Brevet FR2357781A1 — publié le 19780203

La présente invention a pour objet un accouplement débrayable. Dans les appareils mécaniques, se pose fréquemment le problème consistant à convertir un mouvement rotatif d'entrée en an mouvement répétitif de sortie , les éléments du mécanisme devant en outre être ramenés à leur position initiale après un nombre déterminé de révolutions. A cet effet peuvent être employés de façon adéquate des accouplements mécaniques embrayables et débrayables. Dans certains appareils mécaniques de précision, tels par exemple que des poinçonneuses à cartes perforées, un tel accouplement mécanique embrayable et débrayable doit satisfaire à de multiples et diverses exigences. Pendant toute la course d'avance d'une position initiale à une position finale, l'accouplement doit fonctionner sans jeu ni patinage. L'extrémité de la course doit d'autre part entre assurée de façon précise; des inexactitudes de valeur supérieure à 1/1000 sont fréquemment inadmissibles. Les erreurs résiduelles ne doivent en aucun cas pouvoir se cumuler. Lorsqu'est atteinte la position finale, l'accouplement doit provoquer une séparation mécanique entre l'entrée et la sortie du mécanisme, ceci de mariè- re à ce que puisse s'effectuer un rappel, par exemple sous l'ac- tion d'un ressort tendu. L'extrémité de la course de rappel doit elle aussi pouvoir être garantie de façon précise; des inexactitudes de valeur supérieure à l/lOQO sont fréquemment inadmissibles. Une fois le rappel effectué, l'accouplement doit rétablir à nouveau une liaison sans Jeu et sans glissement entre les organes d'entrée et de sortie du mécanisme. La présente invention se donne pour but de concevoir un accouplement mécanique embrayable et débrayable qui soit à même de satisfaire aux exigences rappelées ci-dessus et grâce auquel ne puissent se cumuler les erreurs angulaires venant à se produire lors de la transmission d'un mouvement de caractère répétitif. Ce but est atteint, conformémçnt à l'invention, grâce au fait que cet accouplement comprend une roue d'entrée pivotan te qui porte un cliquet articulé autour d'un axe, un plateau d'accouplement disposé coaxialement et monté de manière à pouvoir tourner par rapport à cette roue d'entrée, ce plateau possédant un pourtour circulaire interrompu en un point par un évidement, une cheville dépassant en saillie du cliquet qui s'engage à l'é- tat embrayé de l'accouplement dans ledit évidement et qui assure ainsi une solidarisation en rotation, et un levier de débrayage qui coopère avec ledit cliquet et qui le soulève hors dudit évidement pour débrayer l'accouplement. Grâce à la conception de cet accouplement, on parvient à satisfaire les exigences ci-dessus énoncées en ne mettant en oeuvre que des moyens mécaniques relativement simples. L'invention sera à présent expliquée plus en détail à propos de diverses formes de réalisation préférentielles, données à simple titre d'exemples illustratifs, et avec refé- rence aux dessins ci-annexés, dans lesquels La figure 1 représente en coupe un accouplement débra- yable selon l'invention; La figure 2 illustre ce même accouplement en w e de dessus, prise selon la flèche D de la figure 1; La figure 3 représente en vue de dessus une variante de réalisation de l'accouplement débrayable selon l'invention; La figure 4 montre un détail d'une variante de réalisa~ tion d'un tel accouplement n'agissant que dans un seul sens de rotation; La figure 5 illustre une carte perforée ainsi que sa surface de travail;; Et la figure 6 illustre de favcon schématique une appli- cation possible de l'accouplement selon l'invention à une poXin- veonneuse pour cartes perforées. Ainsi que le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, l'accouplement mécanique débrayable 1 selon l'invention porte un axe 11 sur lequel une roue d'entrée 2, un plateau d'accouplement 3, et tm disque 5 sont montés fous de manière à pouvoir tourner indépendamment l'un de l'autre. La roue d'entrée 2 est de préférence constituée par une roue dentée et elle constitue ltentrée de l'accouplement, tandis que le disque 5 joue le rôle d'organe de sortie de cet accouplement. La roue d'entrée 2 est entraînée en rotation par un moteur au moyen d'un pignon non représenté sur le dessin.Un ressort hélicoïdal de torsion 4 pareillement emmanché sur l'axe 11 est pour w de deux branches 17 définissant des saillies approximativement radiaLes, lesquelles sont soumises à une précontrainte élastique et tendent à se rapprocher l'une de l'autre. Le plateau d'accouplement 3 porte une cheville 6 emmanchée à la présse qui dépasse axialement de sa surface en direction du disque 5. Le disque 5 est pareillement pourvu d'une cheville 7 emmanchée à la presse qui dépasse axialement de sa surface. Les deux branches 17 du ressort 4 tendent à maintenir dans la position représentée à la figure 2 des dessins les chevilles 6 et 7 qui sont interposées entre elles.Un couple venant à s'exercer entre le plateau d'accouplement 3 et le disque 5 et excédant dans un cas de surcharge la précontrainte donnée au ressort 4 provoque une rotation des deux éléments 3 et 5 l'un par rapport à l'autre. Lorsque disparait la surcharge, les éléments 3 et 5 reprennent leur position de repos initiale sous l'action du ressort 4. Le couple de rappel développé par le ressort 4 est choisi supérieur au couple que doit transmettre l'accouplement dans ses conditions normales de fonctionnement. Le ressort 4 agit, aux conditions de fonctionnement normales, comme moyen de transmission d'énergie, mais il est à meme dtab- sorber des efforts dynamiques relativement élevés et de protéger de ce fait les autres éléments montés en aval contre le risque de sollicitations excessives. Entre la roue d'entrée 2 et le plateau d'accouplement 3 est interposé un cliquet pivotant 8, lequel est articulé autour d'un axe de pivotement 9 dépassant axialement en saillie de la roue d'entrée 2. L'axe de pivotement 9 se trouve placé à proximité du pourtour de la roue d'entrée 2. Une cheville d'accouplement 10 fixée au cliquet 8 en un point de celui-ci qui est espacé de l'axe de pivotement 9 s'engage dans une échancrure 21 en forme de fente ouverte d'orientation radiale ménagée dans le plateau d'accouplement 3. A l'exception de cette échancrure 21, le pourtour 12 du plateau d'accouplement 3 est circulaire et concentrique à l'axe commun de rotation 11. La cheville d'accouplement 10 est maintenue enfoncée dans l'échancrure 21 par un faible ressort 19. La figure 2 des dessins illustre l'accouplement débrayable 1 en position embrayée, position pour laquelle s'effectue une transmission synchrone du mouvement de rotation de la roue d'entrée 2 au disque 5 constituant l'organe de sortie de l'accouplement. Lorsque la roue 2 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, ctest-à-dire selon le sens de la flèche A, le cliquet 8 associé à cette roue 2 entratne en rotation le plateau d'accouplement 3 par l'intermédiaire de la cheville d'accouplement 10 et de ltéchancrure 21. Tous les éléments constitutifs de l'accouplement tournent alors ensemble avec la roue d'entrée 2 à la manière d'un corps rigide, et aucune des pièces constitutives de l'accouplement ne tourne relativement à une autre de ces mêmes ~ pièces. Le cliquet 8 est muni d'une autre cheville 13 qui y est fixée rigidement, cette cheville étant placée radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe de pivotement 9 du cliquet et dépassant en saillie du côté opposé au disque 5. La cheville 13-s'engage à travers une ouverture 14 pratiquée dans la roue 2, laquelle ouverture est choisie suffisamment grande pour ne pas s'opposer à un déplacement du cliquet 8 provoquant le débrayage du mécanisme. Lors d'un tel mouvement de débrayage, la cheville d'accouplement 10 sort de l'échancrure 21 du plateau d'accouplement 3 et vient s'appliquer sur le pourtour 12 de ce plateau d'accouplement.La cheville 13 dépasse en direction axiale au-delà de la surface extérieure de la roue 2, et décrit lors de la rotation de l'accouplement autour de l'axe 11 une trajectoire circulaire. Un levier pivotant 15 qui est articulé autour d'un axe 18 parallèle à l'axe 11 de l'accou- plement peut occuper une première position pour laquelle il reste en dehors de la trajectoire de déplacement de la cheville 13. Tant que le levier 15 occupe cette première position représentée en traits pleins sur la figure 2 des dessins, l'accou- plement reste embrayé et transmet un couple déterminé de son organe d'entrée à son organe de sortie.Mais, lorsque le levier 15 pivote selon le sens de la flèche B pour venir occuper une seconde position pour laquelle il se trouve sur le parcours de la cheville 13, cette cheville vient alors buter lors de la rotation de la roue 2 contre la face frontale de ce levier pivotant 15, et elle provoque ainsi le basculement du cliquet 8 selon le sens de la flèche C, ce qui a pour effet de soulever la cheville d'accouplement 10 hors de ltéchancrure 21. Ainsi se trouve interrompue la liaison de transmission d'énergie entre la roue 2, le plateau d'accouplement 3, le ressort 4 et le dis que 5, et l'accouplement est alors débrayé.Si la roue 2 ne peut tourner que selon le sens de la flèche, et non en sens in- verse, le cliquet 8 reste constamment en butée contre le levier pivotant 15 et maintient ainsi l'accouplement en permanence en position débrayée, ceci jusqu'à ce que le levier pivotant 15 soit basculé pour libérer la cheville 13. La cheville d'accou plement 10 se trouve alors appliquée élastiquement par le res sort 19 contre le pourtour du plateau 12 du plateau d'accouplement 3, et elle retombe dans l'échancrure 21 dès que celle-ci passe en face d'elle, ce qui a pour effet d'embrayer-à nouveau l'accouplement. Ainsi que le montre la figure 3 des dessins, le déplacement du levier pivotant 15 peut être directement commandé par des éléments de transmission eux-mêmes reliés à la sortie de l'accouplement. Le mouvement du disque 5 est en effet transmis à des trains d'engrenages 20 et 22 raccordés en aval. De la sorte, le levier pivotant 15 peut être basculé par une came 24 ou une cheville fixée sur la roue dentée 22. I1 ressort de l'étude de la figure 3 que la précision de l'embrayage et du débrayage de l'accouplement 1 ne dépend que de la position relative du cliquet 8, du levier pivotant 15 et de la came 24. Or ces positions respectives peuvent ê tre définies et maintenues avec précision.La position finale atteinte au terme de la course d'avance, et par conséquent la position initiale du mouvement de rappel sont alors définies lorsque la cheville 10 du cliquet 8 se dégage de l'échancrure 21. La position finale du mouvement de rappel, et par conséquent la position initiale du mouvement d'avance, sont définies par la même position relative des éléments, mais au terme toute fois d'un nombre entier de révolutions complètes du plateau d'accouplement 3, en d'autres termes, lorsque la cheville 10 du cliquet s'engage à nouveau dans ltéchancrure 21. La course de rappel correspond ainsi toujours à un nombre entier de révolutions complètes du disque 5.La même chose vaut pour le mouvement d'avance, lequel est toujours donné par un multiple entier de 3600 de rotation de la roue d'entrée 2. I1 ntest pas possible de rencontrer des valeurs intermédiaires, puisqu'il ntest prévu qu'une unique échancrure 21; de ce fait, ne peuvent en aucun cas se cumuler les erreurs qui viennent à se produire. Dans un système tel que celui représenté à la figure 3 des dessins dans lequel par conséquent la roue de sortie 22 actionne le levier 15 et provoque ainsi l'embrayage ou le débrayage, la valeur du mouvement d'avance se trouve ainsi toujours rigoureusement identique à celle du mouvement de recul. Les éléments associés à la sortie de l'accouplement parcourent donc périodiquement d'un mouvement de va-et-vient la totalité de la plage de déplacement prévue. Un levier 17 monté de manière à pouvoir pivoter prend appui contre le cliquet 8. Ce levier 17 se soulève lorsque se produit un mouvement de recul. On peut donc ainsi mettre à contribution sa position pour initier ou pour inter rompre certaines fonctions au cours de cette course de recul, telles par exemple qu'une mémorisation intermédiaire pendant la course de recul et/ou le blocage de l'entratnement de la roue d'entrée 2. La précision avec laquelle les limites de la plage de déplacements peuvent être assurées estparticutièrement éle- vée. I1 est en effet possible, eh ne recourant qutà des moyens Normaux, de provoquer ltéchappement du cliquet 8 hors de lté- chancrure 21 dans les limites d'un déplacement angulaire de + 10 de la roue d'entrée 2. Une démultiplication pouvant aller jusqu'à 20 : 1 entre le disque 5 et ltorgane d'actionnement 24 du levier pivotant 15 fournit encore un angle de manoeuvre suffisamment important à cet organe d'actionnement 24. Ceci signifie que le déplacement en rotation à la sortie de l'accouplement atteint une valeur de 20 x 3600 et peut être tenu avec une précision de + 1 , ce qui correspond à une erreur relative de + 1/7200, laquelle se situe ainsi bien en dessous de 1/1000. La figure 4 des dessins représente une échancrure du plateau d'accouplement 3 épousant la forme d'une dent de roue à rochet 23, échancrure grâce à laquelle est possible une transmission du couple dans un seul sens. Dans les systèmes d'évaluation du temps utilisés dans des entreprises industrielles, par exemple conformément à la description de la demande de brevet allemand publiée sous le n 1 929 322, on poinçonne dans une carte 2-5 de fines perforations dont la position sur la carte ou dont l'espace- ment mutuel fournit une mesure directe du temps mesuré. Une surface de travail 26 de la carte perforée 25 représentée à la figure 5 des dessins peut par exemple être destinée à l'en- registrement des temps de présence d'une semaine de 7 jours. Pour utiliser aussi bien que possible la surface de travail disponible 26 de la carte perforée 25, celle-ci est subdivisée en une multiplicité de colonnes 27 parallèles les unes aux autres, par exemple en 42 colonnes, ce qui permet ainsi dssat- tribuer à chaque jour 6 colonnes. L'utilisation de fines perforations présentant un diamètre d'environ 0,8 mm permet l'enregistrement de 240 minutes successives au moyen de perforations 38 poinçonnées en conséquence dans les limites du format normal d'une carte perforée.Une étude théorique indique qu'un tel système d'évaluation des temps gagne en exactitude lorsque,dans chaque colonne 27, l'écoulement du temps est toujours mesuré à partir de la même ligne de départ, par exemple toujours du bas vers le haut. La carte 25 représentée sur la figure 6 doit ainsi se déplacer du bas vers le haut par rapport à un poinçon 34 supposé fixe dans l'espace par de brèves progressions, de préférence avec une périodicité de la minute, puis revenir ensuite aussi rapidement que possible à sa position de départ. Pendant le trajet de retour, se produit en outre entre la carte perforée 25 et le poinçon 34 un dépla- cement relatif d'orientation perpendiculaire à la direction d'avance ci-dessus définie, ce déplacement relatif étant provoqué par des organes de positionnement non représentés, ceci afin qu'au terme de la course de retour vers le point de départ, le poinçon 34 se trouve en face du début de la colonne immédiatement voisine. Ceci se répète ensuite pour chacune des colonnes 27. Une fois que la carte 25 se trouve faire face au poinçon 34 par l'extrémité supérieure de sa dernière colonne, ce poinçon doit être ramené rapidement vers sa position initiale au début de la minute suivante, ceci afin que ce poinçon 34 se retrouve à nouveau au début de la première colonne, normalement en face d'une nouvelle carte à perforer 25. La figure 6 des dessins illustre un dispositif conçu pour résoudre ce problème de positionnement d'une carte perforée gr ce à l'emploi de l'accouplement débrayable 1 décrit ci-dessus. Un moteur pas à pas 28 reçoit d'une horloge pilote une impulsion à chaque minute, et tourne alors d'un angle fixe, par exemple de 6 , ceci toujours dans le même sens. Ce moteur 28 est raccordé à l'entrée d'un accouplement débrayable 1 tel par exemple que celui représenté aux figures 1 à 4 des dessins. La sortie de cet accouplement débrayable 1 est associéeà un réducteur de vitesse 29 qui transmet le mouvement de rotation à une tige filetée 30. Un écrou 31 se déplace ainsi en trans- lation par progressions successives de faibles valeurs, par exemple de 0,3 mm/mn, entraînant avec lui un support de carte 32 selon une direction parallèle à la tige filetée 30. Dans le support de carte 32 est engagée entre des glissières appropriées 33 une carte perforée 25. En fonction de la position de l'écrou 31 et par conséquent du support de carte 32, le poinçon fixe 34 possède ainsi une position parfaitement bien définie par rapport à la carte perforée 25.Les perforations qui sont formées par ce poinçon 34 dans la carte 25 se trouvent ainsi alignées le long d'une colonne verticale qui est paral Vièle à l'axe longitudinal de la tige filetée 30. Lorsqu'on est parvenu à l'extrémité d'une colonne, la carte perforée 25 doit être ramenée å sa position de départ et être en plus décalee de la valeur d'une colonne. I1 en résulte les exigences suivantes auxquelles doit satisfaire l'accouplement débrayable 1: Pendant toute la durée de la progression le long d'une colonne 27, l'accouplement doit relier sans jeu et sans patinage le moteur au réducteur 29.Lors du passage à la colonne suivante, l'accouplement doit faire cesser cette liaison et permettre au support de carte 32 de revenir à sa position de départ sous l'action d'un ressort 36 agissant à la manière d'un accumulateur d'énergie. L'imprécision affectant le débrayage et le réembrayage ne doit ainsi pas excéder une fraction de l'angle de rotation décrit en une minute, par exemple 1 å 2 , cette valeur étant rapportée a l'angle total de rotation de par exemple 240 x 6 o Se 1440 . L'erreur relative se situe ainsi en dessous de l/looo. Les erreurs résiduelles ne peuvent se cumuler, faute de quoi les débuts de colonnes se décaleraient les uns par rapport aux autres-. Un verrouillage commandé par le levier 17 (figure 3) em- puche qu'au cour8 du mouvement de retour des perforations puissent Btre exécutées. Le mouvement de retour doit en outre stef- fectuer rapidement et être terminé en environ une seconde, ceci afin que l'appareil soit imidiatement pret pour ltexécution d'une nouvelle perforaticn. Or ceci signifie ltapparition d'importantes force8 d'inertie lors du réenibrayage, lesquelles doivent être ab8Orbée8 élastiquement. Pour éviter un endommagement du mécanisme, ce8 forces sont absorbées par le ressort 4.Lorsque le8 force8 d'inertie cessent de se manifester, le ressort 4 oblige le8 deux chevilles 6 et 7 å reprendre une position relative parfaitement définie. Le mouvement de retour peut être avantageu8ement mis à parti palr décaler le support de carte 32 latéralement de la valeur d'une colonne par rapport au poinçon 34, ceci afin qu'après le réembrayage le poinçon 34 se trouve en face du début de la colonne suivante. Les moyens de positionnement nécessaires pour provoquer ce décalage d'une colonne ne sont pas repré8entés d la figure 6 des dessins afin de ne pas surcharger la représenta~ tion. On peut toutefois avantageusement utiliser d cet effet un accouplement débrayable analogue A celui qui a été ci-desssus dé- crit. A l'extrémité de la dernière colonne, cet accouplement se débraye å son tour et le support de carte 32 revient alors d sa position initiale au début de la première colonne. REVENDICATIONS 1 - Accouplement débrayable, caractérisé par le fait qu'il comprend une roue d'entrée (2) pivotante qui porte un cliquet (8) articulé autour d'un axe (9), un plateau d'accouplement (3) disposé coaxialement et monté de manière à pouvoir tourner par rapport à cette roue d'entrée, ce plateau possédant un pourtour circulaire (12) interrompu en un point par un évidement (21) une cheville (10) dépassant en saillie du cliquet (8) qui s'engage à l'état embrayé de l'accouplement dans ledit éviåement (21) et gui assure ainsi une solidarisation en rotation, et un levier de débrayage (15) qui coopère avec Ledit cliquet (8) et qui le soulève hors dudit évidement (21) pour débrayer l'accouplement. 2 - Accouplement débrayable selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'entre un disque (5) monté fou sur un arbre (11) et le plateau d'accouplement (3) monté fou lui aussi sur ce même arbre (11) est interposé un ressort précontraint (4), lequel tend à maintenir une position relative prédéterminée entre le disque (5) et le plateau d'accouplement (3) et agit à la manière d'une protection contre les surcharges. 3 - Accouplement débrayable selon la revendication 2, caractérisé par le fait que du disque (5) dépasse axialement une cheville (7) tandis que du plateau d'accouplement (3) dépasse axialement une autre cheville (6), et que ces deux chevilles (6, 7) se trouvent emprisonnées entre les deux branches (17) d'orientation radiale d'un ressort spiral de torsion (4) en tournant l'arbre commun (11), ces branches de ressort tendant à se rapprocher l'une de l'autre et maintenant ainsi les chevilles (6, 7) dans leur position relative prédéterminée . 4 - Accouplement débrayable selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le levier de débrayage (15)est mû par un organe d'actionnement (24) associé fonctionnellement à la sortie de l'accouplement (5), de préférence par l'intermé- diaire d'une démultiplication. 5 - Accouplement débrayable selon l'une quelcfonque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'est prévu un levier palpeur (17) qui prend appui contre le cliquet (8) et qui fournit une indication de ltétat instantané de l'accouple- ment . 6 - Accouplement débrayable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'échancru- re (21) formée sur le pourtour (12) du plateau d'accouplement (3) est-constituée à la manière d'une dent de roue à rochet (23), laquelle n'autorise une transmission du couple par l'in- termédiaire de la cheville (10) que dans un seul sens de rotation. 7 - Accouplement débrayable selon ltune quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le levier de débrayage (15) est constitué par un levier pivotant qui aux fins de débrayage peut être amené sur la trajectoire du déplacement d'une cheville (13) dépassant en saillie du cliquet (8). 8 - Accouplement débrayable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qutà la sortie (5) de cet accouplement est associez un accumulateur d'énergie (36). 9 - Accouplement débrayable selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il sert à la commande de la progression d'un support de carte (32) dans une machine à poinçonner.