Brevet FR2017148A1 — publié le 19700522

L'invention est relative à un dispositif d'accouplement avec verrouillage, essentiellement du type permanent, pour arbres tour- nant à grande vitesse, et plus particulièrement à un dispositif d'accouplement destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec ces arbres, ceci au moyen d'un manchon de verrouillage coopérant avec un écrou de verrouillage, ces deux dernières pièces étant simultanément en prise avec l'arbre tournant à grande vites se. Jusqu'à présent, le roulement à billes, les bagues de roulement à billes et d'autres éléments des arbres tournant à grande vitesse, c'ést-à-dire des arbres tournant approximativement à trois fois ou plus la vitesse du moteur d'entratnement7 étaient maintenus en place par un accouplement, formé par un engrenage droit utilisé en liaison avec un écrou de retenue. Cependant, en service, l'écrou de retenue et en conséquence l'engrenage droit sont desserrés par les vibrations de l'arbre, ainsi que le dispositif d'accouplement, provoquant le désalignement des bagues de roulement à billes et des roulements à billes, ce qui entraine un fonctionnement de l'arbre dans des conditions défectueuses.En outre, les dispositifs d'accouplement des arbres composites, c'est-à-dire des arbres composés de plusieurs parties, sont desserrés par les forces mises en jeu dans les vibrations et les forces centrifuges, ce qui se traduit par un désaccouplement des dispositifs d'accouplement entratnant leur détérioration. L'invention élimine les inconvénients précédents au moyen d'un dispositif d'accouplement à verrouillage dans lequel un manchon de verrouillage met en prise et immobilise simultanément un écrou de retenue et l'arbre au moyen de couples de dentures ou de cannelures, coopérant indépendamment l'un de l'autre. Ainsi, le roulement à billes, l'écrou de retenue et le manchon de verrouillage sont tous maintenus étroitement accouplés sur l'arbre pour former un accouplement à verrouillage d'un type permanent. En conséquence, l'objet principal de l'invention est de réaliser un dispositif str d'accouplement avec verrouillage pour maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse. Un autre objet de l'invention est de réaliser un dispositif d'accouplement avec verrouillage, qui soit sdr et facilement démontable, pour maintenir un roulement à billes en contact avec un arbre tournant à grande vitesse. Un autre objet encore de l'invention est de réaliser un dispositif d'accouplement avec verrouillage, qui puisse entre monté sans outils ou à l'aide d'outils extrêmement simples, pour maintenir des éléments de machines en contact avec un arbre tournant à grande vi tesse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la fig. 1 est une vue partiellement coupée d'un dispositif d'assemblage à verrouillage conforme à l'invention montrant, vu en élévation, l'arbre et, en coupe, le roulement à billes monté sur cet arbre; - la fig. 2 est une coupe de l'extrémité de l'arbre; - la fig. 3 est une vue en élévation latérale, partiellement coupée, de l'écrou de serrage de retenue du dispositif d'accouple- ment avec verrouillage; - la fig. 4 est une vue en bout du sommet de l'écrou de serrage de retenue représenté fig. 3;; - la fig. 5 est une vue en eié-tion latérale, partiellement coupée, du manchon de verrouillage du dispositif d'accouplement avec verrouillage; - la fig. 6 est une vue en bout du fond du manchon de verrou lage représenté fig. 5; - la fig. 7 est une vue en élévation latérale, partiellement coupée, d'une variante du mode de réalisation précédent du manchon de verrouillage, dont l'extrémité est préformée et fendue afin de réaliser des parties flexibles; - la fig. 8 est une vue en coupe de l'arbre muni d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement à verrouillage conforme à l'invention;; - la fig. 9 est une vue en eoupe d'une variante du mode de réalisation, précedemment représente, du dispositif d'assemblage avec verrouillage conforme à l'invention; - la fig. 10 est une vue en coupe de l'extrémité de l'arbre du mode de réalisation représenté fig. 9; - la fig. 11 est une vue en élévation latérale, partiellement coupée, de l'écrou de serrage de retenue de la variante de réalisation représentée fig. 9; - la fig. 12 est une vue en bout du sommet de l'écrou de serrage de retenue représenté fig. Il; - la fig. 13 est une vue en bout du fond de l'écrou de serrage de retenue représenté fig. 1; - la fig. 14 est une vue en élévation latérale partiellement coupée du manchon de verrouillage de la variante de réalisation représentée fig0 9;; - la fig. 15, enfin, est une vue en bout du fond du manchon de verrouillage représenté fig. 14. Le dispositif d'accouplement à verrouillage conforme à l'invars tion, représenté plus particulièrement par les fig. 1 à 6, comporte un arbre 1 1 muni de cannelures ou d'une denture 12 faisant saillie radialement et d'autres cannelures ou denture 13 faisant saillie radialement, situées à une certaine distance des précédentes suivant la longueur de l'arbre. La partie de l'arbre munie de la denture 13 est munie en outre d'un filetage extérieur continu 14, s'étendant au moins partiellement à travers la denture 13.Bien que ne faisant pas partie intégrante du dispositif d'assemblage à verrouillage, à une certaine distance de la denture 12 suivant la longueur de l'arbre, est prévue une bride annulaire 15 dirigée radialement à ltex- térieur de l'arbre 11 pour constituer un épaulement de butée 16 Dans ces conditions, par suite de l'interaction de l'engrenage droit, qui est muni de cannelures ou d'une denture extérieure 18-et d'une denture intérieure 19 de manière à engrener respectivement avec un élément d'entratnement étranger et la denture 12 de l'arbre, la bague intérieure 20 de roulement à billes est maintenue en place, et est arrêtée longitudinalement par l'épaulement de butée 16, et, en conséquence, le roulement à billes 21 et la bague extérieure 22 du roulement à billes sont maintenus à leur alignement prescrit. Un écrou de retenue par compression 23 est muni d'un filetage intérieur continu 25 et d'une denture 26 s'étendant radialement vers l'extérieur Séparée longitudinalement de cette denture 26 par une rainure annulaire 27 s'étend vers l'extérieur une bride annulaire 28 destinée à s'appliquer sur l'engrenage droit 17 et à exercer sur lui une force de compression permanente. L'écrou de retenue à compression 23 est vissé sur l'arbre Il par coopération du filetage 14 de l'arbre et du filetage 25 de l'écrou. Un manchon de verrouillage 29 est muni d'une extrémité 30 malléable ou flexible et d'une denture 31 faisant saillie intérieurement, située à une certaine distance, suivant la longueur de l'arbre, d'une denture 32 faisant saillie intérieurement0 Dans le mode de réalisation représenté par les fig. 1 à 6, l'extrémité malléable 30 du manchon de verrouillage 29 est vers l'intérieur d'une manière soit continue, soit discontiw long de son pourtour extérieur de manière à- s'adapter à la ra: s annulaire 27 de l'écrou de retenue à compression 23. Du fait de la coopération de la denture 32 du manchon de ie;- rouillage 29 et de la denture 13 de l'arbre, et de l'interaction simultanée de la denture 31 du manchon de verrouillage 29 et denture 26 de l'écrou de retenue i aompression 23, cet écrou ne peut se dévisser de l'arbre 11 sur lequel il est vissé. Du fait C-- l'engagement de l'extrémité emboutie 30 du manchon-de verrouIr 29 à l'intérieur de la rainure 27 de l'écrou de retenue à compression 23, le manchon 29 ne peut se déplacer axialement par rapport au dispositif d'accouplement à verrouillage pendant la rotation de l'arbre à grande vitesse. il y a lieu de remarquer que le nombre de dents de la denture interne 32 du manchon de serrage diffère de celui de la denture 13 de l'arbre, afin de produire un effet de vernier. En effet, si les nombres de dents, coopérant, des dentures de la tige et du manchon de verrouillage étaient égaux, il serait nécessaire de caler d'une manière précise le manchon de verrouillage 29 sur l'extrémité de l'arbre pour que les dentures 32 et 13 s'engagent l'une dans l'autre. Si ces nombres de dents sont différents, comme c'est le cas ici, le manchon de verrouillage 29 peut entre tourné rapidement et légèrement jusqu'à ce que la denture 13 de l'arbre il et la denture 32 du manchon de verrouillage 29 s'engagent l'une dans l'autre. Un rebord 33 est prévu à l'extrémité extérieure du manchon d verrouillage 29 pour faciliter le démontage de ce manchon et, en conséquence, celui du dispositif dtaccouplement à verrouillage. utilisant un outil approprié s'introduisant à l'intérieur de la rainure immédiatement adjacente au rebord 33 et s'appliquant su celui-ci, on peut extraire le manchon de verrouillage de l'assen- blage qu'il forme avec l'écrou de retenue à compression 23 et on peut démonter ensuite les divers composants du dispositif d'accou-5 plement à verrouillage0 La variante de réalisation 29a du manchon de verrouillage, présentée fig. 7, est munie aussi d'un rebord 93 servant pour le démontage du manchon de verrouillage et d'une denture intérieure 31 située à une certaine distance suivant la longueur de la denture î, faisant saillie intérieurement.Son extrémité 30a toutefois est subdivisée en parties flexibles 34 embouties, avec une flexion préalable, vers l'intérieur de manière que le diamètre de l'extrémité ainsi emboutie et prédéformée de ces parties flexibles 34 soit inférieur à celui de la rainure 27 de l'écrou de retenue à compression 23. Dans ces conditions, après assemblage sur l'arbre li de l'ensemble (20,- 21, 22) du roulement à billes, de l'engrenage droit 17 et de l'écrou de retenue à compression, le manchon de verrouillage 29a vient s'appliquer contre l'écrou de retenue à compression 23.Bien que de forme très différente, le manchon de verrouillage 29a agit essentiellement de la même manière que le manchon de verrouillage 29 par rapport à l'écrou de retenue à compression 23 et à l'arbre Il du mode de réalisation représenté sur les fig. 1 à 6. La fig. 8 illustre encore un autre mode de réalisation du manchon de verrouillage 29 et de l'écrou de retenue à compression 23, dans lequel le pourtour extérieur de l'écrou de retenue à compression 23a est muni d'une rainure annulaire continue 35 et le pourtour intérieur du manchon de verrouillage 29b est muni d'une rainure annulaire correspondante 36. Un anneau expansible 37 est engagé, d'une part, à l'intérieur de la rainure 35 de l'écrou et, simultanément et d'autre part, à l'intérieur de la rainure 36 du manchon. Dans ces conditions, après que l'écrou de retenue à compression ?3a a été complètement vissé de manière que sa bride annulaire 28 s'applique avec compression contre l'engrenage droit 17, le manchon de verrouillage 29b vient se superposer axialement à l'écrou de retenue à compression 23a.- L'anneau expansible 37 est temporairement comprimé vers l'intérieur par la surface de guidage anguleuse 38 de l'extrémité 30b du manchon de verrouillage 29b. Du fait que le manchon de verrouillage 29b est en outre superposé axialement à l'écrou de retenue à compression 23, la rainure 36 du manchon se placera en regard de la rainure annulaire 35 et, simultanément, en regard de l'anneau expansible 37, pour autant que cet anneau expansible puisse se dilater vers l'extérieur, du fait que cet anneau est engagé en partie dans la rainure 36 du manchon de verrouillage et en partie dans la rainure annulaire 36 de l'é- crou. Dans ces conditions, le manchon de verrouillage 29b ne peut donc absolument pas se séparer de l'écrou de retenue à compression 23a. Bien que le manchon de verrouillage 29b ait été représenté avec une denture intérieure 31a qui s'étend longitudinalement audelà de la denture 31 du manchon 29, de manière que la rainure 35 s'étende au moins à travers le sommet de celui-ci, la denture 31a peut, suivant la longueur de l'arbre, se terminer en deçà de la rainure 35. A tous autres égards, les autres éléments de l'écrou de retenue à compression 23a et du manchon de verrouillage 29b sont semblables aux éléments correspondants des autres modes de réalisation et remplissent essentiellement les mêmes fonctions.En conséquence, ces éléments correspondants ont été désignés par les mimes nombres de référence, Dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 9 à 14 est présentée une variante du dispositif d'accouplement qui peut être utilisée à l'intérieur d'un arbre creux 39 tournant à grande vites se. L'accouplement à verrouillage comprend cet arbre 39 nnini de cannelures 40 faisant saillie radialement vers l'intérieur, à travers lesquelles s'étend un filetage intérieur continu 41, ainsi que de cannelures extérieures 42 et un filetage continu 43 les traversant, À une certaine distance axiale de ces cannelures 40 et de ce filetage intérieur 41 est dispos c un dpaulement de butée intérieur 44.Cet épaulement de butée peut titre continu ou interrompu, avoir la forme d'un anneau ou titre constitué simplement par un dispositif d'arrdt autonome. A l'inténeur de l'arbre 39 est placé un écrou de retenue 45 muni dun filetage 46 s 'étendant au moins sur une partie de sa sur- face extérieure et d'une bride radiale 47 faisant saillie vers l'extérieur et munie d'une denture ou de cannelures longitudinales 48 faisant saillie hors de son pourtour extérieur. En regard du filetage ss6, l'écrou 45 est muni dtune denture longitudinale intérieur re 49 faisant saillie vers l'intérieur. il y a lieu de remarquer que la profondeur des fonds des cannelures 49 est inférieure à la hauteur des sommets des cannelure 40 > de sorte que les cannelures 49 peuvent passer à travers les cai'nelures 40. En outre, les cannelures 49 ont un diamètre maximal essentiellement égal au diamètre intérieur maximal de la cavité de l'arbre 39. Le filetage 46 de l'écrou 45 vient ensuite en contact avec le filetage 43 de l'arbre 39 et coopère avec lui par vissage. le filetage 46 de l'écrou 45 est vissé sur le filetage 43 de l'arbre 39 jusqu'à ce que l'extrémité antérieure de la denture 48 vienne en. contact et s'applique contre l'épaulement intérieur de butée 44 porté par l'arbre 39. Une rainure annulaire 49a est aussi ménagée dans l'écrou 45 pour des raisons qui deviendront plus évidentes par la suite. Ire manchon de verrouillage 50 est muni d'une denture 51 fai- sant saillie radialement vers l'extérieur et d'une denture 52 faisant également saillie radialement vers l'extérieur. les dentures 51 et 52 du manchon de verrouillage 50 s'engagent dans les cannelures 42 portées par l'arbre 39 et dans les cannelures 49 prévues sur l'écrou 45, cette coopération des dentures et des cannelures rendant l'écrou solidaire de l'arbre le manchon de verrouillage 50 est en outre muni d'une extrémité flexible ou malléable 53 qui est emboutie vers l'extérieur pour s'engager à l'intérieur d'une rainure 49a portée par l'écrou 45, empêchant ainsi tout déplacement axial vers l'extérieur du manchon 50 hors du reste du dispositif d'accouplement, sous l'action de la rotation de l'arbre 39 pendant sa marche. Un rebord 54 faisant saillie intérieurement est aussi prévu sur le manchon 50 en vue de faciliter le démontage et l'extraction du dispositif d'accouplement à verrouillage pour sa réparation, sa maintenance ou dans tout autre buto A tous autres égards, la variante de réalisation représentée sur les fig. 9 à 14 est semblable au mode de réalisation représenté par les fig. 1 à 6 tant par son fonctionnement que par son objet0 Bien qu'on ait décrit plusieurs modes de réalisation de l'invention, il est entendu que les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus n'ont été choisis qu'à-titre de modes de réalisation préférés de l'invention et n'en limitent en aucune manière la portée0 REVSEDICATIONS 1 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, caractérisé en ce qu'il comprend - un arbre muni d'un certain nombre de moyens d'accouplement; - un écrou muni de moyens de butée et d'un certain nombre de moyens d'accouplement, l'un de ces derniers coopérant avec un moyen d'accouplement de l'arbre; - un manchon muni d'un certain nombre de moyens d'accouplement dont l'un coopère avec un moyen d'accouplement de l'arbre et dont un autre coopère avec un moyen d'accouplement de l'écrou, ce manchon comportant un moyen de verrouillage coopérant avec l'écrou pour verrouiller le manchon sur l'écrou et un moyen pour démonter le manchon et le séparer de l'écrou et de l'arbre. 2 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement de l'arbre sont constitués par un filetage hélicoïdal et un certain nombre de dents d'une denture venant se superposer à au moins une partie du filetage hélicoTdalO 3 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filetage hélicoïdal et la denture sont disposés à L'extérieur et les dents de cette denture s'étendent longitudinalement relativement à l'axe de L'arbre, 4 - Dispositif d"accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filetage hélicordal et la den-ilre sont disposés à l'intérieur et les dents de la denture s'étendent longitudinalement relativement à l'axe de l'arbre. 5 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement de l'écrou sont constitués par un filetage hélicoedal et un certain nombre de dents d'une denture s'étendant longitudinalement dont au moins une partie est disposée au-dessus du pourtour extérieur de l'écrou. 6 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à mainte nir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une partie de la denture est disposée au-dessus du pourtour intérieur de l'écrou. 7 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement de l'arbre et de l'écrou, qui coopèrent, sont des filetages hélicoidaus portés par l'arbre et par l'écrou. 8 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon est disposé concentriquement à l'arbre et à l'écrou et les moyens d'accouplement du manchon sont constitués par un certain nombre de dents d'une première denture s'étendant longitudinalement et par un certain nombre de dents d'une seconde denture s'étendant longitudinalement. 9 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'accouplement de l'arbre et du manchon, qui coopèrent entre eux, sont constitués par un certain nombre de dents d'une denture portée par l'arbre et par un'certain nombre de dents d'une première denture portée par le manchon, et en ce que les moyens d'accouplement de l'écrou, qui coopèrent avec les moyens d'accouplement du manchon, sont constitués par des dents d'une denture portée par 11 écrou et par un certain nombre de dents d'une seconde denture portée par le manchon0 10 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage dépendant du manchon se composent d'une partie terminale du manchon mise en contact intime avec l'écrou de manière à chevaucher les extrémités d'au 'moins un certain nombre de dents d'une denture portée par cet écrou. 11 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en.contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 10, caractérisé en ce que la partie terminale du manchon est fendue longitudinalement relativement à l'axe du manchon de manière à constituer un certain nombre de parties flexibles. 12 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage dépendant du manchon se composent d'une partie terminale élastique de ce manchon comportant une partie faisant saillie vers l'intérieur et se trouvant en contact intime avec l'é croc. 13 - Dispositif d'accouplement à verrouillage destiné à maintenir des éléments de machine en contact avec un arbre tournant à grande vitesse, selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage dépendant du manchon se composent d'une rainure annulaire extérieure porté par l'écrou, d'une rainure annulaire intérieure portée par le manchon, et d'un anneau expansible s'engageant simultanément dans les deux susdites rainures.