Brevet FR2401360A1 — publié le 19790323

La présente invention concerne un accouplement élastique pour arbres de machine composé de plusieurs blocs de caoutchouc réunis en un anneau de caoutchouc, entre lesquels s'étendent alternativement les branches d'un moyeu central en étoile et des élé ments métalliques, et d'un bottier entourant extérieurement ledit anneau de caoutchouc et à la périphérie interne duquel s'appuient toujours radialement deux blocs de caoutchouc voisins L'accouplement élastique rotatif des extrémités d'arbres de ma-l chine s'effectue friquemment au moyen d'accouplements constitués par un anneau de caoutchouc polygonal dans lequel sont insérés, par vulcanisation, dans les zones annulaires intermédiaires à chaque paire de blocs de caoutchouc contigus, des éléments mOtal- liques de jonction avec l'une ou l'autre des extrémités d'arbres, alternativement . Les éléments métalliques, en forme de douilles, comportent des alésages axiaux destinés à recevoir des boulons ou rivets de fixation Dans l'accouplement d'arbres décrit dans la Demande de Brevet Allemand OS 14 25 372, un élément métallique sur deux, alternativement, est remplacé par la branche d'un moyeu étoilé et les blocs de caoutchouc sont soumis, à l'état monté, à une tension de compression préalable par déplacement radial des éléments métalliques préalablement insérés par vulcanisation sur un cercle primitif plus grand .Pour faciliter le montage, les anneaux de caoutchouc sont souvent pourvus d'un collier de serrage qu'on élimine après montage de l'accouplement D'autre part, on a essayé, comme le montre la Demande de Brevet Allemand AS 14 50 191, d'entourer d'un bottier annulaire l'anneau de caoutchouc d'un tel accouplement, un élément métallique sur deux, alternativement, étant d'une seule pièce avec le bottier ou soudé à lui, pour engendrer, dans les blocs de caoutchouc, par réduction du diamètre du bottier, la t-ension préalable indispensable au fonctionnement parfait du dispositif .Mais étant donné l'indispensable permanence des formes du boitier, on devait exercer une pression radiale considérable pour obtenir une déformation permanente de ce dernier La division des éléments métalliques en deux parties de section transversale en V, s'embottant axialement l'une dans l'autre, la partie radialement interne étant fixée aux blocs de caoutchouc par vulcanisation tandis que la partie radialement externe fait radialement saillie du bottier annulaire dont il fait partie in- tégrante, conformément au Modèle d'Usage Allemand 1.858.495, exige un bottier de forme compliquée et difficile à fabriquer dont l'exactitude dimensionnelle est presque irréalisable La présente invention procède de l'accouplement élastique d'arbres déjà connu par la Demande de Brevet Allemand OS 21 30 247, dans lequel l'anneau de caoutchouc,fait de blocs de caoutchouc tangentiels dans lesquels est vulcanisé un moyeu étoilé et. comportant des éléments métalliques de fixation aux extrémités d'arbres, est entouré d'un bottier annulaire simple . Tandis que la partie du bottier entourant extérieurement l'anneau de caoutchouc sert essentiellement au maintien de la tension préalable dans les blocs de caoutchouc, la fixation des éléments métalliques et du moyeu étoilé aux flasques d'arbres respectifs est assurée par des vis pénétrant axialement par des évidements appropriés des éléments métalliques et des branches do moyeu .Pour la transmission du couple de rotation prédéterminé, compte tenu de la position du cercle primitif des vis et de leur longueur pour atteindre la tension préalable axiale nécessaire, ces vis doivent avoir une section transversale assez forte de sorte que, outre un plus grand encombrement, le poids et le moment d'inertie deviennent trop élevés pour certains cas d'application . La présente invention a pour objet de réaliser un accouplement élastique d'arbres du genre précité possddant une capacité de charge de couple de rotation élevée pour un encombrement, un poids et un moment d' inertie minimaux, et un volume de caoutchouc minimal Ce but est atteint, conformément à l'invention* par un dispositif dans lequel les éléments métalliques disposés entre les blocs de caoutchouc s'appliquent somatiquement et/ou dynamiquement, par leur surface limite périphérique, à la périphérie interne du bortier et sont joints à ce dernier par des éléments de fixation radiaux .L'avantage particulier de l'application somatique et/ou dynamique des éléments métalliques à la périphérie interne du bottier conjointement avec une fixation radiale additionnelle des deux parties l'une à l'autre provient de ce que la force tangen tielle dérivée d'un couple de rotation maximal prédéterminé à transmettre prend la plus petite valeur possible du fait qu'on utilise le plus grand diamètre possible pour la sone de fixation des éléments métalliques avec le bottier, ce qui permet de rédui- re les dimensions du bottier et des éléments de fixation Alors qu'un joint positif suffisant, sous forme d'une empreinte s'enfonçant radialement dans la paroi externe du bottier, suffit pour que les surfaces limites périphériques des éléments mOtal- ligues pourvues de creux ou de reliefs correspondants, épousent positivement la surface-périphérique interne du bottier, il su9- fit d'une vis de fixation assez mince et assez courte pour stabiliser les éléments métalliques, c'est à dire en éviter le basculement dans le sens périphérique sous l'influence du couple de rotation à transmettre .La profondeur radiale de l'empreinte devra, dans ce cas, correspondre au moins à la hauteur de la tOte de vis pour ne pas rompre, pour des raisons de sécurité, le profil périphérique circulaire externe du bottier Pn outre, la solution proposée permet en premier lieu de renoncer complètement à un joint somatique entre les éléments métalliques et le bottier et de réaliser un joint complètement dynamique tel qu'un joint par frottement, le couple de frottement résultant de la somme de toutes les forces radiales entrant en action entre les éléments métalliques et le bottier correspondant au moins au couple de rotation à transmettre .Les forces radiales pourront, ou bien résulter uniquement de la tension préalable des blocs de caoutchouc, ou bien Autre engendrées à l'aide d'une vis ae serrage radiale entre l'élément métallique et le bottier Pour obtenir un couple de frottement suffisamment'levé avec des forces radiales relativement faibles, on peut également augmenter le coefficient de-frottement entre 11 élément métallique et le bottier, ce qui se fait, de préférence, avec une garniture frottante insérée entre les deux parties et qui, pour des raisons techniques de simplification de la fabrication, prendra la forme d'une couche de caoutchouc fixée aux éléments métalliques . Nais on pourra concevoir, au lieu cru en plus de cette disposition, de revatir la surface périphérique interne du bottier d'une garniture frottante, comme les garnitures de freins connues . En donnant intentionnellement à la garniture frottante une épaisseur radiale variable dans le sens périphérique ou un contour périphérique s'épartant, vers I' intérieur, de la forme circulaire du bottier, on pourra également faire varier occasionnellement, dans des limites déterminées, l'intensité de la tension préalable dans les blocs de caoutchouc, donc le couple de rotation maximal à transmettre L'invention préconise en outre d'utiliser en même temps la garniture frottante comme amortisseur de flexions vibratoires dans la zone des branches du moyeu étoilé oscillant par rapport au bot- tier, l'ampleur de l'amortissement sur l'épaisseur radiale de la garniture, pour une surface interne circulsire du bottier, pou oyant être réglée de façon degressive ou progressive Les éléments métalliques utilisés dans l'accouplement d'arbres proposé pourront être des plaques métalliques simples telles que celles décrites dans le Brevet Allemand 1.273.996 qui, pour des raisons de simplicité, auront été découpées dans une plaquette de ttle et comporteront de préférence un boulon fileté intégrant, rendant superflues des vis séparées . L'épaisseur de ces plaques métalliques pourra être normalement plus faible que le diamètre du fond de filet du fait qu'on n'azura pas àappliquer de forces de serrage radiales élevées et qu'il suffira de filets ne portant que partiellement L'invention propose enfin, pour parfaire la stabilisation de la position angulaire des éléments métalliques, de munir ces derniers de prolongements axiaux, connus en soi, qui pénétreront dans des évidements correspondants d'un flasque radial du bottier, ces évidements devant être légèrement plus grands que les prolongements des éléments métalliques 1 il pourra y avoir intérêt à munir ces prolongements d'un revêtement de caoutchouc pour éviter les bruits de cliquetis .La destruction du revêtement de caout- choux est évitée par la transmission somatique et/ou dynamique du couple de rotation à la périphérie externe de l'anneau de ca caoutchouc L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à quelques exemples préférés, non limitatifs, de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels :: - la figure 1 est une vue fragmentaire de face et en coupe par tielle d'un accouplement élastiques d'arbres selon l'invention avec bottier et joint dynamique par frottement entre l'élément métallique et le bottier - la figure 2 est une coupe transversale partielle d'un autre accouplement élastique d'arbres selon l'invention, comportant également un joint dynamique par frottement entre l'élément métallique et le bottier - la figure 3 estune vue partielle de côté de l'accouplement d'arbres de la figure 2 - la figure 4 est une vue partielle périphérique de l'accouple ment d'arbres de la figure 2 - la figure 5 est une coupe transversale partielle de l'élément métallique et du bottier d'un autre mode de réslisation de l'invention ; et - la figure 6 est une vue fragmentaire de face et en coupe par tielle d'un accouplement élastique d'arbre selon l'invention comportant un joint somatique entre l'élément métallique et le bottier L1accouplement élastique d'arbres, partiellement représenté sur la figure 1, se compose d'un anneau de caoutchouc 1 formé de six blocs de caoutchouc 2 orientés tangentiellement et dans lesquels sont alternativement fixés, par vulcanisation, les branches 3 d'un moyeu étoilé 4 et des éléments métalliques 5 Alors que le moyeu étoilé comporte une denture interne 6 pour son montage sur une extrémité d'arbre non représentée, les éléments métalliques 5 servent à joindre l'anneau de caoutchouc I à un bottier annulaire 7 pouvant être joint, par exemple par soudage, par l'intermédiaire d'un flasque radial 8 (voir figure 2) à l'au- tre extrémité d'arbre, non représentée non plus Pour engendrer une tension préalable de compression dans les blocs de caoutchouc 2, les éléments métalliques ont d'abord été, confor mément à la Demande de Brevet allemand OS 14 25 372, fixés par vulcanisation dans l'anneau de caoutchouc 1 sur un cercle primitif de grand diamètre puis, serrés radialement, enfoncés avec l'anneau de caoutchouc 1 dans le bottier 7 . Le couple de rotation introduit dans l'anneau de caoutchouc 1 par une extrémité d'arbre, par exemple par l'intermédiaire du moyeu toile 4, est transmis élastiquement aux éléments métalliques 5 et, par l'effet de l'application, conforme à l'intention, de la surface limite externe 5a de l'élément métallique 5 à la périphérie interne 7a du bottier 7, conjugué avec lteffet du joint dynamique de frottement entre l'élément métallique 5 et le bottier 7, ce couple est également transmis audit bottier 7 et, de là, là, à l'autre ex- trémité d'arbre S Les forces radiales (forces normales) indispensables au joint dynamique de frottement proviennent, dans l'exem- ple représenté, pour moitié environ de la tension préalable des blocs de caoutchouc 2 et pour moitié environ d'un joint vissé radial 9 entre l'élément métallique 5 et le bottier 7 , Pour augmenter le couple de frottement agissant dans le sens périphérique, la surface périphérique interne 10 est recouverte d'une garniture frottante 11 en matière frottante fibreuse telle que celles utilisées dans les freins ou autres dispositifs semblables .Dans la zone périphérique des branches 3 du moyeu étoi lé, l'épaisseur radiale de la garniture frottante Il varie radialement de façon continue en s'écartant de la forme circulaire, de sorte quten cas de rotation relative du moyeu étoilé 4 en direction de la zone d'épaisseur croissante 11a de la garniture frottante Il, il se produit une action dtamortis ement progressive supplémentaire tandis qu'en cas de rotation en direction de la zone d'épaisseur décroissante 11b de cette même garniture 11, il se produit une action d'amortissement dégressive . Ce fait revêt une importance particulière dans l'application de ces accouplements d'arbres aux mécanismes d'entratnement des véhicules automobiles en raison des différences de charge en marche avant et arrière . Dans la variante d'accouplement représentée aux figures 2 à 4, l'élément métallique 13 consiste, conformément au Brevet Allemand 1.273.996, en une plaque métallique entourée de toutes parts d'un revêtement de caoutchouc 14 servant de garniture frottante dans la zone de la surface limite externe 15 avec le bottier 16 . Le vissage radial de l'élément métallique 13 auQbottier 16 est as suré par un appendice 17 en forme de boulon fileté, d'une seule pièce avec ltélément métallique 13, et dont le diamètre de noyau du filetage est plus grand que l'épaisseur de la plaque métallique, comme le montre la figure 4 . La force radiale produite par l'écrou 18, conjointement avec la force radiale élastique des blocs de caoutchouc précontraints 2', donne un couple de frottement supérieur au couple de rotation maximal à transmettre Pour éviter le basculement des éléments métalliques, en particulier de ceux ne comportant pas de système de vissage radial, on peut concevoir des prolongements axiaux supplémentaires 19, servant de guidages, comme les représentent les figures 2, 4 et 5 Ces prolongements vont pénétrer dans des évidements légèrement plus grands 20 du flasque 8 du bottier . Dans la configuration de la figure 5, l'évidement 20' est constitué par un renfoncement en cul de sac dans le flasque radial 8' et l'élément métallique 13 est immobilisé élastiquement dans cet évidement 20' par le prolongement axial 1? avec interposition d'un revêtement de caoutchouc 21 Enfin la figure 6 montre un joint somatique, ou par correspondan- ce de formes, entre 11 élément métallique 22 et le bottier 29 Â cette fin, le bottier fait d'un anneau de tale, comporte un renfoncement 24 'engageant dans un évidement correspondant 25 de la surface limite externe 26 de l'élément métallique trapé zoda1 22 et servant en même temps de logement à la tête 27 du boulon 28, la profondeur radiale de l'évidement correspondant à la hauteur de la tète de boulon de façon que, pour des raisons de sécurité, la périphérie externe 29 du bottier ne présente pas de parties saillant radialement REVENDICATIONS I. Accouplement clastique pour arbres de machine composé de plusieurs blocs de caoutchouc réunis en un anneau de caoutchouc, entre lesquels s'étendent alternativement les branches d'un moyeu central en étoile et des éléments métalliques, et d'un boîtier entaurant extérieurement ledit anneau de caoutchouc et a la périphérie interne duquel s'appuient toujours radialement deux blocs de caoutchouc voisins caractérisé en ce que les éléments métalliques disposés entre les blocs de caoutchouc s'appliquent somatiquement ou dynamiquement; par leur surface limite peripheriquet - å la périphérie interne du boîtier et sont joints a ce dernier par des éléments de fixation radiaux, 2. Accouplement élastique pour arbres de machine selon la ey.endication I, caractérisé en ce que les éléments de fixation radiaux sont constitues par des boulons filetés. 3. Accouplement élastique pour arbres de achaine selon l'une quelconque des Revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les surfaces limites périphériques des éléments métalliques et la surface périphérique interne du boîtier s'emboîtent somatiquement les unes dans les autres, 4. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications 1-, 2 ou 3, caracterise en ce que le boîtier comporte des renfoncements radiaux s'étendant dans des évidements correspondants des surfaces limites périphériques des céments métalliques. 5. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la profondeur radiale des renfoncements correspond au moins a la hauteur des tetes des boulons de fixation ou de leurs écrous, 6. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications I ou 2 > caractérisé en ce que le joint entre les éléments metalliques et le boîtier est un joint dynamique de frottement. 7. Accouplem,gnt el tique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications 11 3, 3 > 4; 5 OU 6 caractérisé en ce qu"iI est prévu au moins une garniture frottante entre le bottier et les éléments métalliques. 8. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Reyendcations 11 2, 3 4? 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la garniture frottante est consttuée par un revêtement de caoutchouc joint à l'élément métallique. 9, Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Reyendxcations 1 > 2, 3, 4 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que la surface périphérique interne du bottier est pourvue dtune garniture frottante. 10t Accouplement élastique pour arbres de machine selonl'une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que la surface périphérique interne de la garniture frottante s'écarte du contour périphérique circulaire du bottier, II. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que l'épaisseur radiale de la garniture frottante varie de façon continue dans le sens périphérique. 12. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que la garniture frottante est conformée de façon à avoir un effet d'amortissement dans la zone des branches du moyeu en étoile. 13. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications I, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caractérisé en ce que l'élément métallique, constitué de façon connue en soi par une plaque de métal, comporte un boulon filete d'une seule piece avec lui. 14. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caracté risé en ce que l'épaisseur de la plaque de métal est inférieure au diametre de noyau de filetage du boulon. 15,Accouplement élastique pour arbres de machineselon l'une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou14, caractérisé en ce-que le boîtier comporteun flasque radial présentant des évidements. pour la réception de prolongements axiaux des éléments métalliques, 16, Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15, caractérisé en ee que les évidements du flasque radial du boîtier ont la forme de renfoncements,17. Accouplement élastique pour arbres de machine selon l'une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, II, 12, 13, 14, 15 ou 16, caractérise en ce que les prolongements axiaux des éléments métalliques sont pourvus d'un revêtement de caoutchouc.