Brevet FR2462612A1 — publié le 19810213

La présente invention concerne un accouplement entre un élément moteur et un élément récepteur entratnant des organes ou machines de puissance. L'invention vise à réaliser un accouplement amovible simple capable d'effectuer une transmission de mouvement de l'élément moteur à l'élément récepteur (généralement ce sera un arbre moteur et un arbre récepteur), en deçà d'une certaine valeur de couple, et d'effectuer un désaccouplement Si ce couple est dépassé soit par suite dtun excès de puissance au niveau de l'élément moteur, soit à cause d'un couple de réaction excessif sur l'élément récepteur. Un tel type d'accouplement à limitation de couple peut trouver son application dans un grand nombre de machines soumises de part leur nature et leur fonction à des variations de couple incontrOlables,par exemple dans les machines agricoles (obstacles sur le parcours des instruments agricoles), les machines de broyage ou concassage (objets trop durs ou volumineux pour outre absorbés facilement par la machine), machines textiles, turbines etc. Pour réaliser un tel accouplement, la présente invention prévoit déåà que l'un des éléments (moteur ou récepteur ) comporte une portion d'arbre cylindrique, tandis que l'autre comporte un manchon pourvu d'un alésage cylindrique de diamètre intérieur notablement plus important que l'arbre cylindrique, ce manchon entourant l'arbre cylindrique. ue plus, on prévoit selon l'invention une première bague fendue tronconique extérieurement, enfilée sur l'arbre cylindrique et une seconde bague fendue tronconique intérieurement, enfilée sur la première, une garniture de friction en forme de bague entourant la seconde bague fendue et venant en contact étroit par sa surface intérieure avec cette dernière et par sa surface extérieure avec l'alésage cylindrique intérieur du manchon dudit autre élément, et un moyen de déplacement axial et de maintien des bagues coniques l'une par rapport à l'autre, capable d'effectuer sous l'effet de ce déplacement axial un serrage de la garniture de friction entre la seconde bague tronconique intérieurement et l'alésage cylindrique du manchon. lie système fonctionne de la manière suivante l'accouplement une fois mis en place et serré par les moyens de déplacement axial des bagues tronconiques, la friction de la garniture contre l'alésage intérieur du manchon est suffisante pour que ltélémont moteur entrain normalement l'élément récepteur. Cependant si le couple FlentraSnement ou de réaction devient trop fort, il y a un début de glissement de la garniture de friction contre la surface intérieure de l'alésage du manchon, et ee glissement provoque rapidement un échauffement du métal de ce manchon, donc une dilatation de ce dernier qui facilite le glissement et dissocie l'élément moteur de l'élément récepteur. Après refroidissement et éventuellement resserrage des bagues tronconiques par le moyen de déplacement axial, pour tenir compte de l'usure de la garniture lors du glissement, l'accouplement est de nouveau prtt à travailler. La garniture de friction est par exemple en ferodo (amiante mélangée à des résines thermodurcissables) ou en un autre matériau assurant avec un métal un fort coefficient de friction et ayant de bonnes caractéristiques d'isolation thermique ainsi qu'un coefficient de dilatation thermique notablement plus faible que celui du métal constituant le manchon à alésage cylindrique avec lequel il est en contact. Les moyens de déplacement axial relatif des bagues fendue s tronconiques peuvent titre constitués de diverses manières, telles que par exemple - un serrage par une vis pénétrant en direction axiale dans un alésage percé à la fois dans les deux bagues tronconiques, au niveau de leurs surfaces en contact, la vis venant s'appuyer contre une partie formant butée dans l'une des bagues, et seule la partie d'alésage formée dans l'autre bague tronconique étant filetée (disposition de serrage avec vis antre cuir et chair" travaillant dans le sens du serrage). - un serrage par une vis pénétrant en direction axiale à la ois dans une collerette de l'une des bagues tronconiques et dans un alésage fileté percé dans l'autre bague, - un serrage par une bague filetée entourant une extrémité cylindrique filetée de l'une des bagues tronconiques, tout autour de la périphérie de cette extrémité, le vissage de la bague filetée sur cette extrémité assurant le déplacement axial relatif, et donc le serrage radial, des bagues tronconiques, - un serrage par vis pénétrant en direction axiale à la fois dans une collerette fixe contre laquelle prend appui dans une direction axiale l'une des bagues tronconiques, et pénétrant également dans l'autre bague tronconique pour coincer les bagues à la fois axialement et radialement. De manière générale, on peut prévoir des vis difé- rentes pour assurer le desserrage des bagues tronconiques, par un déplacement axial dans un sens opposé à celui qui provoque le serrage, ceci notamment en vue du remplacement des garnitures de friction une foisqa'elles sont usées. Le montage selon l'invention est adaptable à toutes sortes d'accouplements, que ce soit pour accoupler des arbres bout à bout, auquel cas on fixe un manchon à alésage cylindrique intérieur à une extrémité de l'un des arbres pour entourer 1'autre arbre et les bagues prévues selon l'invention, ou que ce soit pour accoupler un arbre cylindrique avec un élément en forme de manchon qui l'entoure. be réglage de la friction donc du couple limite au-delà duquel l'aceouplement glisse, est obtenu par un serrage avec une tension appropriée des moyens de déplacement axial des bagues tronconiques. Le système ne présente en fonctionnement normal aucun å eu donc aucune usure que celle de la garniture de friction et cette usure ne se produit que lorsqu'il y a glissement mais non en temps normal. Lorsqu'il y a usure, au bout d'un certain temps la garniture de friction doit titre remplacée et ceci est facile gracie au moyen de déplacement axial des bagues tronconiques. Enfin, comme autre avantage de l'accouplement selon l'invention, on peut préciser que son encombrement est très faible et qu'il ne présente aucun jeu radial ou axial entre l'élément moteur et l'élément récepteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente, en coupe axiale, un premier mode de réalisation selon l'invention - la figure 2 représente en coupe transversale l'accouplement de la figure 1 - la figure 3 represente en coupe axiale un autre mode de réalisation ; - la figure 4 représente en coupe axiale un troisième mode de réalisation - la figure 5 représente en coupe axiale un quatrième mode de réalisation - la figure 6 représente en coupe axiale un cinquième mode de réalisation selon l'invention. Sur la figure 1, on voit un premier arbre 10 à bout cylindrique et un second arbre 12 également à bout cylindrique, l'un des arbres par exemple l'arbre 10 constituant un arbre moteur et l'autre constituant un arbre récepteur destiné à entratner une machine quelconque. On peut noter qu'il n'y a pas de préférence pour le montage de l'accouplement selon l'invention, l'arbre moteur et l'arbre récepteur pouvant fort bien être inversés sans modifier l'accouplement; Sur arbre 10 est fixé un manchon 14 solidaire en rotation et en translation de l'arbre 10, l'extrémité 16 du manchon s'étendant axialement au-delà de l'extrémité de l'arbre 10 et présentant un alésage cylindrique creux 18 de diamètre sensiblement supérieur à celui de l'arbre 12, cet alésage étant centré sur l'axe de l'arbre 10. L'extrémité 16 du manchon 14 peut présenter des ailettes. L'accouplement entre l'arbre 12 et l'arbre 10 se fait par l'intermédiaire de la surface intérieure de l'alésage cylindrique du manchon 14, et par trois bagues, respectivement deux bagues tronconiques 20 et 22 et une bague cylindrique 24, ces bagues étant enfilées les unes sur les autres et interposées entre l'arbre 12 et l'alésage du manchon 16. loutes ces bagues sont fendues pour leur donner une élasticité facilitant leur mise en place à la fois sur l'arbre 12 et à l'intérieur du manchon 14. La bague 20 est une bague à alésage interieur cylindrique et sa surface intérieure peut s'adapter étroitement sur le bout d'arbre cylindrique 12. Sa surface extérieure est tronconique avec un léger angle de conicité (environ 100 par exemple). ta bague 22 est une bague dont l'alésage intérieur est tronconique avec une conicité complémentaire de celle de la bague 20 de manière que sa surface intérieure puisse s'adapter étroitement contre la surface extérieure de la bague 20. La surface extérieure de la bague 20 est cylindrique. Enfin, la bague 24 est cylindrique intérieurement et extérieurement. Elle peut 5' adapter étroitement à la surface extérieure de la bague 22 et à la surface intérieure de l'alésage cylindrique du manchon 16. A la figure 2 on voit en coupe transversale l'accouplement, avec en particulier les fentes des bagues fendues, respectivement 21 pour la bague 20, 23 pour la bague 22 et 25 pour la bague 24. On voit aussi une clavette 26 glissée dans une rainure de guidage ménagée à la fois sur l'arbre 12 et dans la surace intérieure de la bague 20, pour empêcher la rotation relative de l'arbre 12 et de la bague 20. Sn revenant à la figure 1, on voit les moyens de serrage de l'accouplement qui, dans ce mode de réalisation, sont constitues par des vis 28 pénétrant en direction axiale dans des alésages ménagés "entre cuir et chair" à la fois dans les deux bagues tronconiques 20 et 22, au niveau de leurs surfaces en contact. Un demi alésage 30 est donc formé dans la bague 20, tandis qu'un autre demi alésage 32 est formé dans la bague 22, les demi alésages formant un alésage complet lorsque les bagues sont enfilées l'une sur l'autre. Le demi alésage 30 formé dans la bague 20 n'est pas fileté tandis que le demi alésage 32 formé dans la bague 22 est fileté. Le demi alésage 30 se termine par une butée 34 contre laquelle la vis 28 vient prendre appui lorsqu'elle est vissée dans l'alésage fileté. Le serrage de la vis 28, aussitat qu'elle est arrivée en appui contre la butée 34 a pour effet de déplacer axialement (l'axe de la vis étant parallèle à l'axe de l'arbre i2) la bague 22, et ceci dans un sens tel que la pente de conicité des surfaces en contact des bagues 20 et 22 tende à faire monter la bague 22 sur la bague 20 en écartant radialement la bague 24 vers ltextérieur. On peut prévoir par exemple que plusieurs vis 28, et les alésages correspondant, sont prévus et répartis périphériquement autour des bagues. Par exemple, trois vis peuvent titre prévues pour équilibrer le serrage autour de l'arbre 12. On peut prévoir aussi des ensembles de vis et d'alésages de desserrage, opérant en sens contraire des vis 28. En effet, on conçoit en regardant la figure 1 que si on serre une vis 28, ce qui a pour effet de coincer fortement les bagues les unes contre les autres et contre 11 arbre et le manchon 14, le desserrage ultérieur de la vis 28 n'a pour effet que de retirer cette vis sans décoincer les bagues. On prévoit donc des vis non représentées qui opèrent en sens contraire, par exemple qui pénètrent dans des alésages comprenant une partie non filetée dans la bague 22, avec une butée comme la butée 34 également dans la bague 22, et une partie filetée dans la bague 20. Le serrage de la vis tire alors la bague 2U dans un sens correspondant au décoinçage des bagues coniques. Il est nécessaire bien entendu d'avoir auparavant desserré les vis 28 qui correspondent au coinçage. Les bagues 20 et 22 peuvent titre réalisées en métal, par exemple en acier. le manchon 14 est également en métal. Par contre, la bague 24 est une garniture de friction en un matériau présentant un faible coefficient de dilatation thermique et de bonnes caractéristiques de friction avec le métal constituant la surface cylindrique intérieure du manchon 14. Par exemple, les garnitures de friction 24 sont en ferodo (alliage d'amiante et de résines phénoliques thermodurcissables). L'angle de conicité des bagues 2U et 22 est choisi simplement suffisamment faible pour qu'il nty ait pas de risque de desserrage par des mouvements ou vibrations axiales provoqués par l'élément moteur ou l'élément récepteur de la mai ine. Le serrage plus ou moins important des vis 28 règle la force de friction entre l'arbre 12 et la surface intérieure du manchon 14, et règle donc le couple limite au-delà duquel l'accouplement glissera0 S'il y a glissement au-delà de couple, l'échauffement produit par la garniture de friction 24 sur la surface intérieure du manchon 14 provoque une dilatation de celui-ci, dilatation plus importante que celle de la garniture, ce qui facilite le désaccouplement des arbres 10 et 12. L'accouplement se resserre après refroidissement et il peut titre nécessaire de resserrer les vis 28 s'il y a eu usure excessive des garnitures pendant le glissement. Aux figures 3 et 4 on a représenté deux autres modes de réalisation selon l'invention, les mêmes éléments étant désignés par les mêmes références que sur les figures 1 et 2, à savoir l'arbre 10 et arbre 12 à bouts cylindriques, le manchon 14 et son extension 16 en forme de manchon creux ayant un alésage intérieur cylindrique de diamètre sensible ment plus important que celui de 11 arbre 12, la bague tronconique 20 enfilée sur l'arbre 12, la bague tronconique de conicité complélaentaire 22 enfilée sur la bague 20, et la bague annulaire de friction 24 interposée entre la surface extérieure de la bague 22 et l'intérieur du manchon 16. A la figure 3, la différence de réalisation avec la figure 1 réside dans le fait que la bague 22 s'étend axialement plus loin que la bague 20 et comporte une collerette périphérique 36 venant en regard d'une extrémité de la bague 20. Cette collerette périphérique 36 sert d'appui à des tetes 38 de vis 40 servant de moyens de déplacement axial relatif des bagues 20 et 22. étant donné que la collerette 36 stétend en regard d'une extrémité de la bague 20, on peut prévoir ici qu'au lieu d'avoir des vis "entre cuir et chair11, les vis 40 pénètrent axialement à la fois dans des alésages de la collerette 36 et dans des alésages filetés de la bague 20.Le serrage des vis a pour effet de rapprocher la bague 20 de la bague 36 dans un sens correspondant au coincement de la garniture 24 contre l'intérieur du manchon 16. Des vis de desserrage sont encore prévues de préférence; elles peuvent titre constituées grâce à des alésages filetés dans la collerette 36, le bout des vis prenant appui sur l'extrémité de la bague 20. À la figure 4 ladifférence de réalisation avec les figures 1 et 2 réside dans le fait que cette fois la bague 20 présente une prolongement axial 42 s'étendant au-delà de la bague 22. Ce prolongement axial 42 est annulaire et s'étend autour de l'arbre 12. Il est fileté sur sa surface extérieure et il coopère avec une bague annulaire 44 filetée intérieurement, qui prend appui contre le bord de la bague 22 de sorte que le vissage de la bague 44 autour du prolongement annulaire 42 a pour effet de déplacer axialement dans un sens correspondant au serrage de l'accouplement la bague 22 par rapport à la bague 20. Aux figures 5 et 6, on a représenté deux autres modes de réalisation qui concernent non plus l'accouplement bout à bout de deux arbres cylindriques 10 et 12 mais l'accouplement sur un arbre 10 d'un plateau 46 terminé à sa partie radialement intérieure par un manchon 48 s'étendant autour de 1'arbre 10, le diamétre intérieur du manchon 48 étant sensiblement supérieur au diamètre de l'arbre 10 pour permettre de loger les trois bagues annulaires qui forment l'accouplement selon l'invention. On a toujours une bague 20 fendue, à alésage intérieur cylindrique ajusté sur l'arbre 10 et à surface extérieure tronconique coopérant avec la surface intérieure tronconique de mEme conicité d'une bague 22. La garniture de friction 24 est encore une bague annulaire s'étendant autour de la bague 22. Pour faciliter le positionnement du plateau 46 au bon endroit de l'arbre 10, on peut prévoir que la bague 22 se termine d'un côté par une collerette 50 qui limite le déplacement axial du plateau 46 en servant de butée à une extrémité du manchon 48. De l'autre c6té du manchon 48, on peut prévoir par exemple une bague annulaire 52 s'étendant radialement autour de l'arbre 10, dont elle peut etre ou non solidaire, cette bague 52 s'étendant sur toute la hauteur des trois bagues superposées et d'au moins une partie du manchon 48 auquel elle sert de butée de l'autre c8té du manchon par rapport à la collerette 50 de la bague 22. La bague 52 vient en appui contre l'extrémité de la bague tronconique 22 et on peut prévoir que les moyens de déplacement axial des bagues 20 et 22 l'une par rapport à l'autre comprennent des vis 40 réparties autour de l'arbre 10, leurs têtes 38 prenant appui à l'extérieur de la bague 52 et pénétrant à la fois dans un perçage de la collerette 52 et dans un alésage fileté, ménagé axialement dans 11 extrémité de la bague 20. Le serrage des vis 38 opère une traction de la bague 20 à partir d'un appui constitué par la bague 52 qui limite le déplacement axial de la bague 22 d'une manière analogue à celle qui a été décrite en référence à la figure 3. A la figure 6, on a représenté également une variante de réalisation très semblable à celle de la figure 5 avec pour seule différence que la bague tronconique extérieure 22 présente une collerette 54 s'étendant radialement vers l'intérieur en regard d'une extrémité de la bague 20, les vis 40 pénétrant à la fois -dans la bague 52, dans la collerette 54 de la bague 22 (perçage lisse dans ces deux bagues) et dans ltestrémité de la bague 20 (alésage fileté dans cette bague. On a ainsi décrit plusieurs modes de réalisation montrant comment on peut appliquer de manières diverses l'invention. On notera évidemment qu'il est possible d'envisager que l'arbre 10 ait un diamètre plus important que l'arbre 12 et qu'il possède un alésage en forme de manchon creux de sorte qu'il n'est pas nécessaire de rapporter un manchon supplémentaire 14. On peut envisager également qu'au lieu de prévoir une bague tronconique 20, le bout d'arbre 12 soit lui-mEme alésé avec une certaine conicité sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. RSSENDICATIOSS 1. Accouplement limiteur de couple pour relier un élément moteur à un élement récepteur, caractérisé par le fait que leun des éléments comporte une portion d'arbre cylindrique et l'autre comporte un manchon pourvu d'un alésage cylindrique de diamètre notablement plus important que celui de l'arbre cylindrique, ce manchon entourant l'arbre cylindrique, et par le fait qu'il est prévu une première bague fendue tronconique extérieurement, enfilée sur l'arbre cylindrique, une seconde bague fendue tronconique intérieurement, enfilée sur la première, une garniture de friction en forme de bague entourant la seconde bague fendue et venant en contact étroit par sa surface intérieure avec cette dernière et par sa surface extérieure avec la surface intérieure de l'alésage cylindrique du manchon dudit autre élément, et un moyen de déplacement axial relatif des bagues coniques l'une par rapport à l'autre, capable d'effectuer, sous 11 effet du déplacement axial, un serrage de la garniture de friction sur le manchon de l'autre élément. 2. Accouplement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la garniture de friction est en matériau du type lerodo ayant un bon coefficient de friction avec le métal et un coefficient de dilatation thermique notablement plus faible que celui du matériau du manchon dudlt autre élément. 3. Accouplement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen de déplacement axial relatif des bagues tronconiques est constitué par des vis pénétrant en direction axiale dans un alésage percé à la fois dans les deux bagues tronconiques, au niveau de leurs surfaces en contact, la vis venant s'appuyer contre une partie formant butée dans lune des bagues et seule la partie d'alésage formée dans l'autre bague étant filetée. 4. Accouplement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen de déplacement axial relatif des bagues tronconiques est constitué par des vis pénétrant en direction axiale à la fois dans une collerette de l'une des bagues tronconiques et dans un alésage fileté percé dans l'autre bague. 5. Accouplement selon ltune des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen de déplacement axial relatif des bagues tronconiques est constitué par une bague filetée entourant un prolongement axial fileté extérieurement de l'une des bagues, la bague prenant appui contre l'autre bague. b. Accouplement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen de déplacement axial relatif est constitué par des vis pénétrant en direction axiale à la fois dans une collerette percée placée autour de l'arbre et dans un alésage fileté percé dans l'une des bagues, l'autre bague prenant appui sur la collerette. 7. Accouplement selon l'une des revendications 1 à 6, cZractérisé par le fait qu'il est prévu un moyen de déplacement axial relatif supplémentaire pour agir sur les bagues tronconiques dans un sens de desserrage de l'accouplement.