Brevet FR2363724A1 — publié le 19780331

La présente invention concerne des arbres de transmission flexibles et elle vise, plus spécialement, de tels arbres servant à relier des machines de types divers (par exemple des vibrateurs transportables pour le béton ou des pompes immergées servant à retirer la boue) à une source d'énergie. Un vibrateur pour béton en forme de tige, destiné à être introduit dans du béton brut coulé dans des moules pour lui conférer de la fluidité est construit indépendamment du moteur destiné à l'entraîner, de façon que l'on puisse le transporter librement. Ce vibrateur est commandé par une source d'énergie, par exemple un moteur électrique ou tout autre moteur installé à une certaine distance, par l'intermédiaire d'un arbre de transmission flexible ou d'un organe analogue. Si l'on considère le cas d'une pompe immergée servant à retirer de la boue d'une cavité du sol, une telle pompe est construite de manière que l'énergie servant à l'entraîner lui soit transmise par l'intermédiaire d'un arbre flexible branché sur un moteur qui est installé à l'extérieur de cette cavité, étant donné que l'on ne peut pas le plonger dans l'eau. Comme cela est bien connu, on réalise de tels arbres de transmission flexibles en introduisant un arbre flexible, sur lequel est enroulé de façon serrée un fil métallique suivant un grand nombre de couches, dans un tuyau souple en caoutchouc muni d'un tube de métal souple sur son pourtour intérieur. Par conséquent, si le tuyau souple vient à etre plié suivant une direction verticale ou latéralement au cours du fonctionnement de la machine, l'arbre logé dans ce tuyau souple et animé d'une rotation à grande vitesse vient au contact de la surface intérieure du tube métallique contenu dans le tuyau souple, ce qui provoque inévitablement l'usure de 1' arbre flexible et, finalement, son cisaillement aux endroits qui sont le plus usés. Le moyen le plus couramment utilisé pour remédier a cet inconvénient consiste en une structure comportant des roulements logés à l'intérieur du tuyau souple et ayant pour rôle de retenir l'arbre flexible par leurs bagues intérieures. Mais, étant donné que les arbres de transmission destinés aux machines envisagées dans la présente invention ont en général une longueur comprise entre 4 et 6 m, trois ou quatre roulements à l'intérieur du tuyau seraient tout à fait insuffisants et il faut avoir recours à un nombre de roulements compris entre 20 et 30, disposés à des inter valles de 15 à 25 cm. Or, si l'on installe un aussi grand nombre de roulements dans le tuyau souple, il faut que ces roulements soient disposés à des intervalles bien déterminés, ce qui les empêche de se déplacer librement.A cette fin, on peut imaginer soit de fixer la bague extérieure de chaque roulement à la paroi intérieure du tuyau souple, soit de fixer la bague intérieure de chaque roulement à l'arbre flexible. Mais, étant donné que le tuyau souple aussi bien que l'arbre flexible doivent conserver une souplesse suffisante pour continuer à jouer leur roule initial et qu'il est impossible de donner aux bagues extérieures ou aux bagues intérieures une résistance suffisante pour les fixer au tuyau souple ou à l'arbre flexible, cette solution qui consiste à maintenir les- roulements séparés les uns des autres d'une longueur donnée à l'intérieur du tuyau souple en fixant ces roulements sur le tuyau souple ou sur l'arbre flexible, n'est pas d'un grand intérêt pratique. En raison des remarques données ci-dessus, il était jusqu'à présent de pratique courante de remplir le tuyau souple, non pas avec des roulements, mais avec de la graisse, pour maintenir l'arbre flexible à l'intérieur de ce tuyau et empêcher l'usure provoquée par le contact de cet arbre flexible avec la paroi intérieure du tuyau souple. Mais un tel procédé classique ne constitue pas une véritable solution pour empêcher l'usure de l'arbre flexible, étant donné qu'il n'est pas possible de maintenir une quantité suffisante de graisse dans le tuyau aux points de contact avec l'arbre flexible.Cela est particulièrement vrai dans le cas d'une pompe immergée, etant donné que l'arbre de transmission occupe en permanence une position verticale et que la graisse se rassemble à la partie inférieure du tuyau souple en laissant la partie supérieure vide. Lorsque l'on plie cette partie supérieure, on provoque naturellement une usure rapide de l'arbre flexible. En outre, il n'est pas possible de vérifier de l'extérieur la répartition de la graisse et l'on ne parvient pas, malgré tous les efforts mis en jeu à assurer l'entretien du tuyau souple. On considérait donc, jusqu a présent, que l'arbre d'entraînement flexible n'avait inévitablement qu'une durée d'utilisation faible, étant donné que l'on ne disposait d'aucun moyen efficace pour diminuer son usure. L'invention vise un procédé permettant de maintenir l'arbre de transmission flexible constamment suivant l'axe du tuyau souple et servant à empêcher cet arbre flexible de s'user, en supprimant son contact avec la paroi intérieure du tuyau souple lorsqu'il se plie en fonction de la courbure de ce dernier. L'invention vise également un arbre de transmission flexible possédant les caractéristiques suivantes 1) on le maintient-capable de tourner librement dans le tuyau souple, à l'aide d'une série de roulements à billes, en enfilant ces roulements sur cet arbre sans attacher leur bague intérieure à cet arbre, et l'on conserve l'intervalle entre les roulements à billes au moyen de ressorts de faible longueur appliqués sur l'arbre flexible, en alternance avec ces roulements 2) les roulements sont montés sur cet arbre sans lui être fixés et ils ne sont pas soumis à une abrasion sous l'effet de la rotation de cet arbre, ce-qui empêche leur usure. L'arbre de transmission flexible selon l'invention permet de brancher des machines de types divers utilisant une force de rotation ( par exemple des vibrateurs pour béton, des pompes immergées, des polisseuses pour béton ou des perceuses ) sur des moteurs électriques ou autres moteurs éloignés de ces machines et qui leur fournissent l'énergie d1 entraînement. De façon plus précise, l'invention a pour objet un arbre de transmission flexible, caractérisé par le fait que des roulements ayant un diamètre extérieur qui permet de les introduire facilement dans un tuyau souple et des ressorts hélicoïdaux, dont la longueur définit l'intervalle entre ces roulements, sont enfilés en alternance sur l'arbre flexible qui est introduit dans ledit tuyau souple, les divers roulements étant retenus avec un écartement donné sur cet arbre, sous l'effet de leur contact avec les deux extrémités des ressorts hélicoidaux correspondants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, deux formes de réalisation. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue en perspective d'un vibrateur pour béton utilisant l'arbre de transmission flexible selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle montrant comment est constitué l'arbre de transmission flexible selon l'invention la figure 3 est une vue en coupe verticale partielle d'un autre forme de réalisation de l'arbre de transmission flexible selon l'invention la figure 4 est une vue en coupe faite suivant la ligne IV-IVde la figure 2 ;-et la figure 5 est une vue en coupe verticale- partielle représentant l'état de l'arbre de la figure 2 quand on le plie. L'arbre de transmission flexible 1, tel que représenté sur la figure 1, relie un moteur électrique 2 à un vibrateur pour béton 3, de manière à transmettre la rotation de ce moteur électrique à l'arbre de rotation de ce vibrateur. Comme indiqué sur diverses figures, cet arbre de transmission flexible 1 comprend, d'une part, un tuyau souple 4 en caoutchouc ou en tout autre matériau élastique, sur la face intérieure duquel est appliqué un tube souple 5 en métal,ce tube 5 consistant en un fil métallique enroulé en hélice et, d'autre part, un arbre flexible 6 enfilé dans ce tuyau souple et consistant en un fil d'acier à torsion serrée.Les deux extrémités de ce tuyau souple 4 sont raccordées respectivement au boîtier du moteur électrique 2 et au boîtier du vibrateur 3, tandis que les extrémités de l'arbre 6 sont raccordées aux éléments associés 21 et 31 du moteur électrique 2 et du vibrateur 3. Sur l'arbre flexible 6 sont enfilés, en alternance, des roulements à billes 7 et des ressorts hélicoïdaux 8, avant que cet arbre ne soit raccordé au moteur électrique 2 et au vibrateur 3. Ces roulements à billes 7 ont une bague extérieure 41, dont le diamètre extérieur est un peu plus petit que le diamètre intérieur d'un tube métallique 5 logé dans le tuyau souple 4, ce qui permet de les introduire facilement dans ce tube métallique 5. De plus, ces roulements à bille 7 comportent une bague intérieure 42, dont le diamètre intérieur est un peu supérieur au diamètre extérieur de 11 arbre flexible 6, ce qui permet de les enfiler facilement sur ce dernier. Par conséquent, les roulements à billes 7 sont montés de-façon à pouvoir se déplacer à l'intérieur du tuyau souple, sans que le pourtour extérieur de leur bague extérieure 41 touche le pourtour intérieur du tuyau souple 4 et sans que le pourtour intérieur de la bague intérieure 42 touche le pourtour extérieur de l'arbre 6. Les ressorts hélicoïdaux 8 destinés à être enfilés sur l'arbre 6 avec les roulements 7 ont une longueur qui est égale à l'écartement que l'on veut donner à ces roulements, par exemple une longueur de 10 à 20 cm. Etant donné que les deux extrémités de chaque ressort hélicoïdal 8 doivent venir au contact des côtés des roulements 7, le diamètre extérieur de ce ressort a une valeur qui permet un contact avec le côté de la bague intérieure 40 ou avec le côté de la bague extérieure 41. La figure 2 représente une forme de réalisation comportant un ressort 8 dont le diamètre extérieur permet un contact avec le côté de la bague intérieure 42 ; la figure 3 représente une autre forme de réalisation comportant un ressort 8 dont le diamètre extérieur permet un contact avec le côté de la bague extérieure 41. En fait, la forme de réalisation correspondant à la figure 2, c'est- -dire selon laquelle le ressort a un diamètre extérieur qui permet un contact avec le côté de la bague intérieure 42 des roulements, est plus efficace pour empêcher l'usure des roulements à billes, et 1-' on reviendra plus loin sur ce point.Dans tous les cas, les deux extrémités du ressort hélicoldal 8 sont appliguées fortement contre les faces du roulement à billes 7 sous l'effet de leur élasticité, de telle sorte que les divers roulements 7 sont enfilés sur l'arbre flexible 6 en étant fermement maintenus sur toute la longueur de cet arbre, avec un écartement égal à la longueur des ressorts hélicoïdaux 8. Les roulements 71 aux deux extrémités de l'arbre 6 sont maintenus en place par le ressort hélicoïdal 81 intercalé entre ce roulement et le moteur électrique 2 et les éléments associés 21 et 31 du vibrateur 3. Lorsque l'on plie le tuyau souple 4 pour faire fonctionner le vibrateur, 11 arbre flexible 6 logé dans ce tuyau souple se trouve plié lui aussi. Mais cet arbre flexible est retenu par de nombreux roulements 7 qui conservent entre eux un écartement donné et cet arbre peut demeurer coaxial au tuyau souple 4, de sorte qu'il est possible d'empêcher l'arbre 6 de toucher la paroi intérieure du tuyau souple 4, puisque cet arbre 6 se plie toujours en même temps que le tuyau souple 4, quelle que soit la direction suivant laquelle on le plie. Bien que l'arbre 6 se plie lorsque l'on plie le tuyau souple 4, il conserve sa vitesse de rotation élevée, grâce aux divers roulements à billes 7. Etant donné que ces roulements 7 ne sont fixés ni à la paroi intérieure du tuyau souple 4, ni à l'arbre flexible, les changements de position des roulements à billes résultant du pliage du tuyau souple 4 et de l'arbre 6 peuvent être facilement corrigés par rapport au tuyau souple 4 et à l'arbre 6 et ils ne gênent en aucune façon le pliage du tuyau souple 4 et de l'arbre 6. Etant donné que les roulements 7 sont maintenus enfilés sur l'arbre 6 et comprimés par les extrémités des ressorts hélicoïdaux 8, ils conservent entre eux un intervalle donné, sans pouvoir se déplacer librement dans le tuyau souple et sans être gênés par le pliage du tuyau souple ou de l'arbre flexible. Les ressorts hélicoïdaux 8 qui compriment les roulements 7 ont un diamètre extérieur d'une valeur telle qu'ils touchent la bague intérieure 42 de roulement, comme dans le cas de la figure 2, ou qu'ils touchent la bague extérieure 41 du roulement, comme dans le cas de la figure 3 ; dans les deux cas, on peut maintenir les roulements 7 à l'intérieur du tuyau souple 4 et ces roulements sont efficaces pour empêcher l'arbre flexible 6 de venir au contact de la paroi intérieure du tuyau souple 4. Dans le cas où c'est la bague extérieure 41 du roulement 7 que le ressort hélicoïdal 8 comprime ( figure 3 ), la rotation de l'arbre 6 fait tourner uniquement la bague intérieure 42 sous l'effet des frottements provoqués par le frottement partiel avec l'arbre 6 sur sa surface périphérique intérieure, et le ressort hélicoïdal 8 qui touche la bague extérieure 41 et ses deux côtés demeure fixe. Par conséquent, dans cette forme de réalisation, seule la bague intérieure 42 tourne sous l'effet du contact de frottement avec l'arbre 6, et la position du contact partiel grâce auquel l'arbre 6 transmet sa force de rotation à la bague intérieure 42, change chaque fois que la direction du pliage de 1' arbre 6 change. Par suite, la surface périphérique intérieure de la bague intérieure 42 a tendance à s'user, étant donné qu'elle est soumise au frottement de l'arbre 6 chaque fois que la position de ce contact partiel change. Au contraire, dans le cas de la forme de réalisation représentée sur la figure 2, suivant laquelle clest contre la bague intérieure 42 des roulements 7 que les ressorts hélicoïdaux 8 sont appliquée, le ressort 8, dont le diamètre extérieur est plus petit que dans l'autre forme de réalisation, tourne avec l'arbre 6 sous l'effet de son contact partiel avec cet arbre, qui accompagne le pliage ou les vibrations de ce dernier. De la sorte, la bague intérieure 42 du roulement 7 est entraînée en rotation en raison de son contact partiel avec l'arbre 6, ainsi que par le ressort hélicoïdal 8 qui tourne en même temps que cet arbre.Si l'on compare ce cas à celui où la force de rotation n' est fournie que par l'arbre 6, on comprend que le fait que le ressort hélicoïdal 8 participe à la force de rotation imprimée à la bague intérieure 42 signifie qu'il se produit un point de frottement sur la surface périphérique intérieure de la bague intérieure 42, avec pour conséquence une diminution de l'usure de cette dernière et une prolongation de la durée d'utilisation des roulements 7. I1 subsiste le problème de l'usure des ressorts hélicoïdaux 8 soumis aux frottements qui accompagnent la rotation de l'arbre 6, mais on peut remédier à cet inconvénient en diminuant davantage le diamètre de la partie centrale des ressorts hélicoïdaux 8 et en augmentant la pression de contact avec l'arbre 6. Comme on l'a expliqué ci-dessus, l'invention permet d'augmenter considérablement la dureetd'utilisation des arbres de transmission flexibles, étant donné que l'on supprime le cisaillement sous l'effet du contact avec frottement de l'arbre 6 sur la paroi intérieure du tuyau souple 4, quelle que soit la direction suivant laquelle cet arbre de transmission se trouve plié au cours du fonctionnement de la machine. REVENDICATIONS 1. Arbre de transmission flexible servant à transmettre la force de rotation d'une source d'énergie à une machine, caractérisé par le fait que des roulements à billes et des ressorts hélicoïdaux dont la longueur définit l'intervalle entre ces roulements, sont enfilés en alternance, sur cet arbre flexible qui est, lui-même, logé dans un tuyau souple, ces roulements à billes conservant leur écartement tout le long de cet arbre, à l'intérieur du tuyau souple, etant donné que les côtés de ces roulements sont retenus par les extrémités des ressorts hélicoïdaux correspondants. 2. Arbre de transmission flexible selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les roulements enfilés sur cet arbre comportent une bague extérieure dont le diamètre extérieur est un peu plus petit que le diamètre intérieur du tuyau souple, ce qui permet de les introduire facilement dans ce dernier, et une bague intérieure, dont le diamètre intérieur est un peu plus petit que le diamètre extérieur de cet arbre, ce qui permet de les enfiler facilement sur ce dernier, le montage étant tel que ces roulements sont maintenus sur l'arbre par les extrémités des ressorts hélicoïdaux sans être fixés au tuyau souple ni à cet arbre. 3. Arbre de transmission flexible selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des ressorts hélicoïdaux servant à maintenir l'intervalle entre les divers roulements a un diamètre extérieur qui assure son contact avec le côté de la bague intérieure du roulement. 4. Arbre de transmission flexible selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des ressorts hélicoïdaux servant à maintenir l'intervalle entre les roulements a un diamètre extérieur dont la dimension permet son contact avec le côté de la bague extérieure du roulement. 5. Arbre de transmission flexible selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les roulements disposés aux deux extrémités de cet arbre sont maintenus en place par des ressorts hélicoidaux intercalés entre ces roulements et des éléments asso ciés appartenant respectivement à un moteur électrique d'entral- nement et à la machine entraînée par ce moteur par l'intermédiaire de cet arbre flexible.