Brevet FR2276498A1 — publié le 19760123

La présente invention a trait à un accouplement destiné a relier deux arbres rotatifs susceptibles d'un désalignement radial mutuel des axes. On connait déjà un certain nombre d'accouplements destinés a relier deux arbres situés l'un derrière l'autre, susceptibles d'être désalignés, pour entrainer une transmission du mouvement de rotation de l'un des arbres au deuxième arbre. Des accouplements de ce genre sont par exemple connus sous le nom de joints de Oldham et comportent entre dçux plateaux présentés par les extrémités voisines des deux arbrés, un croisillon susceptible de glisser dans des rainures correspondantes des plateaux. De tels joints ne sont cependant guère utilisables dans un grand nombre d'applications industrielles, tant à cause des frottements importants qui se produisent entre les différentes pièces quten raison du balourd qu'ils introduisent pour des vitesses de rotation élevées. La présente invention se propose de remédier å ces inconvénients et de fournir un nouvel accouplement permettant une rotation quasi homocinétique de deux arbres radialement désalignés avec des frottements particulièrement faibles, des efforts de réaction sur les arbres sensiblement nuls et un balourd négligeable même pour des vitesses de rotation élevées. De plus l'invention se propose, dans certaines variantes, de permettre également un désalignement angulaire des arbres. La présente invention a trait à un accouplement entre deux arbres alignés sensiblement parallèles et susceptibles d'un désalignement radial, caractérisé par le fait qu'il comprend - deux plateaux présentés par les extrémités voisines des deux arbres, - plusieurs vérins hydrauliques sensiblement de même section comprenant un corps de vérin et un piston avec tige, interposés entre lesdits plateaux, - chacun desdits vérins étant articulé par son corps sur l'un des plateaux et par sa tige de piston sur l'autre plateau par des articulations d'axes parallèles auxdits deux arbres, - les points d'articulation de chacun desdits plateaux étant répartis de façon sensiblement régulière sur ledit plateau, l'une au moins des faces de chacun des vérins étant soumise à l'action d'un liquide sensiblement incompressible situé dans la chambre correspondante de vérin, les liquides des différentes chambres étant mis en communication entre eux de façon que la somme des longueurs entre articulations de la totalité des vérins reste toujours sensiblement et de préférence exactement constante. Dans une première forme de réalisation préférée, dans laquelle les arbres ne doivent être entrainés que dans un seul sens de rotation, seule une face de chaque piston de vérin est soumise à l'action d'un liquide, les chambres remplies de liquide des différents vérins communiquant toutes entre elles par des conduits de volume constant. Dans une deuxième forme de réalisation préférée permettant notamment la rotation des arbres dans n'importe quel sens, les chambres restantes sont également remplies par un liquide incompressible et reliées entre elles de façon à former avec les chambres précédentes deux groupes de chambres, les chambres de chaque groupe étant reliées entre elles mais non reliées à celles de l'autre groupe. Dans une forme de réalisation particulière des moyens peuvent être prévus pour mettre le liquide sous pression mais selon une autre forme de réalisation particulière de tels moyens peuvent être absents, le circuit hydraulique comprenant les chambres respectives de vérins et les conduits reliant lesdites chambres. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse on prévoit au moins trois vérins et, de préférence, au moins quatre vérins régulièrement répartis entre les deux plateaux. Les plateaux peuvent eux-mêmes présenter toutes formes convenables, par exemple celles de disques circulaires ou encore de croisillons, ces formes n'étant pas limitatives. Les articulations peuvent avantageusement comprendre des paliers lisses ou des roulements à billes ou à aiguilles. Toutefois dans une variante particulière de l'invention les articulations peuvent présenter un degré de liberté supplémentaire et être réalisées par exemple sous forme de rotules. Elles peuvent également être prévues sous forme d'articulations élastiques de type en soi connu permettant un léger débattement dans un plan parallèle aux plateaux et éventuellement, dans une certaine mesure, en dehors de ce plan. L'accouplement selon l'invention peut être destiné à différentes utilisations. I1 est particulièrement approprié à la transmission du couple d'un organe moteur à un arbre récepteur susceptible d'un désalignement axial par rapport à l'arbre moteur. Plus particulièrement l'accouplement peut entre utilisé pour être interposé entre l'arbre d'un moteur suspendu et un arbre utilisateur, éventuellement aussi suspendu de façon indépendante. Ainsi, par exemple, l'accouplement peut être interposé entre un moteur de navires et l'arbre d'hélice ou encore entre un moteur de véhicule et l'arbre de transmission. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appa rairont à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, et se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue en plan d'une partie de l'accouplement selon l'invention, - la figure 2 représente une vue de cté du dispositif selon l'invention, - la figure 3 représente une vue schématique de la cinématique du dispositif selon l'invention, - la figure 4 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif de compensation de température de l'accouplement selon l'invention, - la figure 5 représente une vue en coupe d'un dispositif de compensation de fuite de l'accouplement selon l'invention. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2. Comme on le voit sur la figure 1 deux arbres parallèles 1 et 2 d'axe respectif 01, 02 présentent l'un en face de l'autre deux plateaux 3, 4 en forme de disques circulaires. Le plateau 3 présente quatre pivots A1, A2, A3 et A4 qui s'étendent depuis la surface du plateau, parallèlement à l'arbre 1. De méme le plateau 4 présente quatre pivots parallèles à l'arbre 2, à savoir C1, C2, C3 et C4. Sur le plateau 3 les pivots A1 à A4 sont régulièrement répartis avec des décalages angulaires de 900 et se trouvent situés sur un même rayon à partir de l'axe 01. De même sur le plateau A4 les pivots C à C4 sont régulièrement répartis avec un décalage angulaire de 900 et à une distance égale de l'axe 02, ce rayon étant en outre égal au rayon 01A1 et aux autres 11 rayons du plateau 3. Toutefois en variante ce rayon pourrait être différent. Comme on le voit sur le dessin, entre les pivots A1, C1 et les autres couples de pivots correspondants sont disposés quatre vérins identiques présentant chacun un corps de vérin 5,6, 7,8 articulés respectivement sur les pivots A1,A2, A3 et A4. L'articulation des corps de vérins sur les pivots du plateau 3 peut être une articulation à palier lisse ou de préférence une articulation comprenant un roulement à billes ou à aiguilles (non représenté). Dans chacun des corps de vérins 5 à 8, peut coulisser de façon étanche un piston 9, 10, 11, 12 dont la tige émerge de fa çon étanche hors du corps de vérin correspondant et possède son extrémité articulée sur les pivots respectifs C1, C2, C3, C4 par des articulations susceptibles d'être composées d'un palier lisse ou de roulements comme pour les articulations des corps de vérins. Les pistons 9 à 12 divisent chaque corps de vérins 5 à 8 en deux chambres à savoir les chambres avant 13, 14,15, 16 et les chambres arrière 17, 18, 19, 20. Les quatre chambres avant 13 à 16 sont toutes reliées entre elles, par exemple par quatre canalisations 21 à 24 reliées en un point commun 25. De même les chambres arrière 17 à 20 sont reliées par quatre canalisations 26 à 29 reliées entre elles en un point commun 30. La totalité du volume représenté par les quatre chambres avant 13 à 16 et leurs conduits 21 à 24 est remplie d'un liquide incompressible, par exemple une huile telle que fluide hydraulique aviation FHS 1 ou une huile minérale industrielle et il en est de même de la totalité du volume des chambres arrière 17 à 20 et de leurs conduits respectifs 26 à 29. On comprend que dans ces conditions tout déplacement de l'un des pistons d'un vérin se traduit par un déplacement du piston d'au moins un autre vérin du fait que le volume reste constant et l'on voit que dans ces conditions quelles que soient les positions des pistons des différents vérins, la somme des longueurs de vérins reste constante. En d'autres termes A1C1 + A2C2 + A3C3 + A C = L = constante. Dans la position initiale représentée sur la figure 1 les longueurs de vérins sont toutes les quatre égales entre elles, les deux axes 01 et 2 étant alignés. On comprend que lorsque l'on déplace l'un des plateaux par une translation perpendiculaire aux axes 01, 02 ce déplacement se traduira par une modification de la longueur des vérins, la somme des longueurs restant toutefois constante, et par une oscillation des vérins autour de leurs pivots respectifs.Ainsi si on translate l'axe 02, pour l'amener depuis une première position alignée avec 0i jusqu'à une seconde position 02 représentée sur la figure 3, la totalité des points C1, C2,C3, C4 se trouve amenée par translation aux points C'lrC' C' ,C' 2,C'3,C'4. Dans cette situation les longueurs de vérins deviennent A1C' , A2C'2,A3C'3,A4C'4, la somme de ces quatre nouvelles longueurs restant constante à la somme des longueurs de vérins AlCl + A2C2+ A3C3+A4C4 = L. On constate en fait que lorsque l'on effectue une telle translation de l'axe 02 les points C1 à C4 ne viennent pas exactement dans les positions des points géométriques C'1 à C'4 qui correspondent à la translation géométrique et qu'il se produit une lé- gère rotation du plateau 4 par rapport au plateau 3. Toutefois cette légère rotation est extrémement faible. En pratique ceci a très peu d'inconvénient ; en effet si le désalignement entre les arbres est fixé par construction il n'y a aucun effet direct sur la transmission de mouvement ceci se traduit simplement par une légère rotation d'un des plateaux par rapport à l'autre au montage ; si le désalignement est variable par exempte dans le cas de suspension élastique il y aura légère rotation d'un plateau par rapport à l'autre mais d'une valeur si faible et avec une vitesse de variation si faible que l'on peut considérer que ceci n'intervient pas dans l'homocinécité de la transmission de mouvement. Si l'on fait tourner le plateau moteur 3 il va entraîner le plateau 4 et on montre que le mouvement relatif d'un plateau par rapport à l'autre peut être représenté par un mouvement de translation circulaire de rayon égal au désalignement radial des deux arbres.Dans ce mouvement relatif il n'y a pas conservation de la somme des longueurs des vérins d'une manière absolue,si la somme des longueurs des vérins reste constante, cette translation se superposent de faibles oscillations de rotation autour de l'axe d'un plateau.Ceci se traduit par de légères variations de vitesses d'un plateau par rapport à l'autre.On montre que à partir de 3 vérins les variations sont si faibles que la transmission peut être considérée comme homocinétique et plus le nombre de vérins augmerte plus le joint se rapproche d'un joint homocinétique parfait. L'accouplement selon l'invention présente encore d'autres qualités remarquables.Ainsi du fait de la répartition symétrique des vérins et de la transmission hydrostatique des pressions la résultante des forces axiales pour les vérins est nulle, seul subsiste le couple. Ceci permet ainsi d'avoir des paliers de dimensions relativement réduites et d'obtenir un ensemble vérins-pals léger. Par ailleurs la disposition selon l'invention n'entraîne qu'un balourd extrêmement faiblé du fait que les vérins, du point de vue de l'inertie se compensent pratiquement les uns les autres et que de plus ils peuvent présenter comme précité, des dimensions relativement réduites. On comprend par ailleurs que la transmission de couple entre les deux arbres 1 et 2 est possible dans les deux sens. Cependant si l'on souhaite un seul sens de rotation par exemple le sens horaire sur la figure 1, l'arbre 1 étant un moteur, l'arbre 2 entrainé, il suffirait de laisser un liquide dans les chambres antérieures 13 à 16. A titre d'exemple on a réalisé des accouplements avec les caractéristiques suivantes Accouplement à trois vérins - longueur de vérin initiale (les axes 1 et 2 étant ali- gnés) : 10 cm de sorte que L = 30 cm - rayon des points d'articulation : 20 cm. En effectuant un désalignement des axes 1 et 02 égal à 1 cm on provoque la rotation d'un plateau par rapport à l'autre d'environ 0,0750. En conservant ce désalignement et en entraînant l'axe 01 en rotation le déplacement d'un plateau par rapport à l'autre est au maximum de l'ordre de 0,0070. Accouplement à quatre vérins Avec les mêmes dimensions, à savoir longueur de vérin initiale de 10 cm (somme des longueurs = 40 cm) et des rayons d'articulation de 20 cm, pour un désalignement de 1 cm on obtient à l'arrêt une rotation d'un plateau par rapport à l'autre de 0,10 environ ensuite ; en rotation il y a déplacement d'un plateau par rapport à l'autre de l'ordre de 0,00059 . Ces valeurs sont extrêmement faibles de sorte que ces deux joints peuvent etre considérés comme homocinétiques. Dans l'exemple de réalisation décrit les articulations étaient des articulations rigides ayant aucun degré de liberté en dehors d'un plan parallèle aux deux plateaux 3, 4. I1 est cependant possible pour certaines applications de remplacer les différentes articulations de pivotement représentées par des articulations à rotules permettant un degré de liberté en dehors du plan précité. L'accouplement obtenu conserve ses propriétés mais possède de plus la possibilité, en dehors d'un désalignement radial, d'un désalignement angulaire pouvant être par exemple de l'ordre de 200. Au lieu d'articulation à rotules on peut également remplacer les articulations par des articulations élastiques telles que des silentblocs, ou des articulations dites lamifiées à couches minces élastomère, métal. I1 peut également être souhaitable dans certains cas de pouvoir utiliser un accouplement élastique en torsion, tout en conservant la possibilité de transmettre des couples élevés avec un désalignement radial important. Cet accouplement le permet en incorporant dans le (ou les) circuit hydraulique une élasticité cette élasticité peut être produite par une réserve de gaz de volume déterminé (séparée éventuellement du (ou des) circuit par une membrane ou tout autre moyen ; elle peut également être produite par exemple par un ressort s'appuyant sur un piston en contact avec le fluide du circuit. Les variations de température se traduisent par des variations de volume différentes du fluide et de l'enceinte contenant le fluide dans le cas où ce fluide serait enfermé dans un volume clos ceci pourrait entraîner des variations de pression importantes. Suivant le mode de réalisation de l'accouplement plusieurs cas peuvent être examinés. Dans le cas où 1'accouplement a pour fonction de transmettre un couple dans les deux sens sans aucune élasticité torsionnelle on peut prévoir des moyens de compensation. On se réfère à la figure 4. En prenant la précaution de prévoir un volume de liquide égal dans les deux circuits, à savoir celui des chambres avant avec leur conduit et celui des chambres arrière avec leur conduit, on peut par exemple faire aboutir le point 25 commun du premier circuit à un organe de compensation comprenant un piston double présentant deux surfaces actives 31, 32 d'aires identiques, le piston 33 coulissant de façon étanche mais à faible frottement dans un corps 34 délimitant, sous la surface 31, un premier volume 35 relié au point commun 25 et sous la surface 32 un second volume 36, égal au volume 35 et relié au point commun 30. La face supérieure libre 37 du piston double 33 se déplace dans un volume 38. Le volume 38 peut être prévu de façon qu'une pression, de préférence constante ou sensiblement constante s'exerce sur la face 37. Cette pression peut être obtenue par exemple par un ressort logé dans le volume 38 et repoussant la face 37 vers le bas ou encore par un volume de gaz à pression constante exerçant cette pression sur la face 37. On peut obtenir ainsi une certaine élasticité comme indiqué plus haut. Conformément à l'invention on dispose les différentes canalisations 21 à 24 et 26 à 30 de façon que l'augmentation de température soit la même dans les deux circuits, ce qui peut être réalisé par exemple en plaçant les canalisations des deux circuits cbte à cote. I1 en résulte que l'augmentation de température produit dans chacun des deux circuits la même dilatation qui est compensée par le déplacement vers le haut du piston 33 et par un accroissement en volume égal des deux chambres 35 et 36 qui restent intégralement remplies par du liquide. On obtient ainsi que la pression dans les deux circuits reste constamment identique.De plus le volume 38, soit par l'action d'un ressort, soit par l'action de la poussée d'un gaz permet de maintenir les deux circuits sous une somme de pressions constante ou sensiblement constante et de ce fait éliminant toute élasticité dans la transmission du couple. Bien entendu au cas où les volumes dans les deux circuits seraient différents une compensation pourrait encore avoir lieu en modifiant en conséquence le rapport des deux surfaces 31, 32. Dans le cas ou l'accouplement a pour fonction de transmettre un couple dans un seul sens sans aucune élasticité torsionnelle la variation de température se traduit par une variation de la somme des longueurs des vérins et par une rotation d'un plateau par rapport à l'autre, ce qui n'a aucun effet sur le fonctionnement de l'accouplement. Dans le cas où l'accouplement a une élasticité torsionnelle cette variation peut être compensée par le système élastique ou l'accouplement a pour fonction de transmettre un couple dans les deux sens (ou par le système décrit ci-dessus). Si l'accouplement a pour fonction de transmettre un couple dans un seul sens cette variation est prise en partie par le système élastique et par une légère rotation d'un plateau par rapport à l'autre. En se référant à la figure 5 on voit un dispositif de compensation de fuite comprenant un corps cylindrique creux 39 au centre duquel débouche un conduit d'amenée de liquide sous pression, 40, alimenté par exemple à partir d'une pompe. Dans le corps 39 se déplace un ensemble comprenant deux pistons 41, 42 reliés par une tige de piston 43, deux ressorts de rappel 44, 45 maintenant normalement cet ensemble dans une position centrale tel que repré senté sur la figure 5. Les chambres de ressort 44, 45 sont reliées par des conduits convenables aux points communs 25, 30 des deux circuits. En admettant que dans le circuit aboutissant au point commun 25 la pression se met à diminuer, en raison par exemple d'une fuite, la pression dans la chambre 44 diminue. La pression supérieure qui reste maintenue dans la chambre 45 repousse l'ensemble de pistons 41, 42 vers la gauche et met alors en communication le conduit 40 avec le conduit de sortie de la-chambre 44 aboutissant au point commun 25. Le liquide sous pression est alors envoyé dans le point commun 25 et par la dans le circuit qui aboutit à ce point commun et dès que la pression rejoint la valeur existant dans la chambre 45, le ressort 44 repousse le piston dans sa position centrale. Il est bien entendu que d'autres dispositifs de compensation de fuite peuvent être prévus sans pour cela s'éloigner du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Accouplement entre deux arbres alignés sensiblement parallèles et susceptibles d'un désalignement radial, caractérisé par le fait qu'il comprend - deux plateaux présentés par les extrémités voisines des deux arbres, - plusieurs vérins hydrauliques de même section comprenant un corps de vérin et un piston avec tige, lesdits vérins étant interposés entre lesdits plateaux, - chacun desdits vérins étant articulés par son corps sur l'un des plateaux et par sa tige de piston sur l'autre plateau par des articulations d'axe parallèle auxdits deux arbres, - les points d'articulation de chacun desdits plateaux étant répartis de façon sensiblement régulière sur lesdits plateaux, l'une au moins des faces de chacun des vérins étant soumise à l'action d'un liquide sensiblement incompressible situé dans la chambre correspondante de vérin, les liquides des différentes chambres transmettant la rotation dans un sens donné étant mis en communication entre eux de façon que la somme des longueurs entre articulations de la totalité des vérins reste toujours sensiblement constante. 2. Accouplement selon la revendication 1, dans lequel les arbres ne sont entraînés en rotation que dans un seul sens, carac térisé par le fait que seule une face de chaque piston de vérin est soumise à l'action d'un liquide, les chambres remplies de liquide de différents vérins communiquant toutes entre elles par des conduits de volume constant. 3. Accouplement selon la revendication 1, permettant la rotation des arbres dans n'importe quel sens, caractérisé par le fait que les deux faces de chaque piston de vérins sont soumises à l'action d'un liquide, les premières chambres de chaque vérin étant toutes réunies entre elles pour former un premier circuit et les deuxièmes chambres de chaque vérin étant toutes réunies entre elles pour former un deuxième circuit indépendant du premier circuit. 4. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens introduisant une élasticité dans un au moins des circuits de liquide. 5. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour mettre le liquide sous pression. 6. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de compensation de température. 7. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de compensation de fuite. 8. Accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins trois vérins. 9. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend quatre vérins. 10. Accouplement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les articulations comprennent des paliers lisses. 11. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les articulations comprennent des roulements. 12. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les articulations sont des articulations à rotules. 13. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les articulations sont des articulations élastiques. 14. Accouplement selon l'ensemble des revendications 3,6 et de l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé par le fait que l'organe de compensation de température présente un piston double présentant deux faces se déplaçant dans deux chambres reliées l'une à l'un des circuits, l'autre à l'autre circuit pour provoquer des modifications de volume égal dans les deux circuits, des moyens étant prévus pour rappeler ledit piston double. 15. Accouplement selon la revendication 14, caractérisé par le fait que lesdits moyens exercent sur une face opposée du piston double une pression sensiblement constante. 16. Accouplement selon l'ensemble de la revendication 6 et de l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé par le fait que pour un circuit les moyens de compensation de température comprennent une chambre à volume variable soumise à l'action d'un moyen de rappel exerçant une pression sur ladite chambre. 17. Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que lesdits moyens de compensation comprennent un corps dans lequel se déplace un ensemble comprenant deux pistons réunis par une tige dont les faces externes sont rappelées par deux ressorts antagonistes, la partie centrale entre lesdits deux pistons étant alors reliée à une source de liquide sous pression les chambres contenant lesdits ressorts étant reliées chacune à l'un des circuits de sorte qu'un déplacement de l'ensemble sous l'action d'une dépression met en communication le circuit déprimé avec la source de liquide sous pression.