Brevet FR2315036A1 — publié le 19770114

La presente invention concerne un dispositif limiteur de couple de deux arbres à rappel automatique en cas de rupture. Depuis que l'on a été conduit à transmettre un couple moteur a partir d'un arbre moteur ou arbre menant" à un "arbre mené", il ssest posé un probleme concernant la sécurité de ce systeme de transmission de mouvement. En effet, si un couple résistant tres élevé se produit de façon brutale sur l'arbore mené, une destruction de l'un des deux arbres ou de la liaison entre les deux arbres ne manquera pas de se produire. De sorte que l'on réalise depuis fort longtemps des dispositifs de lai son mécanique relativement souples entre les deux arbres, tendant a rendre plus progressive llaugmentation du couple résistant transmis par l'arbre mené à l'arbre moteur.Ces dispositifs présentent cependant l'inconvénient suivant : lorsque le couple résistant dépasse brusquement les valeurs tolérables et que le moyen d'accouplement dépasse sa limite de rupture élastique, les pieces d'accouplement se rompent et restent en contact jusqut -l'arrêt du moteur. I1 en résulte dans de nombreux cas, des contacts prolongés entre les faces rompues maintenues en mouvement relatif, conduisant à la production de copeaux ou d'autres morceaux indésirables, susceptibles de se loger en des endroits où il peuvent provoquer la destruction de pièces importantes telles que des paliers ou des butées. En dehors des effets de torsion axiale provoqués par une variation du couple résistant, d'autres actions peuvent s'exercer- sur le moyen d'accouplement des deux arbres. En particulier lorsque la longueur de l'arbre menant est plus grande que celle de l'arbre mené, une variation de température de l'ut des deux arbres ou des deux arbres à la fois, est susceptible de provoquer une tension longitudinale (axiale) sur le moyen d'accouplement. De sorte que le moyen d'atcouplement doit posséder simultanément une certaine souplesse longitudinale (axiale) en même temps qu'il doit présenter une bonne élasticité en torsion ou en allongement et enfin la libération de cette tension doit provoquer un rappel du moyen d'aecouplement. Le dispositif selon l'invention répond tres exactement aux exigences énoncées ci-dessus. De sorte que l'objet de l'invention est un dispositif d'atcouplement de deux arbres tournant autour d'un axe commun, un arbre menant relié à un moteur d'entrainement et un arbre mené, comprenant 3 manchons : un manchon de sécurité relié de façon amovible à l'arbre mené, un premier manchon d'accouplement disposé sur l'arbre menant du point de jonction des deux arbres, un deusieme manchon dtatcouplement relié de façon amovible au manchon de sécurité, caractérisé en ce que les faces en présence des deux manchons d'accouplement sont prolongés par des disques circulaires assemblé par une couronne périphérique et en ce que le manchon de sécurité comprend, en son centre, une gorge dont la profondeur détermine la valeur du couple entraînant sa rupture. Pour permettre une dilatation longitudinale des deux arbres sans user de contraintes importantes, l'arbre menant est porté par un seul palier radial à butées axiales disposées au voisinage du moteur, de meme l'arbre mené est doté d'un seul palier à butées disposé à l'extrémité libre de l'arbre mené ; l'arbre menant est en outre guidé par un palier radial. d Pour compréhension plus détaillée de l'invention, il y a lieu de se reporter à la description ci-dessous rédigée en référence à La figure I représentant un schéma de principe de l'invention, La figure Ibis correspond à un cas particulier dudit schéma La figure 2 décrivant très schématiquement le cas où l'arbre mené entoure l'arbre menant, La figure 2bis correspondant à une position particulière du palier radial La figure 3 correspondant à une coupe axiale une réalisation concrète de la vue schématique de la figure 2. La figure I représente un schéma de principe de l'invention dans le cas où les deux arbres sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre. On voit en I le moteur mettant en rotation arbre menant 2. L'arbre 2 peut être le rotor de ltorgane moteur si celui-ci est un moteur électrique, un moteur diésel, une turbine, etc... Un palier radial à butées axiales 3 maintient l'arbre I en position. L'arbre 2 est solidaire d'un manchon dtaccouplement 4 prenant un appui sur un palier radial 5. Dans ces conditions on voit que la dilatation longitudinal de l'arbre peut s'effectuer sans aucune gêne puisque le deuxième palier 5 ne comporte pas de butée. Dans les mêmes conditions, l'arbre 6 entraînant le récepteur 7 ne possède qu'un palier radial à butées 9. Le palier 8 etant un palier radial simple. Les moyens de couplage comprennent : le manchon d'accouplement 4 solidaire de l'arbre menant 1, le manchon dtaccouplement 14 solidaire de l'arbre mené 6 par l'intermédiaire du manchon de sécurité 12. Les faces en regard des manchons de couplage 4 et 14 sont prolongées vers ltexterieur par des disques circulaires assemblés par un anneau périphérique. Cet ensemble de couplage a été schématiquement représenté en 11. L'arbre mené 6 peut également se dilater librement par rapport au palier radial à butées axiales 9. De sorte que dans un dispositif conforme à la figure 1, les dilatations des deux arbres s'ajoutent et il est nécessaire de donner à l'ensemble de couplage 11 une élasticité longitudinale suffisante. Un tel résultat peut être obtenu sans difficulté en écartant à la construction les faces en regard des manchons d'accouplement 4 et 14 d'une longueur suffisante. Il apparat alors une force élastique qui tend à ramener les faces en regard des deux manchons l'une contre l'autre. Le manchon de sécurité 12 est creusé en son centre par une gorge circulaire 15 dont l'importance se détermine expérimentalement. On peut définir ainsi la valeur du couple maximal que lton veut faire passer à travers l'accouplement. Si pour une raison quelconque le couple maximal est dépasse, le manchon de sécurité se vrille et se coupe en deux le long de la gorge circulaire. La forme élastique de l'élément de couplage il rappelle immédiatement la partie sectionnée du manchon de sécurité vers ltélément il et les deux parties du manchon de sécurité cessent de frotter l'une contre l'autre si le moteur n'est pas encore arrêté. La figure Ibis correspond à une position différente du palier radial 5 ; le palier radial 5 est disposé ici à une certaine distance du bout d'arbre. Cette disposition du palier radial peut être avantageuse notamment lorsque l'arbre présente une rigidité satisfaisante. La figure I et la fifure Ibis permettent donc de bien saisir le principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention mais il y a lieu de se souvenir que dans la disposition des arbres selon la figure 1 et Ia figure 1bis, les dilatations des deux arbres stajoutent. La figure 2 comprend les De^ es éléments que la figure 1, mais l'arbre mené entoure l'arbre menant et le palier radial à butées axiales 9 de arbre mené se trouve reporté du meAma côté que le palier 3. De sorte que l'élément de couplage II ne va avoir à supporter que la différence des dilatations des deux arbres. Ces deux arbres entourant l'un l'autre vont être porté à des températures assez voisines de sorte que finalement cette différence de dilatation sera tres minime et le travail de rattrapage du moyen de couplage sera très faible dans la plus part des cas. Le reste du dispositif fonctionne de la même maniere, les pieces mises en oeuvres sont les me^mes et les mêmes numéros leur ont été attribués. IL suffit donc de se reporter à la description faite en référence à la figure I pour retrouver la signification de chacun des éléments constituants. La figure 2bis correspond à un palier radial placé cette fois en bout d'arbre tandis que le manchon d'accouplement 4 est placé à une certaine distance du bout d'arbre. La figure 3 correspond à une réalisation concrete de la vue schématique de la figure 2. Comte précédemment, on voit en 2 l'arbre menant, par contre le moteur 1 et le palier à butée 3 étant situés à gauche dans le prolongement de la figure 3 ne sont pas représentés. L'extrémité droite de l'arbre I porte le manchon d'accouplement 4. L'arbre menant 2 repose sur le palier 5 par l'intermédiaire du manchon d'accouplement 4. Le manchon dtatcouplvmont 14 est relié à l'arbre mené 6 par l'intermédiaire du manchon de sécurité 12. On note que le manchon de sécurité 12 est relié à l'arbre menue 6 de façon amovible par des systèmes de vis et boutons tels que 16. Le manchon de sécurité est relié au manchon d'accouplement 14 par un système amovible de vis et boulons tel que 1 7. On note que le manchon d'accouplement 14 est prolongé sur sa face regardant le manchon 4 par un disque circulaire 18 dont l'épaisseur décroit du centre vers la périphérie. De marne le manchon d'accouplement 4 est prolongé sur sa face regardant le manchon 14 par un disque circulaire 19 dont I'épaisseur décroit également du centre vers la périphérie. Les deux disques circulaires 18 et 19 se prolongent vers la périphérie par une couronne commune réalisant ainsi un accouplement très simple entre les deux manchons 14 et 4. De sorte qu'unie dilatation longitudinale relative de l'un des arbres par rapport à l'autre se traduira par un rapprochement ou un éloignement des deux faces en regard des manchons 14 et 4.Cette liaison entre les deux manchons présente également une certaine souplesse à la torsion dans les limites d'élasticité des disques 18 et 19. La structure du manchon 14 lui permet d'encaisser les a-coups du couple de torsion. A cet effet on peut noter que le manchon 14 est nettement moins épais que le manchon 4 et repose sur l'arbre 2 par l'intermédiaire de deux bagues 22 et 23, par rapport auxquelles il peut tourner légèrement lorsqu'il est solicité par un couple plus important. De même le manchon 14 peut également glisser longitudinalement sur ces deux bagues. Le manchon de sécurité 12 est doté en son centre d'une gorge circulaire profonde 15. En cas de l'apparition soudaine d'un couple résistant très élevé sur l'arbre mené 6, le système d'accouplement 18, 19, 21 et le manchon d'accouplement 14 vont subir une torsion qui sera transmise au manchon de sécurité 12. Lorsque la déformation du sys-tème d'accouplement et du manchon d'accouplement aura dépassé sa limite de rupture élastique, le manchon de sécurité 12 va se rompre suivant la gorge 15, dont la profondeur a été déterminé précisement en fonction de la limite élastique des pièces 14, 18, 19 et 21. Le système dtatcouplement 18, 19 et 21 entre les deux manchons 4 et 14 est réalisé de telle sorte qu'ex l'absencede toute force extérieure agissant sur les manchons 14 et 4, les faces en regard de ces manchons auraient tendance à venir au contact l'une de l'autre. il en résulte qu'en cas de rupture du manchon de sécurité 12, la partie du manchon de sécurité liée au manchon 14 va se déplacer à droite sous l'action du système de couplage 18, 19 et 21, évitant le contact entre les deux éléments brisés du manchon de sécurité 12. Le système de couplage 18, 19 et 21 est placé dans un carter cylindrique 25 relié vers la gauche au bâti 26 représentant ltensemble de l'appareil. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit paraisse le plus avantageux pour la mise en oeuvre de l'invention dans un cadre technique particulier, on comprendra que diverse modifications puissent lui être apportée sans sortir de l'invention, certains éléments peuvent être remplacés par d'astres susceptibles d'y assurer une fonction technique équivalente. REVENDICATIONS 1/ Dispositif limiteur de couple à rappel automatique en cas de rupture, de deux arbres tournants autour d'un axe conrmrm, un arbre manant relie a un moteur d'entrainement et un arbre mené comprenant trois manchons un manchon de sécurité relié de façon amovible à l'arbre mené, un premier manchon d'accouplement disposé sur l'arbre menant du point ae jonction des deux arbres, un deuxième manchon dwaccouplement relié de façon amomble au manchon de securité, caractérise en ce que les faces en présence des deux manchons d'accouplement 4 et 14 sont prolongés par des disques circulaires 18 et 19 assemblés par une couronne périphérique 21 et en ce que le manchon de sécurité 12 comprend en son centre une gorge dont la profondeur détermine la valeur du couple entraînant sa rupture. 2/ Dispositif limiteur de couple à rappel automatique en cas de rupture, de deux arbres tournants selon la revendication 1 caractérisé en ce que la liaison élastique entre les deux manchons d'accouplement 4 et 14 par l'intermédiaire de deux disques circulaires 18 et 19 assemblés par une couronne périphérique tend à rapprocher les deux faces en regard des manchons à accouplement 4 et 14. 3/ Dispositif limiteur de couple à rappel automatique en cas de rupture de deux arbres tournants selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'arbre mené 6 est creux, outil présente un diametre plus grand que l'arbre menant 2 et en ce que ltatbre menant 2 situé à l'intérieur de l'arbre mené 6. 4/ Dispositif limiteur de couple à rappel automatique en cas de rupture, des deux arbres tournants selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon d'atcouplement 14 solidaire de l'arbre mené 6 par l'intermédiaire du manchon de sécurité 12, est plus mince que le manchon 4 et peut coulisser et tourner d'une petite quantité par rapport à l'arbre menant 2 sur deux anneaux 22 et 23 placés sur l'arbre menant 2. 5/ Dispositif limiteur de couple à rappel automatique en cas de rupture, de deux arbres tournants selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'arbre menant 2 est supporté par un palier radial à butée axiale 3 situé au voisinage du moteur et par un palier radial placé à l'autre extrémité de ltarbre. 6/ Dispositif limiteur de couple à rappel automatique en cas de rupture, de deux arbres tournants selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'arbre mené 6 est supporté par un palier radial à butée axiale 9 et par un palier radial 8. 7/ Dispositif limiteur de couple à rappel automatique en cas de rupture, de deux arbres tournants selon la revendication 3 caractérisé en ce que les deux paliers à butées axiales 3 et 9 sont placés à l'autre extrémité de chacun des deux arbres tournants 2 et 6 par rapport à ltettremite commune des deux arbres.