Brevet FR2394712A1 — publié le 19790112

La présente invention concerne un limiteur de couple du type comprenant des pièces coaxiales d'entrée et de sortie, un élément coulissant axialement, contraint à tourner avec l'une desdites pièces, plusieurs billes pouvant pénétrer dans des pai- res respectives de logements formés dans des faces voisines de cet élément et de l'autre desdites pièces, et un dispositif élastique qui pousse lesdites faces l'une vers l'autre, le long de l'axe de rotation du limiteur, pour maintenir les billes engagées dans les logements, de manière que les billes transmettent la force motrice de la pièce d'entrée à la pièce de sortie jusqu'à une valeur de couple prédéterminée à laquelle ces billes sortent des logements et obligent les faces à s'écarter l'une de l'autre, suivant l'axe de rotation, pour débrayer le limiteur. Ce limiteur peut être utilisé pour accoupler l'arbre de sortie d'un moteur avec un mécanisme entraîné par ce moteur. Mais, dans le cas des moteurs électriques à cage d'écureuil qui, de par leur nature, développent toujours un couple de démarrage supérieur au couple nominal ainsi que dans le cas d'autres moteurs qui peuvent avoir à développer un couple de démarrage supérieur à leur couple en régime normal, si le couple au démarrage, dans un cas comme dans l'autre, est supérieur au couple pour lequel le limiteur a été réglé pour entrer en action, ce limiteur débraye inutilement au démarrage. I1 est ainsi impossible de faire démarrer l'entraînement du mécanisme sans régler le limiteur pour qu'il débraye à une valeur élevée du couple, de sorte qu'il devient virtuellement incapable d'éviter une surcharge. L'invention a pour objet d'éliminer cet inconvénient. l'invention concerne donc un limiteur de couple comprenant des pièces coaxiales d'entrée et de sortie, un élément coulissant axialement contraint de tourner avec l'une de ces pièces, plusieurs billes pouvant pénétrer dans des paires respectives de logements ménagés dans les faces voisines de l'élément et de l'autre pièce, et un dispositif élastique qui pousse ces faces l'une vers l'autre, suivant l'axe de rotation du limiteur, pour maintenir les billes engagées dans les logements, de manière que ces billes transmettent la force motrice de la pièce d'entrée à la pièce de sortie jusqu'à une valeur prédéterminée du couple à laquelle ces billes sortent des logements et forcent les faces à s'écarter l'une de l'autre suivant l'axe de rotation, pour débrayer le limiteur de couple ; un dispositif permet d'éviter le débrayage du limiteur de couple en présence d'un couple de démarrage excessif, la force centrifuge rendant automatiquement ce dispositif inopérant lorsque le couple a diminué jusqu'à une valeur inférieure à celle correspondant au réglage du limiteur de couple pour débrayer. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une coupe longitudinale d'un limiteur de couple selon l'invention, fixé sur un arbre moteur, le limiteur étant représenté à l'état embrayé au-dessous de son axe de rotation, une roue dentée à chaîne étant fixée sur sa pièce de sortie, et à l'état débrayé au-dessus de son axe de rotation, une poulie à courroie étant fixée sur sa pièce de sortie. te limiteur de couple selon l'invention est similaire à celui décrit et illustré dans la demande de brevet britannique NO 10 648/76, mais il comporte en outre un dispositif destiné -à interdire son débrayage en cas de couple excessif au démarrage. La figure représente donc un limiteur de couple comportant une pièce d'entrée sous la forme d'un manchon 10 destiné à être fixé sur un arbre moteur 11, à savoir l'arbre de sortie d'un moteur électrique (non représenté) au moyen d'une clavette 12 et d'une vis de blocage 13. Une cale 14 est disposée entre le manchon 10 et un épaulement de l'arbre 11. te manchon 10 est destiné entre fixé à volonté, par l'une ou l'autre de ses extrémités sur l'arbre 11, en plaçant dans son alésage 15 un jonc 16, contre une face d'extrémité duquel s'appuie une rondelle 17 enfilée sur la vis de blocage 13. Deux rainures annulaires 19 et 20 sont destinées à loger le jonc 16. Une pièce annulaire de sortie 21 est enfilée coaxialement sur une extrémité du manchon 10, sur laquelle elle tourne par l'intermédiaire d'une douille 22.Un palier de butée 23 est disposé entre la pièce de sortie 21 et un épaulement formé par une collerette 24 sur le manchon 10, et la pièce 21 est maintenue en position au moyen d'une rondelle 25 et d'un jonc 26. ta pièce de sortie 21 comporte une série annulaire de trous taraudés 27 permettant de fixer sur elle , par des vis 31, une poulie à courroie 28, mie roue dentée 29 destinée à entraîner une chaîne 30, un pignon non représenté , un accouplement élastique non représenté, mi accouplement par engrenage non représenté , etc.Lorsqu'une poulie, une roue dentée ou un pignon est fixé sur cette pièce, l'arbre moteur 11 est fixé de préférence sur l'extrémité d manchon 10 voisine de la pièce de sortie 21, comme le montre la figure. Idais dans le cas d'un accouplement destiné à trars- mettre la force motrice à un arbre coaxial à l'arbre moteur 11, il est essentiel que ce dernier soit fixé à l'extrémité du manchon 10 opposée à la pièce de sortie 21, ce qui nécessite de positionner le jonc 16 dans la rainure 19.Un élément annulaire 32 entoure la partie médiane du manchon 10 et comporte, dans son alésage, trois mortaises espacées suivant la circonférence qui reçoivent des clavettes dont chacune pénètre dans un logement du manchon 10 ; ainsi, l'élément 32 peut coulisser axialement, mais il est contraint de tourner avec le manchon. les mor taises, clavettes et logements sont de type courant, et ne sont pas représentés. Six billes 34 d'acier trempé, supportées par une cage 35, peuvent pénétrer dans des paires correspondantes de logements 36 formés dans les iaoes voisines de l'élément 32 et de la pièce de sortie 21 ; une bague torique 37, placée dans une rainure annulaire du manchon 10, empêche la cage 35 de cliqueter quand le limiteur de couple est débrayé.Une gaine annulaire 38 fixée sur la pièce de sortie 21 protège les billes 34 et la cage 35 de la poussière. L'élément 32 est poussé vers la pièce de sortie 21, suivant l'axe de rotation du limiteur de couple, par un ressort hélicoldal de compression 39 enfilé coaxialement sur l'extrémité du manchon 10 opposée à la pièce 21 et maintenue entre l'élément 32 et un écrou 40 vissé sur une partie filetée 41 du manchon 10. La force développée par le ressort 39 est réglable en tournant l'écrou 40 sur la partie 41 et en le verrouillant dans la position voulue au moyen d'une rondelle 42 munie de languettes pénétrant dans des rainures axiales 43 et 44 du manchon 10 et de l'écrou 40. L'élément 32 contient un dispositif mécanique d'encliquetage comprenant un bouchon radial 45 creux et fileté présentant une fente 46 destinée à un tournevis.Le bouchon 45 contient un plongeur 47 en acier trempé, poussé par un ressort hélicoïdal de compression 48. L'axe du plongeur 47 et celui d'une bague 18 d'acier trempé fixéedans un trou radial 56 du manchon 10, sont disposés dans un même plan qui contient l'axe du limiteur de couple et l'extrémité intérieure arrondie du plongeur 47 pénètre dans la bague 18, comme cela sera décrit ci-après. Le limiteur de couple comporte un dispositif destiné à ltemp8cher de débrayer dans le cas d'un couple excessif au démarrage ; ce dispositif est rendu automatiquement inopérant par la force centrifuge lorsque le couple décroît à une valeur inférieure à laquelle le limiteur a été réglé pour débrayer. Ce dispositif comporte un cliquet, sous la forme d'une cheville cylindrique 50 en acier trempé, placée dans un trou radial 51 de l'élément 32 et qu'un léger ressort hélicoïdal de compression 52 pousse radialement vers l'intérieur pour qu'elle pénètre avec jeu dans une bague 53 en acier trempé, fixée dans un trou radial 54 du manchon 10. Le ressort 52 est maintenu par une vis sans tête 55 vissée dans une partie extérieure taraudée 57 du trou 51. La cheville 50 peut constituer un rouleau de palier. En fonctionnement, et dans des conditions transitoires de couple excessif au démarrage, les billes 34 tendent immédiatement à sortir des logements 36 et à écarter légèrement par conséquent l'élément 32 de la pièce de sortie 21 suivant l'axe de rotation du limiteur de couple jusqu'à ce que le jeu entre la cheville 50 et la bague 53 soit absorbé. La cheville 50 ne peut donc se dégager de la bague 53 en raison de la charge latérale qu'elle supporte, qui correspond à la différence entre la surcharge tendant à débrayer le limiteur et la force du ressort 39 s'opposant à ce débrayage ; la cheville 50 n'a jamais à sup porter toute la surcharge, mais seulement une partie, et avec mi rayon relativement grand. te débrayage du limiteur de couple est ainsi évité.Quand le démarrage s'est produit de façon satisfaisante et que le couple a diminué à une valeur inférieure à celle à laquelle le limiteur a été réglez pour débrayer, le ressort 39 ramène l'élément 32 vers la pièce de sortie 21, laissant la cheville 50 se déplacer librement par rapport à la bague 53. La force centrifuge déplace donc la cheville 50 radialement vers l'extérieur contre l'effet du ressort 52 associé et la maintient dégagée de la bague 53, comme le montre la figure.Le limiteur de couple transmet alors la force motrice du manchon 10 et de l'élément 32 claveté sur lui, à la pièce de sortie 21 au moyen des billes 34 qui restent dans les logements 36 (comme cela apparaît au-dessous de l'axe de rotation du limiteur de couple sur la figure) sous l'effet du ressort 39, jusqu'à une valeur de couple prédéterminée par la position de l'écrou 40 et par la profondeur et la forme des logements. Quand le limiteur de couple est ainsi embrayé, le plongeur 47 n'est plus aligné avec la bague 18, et n'y pénètre donc pas.Mais, si la valeur prédéterminée du couple est dépassée, les billes 94 sortent des logements 36 et écartent l'élément 32 de la pièce de sortie 21, suivant l'axe de rotation du limiteur de couple, contre l'effet du ressort 39, débrayant ainsi le limiteur, comme représenté au-dessus de l'axe sur la figure. La cheville 50, qui se trouve dans la position représentée, ne peut plus éviter ce débrayage. Dès que le débrayage se produit, le plongeur 47 s'aligne avec la bague 18 et y pénètre automatiquement, comme représenté, maintenant ainsi le limiteur débrayé et par conséquent, l'arbre moteur 11, le manchon 10 et l'élément 32 peuvent continuer à tourner sans transmettre de force motrice à la pièce de sortie 21 et sans qu'il se produise d'encliquetage, c'est-à-dire sans tentatives répétées des billes 34 de pénétrer à nouveau dans les logements 36, et sans l'usure et le bruit qui en résultent. Cette disposition permet de transmettre des vitesses allant jusqu'à 2000 tours par minute, par exemple. te plongeur 47 peut être dégagé de la bague 18 en arretant l'arbre moteur 11 et en dévissant partiellement le plongeur 45 de l'élément 32 au moyen d'un tournevis jusqu'à ce que le ressort 39 ramène l'élément 32 en position embrayée et que le bruit des billes 34 pénétrant à nouveau dans les logements 36 soit entendu ; ensuite, le plongeur 45 peut être revissé jusqu'à sa position de fonctionnement. La transmission de force motrice par le limiteur de couple peut alors reprendre. Il est éventuellement possible d'utiliser la pièce 21 comme pièce d'entrée et le manchon 10 comme pièce de sortie. Selon une variante, le dispositif constitué par les pièces 18, 45, 46, 47, 48, destinées à éviter l'embrayage automatique du limiteur de couple après son débrayage dans des conditions de couple excessif, peut être supprimé, carvbien qu'avantageux, il n'est pas essentiel au fonctionnement du dispositif selon l'invention. Selon une autre variante, deux des billes 34 et les deux paires correspondantes de logements 36, c'est-à-dire deux des logements 36 de l'élément 32 et de la pièce de sortie 21, sont disposées sur des cercles de rayons légèrement différents. Cela assure que l'élément 32 et la pièce 21 ne puissent être embrayés que dans une relation angulaire particulière. Selon une autre variante encore, la gaine 38 est remplacée par un carter creux fixé sur la pièce de sortie 21 et enfermant les billes 34, la cage 35, l'élément 32 et le ressort 39. L'extrémité de ce carter opposée à la pièce 21 tourne sur la surface latérale du manchon 10, et le ressort 39 est maintenu entre l'élément 32 et la face intérieure de cette extrémité du carter. A la place de la partie filetée 41, de l'écrou 40 et de la rondelle 42 à languettes, le carter peut être réalisé en deux parties assemblées par vissage à blocage, permettant de régler la force du ressort 39 en modifiant la longueur axiale de l'espace dans lequel il est maintenu. Une ouverture est ménagée dans le carter pour accéder au bouchon 45. Jusqu'à présent, les moteurs électriques sont fréquemment associés à un dispositif électrique à relais pour éviter d'être endommagés par suite d'une surcharge. Ces dispositifs sont coû eux et, étant donné qu'ils fonctionnent en détectant un échauf- fement exagéré du moteur, leur déclenchement ne se produit que lorsqu1un dommage risque d'apparaitre. Le limiteur de couple mécanique selon l'invention est plus efficace qu'un dispositif à relais, car-il évite toute surcharge du moteur avant le début d'un échauffement exagéré et il peut également être moins cher. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention. r T s f, C 1. Limiteur de couple, csmprerlant des pièces coaxiales d'entrée et de sortie, un élément coulissant axialement contraint à tourner avec l'une desdites pièces, plusieurs billes pouvant pénétrer dans des paires respectives de logements dans des faces voisines dudit élément et de l'autre pièce, et un dispositif élastique poussant lesdites faces l'une vers l'autre, le long de l'axe de rotation du limiteur, de manière à maintenir les billes dans les logements pour que ces billes transmettent la force motrice de la pièce d'entrée à la pièce de sortie jusqu'à une valeur prédéterminée du couple à laquelle elles sortent des logements et écartent lesdites faces suivant ledit axe de rotation pour débrayer le limiteur de couple, limiteur caractérisé en ce qu' il comporte un dispositif destiné à interdire son débrayage dans le cas d'un couple excessif au démarrage, ledit dispositif étant rendu automatiquement inopérant par la force centrifuge lorsque le couple a diminué jusqu'à une valeur inférieure à celle à laquelle le limiteur de couple a été réglé pour débrayer. 2. Limiteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ceque le dispositif qui interdit son débrayage dans le cas de couple excessif au démarrage consiste en une pièce d'enclenchement mobile radialement sous lteffet de la force centrifuge et contre l'effet d'un autre dispositif élastique. 3. Limiteur de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'enclencheent consiste en une cheville supportée par ledit iément et pénétrant, sous l'effet de l'autre dispositif élastique, dans un trou ménagé dans ladite première pièce. 4. Limiteur de couple selon 5 revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit autre dispositif élastique consiste en un ressort. 5. Limiteur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce Qu'il comporte un dispositif mécanique d'enclenchement destiné à interdire automatiquement le nouvel embrayage du limiteur de couple après son débrayage sous l'effet d'un couple excessif.