Brevet FR2047970A1 — publié le 19710319

La présente invention concerne un accouplement limiteur de couple comprenant deux éléments accouplés ensemble à force pour transmettre un couple, qui prennent unQ torsion l'un par rapport à l'autre lors du depassement d'un couje prédéterminé. Les accouplements limiteurs de couple connus sont généralement des accouplements dits patinants, qui travaillent suivant le principe du frottement. Le couple est transmis dans ce cas au moyen de deux surfaces pressées l'une contre l'autre avec pression réglable, qui glissent en frottant l'une sur l'autre lors du dépassement d'un couple prédéterminé. Un inconvénient des accouplements patinants connus est qu'ils s'usent vite, et quten raison des modifications produites forcément sur les surfaces glissant l'une sur l'autre, ils ne fonctionnent pas de façon reproductîble. Cela est spécialement vrai pour les vitesses de rotation élevées et pour les couples élevés. Les accouplements patinants sont en outre très sensibles aux altérations par la saleté. Un autre inconvénient des accouplements patinants qui travaillent suivant le principe du frottement repose sur la diffa rence entre frottement d'adhérence et frottement de glissement: pour "arracher" l'une de l'autre les aurfaces frottantes, c'està-dire pour amorcer le décrochement de la rotation, il faut un couple supérieur à celui qui sera transmis ensuite par les surfaces glissant l'une sur l'autre. Une autre faiblesse de l'accoupliement à frottemènt tient au fait que la force de frottement ne dépend pas linéairement de la vitesse relative des surfaces glissant l'une sur l'autre. Le couple transmis n'est donc pas indépendant du nombre de tours, mais bien plut8t il augmente avec le nombre de tours, tant qu'un échauffement des surfaces en frottement mutuel nta pas provoqué d'importantes variations des coefficients de frottement. On connait d'autre part des accouplements électromagnétiques, dans lesquels un couple est produit par induction de courants de Foucault. Ces accouplements électromagnétiques ont sur les' accouplements à frottement l'avantage d'etre exempts d'usure. Srnis les accouplements électromagnétiques ne sont pas appropriés aux applications dans lesquelles la vitesse de rotation de l'arbre mené est soumise à de fortes fluctuations, car le couple transmis n'est seulement obtenu que par un patinage déterminé, dépendant de la charge. Dans ces conditions, l'invention a pour- but d'écarter les inconvénients des accouplements limiteurs de couple- connus, et de réaliser un accouplement qui travaille de façon reproductible, qui ait une longue durée de service, même s'il est entrainé aux grandes vitesses de rotation et/ou s'il est employé à transmettre des couples élevés, et pour lequel le couple transmis au moment du décrochement en rotation normale est à la fois égal essentiellement au couple limite pour lequel le decrochement de vitesse est établi, et essentiellement indépendant de la vitesse de rotation. Ce but est atteint suivant l'invention dans un accouplement limiteur de coupe du type précité du fait que les deux éléments présentent chacun une voie de roulement, qui consiste dans l'un au moins des éléments, et de préférence dans les deux, en une matière élastique présentant une hystérésis mécanique importante, et qu'entre les deux voies de roulement sont disposés comme dans un palier à roulement des corps roulants qui, lors de la transmission d'un couple inférieur au couple prédéterminé (couple limite), accouplent ensemble à force les deux éléments par déformation de la voie ou des voies en matière élastique,mais qui roulent en foulant la matière élastique quand le couple limite est dépassé. Dans l'accouplement limiteur de couple suivant l'invention, on utilise donc pour transmettre et pour limiter un couple, non pas un effet de surface, à savoir le frottement, comme dans les couplages patinants connus, mais un effet de volume, à savoir le travail de foulement dans une matière à hystérésis élastique. lie couple transmis n'est donc pratiquement pas influencé par la saleté. Une augmentation du couple au démarrage ne se produit pas, contrairement au cas des accouplements à frottement. L'usure de la matière foulée est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à celle des surfaces glissant l'Une sur l'autre. Les deux voies de roulement et les corps roulants peut vent etre conformés à la manière d'un roulement à billes ou- -d'un roulement à rouleaux, par exemple d'un roulement à billes axial, ou d'un roulement à rouleaux coniques, La matière élastique à hystér6sis las'tique est de préférence une matière élastomère, par'exemple caoutchouc naturel, caoutchouc -artificiel, ou une matière plastique - aYan-t f'élasticité du caoutchouc, par exemple une matière plastique constituée par du éthylène-glycol, acide adipique, polyester en combinaison avec du naphtaline- 1,5 - diisocyanate, telle qu'elle est commercialisée sous le nom de "Vulkollan". Dans un mode d'exécution de l'invention, les deux voies de roulement sont pressées l'une contre l'autre par un ressort, de préférence réglable. Suivant un perfectionnement de l'invention, il est prévu un dispositif de compression, qui diminue ou augmente la pression d'appui des corps roulants sur la ou les voies de roulement en matière élastique quand le couple transmis disparait, et qui appuie-les corps roulants dans la matière élastique pendant la transmission d'un couple notable jusqu'a une valeur maximale déterminée. Un tel dispositif de compression permet d'éviter les déformations permanentes ou de longue durée de la matière élastique, lorsque les corps roulants sont pressés trop longtemps au même endroit dans la voie ou les voies de roulement en matière élastique. lie dispositif de compression peut par exemple comprendre un agencement non auto-bloquant d'excentriques ou de cames qui rapproche l'une de l'autre les voies de roulement d'une course limitée déterminée, lors de la transmission d'un couple. Comme le couple limite et le couple transmis ne dépendent pratiquement pas des propriess''de surface des corps roulants et des voies deroulement, les voies de roulement et les corps roulants peuvent être disposés dans un boitier étanche contenant une matière liquide (au moins à la température de service), qui évacue sur le boitier la chaleur créée dans la matière élastique. La matière évacuant la chaleur peut être par exemple un liquide ordinaire comme -l'eau, ou un lubrifiant comme l'huile. Comme la chaleur prend naissance principalement au voisinage de la surface du chemin de roulement en matière élastique, et que la matière d'évacuation de chaleur est maintenue en forte agitation par les corps roulants, une évacuation très efficace de la chaleur produite lors de la rotation de l'accouplement suivant l'invention est .possible. L'accouplement limiteur de couple suivant l'invention peut être utilisé au lieu des accouplements patinants connus, par exemple pour les machines bobineuses, les appareils à bande magnétique, et éventuellement aussi pour les mécanismes synchrones des véhicules automobiles et autres, L'invention est décrite plus en détail ci-après avec référence à des exemples de réalisation; sur le dessin: La figure 1 est une coupe axiale à travers un exemple de réalisation d'un accouplement limiteur de couple suivant l'invention, qui est construit à la manière d'un roulement à billes axial; La figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1; La figure 3 est une élévation frontale d'un accouplement limiteur de couple suivant un autre mode d'exécution de l'inven- tion, le chapeau étant retiré; et la figure 4 est une coupe axiale à travers l'accouplement de la figure 3, qui est construit à la manière d'un roulement à rouleaux coniques. Dans les deux formes de réalisation les éléments correspondants sont désignés par les mêmes références0 L'accouplement limiteur de couple représenté sur les figures i et 2, à titre d'exemple de réalisation de l'invention, comprend un arbre mené 1, sur lequel est fixée une coquille-palier 2 d'un roulement double à billes rainuré à billes axial, de type commercial courant. Sur la voie de roulement de la coquille 2 roulent des billes 3, placées dans une cage non représentée.L'autre coquille 5 pour les billes 3 est pourvue d'une garniture de caoutchouc 4. Entre le coté de la coquille 5 qui est opposé à la garniture 4 et une troisième coquille 7, est disposée une deuxième couronne de billes 6.Entre la troisième coquille 7 et deux contreécrous 9 et 10 vissés sur l'extrémité de droite de l'arbre 1, est disposé un ressort 8, représenté vu de dessus sur la figure 2, et par lequel les coquilles 2 et 5 sont appuyées l'une vers l'autre, et par suite les billes 3 pressées dans la garniture de caoutchouc 4. L'extrémité de droite de l'arbre 1 est montée dans un roulement à billes radial 11, qui est contenu dans un boitier de l'accouplement avec un bout d'arbre 12 auquel le couple transmis est pris. L'extrémité du boitier, qui est à gauche sur la figure 1, est fixée de façon amovible à la coquille 5, afin de permettre l'accès aux contre-écrous 9 et 10. La liaison entre le boitier et la coquille 5 peut être, par exemplè, réalisée par filetage, avec une vis d'arrêt, ou par des boulons de serrage disposés périphériquement. De même, le roulement à billes il peut glisse* à ltintérieur du boitier/2e bout d'arbre 12. Dans le fonctionnement de l'accouplement suivant figures 1 et 2, les couples sont transmis sans patinage entre les éléments 1 et 12, tant que ces couples ne dépassent pas une valeur prédéterminée (couple limite). Mais Si le couple dépasse la valeur prédéterminée, les biles 3 commencent à rouler sur ia garniture de caoutchouc 4 et fournissent ainsi un travail de foulement. La pression de serrage entre les billes 3 et la garniture 4, et par suite le couple limite provoquant le décrochement de vitesse peuvent être réglés dans de larges limites au moyen des contreécrous 9, 10, Comme pratiquement aucun frottement de glissement ne se produit entre les billes et leurs voies de roulement, mais seulement un frottement de roulement, l'usure est considérablement moins forte que dans les accouplements patinants, qui travaillent sur le principe du frottement. L'usure peut encore être diminuée du fait que l'on lubrifie les billes et les surfaces de roulement0 On peut le faire au moyen d'une graisse , et on peut même aussi faire tourner le présent accouplement dans un liquide, par exemple un bain d'huile, car les propriétés de surface des voies de roulement et des billes n'interviennent pratiquement pas dans lé couple limite, ni dans le couple transmis au moment du décrochement de vitesse0 L'accouplement suivant l'invention peut aussi entre disposé dans un boitier étanche contenant un liquide de graissage et de refroidissement; c'est le cas dans l'exemple de réalisation des figures 3 et 4. Le couplage représenté sur les figures 3cet 4 comprend, pour la transmission et la limitation du couple, des corps roulants 3' en forme de rouleaux coniques, disposés entre les élé- ments 2' et 12", qui sont tous les deux pourvus d'une garniture 4 ou 4" en une matière à hystérésis élastique élevée Le dispositif correspond ainsi à un roulement à rouleaux coniques. L'élément 12" forme un boîtier, qui est rendu étanche par rapport à l'arbre 1 par une bague d'étanchéité 13. A l'autre extrémité le boitier est fermé par un chapeau 12' qui supporte le bout d'arbre 12, et vissé à l'élément 12", et en outre rendu étanche par rapport à cet élément au moyen d'une bague 14. Le boitier peut être pourvu de nervures de refroidissement, et contient une matière qui refroidit les corps roulants 3' et les garnitures élastiques 4', 4" servant de voies de roulement pour ces corps roulants. On peut utiliser par exemple un liquide, tel que de l'huile ou de liteau. L'accouplement limiteur de couple suivant l'invention peut aussi être construit à la manière d'un roulement radial à billes ou à rouleaux coniques. Dans ce cas, par exemple la voie intérieure de roulement des billes ou des rouleaux est constituée par la surface externe d'un anneau de caoutchouc, ou matière analogue, qui est fixé sur un arbre. Le couple limite peut être réglé, dans un tel dispositif , par compression axiale de l'an- neau de caoutchouc. R E V B g D I CA g I O X S REVEDICATIOS 1.- Accouplement- limiteur de couple comprenant deux éléments couplés ensemble à force pour transmettre un couple, qui prennent une torsion l'un par rapport à l'autre lors du dépassement d'un couple limite prédéterminé, caractérisé en ce que les deux éléments (1,12) présentent chacun une voie de roulement, qui consiste, dans l'un au moins des éléments, en une matière élastique présentant-une hystérésis' mécanique importante (4, 4', 4"), et qu'entre les deux voies de roulement sont disposés des corps roulants (3,3') qui, pour transmettre un couple inférieur au couple limite, accouplent ensemble à force les deux éléments par déformation de la ou des voies de roulement en matière élastique, mais qui roulent en foulant les voies de roulement quand le couple limite est dépassé. 2.- Accouplement suivant revendication 1 caractérisé par un dispositif (8, 9, 10) pour régler la force avec laquelle les deux chemins de roulement sont pressés l'un contre l'autre 3.- Accouplement suivant revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les deux voies de roulement et les corps roulants sont conformés à la manière d'un palier à roulement0 4o Accouplement suivant revendication 3 caractérisé en ce que les deux voies de roulement (2,4) et les corps roulants (3) sont conformés à la manière d'un roulement à billes axial (figures 1 et 2). 5.- Accouplement suivant revendication 3 caractérisé en ce que les deux voies de roulement (4', 4") et les corps roulants (3') sont conformés à la manière d'un roulement à rouleaux coniques (figures 3 et 4)o 6o Accouplement suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière élastique est une matière élastomère, en particulier un caoutchouc naturel ou artificiel, ou une matière plastique ayant l'élasticité du caoutchouc. 7.- Accouplement suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les deux voies de roulement sont pressées l'une coutre l'autre par un ressort (8), de préférence réglable. 8.- Accouplement suivant l'une des revendications précé dentes caractérisé par un dispositif de compression qui diminue ou augmente la pression d'appui des corps roulants sur la ou les voies de roulement en matière élastique quand le couple transmis disparait , et qui appuie les corps roulants dans la matière élastique pendant la transmission d'un coussb notable jusqu'à une valeur maximale déterminée. 9.- Accouplement suivant revendication 8 caractérisé en ce que le dispositif de compression comprend un agencement non auto-bloquant d'excentriques de cames, qui rapproche l'une de l'autre les voies de roulement sur une course limitée déterminée lorsqu'un couple est transmis entre les deux éléments îOo- Accouplement suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les voies de roulement et les corps roulants roulent dans un liquide lubrifiant et refroidisseur. ilo Accouplement suivant l'une des revendications précédente caractérisé en ce que les deux voies de roulement et les corps roulants (3') sont disposés dans un boitier étanche (I2, I2') contenant une matière liquide-au moins à la température de service, qui transmet la chaleur des voies de roulement au boîtier, et qui de préférence lubrifie aussi les voies de roulement et les corps roulants0