Brevet FR2094154A1 — publié le 19720204

i 2094154 La présente invention concerne un culbuteur ou mécanisme de basculement pour convertisseurs, comportant une roue dentée calée sur le tourillon du convertisseur attaqué par le culbuteur et un porte-pignon suspendu oscillant sur ce tourillon, dans 5 lequel est monté au moins un pignon d'attaque, ce porte-pignon étant accouplé à un dispositif destiné à amortir les variations brusques du couple de rotation, appelé "amortisseur de couple" dans ce qui suit, qui est composé essentiellement d'une bielle, d'un levier produisant un couple de torsion, et d'une barre de » 10 torsion. De tels culbuteurs peuvent suivre des changements de position du tourillon attaqué, ces changements pouvant résulter de la flexion du tourillon en question, de sorte qu'un engrenage convenable du mécanisme est assuré dans tous les cas» L'amortisseur de couple reliant le porte-pignon à un point fixe 15 doit permettre une aussi grande mobilité que possible du porte-pignon afin que celui-ci puisse suivre les nutations du tourillon attaqué, nutations qui se produisent pendant la rotation du tourillon qui est incliné sous l'effet de la sollicitation statique et thermique, 20 De tels amortisseurs de couple doivent en outre présenter une certaine élasticité pour l'absorption de chocs se produisant du côté entraînement et/ou du côté charge par l'accélération et la décélération lors des variations de la charge et en raison de jeux dans la transmission entre le convertisseur, l'anneau 25 porteur qui l'entoure, et le mécanisme de commande. L'amortisseur de couple doit être soutenu élastiquement dans le sens de la périphérie„ On connaît déjà plusieurs amortisseurs de couple de ce type. Dans l'un d'eux, le pignon est monté dans un cadre qui est 30 supporté en rotation par des galets sur les jantes élargies de la roue dentée attaquée qui est calée sur le tourillon du convertisseur, et qui est soutenu dans le sens de la périphérie par des amortisseurs hydrauliques ou pneumatiques. De tels amortisseurs ne résistent cependant pas aux sollicitations de longue 35 durée et ne conviennent pratiquement pas pour une utilisation sur des convertisseurs. 71 03123 2 2094154 Dans un autre dispositif connu, un culbuteur monté sur ) le tourillon du convertisseur est soutenu ou suspendu par un amortisseur de couple qui est monté sur l'une des extrémités avec interposition d'éléments élastiques tels que des ressorts 5 Belleville, des tampons en caoutchouc ou des éléments analogues, de manière à pouvoir effectuer une course limitée» De tels amortisseurs de couple ont cependant l'inconvénient que les éléments élastiques doivent être très volumineux et lourds en raison des faibles courses désirées, et doivent en outre avoir 10 une très forte précontrainte, de sorte qu'une suspension évitant tous les chocs devient irréalisable. Si les éléments élastiques sont formés par des ressorts annulaires, leurs surfaces de contact coniques risquent d'occasionner un grippage* ce qui supprime l'élasticité. 15 Enfin, on connaît un basculeur glissé sur le tourillon du convertisseur et comportant plusieurs pignons, qui est soutenu dans le sens de la périphérie par un amortisseur de couple constitué par des bielles, des leviers et une barre de torsion» Sur les deux côtés du carter du mécanisme ou porte-pignon est articulée 20 chaque fois une bielle verticale dont l'autre extrémité est articulée sur un levier» Les deux leviers sont eux-mêmes accouplés rigidement aux extrémités d'un barre de torsion horizontale qui est montée en rotation» Les leviers forment un angle de 9O0 avec les bielles» Au moment de la transmission d'un couple de rotation, 25 les forces transmises aux bielles agissent en sens opposés et font tourner la barre de torsion» Les deux bielles se déplacent dans le même sens et ne provoquent donc pas la rotation de la barre de torsion pendant que le mécanisme suit les nutations du tourillon du convertisseur» Cela provoque cependant la modification 50 de longueur utile des bras des leviers, de sorte que la transmission simultanée d'un couple de rotation se traduit par un changement du couple de torsion de la barre de torsion 1 les bras de levier doivent donc en même temps effectuer la compensation des nutations du mécanisme et la transmission des mouvements de 35 la suspension, ce qui enlève toute précision à l'action de la barre de torsion 71 03123 3 2094154 longueur des bras de levier doit être choisie si grande que ces bras ne puissent pas être réduits à zéro du fait que les leviers se placent dans le prolongement des bielles lors de changements extrêmes de la position du tourillon du convertisseur, ce qui 5 supprimerait partiellement ou totalement l'action de l'amortisseur de couple. De plus, la longueur de la barre de torsion dépend essentiellement du diamètre du mécanisme et ne peut donc pas être choisie librement. Tous les amortisseurs dé couple élastiques connus ont 10 l'inconvénient qu'une correction de la constante de rappel et de l'amortissement est impossible après la mise en service du convertisseur. Il est connu que des oscillations., notamment du bain de métal, peuvent se produire pendant le processus de soufflage dans des convertisseurs, oscillations dont l'amplitude et 15 la fréquence ne peuvent pas être déterminées par un calcul. Il est donc souhaitable de pouvoir modifier la constante de rappel et/ou l'amortissement en vue d'un ajustage convenable et optimal de l'amortisseur de couple en fonction des conditions d'exploitation, sans que cela nécessite le démontage de parties de cet 20 amortisseur ou des transformations prenant beaucoup de temps. Enfin, les nutations du convertisseur ne doivent pas modifier la résistance offerte par l'amortisseur de couple. Suivant l'invention, les buts mentionnés ci-dessus peuvent être atteints, en évitant les inconvénients décrits, au 25 moyen d'un culbuteur du type défini en premier et ayant au moins l'une des caractéristiques suivantes : a) la barre de torsion est serrée à l'aide d'un palier pouvant être déplacé dans le sens de l'axe de la barre de sorte que la longueur utile de la barre de torsion peut être modifiée ; 30 b) la longueur effective du bras du levier pour la pro- • duction du couple de torsion est réglable. . . La barre de torsion présente avantageusement un profil cannelé ou denté sur.au moins une partie de sa longueur, et le palier servant au serrage de la barre de torsion présente une 35 denture intérieure correspondante. De plus, la barre de torsion présente avantageusement à l'une des extrémités une seconde partie 1 03123 4 2094154 ayant un profil cannelé ou denté, qui peut être introduite dans une ouverture, ayant une denture intérieure correspondante, d'un tourillon du levier reliant la bielle à la barre de torsion, en vue de l'établissement d'une liaison rigide en torsion et démontable . Selon un mode de réalisation préféré, le levier reliant la bielle à la barre de torsion est formé sur un vilebrequin qui est relié à la bielle par un joint à rotule. Une plaque d'appui peut être prévue sous le vilebrequin, à une distance de la bielle qui correspond à 1 - 2 fois, de préférence à 1,5 fois, la longueur effective maximale du bras de levier du vilebrequin. Selon un autre mode de réalisation de l'objet de l'invention, le levier reliant la bielle à la barre de torsion est formé sur un étrier traversé par un axe, un joint à rotule relié à la bielle est monté coulissant sur cet axe, dans le sens de sa longueur, et le plan passant par l'étrier, l'axe et la barre de torsion est perpendiculaire à l'axe de la bielle. Dans ces deux modes de réalisation, la longueur effective du levier reliant la bielle à la barre de torsion peut être ajustée à une valeur telle que le couple de torsion produit soit plus grand que la somme de tous les couples de friction dans les paliers de l'amortisseur de couple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels les figures là 5 représentent un premier exemple de réaliçation et les figurés 6 et 7 un second exemple de réalisation î - la figure 1 est une élévation latérale'"d'un culbuteur comportant un amortisseur de couple de rotation î - la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en plan du culbuteur représenté sur la figure 1 s 71 03123 5 2094154 - la figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne IV-IV de la figure 3* mais à plus grande échelle j - la figure 5 est une coupe verticale suivant la ligne V-V de la figure 4 s 5 - la figure 6 est une vue de détail., en partie en coupe, d'un levier en forme d'étrier reliant la bielle à deux barres de torsion, selon le second exemple de réalisation j et - la figure 7 est une coupe verticale suivant les lignes • VII-VII de la figure 6. 10 les figures 1, 2 et 3 représentent un tourillon 1 du conver tisseur, sur lequel est fixée une roue dentée 2 qui peut être commandée par deux pignons Ces derniers sont montés dans un carter 4 qui enveloppe également la roue dentée 2 et qui est susper»3u en oscillation sur le tourillon 1;. Le pied dfune bielle 7 de 15 l'amortisseur de couple est articulé sur le carter 4 au moyen d'un axe 5 et d'un joint à rotule 6 recevant cet axe„ L'autre extrémité ou tête de la bielle 7 porte un chapeau amovible 8 et entoure un autre joint à rotule 9 monté sur un- vilebrequin 10 (figure 4). Ce vilebrequin est monté dans des paliers 11, 12. 20 Un tourillon 13 du vilebrequin présente une ouverture 14 ayant un profil cannelé ou denté„ Dans cette ouverture 14 est introduite une barre de torsion 15 dont l'extrémité porte un profil cannelé ou denté 16 correspondant à celui de lfouverture 14 du-tourillon 1J du vilebrequin, de sorte qu'une liaison rigide en 25 torsion mais démontable est- établie entre la barre de torsion 15 et le vilebrequin 10„ La barre de torsion 15 comprend, à l'autre extrémité, une seconde partie ayant un profil cannelé ou denté 17 qui coopère avec un profil intérieur correspondant d'un palier 18 qui peut être déplacé dans le sens de la flèche 30 représentée sur la figure 4. Le palier 18 est retenu sur un banc de guidage 19 par des boulons 20 dont les têtes sont maintenues dans des glissières 21 qui permettent le coulissement du palier 18 (figure 5). La barre de torsion 15 est serrée solidement dans le palier 18. La longueur utile "X" de la barre 35 de torsion (figure 4) peut être réglée à la valeur désirée par le déplacement du palier 18 sur le hane 19» La longueur effective 71 03123 6 2094154 du levier ou l'excentricité we" (figure 4) du vilebrequin 10 peut être modifiée par l'extraction de la barre de torsion 15 de l'ouverture 14 du tourillon 13 du vilebrequin, suivie par la rotation du vilebrequin 10 sur l'angle désiré ; la barre de 5 torsion 15 est ensuite réintroduite dans l'ouverture 14 du tourillon 13 du vilebrequin. Il est également possible de déplacer le palier 18 vers la gauche, à tel point qu'il n'est plus en prise avec le profil denté 17 de la barre de torsion 15, de sorte que celle-ci peut être tournée avec le vilebrequin 10 ; 10 le palier 18 est ensuite ramené à sa position initiale. La constante élastique ou constante de rappel de la barre de torsion 15 peut être modifiée par le changement de la longueur utile nJLn de la barre de torsion ; la suspension devient plus dure si cette longueur est diminuée par le déplacement du 15 palier 18 vers la droite s si le palier 18 est déplacé vers la gauche, ce qui se traduit par une augmentation de la longueur utile la pente de la caractéristique élastique devient moindre et, pour le même couple de torsion, la suspension devient plus souple. Le changement de la longueur utile "Jt" permet de 20 modifier la fréquence propre de l'amortisseur de couple, c'est-à-dire de l'ensemble du culbuteur, et de supprimer ainsi des fréquences critiques. Comme la barre de torsion 15 n'est pas précontrainte, le carter 4 portant les pignons est soutenu au suspendu de manière que tous les chocs peuvent être amortis. 25 La longueur effective du levier ou l'excentricité "e" du vilebrequin 10 est choisie de sorte que la somme de tous les couples de friction des paliers de l'amortisseur de couple ne soit pas de beaucoup inférieure au couple de torsion transmis par la bielle 7 et le vilebrequin 10 ; si cette longueur effective 30 " e" est ainsi choisie, on obtient un amortissement suffisant de la suspension. La valeur "e", déterminant le couple de torsion, peut donc être ajustée entre une valeur maximale dépendant des caractéristiques de réalisation de l'appareil et correspondant à la position du vilebrequin 10 dans laquelle le plan passant par 35 sa partie en double coude est perpendiculaire à l'axe de la bielle 7, et une valeur minimale qui correspond à une position du vile 71 03123 7 2094154 brequin dans laquelle ledit plan est situé dans l'axe de la bielle» Lorsque la longueur effective "e" devient nulle ou devient si petite que la somme de tous les couples de friction est plus grande que le couple de torsion, la suspension est devenue complètement rigide ; un tel ajustage n'est cependant pas souhaité et mention en est faite uniquement à des fins d'explication du dispositif suivant l'invention» L'amortisseur de couple suivant l'invention peut être adapté à tout moment aux conditions d'exploitation du convertisseur par le changement de la longueur utile de la barre de -torsion et/ou de la longueur effective "e" du levier, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des transformations prenant beaucoup de temps. Un autre avantage provient du fait que le couple de torsion transmis à la barre de torsion 15 n'est pas influencé par l'amplitude des nutations du tourillon 1 ou du carter 4 portant les pignons 1 ces nutations sont neutralisées par la bielle 7. L'amortisseur de couple qui vient d'être décrit relativement aux figures 1 à 5 comporte également un dispositif1 de sécurité en cas de rupture de la barre de torsion 15° Une plaque 22 est fixée sur la fondation, à une distancé "h" sous l'extrémité inférieure de la tête de la bielle 7 portant lé joint à rotule 9 (figure 4) % la distance "h" doit au' moins être égale à la longueur effective maximale du levier (excentricité) "e", mais elle ne doit pas dépasser 2e ; ladite distance correspond de. préférence à 1,5e«-En cas de rupture de la barré de torsion, la tête de la bielle 7 vient frapper contre la plaque 22, ce qui empêche la poursuite de la rotation du vilebrequin et ce qui évite que l'exploitation du convertisseur doit être interrompue immédiatement»■ Le mode de réalisation représenté sur les figures 6 et 7 d'un amortisseur de couple suivant l'invention présente également toutes les propriétés citées ci-dessus quant à la variation des distances çt. "e" La bielle J, visible en coupe transversale, est reliée par son pied au carter 4 portant les pignons de la façon représentée sur les figures 1 à ~5a tandis que sa tête est 71 03123 8 2094154 articulée sur un axe 25 par un joint à rotule 24 monté dans son ouverture 23 (figure 6). L'axe 25 traverse un étrier 26 qui est monté en rotation par ses tourillons 27» 28 dans des paliers 29, 30, et qui est relié rigidement par des accouplements à brides 5 31j> 32 à des barres de torsion 33, 34. Des bancs de guidage 37» 38 portent des paliers coulissants 35* 36 permettant le changement de la longueur utile des barres de torsion, 39 désigne un boulon qui permet le serrage de la barre de torsion 33, 34 dans le paliers35* 36 (figure 7)» Les paliers sont retenus sur les 10 bancs de guidage 37, 38 P&r des boulons 20 dont les têtes sont maintenues dans des glissières 21» L'axe 25 porte des écrous 40 dont la rotation permet d'ajuster, par l'intermédiaire de douilles 41, la position du joint à rotule 24 sur l'axe 25 (figure 6) en vue du changement de la longueur effective du levier, c'est-à-15 dire de l'excentricité "e". La bielle 7 est fixée sur le joint à rotule 24 au moyen d'un anneau 42 qui est composé de deux parties» 43 désigne une partie amovible de 1'étrier 26, qui doit être enlevée pour le montage ou le démontage de l'axe 25 portant les écrous 40, les douilles 41 et le joint à rotule 24. L'axe 25 20 est fixé sur 1'étrier 26 par des écrous 44. Bien entendu, les différents éléments de l'amortisseur de couple peuvent être combinés et/ou modifiés selon les désirs, en fonction de la sollicitation et des conditions d'exploitation. Par exemple, il est parfaitement possible d'utiliser une mani-25 velle qui est seulement supportée par l'une de ses extrémités, dahs le palier 11, de sorte que le palier 12 peut être supprimé (figure 4). L'exemple représenté sur la figure 6 peut également comporter une seule barre de torsion qui est conformée comme la barre de torsion 15 représentée sur la figure 4 et qui peut être 30 accouplée de la même manière avec le tourillon 27 de 1'étrier 26 que la barre de torsion 15 avec le tourillon 13 du vilebrequin. Inversement, le vilebrequin 10 peut également être accouplé à deux barres de torsion. 1 03123 9 2094154 REVENDICATIONS 1. Culbuteur ou mécanisme de basculement pour convertisseurs, comportant une roue dentée calée sur le tourillon du convertisseur attaqué par le culbuteur et un porte-pignon guspendu oscillant sur ce tourillon, dans lequel est monté au moins un pignon d'attaque, ce porte-pignon étant accouplé à un dispositif destiné à amortir les variations brusques du couple de rotation, appelé "amortisseur de couple" dans ce qui suit, qui est composé essentiellement d'une |Dielle, d'un levier produisant un couple de torsion, et d'une barre de torsion, caractérisé en ce- qu'il comporte un palier servant au serrage de la barre de torsion et pouvant être déplacé dans le sens de l'axe de celle-ci de ^sorte que la longueur utile de la barre de torsion peut être modifiée,eVbuen ce que la longueur effective du bras de levier produisant le couple de torsion est réglable. 2. Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la barre de torsion a un profil cannelé ou denté sur au moins une partie de sa longueur, et en ce que le palier servant au serrage de la barre de torsion présente un profil intérieur correspondant. 3. Culbuteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la barre de torsion présente à l'une des extrémités une seconde partie ayant un profil cannelé ou denté, qui peut être introduite dans une ouverture, ayant une denture intérieure correspondante, d'un tourillon du levier reliant la bielle à la barre de torsion, en vue de l'établissement d'une liaison rigide en torsion et démontable. 4. Culbuteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3) caractérisé en ce que le levier reliant la bielle à la barre de torsion est formé sur un vilebrequin qui est relié à la bielle par un joint à rotule. 5. Culbuteur selon l'a revendication 4, caractérisé par la disposition d'une plaque d'appui sous le vilebrequin, la distance entre cette plaque et la bielle étant comprise entre 1 et 2 fols la longueur effective maximale du bras de levier du vilebrequin, cette distance étant de préférence de 1,5 fois cette longueur. 71 03123 10 2094154 6. Culbuteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le levier reliant la bielle à la barre de torsion est formé sur un étrier traversé par un axe, un joint à rotule relié à la bielle est monté coulissant sur 5 cet axe, dans le sens de sa longueur, et le plan passant par 1'étrier, l'axe et la barre de torsion est perpendiculaire à l'axe de la bielle. 7„ Culbuteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la longueur effective du levier 10 reliant la bielle à la barre de torsion peut être ajustée à une valeur telle que le couple de torsion produit soit supérieur à la somme de tous les couples de friction dans les paliers de l'amortisseur de couple.