Brevet FR2303205A1 — publié le 19761001

La présente invention se rapporte à un limiteur hydraulique de couple, en d'autres mots à un dispositif qui veille à interrompre automatiquement la transmission dès que le couple quelle doit transmettre atteint une valeur maximale permise prédéterminée, de manière à éviter ainsi le bris de pièces de machines. De tels limiteurs de couple trouvent leur application dans bon nombre de machines et d'entraînements. On peut en concevoir une application particulière pour la protection contre le bris de la chaîne de rabot et de l'entraînement de rabot ainsi que de la chaîne et de l'entraînement de convoyeurs blindés dans les mines. Les limiteurs de couple connus à ce jour fonctionnent tous mécaniquement et sont constitués par une protection dénommée boulon de cisaillement, c'est-à-dire qu a un endroit donné deux parties de machine se trouvent raccordées l'une à 1 t autre au moyen de boulons de cisaillement calculés et fabriqués avec précision, l'un et l'autre de manière telle, que dès que le couple maximum permis à transmettre est atteint, lesdits boulons se rompent de sorte que l'entraînement est interrompu sans que puisse se produire un bris de machine Une telle protection par boulons de cisaillement présente cependant divers inconvénients parmi les principaux desquels figurent: le prix de revient de ces boulons de cisaillement dont les dimensions doivent être déterminées avec précision et qui doivent être exécutés de manière extrêmement précise; la variabilité du couple maximum à transmettre qui dépend du degré de fatigue et/ou du cisaillement déjà partiel du boulon de cisaillement; le temps perdu pour le montage de cuveaux boulons de cisailîment; et le danger d'accidents pour la personne qui est chargée du placement des nouveaux boulons de cisaillement; L'invention se rapporte donc à un limiteur hydraulique de couple qui élimine systématiquement tous les inconvénients précités et d'autres encore des limiteurs mécaniques de couple connus. Ce limiteur hydraulique de couple présente comme principaux avantages: -le couple maximum à transmettre reste toujours constant; -le couple maximum à transmettre est réglable; -le rétablissement de l'entraînement entre partie motrice et partie entraînée de la machine, après fonctionnement du limiteur de couple, peut se pratiquer très rapidement, très simplement et en toute sécurité; -le rétablissement de l'entraînement entre parties motrice et entraînée de la machine peut s'effectuer à distance. Le limiteur hydraulique de couple suivant l'invention et qui présente les avantages énumérés ci-dessus et d'autres encore, consiste dans ce but en principe en un cylindre hydraulique radial avec piston qui fait partie d'un premier élément du limiteur de couple, par exemple l'élément moteur du limiteur de couple; en communication avec le cylindre précité et ce derrière son piston, des conduites respectivement d'amenée et d'évacuation, pour de l'huile sous pression; dans la conduite d'amenée précitée une soupape d'arrêt; dans la conduite d'évacuation précitée une soupape de surpression; en liaison avec le deuxième élément du limiteur de couple, par exemple avec ltélément entraîné, une protubérance et entre cette dernière et l'extrémité libre du piston précité une pièce intermédiaire qui permet de faire agir les forces exercées sur le piston radialement sur ce dernier. Le limiteur hydraulique de couple proposé rompt totalement l'accouplement entre un entraînement et l'élément entraîné par suite de l'échappement soudain d'un liquide dès qu'unie pression de liquide réglée d'avance est atteinte. Des surfaces de contact de forme appropriée du côté intérieur de la bague d1entraînement pressent contre un ou plusieurs galets dans la bague entraînée sous un angle d'environ 45 , de sorte qu'une surcharge rompt immédiatement et complètement l'accouplement. Les composantes tangentielles sur lesdits galets sont reprises mécaniquement, quoique sans frottement, par un système à roulement ou à charnière. Les composantes radiales sur lesdits rouleaux sont reprises par le liquide sous les divers pistons. Ces pistons se trouvent montés radialement sous chaque rouleau dans la bague entraînée. La pression est distribuée uniformément sur tous les pistons, du fait que les cylindres communiquent entre eux. En cas de surcharge le liquide est évacué très rapidement vers un réservoir à liquide . I1 est possible à distance, par le développement d'une certaine pression dans un réservoir qui peut ou non être incorporé, de rétablir l'accouplement pour les deux sens de rotation. La force du couple transmis est une fonction de la surface totale du piston et de la pression pour laquelle a été réglée la soupape de surpression. Dans le but de mieux faire comprendre les caractéristi ques de l'invention il est donné ci-après, à titre d'exemple et sans le moindre caractère limitatif, la description d'une forme dtexécution préférentielle d'un limiteur hydraulique de couple suivant l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement en coupe un limiteur hydraulique de couple suivant l'invention; la figure 2 représente une vue latérale avec coupe partielle d'une exécution d'un limiteur de couple suivant l'invention qui fait usage du principe tel que représenté à la figure 1: la figure 3 représente une coupe suivant la ligne III-III à la figure 2; la figure 4 représente à plus grande échelle la partie indiquée par F4 à la figure 3. A la figure 1 il est représenté schématiquement un limiteur hydraulique de couple conforme à l'invention, où ce limiteur de couple se compose principalement d'un élément entraîneur 1 et d'un élément entraîné 2. L'élément entraîneur 1 se compose en l'occurrence d'une masse cylindrique dans laquelle il est prévu en un endroit donné une chambre radiale 3 dans laquelle peut se déplacer un piston 4. A son extrémité libre ce piston 4 coopère avec un levier 5 qui est guidé au moyen de pivots, respectivement 6 et 7, dans des trous oblongs, respectivement 8 et 9. Le levier 5 présentera de préférence en son centre une partie de forme cylindrique qui d'une part,coopère avec l'extré- mité libre du piston 4 et peut,d'autre part.coopérer avec une protubérance 10 prévue sur la paroi intérieure de l'élément entraîné 2. La protubérance 10 sera de préférence arrondie. La chambre 3 précitée se trouve en communication, par l'entremise de deux conduites, respectivement Il et 12, avec une conduite d'alimentation d'huile 13, constituée par exemple par un trou axial dans l'arbre de l'élément entraîneur 1, lesdites conduites ll et 12 étant pourvues respectivement de ce que l'on nomme une soupape de surpression 14 et une soupape d'arrêt 15. Le fonctionnement d'un tel limiteur de couple est fort simple et comme suit. A partir de la conduite 13, de huile sous pression est alimentée au travers de la soupape d'arrêt 15 vers l'espace 3, l'écoulement de cette huile étant empêché , à concurrence d'une pression donnée, au moyen de la soupape 14, tandis que la soupape d'arrêt 15 veille à.ce que l'huile ne puisse refluer par la conduite 12. L'huile qui est amenée dans la chambre 3 cause le déplacement du piston 4 qui presse de ce fait contre le levier 5, déplaçant ce dernier vers ltextérieur dans les limites permises par le cylindre.Par la rotation de l'élément 1 on obtient donc que le levier 5 se place avec sa surépaisseur arrondie dans la trajectoire de la protubérance 10 de l'élément entraîné 2, de sorte que cet élément 2 se trouve entraîné dans le mouvement de l'élément 1, alors qu'il est parfaitement évident que le sens de rotation de l'élément 1 et de ce fait également le sens de rotation de l'élément 2 peut être tant vers la droite que vers hgauche. Lorsque,pour une raison quelconque,l'élément 2 subit une résistance de valeur excessive, la force circonférentielle de cet élément 2 devient plus grande, de sorte que la force exercée par la protubérance 10 sur le levier 5 devient également plus grande. La construction du limiteur de couple suivant l'invention est telle que de ce fait cette force exerce une pression à peu près purement radiale sur le piston 4, tandis que le levier 5 est sollicité à la traction, alors qu'il y a lieu de faire remarquer que les composantes latérales du piston qui en résultent sur la paroi de la chambre 3 sont fort minimes - donc peu ou point d'usure anormale - alors que le levier 5 peut être d'une exécution plus légère que s'il était sollicité à la pression et que l'influence des forces de frottement des galets sur le piston est en même temps aussi faible que possible. On évite de ce fait simultanément que les galets ne puissent devenir autofreinants par suite de ce frottement. La construction du levier 5 est en effet réalisée de telle manière que l'axe 6 ou 7 du bras non sollicité du levier se situe excentriquement dans le trou oblong 8 ou 9, de sorte que cet axe peut se déplacer pratiquement sans frottement et ne prend pas part au jeu des forces. Les forces tangentielles peuvent aussi être reprises éventuellement par des galets qui pressent contre une fente verticale. La pression sur le piston 4 produit une augmentation de la pression de l'huile dans la chambre 3 et ce jusqu'à ce que la soupape de surpression s' ouvre à une pression bien déterminée qui correspond à une force circonférentielle déterminée à l'élément 2. Il s'ensuit que l'huile s'évacue par cette soupape 14 et que le piston 4 peut se déplacer vers l'intérieur de manière à libérer le levier 5 de la protubérance 10, de sorte que les éléments 1 et 2 se trouvent désaccouplés. Le bris de pièces de machine peut ainsi être évité et l'accouplement peut aisément être rétabli en admettant à nouveau de l'huile dans la chambre 3. I1 est évident que l'on obtient ainsi de manière fort simple un limiteur de couple qui, après avoir déclenché, peut être remis en fonction très simplement en un minimum de temps et sans frais. Aux figures 2 à 4, il est représenté une forme d'exécution où est appliqué le principe tel que décrit à la figure 1. Dans ce cas on fait usage de quatre pistons 4 et d'un même nombre de leviers 5 pouvant chacun coopérer avec une protubérance dans l'élément 2, où ladite protubérance est constituée en l'occurrence par un galet 16 qui se trouve fixé de manière appropriée dans l'élément 2. Dans ce cas les leviers 5 se composent de deux tron çons, respectivement 51 et 52, oui sont pourvus en leur partie la plus élevée d'un pivot 17 sur lequel se trouve adapté à rotation libre un manchon 18 qui peut coopérer avec un galet 16. Dans ce cas les conduites 12 débouchent également dans la conduite 13 qui se prolonge dans l'arbre d'entraînement par un alésage axial 19, alors que la soupape d'arrêt 15 précitée se trouve montée dans l'embouchure de la conduite 13. De manière connue cette soupape est constituée principalement par un siège 20 avec lequel coopère une -bille d'obturation 21, laquelle se trouve en permanence sollicitée en direction de son siège par un ressort 22. La soupape de surpression 14 est de construction connue et ne sera de ce fait, tout comme la soupape d'arrêt 15 précitée, décrite que de manière sommaire. Eile est constituée principalement par une cavité 23 dans laquelle est introduit un gaz, par exemple de l'azote, et ce sous une pression qui correspond à celle à laquelle la soupape de surpression doit s'ouvrir, ou en d'autres mots qui correspond au couple maximum permis qui est à transmettre. Cette cavité 23 peut être remplie ou vidée au moyen d'une soupape d'arrêt 24. L'étanchéité de la chambre 23 est en outre assurée par une cuve d'étanchéité 25 sous laquelle se trouve appliqué un disque 26. Sous ce disque 26 il est prévu une bague 27 qui s'adapte moyennant un faible espace annulaire 28 par-dessus la partie centrale du corps de la soupape de surpression, alors qu'il reste ménagé entre ladite bague 27 et le corps central un espace annulaire 29, lequel se trouve relié au moyen d'un ou de plusieurs passages 30 avec l'alésage l9 précité. Les conduites précitées 11 se trouvent finalement ménagées dans le corps central de la soupape à surpression. Dans ce cas également, lorsque l'élément 2, par exemple une poulie, une roue à chaîne, une poulie à empreintes ou autre, rencontre une résistance de valeur telle qu'il pourrait s'ensuivre le bris d'un élément de machine, les divers leviers 5 presseront, par l'action des galets 16 sur les manchons 18, les divers pistons 4 vers le centre du dispositif, de sorte que l'huile sous forte pression puisse agir sur le disque 26 par voie du passage 31 et de la cavité 32, de sorte que ledit disque soit infléchi, comme représenté en pointillé à la figure 4, dès que la pression devient supérieure à celle dans la chambre 23.On obtient ainsi que l'hui- le sous forte pression, en passant par l'espace 32, par-dessous le disque 26, aboutit dans l'espace annulaire 28 et reflue ensuite en passant par l'espace annulaire 29 et le ou les passages 30 vers la conduite d'alimentation d'origine 19. Dès que cette huile est évacuée, la soupape de surpression reprend sa position d'origine sous l'influence de la pression de gaz qui existe dans la chambre 23, de telle manière que, lorsque la résistance de l'élément 2 a été éliminée, il suffira simplement d'amener de l'huile par la conduite 19 et la soupape d'arrêt 15, pour que les divers pistons 4 puissent à nouveau être pressés radialement vers l'extérieur, de manière que les divers leviers 5 reprennent à nouveau contact avec un galet 16. Il est bien évident que le nombre des cylindres 4 et respectivement des leviers 5 et des galets 16 peut être adapté suivant les nécessités et exigences. Il est tout aussi évident que l'invention n'est nullement limitée à l'exécution décrite à titre d'exemple et illustrée aux dessins annexés, mais qu'un tel limiteur hydraulique de couple pourra être réalisé en toutes formes et dimensions sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Limiteur hydraulique de couple, caractérisé par le fait qu'il est constitué principalement par au moins un cylindre radial avec piston qui fait partie d'un premier élément du limiteur de couple, par exemple l'élément entraîneur du limiteur de couple; en communication avec le cylindre précité, et ce derrière le piston de celui-ci, respectivement une conduite d'alimentation, ou une conduite d'évacuation pour de l'huile sous pression; dans la conduite d'alimentation précitée une soupape d'arrêt; dans la conduite d'évacuation précitée une soupape de surpression; en liaison avec le deuxième élément du limiteur de couple,par exemple la partie entraînée de celui-ci, une protubérance et entre cette dernière et l'extrémité libre du piston précité une pièce intermédiaire qui permet de faire agir les forces exercées sur le piston axialement sur ce dernier. 2.- Limiteur hydraulique de couple selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque cylindre d'huile est constitué par un alésage radial dans l'élément d'entraînement du limiteur de couple, une conduite débouchant dans la cavité du cylindre à l'arrière u piston au départ d'une conduite commune, et ce entre la soupape d'arrêt précitée et la soupape de surpression précitée. 3.- Limiteur hydraulique de couple selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la soupape d'arrêt est aménagée directement dans la conduite d'amenée, cette dernière étant constituée par un alésage axial dans l'arbre d'entraînement du limiteur de couple. 4.- Limiteur hydraulique de couple selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la soupape à surpression est raccordée à une ou à plusieurs conduites appropriées qui permettent l'évacuation de l'huile des cylindres précités lorsqu'il est exercé sur cette huile une pression qui est supérieure à la pression de la soupape de surpression. 5.- Limiteur hydraulique de couple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la protubérance précitée est arrondie. 6.- Limiteur hydraulique de couple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la protubérance précitée est constituée par un galet. 7.- Limiteur hydraulique de couple selon l'une quelcin- que des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce intermédiaire entre l'extrémité libre du piston et la protubérance précitée est constituée par un galet dans un levier. 8.- Limiteur hydraulique de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la pièce intermédiaire entre l'extrémité libre du piston et la protubérance précitée est constituée par un galet dont les composantes tangentielles sont reprises dans une fente laquelle fait partie de l'élément dans lequel est incorporé le cylindre hydraulique. 9.- Limiteur hydraulique de couple selon la revendication 7,caractérisé par le fait que le levier précité repose en son centre sur l'extrémité du piston pris en considération, tandis que ses extrémités se trouvent rattachées à l'élément dans lequel est incorporé le cylindre avec une liberté de mouvement parallaxe audit cylindre. 10.- Limiteur hydraulique de couple selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le levzrprécité présente en son centre une partie cylindrique qui coopère d'une part avec l'extrémité libre du piston considéré, et d'autre part avec la protubérance en question. 11.- Limiteur hydraulique de couple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le levier précité présente deux bras de longueur égale qui forment entre eux un angle obtus. 12.- Limiteur hydraulique de couple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le levier précité est pourvu à l'extrémité de chaque bras d'un pivot qui peut coopérer avec un trou oblong dont l'axe longitudinal est parallèle à l'axe longitudinal du piston qui coopère avec ledit levier.