmet A. Joline. ' Ainsi qu'il est mentionné dans celui-ci, le corps de l'arbre 22 est matricé en des points d'é-cartement déterminé de manière à procurer des régions comprimées dans lesquelles les torons de fil sont écrasés d'une manière suffisante pour les déformer et les solidariser, après quoi l'arbre peut 30 être sectionné à mi-longueur de la région comprimée, en divisant ainsi cette région en une partie d'extrémité postérieure d'un arbre et taie partie d'extrémité antérieure d'un autre. Plus récemment, à la compression des torons on a préféré la fusion des extrémités sectionnées 25 de l'arbre pour provoquer une u— 35 nion étroite de ces torons et leur immobilisation comme en e. Il a é-té découvert qu'un arc électrique permettait d'effectuer simultanément la fusion et la coupe de l'arbre à longueur. Par suite, le formage en carré tel qu'il est actuellement pratiqué implique un premier serrage de l'extrémité 25 entre .des mâchoires opposées suivi d' 40 une rotation de 90° de l'arbre et d'un second serrage vers l'inté 69 09035 4 2005039 rieur du matériau exprimé vers 1*extérieur par le premier serrage» de telle sorte que l'on obtient une partie d'extrémité 25 de forme carrée dont la distance b entre les angles opposés excède le diamètre d de la partie non-matricée ou non-comprimée de l'arbre 22. 5 On se référera maintenant à la construction selon l'art anté rieur montrée dans la figure 3 dans laquelle les parties similaires à celles de la construction selon la présente invention montrée dans la figure 2 portent les mêmes numéros et lettres que dans cette dernière mais suivis du signe prime. On remarquera, dans la figure 3 10 qu'il existe un intervalle radial important aj_ entre l'arbre flexible 22* et l'enveloppe 24*• On remarquera également que la Configuration de la section droite de l'extrémité carrée 25' est montrée en traits discontinus superposés aux traits pleins représentant 1' arbre flexible 22'. On peut constater que, du fait de la distance 15 importante bj. entre les angles opposés de l'extrémité carrée, le diamètre intérieur de l'enveloppe 24* doit être suffisant pour permettre le passage de ladite extrémité carrée 26' lors de l'assemblage. Par ce qui précède, on se rendra compte que c'est la présence 20 de l'intervalle radial excessif al dans la construction de la figure 3 qui a conduit aux procédés actuels pour le formage des extrémités carrées et la coupe d«3 arbres à longueur ; et que la présente invention a pour but de supprimer un tel intervalle radial a' excessif avec l'avantage additionnel de réduire les niveaux de bruit 25 du dispositif en fonctionnement. A cette fin, l'enveloppe 24» et plus particulièrement sa couche intérieure 30, est pourvue d'une pluralité de rainures 40 s'é-tendant longitudinal eraent sur la totalité de sa longueur de l'une à l'autre de ses extrémités. Ainsi qu'il est montré, il y a autant 30 de rainures 40 dans l'enveloppe 24 qu'il y a d'angles ou de surfaces d'entraînement non-circulaires se présentant à une distance de l'axe de l'arbre 22 plus grande que celle de la surface de la partie intermédiaire de cet arbre, cette partie intermédiaire ayant une section transversale circulaire. Il est possible d'avoir des 35 rainures 40 en surnombre. Par exemple, avec une partie d'extrémité 25 présentant quatre angles, ainsi qu'il est montré, il est également possible de réaliser un dispositif efficace avec huit rainures 40 également espacées, pourvu que les angles coïncident avec les rainures. De rn&ne, une partie d'extrémité 25 de section 69 09035 5 2005039 transversale triangulaire peut s'accomoder de 3, 6 ou 9 raintires ou d'un autre nombre déduit en multipliant le nombre d'angles qu'elle présente par un nombre entier. L'invention est applicable dans tous les cas où la distance b 5 entre les angles opposés excède le diamètre d de l'arbre d'une quantité appréciable» même de l'ordre de 0,13 mm et au-dessus. Les rainures 40 ainsi disposées délimitent dans la surface intérieure de la gaine 24 autant de nervures longitudinales 42 venant au contact de l'arbre en ménageant un intervalle radial de glissement de l'ordre 10 de 0,05 mm. Cette disposition permet le passage longitudinal des angles de l'extrémité 25 de l'arbre grftce aux rainures 40 de l'enveloppe jusqu'à ce que ladite extrémité 25 fasse saillie à l'extrémité de la gaine 24, tandis que les nervures 42 venant en contact avec la sur-15 face extérieure de l'arbre 22 empêchent celui-ci de vibrer trop librement à l'intérieur de l'enveloppe. Une gaine s'adaptant à frottement doux est, par conséquent, une cause partielle de l'abaissement des niveaux de bruit esn fonctionnement, les réductions ayant atteint 24 décibels dans certaines applications expérimentales. La réduc-20 tion du .bruit est un avantage supplémentaire ou fortuit, mais l'importance de cette réduction est appréciable au point d'être inattendue et, par suite, ne s'explique pas clairement. En conformité avec ce qui précède, une théorie a également été formulée selon laquelle la réduction de l'étendue des surfaces de frottement en contact con-25 tribue à la diminution ou atténuation du bruit. L'invention peut comporter un certain nombre de variantes. En décrivant cette invention comme comportant des nervures et rainures "longitudinales ou s'étendant longitudinalement", il est sous-entendu que ces termes englobent non seulement les nervures 42 30 et/ou les rainures 40 s'étendant axialement, mais également les nervures et/ou rainures formées en spirale autour de l'axe longitudinal du dispositif comme celles d'un canon de fusil. L'invention peut être mise en oeuvre en formant une extrémité d'entrainement 25 présentant une section transversale triangulaire 35 ou d'une autre forme polygonale au lieu de présenter une section transversale carrée telle que décrite ci-dessus. En outre, l'enveloppe peut être réalisée entièrement ou en partie avec une matière plastique telle que le Teflon, le Polyéthylène, le Delrin, ou autre similaire sans que l'on échappe pour autant au 69 09035 6 2005039 concept inventif. On doit remarquer que, dans sa portée générale, l'invention couvre tous les modes de construction suivant lesquels la plus petite dimension transversale de la surface intérieure rai-nurée de l'enveloppe 10 mesurée diamétralement entre les nervures 5 opposées 42 est plus faible que la dimension b entre les angles opposés de l'extrémité 25 de l'arbre 22. Ce mode de construction de l'enveloppe procure l'avantage d'un fonctionnement silencieux dans les applications dans lesquelles l'extrémité 25 de l'arbre et les nervures 42 s'étendant intérieurement ne se superposent pas radiale-10 ment pendant l'assemblage. Une autre caractéristique de la présente invention consiste en ce qu'elle se prête bien à une lubrification au moyen de lubrifiants contenus dans les rainures 40. On considère qu'un lubrifiant convenable pour cette application peut être constitué par de l'huile 15 (normalement de 92 à 98# en poids) retenue dans une gangue d'un produit de polymérisation. Un tel composé lubrifiant a la consistance d'une graisse et fournit l'huile à une vitesse régulée aux surfaces du dispositif qui sont en contact d'appui. Il est utilisable dans un large intervalle de température, les composés lubrifiants de ce 20 type fournissent continuellement une lubrification mesurée aux surfaces en contact à partir d'une chambre adjacente sans qu'il soit besoin d'utiliser deB mèches ou fibres imprégnées, mais avec le même effet que si de telles mèches ou moyens similaires étaient employés. Un dispositif ainsi lubrifié fonctionne avec une moindre 25 résistance de frottement pendant la rotation de l'arbre et l'on constate que ce fonctionnement est en outre beaucoup plus silencieux qu'en l'absence d'orne telle lubrification. Les lubrifiants du type précité sont disponibles dans le commerce sous les noms commerciaux de "Poly-Oil", produit de la Polymer Corp.,de "Nylube", produit de 30 la Synco Co», et de "Beacon 325 Gréase", produit de Esso Corporation. 9 09035 7 2005039 REVENDICATION S 1 - Une enveloppe tabulaire .destinée à recevoir un arbre flexible allongé d'un dispositif de transmission d'énergie ; caractérisée en ce que sur sa surface interne,, des rainures longitudinales 5 dégagent des nervures longitudinale s venant en contact avec l'arbre» 2 - Une enveloppe selon la revendication 1, de construction tabulaire à couches multiples, caractérisée en ce qu'une couche de fil métallique tressé est disposée entre des couches intérieure et extérieure de matière plastique. 10 3 - Une enveloppe selon la r evendication 2, de construction ta bulaire, caractérisée en ce que la couche intérieure est constituée de Nylon imprégné de graphite. 4 - Une enveloppe selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les rainures contiennent un lubrifiant. 15 5 - Une enveloppe selon la revendication 4 caractérisée en ce que le lubrifiant est un composé constitué essentiellement d'huile dans une gangp.e d'un produit de polymérisation. 6 - Une gaine selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que les nervures et les rainures sont formées en spirale 20 autour de l'axe longitudinal de l'enveloppe. 7 - Un dispositif de transmission d'énergie caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe tubulaire selon l'une des revendications 1 à 6 et un arbre flexible allongé dont la section transversale de sa partie intermédiaire entre ses parties d'extrémités est gé- 25 néralement circulaire, cette partie intermédiaire de l'arbre étant soutenue dans l'enveloppe tubulaire par les nervures longitudinales se présentant dans celle-ci ; l'une au moins des parties d'extrémités ayant une section transversale non-circulaire. 8 - Un dispositif de transmission d'énergie selon la revendica- 30 tion 7 caractérisé en ce que la partie d'extrémité non circulaire a une dimension maximale mesurée perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'arbre sensiblement plus grande que le diamètre de la partie intermédiaire de cet arbre. 9 - Un dispositif de transmission d'énergie selon la revendica- 35 tion 1 caractérisé en ce que les rainures longitudinales permettent à la partie d'extrémité non-circulaire de l'arbre de passer dans 1* intérieur de l'enveloppe tubulaire lors de l'assemblage. 10 - Un dispositif de transmission d'énergie selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que la partie d'extrémité de 40 l'arbre présente une section transversale généralement carrée avec 69 09035 8 2005039 une distance entre ses angles opposés excédant le diamètre de Ha partie Intermédiaire de cet arbre. 11 - Un dispositif de transmission d'énergie selon l'une des revendications 7 à 10 caractérisé en ce qu'un élément d'entraîne— 5 ment est connecté à l'une des parties d!extrémités et en. ce qu'un tachymètre est connecté à l'autre partie d'extrémité. 12 - Un dispositif de transmission, d'énergie selon l'une des revendications 7 à 11 caractérisé en ce que l'arbre flexible comprend un ou plusieurs enroulements de fil métallique enroulé serré. 10 13 - Un dispositif de transmission d'énergie selon la revendi cation 12 caractérisé en ce que plusieurs tels enroulements sont bobinés l'un sur l'autre en sens alternativement opposés. 14 - Un dispositif de transmission d'énergie selon l'une des revendications 7 à 13 caractérisé en ce que les nervures et l'arbre 15 sont séparés par un intervalle de glissement. 15 - Un dispositif de transmission d'énergie selon l'une des revendications 7 à 14 caractérisé en ce que les parties d'extrémités font saillie hors de l'enveloppe. 16 - Un dispositif de transmission d'énergie selon l'une des 20 revendications 8 à 15 caractérisé en ce que les nervures s'imbriquent radialement avec les parties non-circulaires de l'arbre, la surface de la partie d'extrémité se présentant à une distance transversale de l'axe longitudinal de l'arbre plus grande que celle à laquelle se présente la surface de la nervure venant en contact avec 25 cet arbre.