Brevet FR2472121A1 — publié le 19810626

Dispositif hydraulique de transmission rotative à limitation de couple La présente invention concerne un dispositif hydraulique de transmission rotative à limitation de couple, capable de transmettre d'un arbre moteur à un arbre récepteur un mouvement de rotation autour d'un axe lorsque le couple résistant est inférieur à un couple maximal, ce mouvement n'étant plus transmis pour un couple résistant supérieur à ce couple maximal. On connait un dispositif hydraulique de ce type, comportant une pompe hydraulique entrainée en rotation par l'arbre moteur et un moteur hydraulique alimenté par le liquide sortant de la pompe, l'arbre récepteur étant accouplé à celui du moteur hydraulique. Ce dispositif comporte en outre un limiteur de la pression du liquide alimentant le moteur. Ce limiteur peut être une valve qui s' ouvre pour une valeur de pression prédéterminée, cette valve étant disposée sur la canalisation reliant la sortie de la pompe à l'entrée du moteur hydraulique. On sait que le couple développé par un moteur hydraulique est proportionnel à la pression du liquide hydraulique qui l'alimente. La pression prédéterminée à laquelle la valve s'ouvre correspond au couple maximal qu'on désire transmettre. Si la pression du liquide sortant de la pompe atteint la valeur prédéterminée, le couple résistant étant alors égal au couple maximal, la valve s'ouvre et le liquide s'échappe à travers elle vers un réservoir d'où il peut être de nouveau aspiré par la pompe. ta pression. du liquide alimentant le moteur se stabilise donc à la valeur prédéterminée et tant que le couple résistant reste supérieur au couple maximal'qu'on désire transmettre, le moteur hydraulique est arrêté et n'entraine plus l'arbre récepteur. Si la pression du liquide sortant de la pompe redescend au-dessous de la valeur prédéterminée, la valve se ferme de nouveau et le moteur dont le couple est alors supérieur au couple résistant entraine l'arbre récepteur. Le dispositif hydraulique connu décrit ci-dessus présente l'inconvénient d'être assez onéreux et d'avoir un encombrement important souvent incompatible avec l'utilisation désirée. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif hydraulique de transmission rotative à limitation de couple particulièrement simple, compact et relativement bon marché. La présente invention a pour objet un dispositif hydraulique de transmission rotative à limitation de couple, capable de transmettre d'un arbre moteur à un arbre récepteur un mouvement de rotation autour d'un axe lorsque le couple résistant est inférieur à un couple maximal, ce mouvement n'étant plus transmis pour un couple résistant supérieur au couple maximal, comportant - une pompe hydraulique à pistons comprenant un premier élément muni de cavités cylindriques et un deuxième élément comportant une surface polie, les pistons pénétrant dans les cavités et ltextrémité libre de ces pistons portant sur la surface polie par compression d'organes élastiques, les premier et deuxième éléments étant montés en rotation l'un par rapport à l'autre suivant ledit axe, une extrémité de l'arbre moteur étant fixée sur l'un desdits premier et deuxième éléments, la surface polie étant disposée par rapport au premier élément de façon que les pistons coulissent dans les cavités suivant un mouvement alternatif lorsque l'un des premier et deuxième éléments tourne par rapport à l'autre autour dudit axe, la pompe étant alors capable, grâce au mouvement alternatif des pistons-, de refouler hors des cavités un liquide hydraulique préalablement aspiré à l'intérieur des pistons et des cavités, - et une valve en contact avec le liquide refoulé, cette valve s'ouvrant lorsque la pression du liquide refoulé dépasse une valeur prédéterminée, caractérisé en ce que - l'autre desdits premier et deuxième éléments est fixé à une extrémité de l'arbre récepteur, l'arbre moteur et l'arbre récepteur étant alignés suivant ledit axe, - et que ladite pompe hydraulique comporte en outre une enveloppe métallique fixe entourant lesdits premier et deuxième éléments et comportant des paliers étanches dans lesquels peuvent tourner les arbres moteur et récepteur autour dudit axe, l'espace compris à l'intérieur de ltenveloppe autour des pistons et des premier et deuxième éléments étant rempli dudit liquide hydraulique, une chambre ménagée à l'intérieur dudit premier élément, et des canaux conduisant le liquide refoulé de la sortie des cavité à ladite chambre, ladite valve étant placée sur une paroi de ladite chambre pour la faire communiquer, lorsque la valve est ouverte, avec ledit espace compris à l'intérieur de l'enveloppe, et des moyens pour aspirer dans les cavités le liquide contenu dans ledit espace lorsque l'arbre moteur tourne autour dudit axe par rapport à l'arbre récepteur, de sorte que - lorsque la pression du liquide refoulé est inférieure à ladite valeur prédéterminée, le liquide refoulé est bloqué dans ladite chambre par ladite valve fermée, cette pression provoquant l'immobilisation du premier élément par rapport au deuxième élément et par suite l'entrai- nement en rotation de l'arbre récepteur par l'arbre moteur, - et lorsque la pression du liquide refoulé atteint ladite valeur prédéterminée, le liquide refoulé s'écoule à travers ladite valve dans ledit espace, de façon à créer, par rotation de l'arbre moteurs une circulation interne du liquide contenu dans la pompe, l'arbre récepteur restant fixe. Une forme particulière d'exécution de l'objet de la présente invention est décrite ci-dessous, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif hydraulique selon l'invention. Sur la figure est représenté un barillet cylindrique 1 solidaire d'un arbre moteur 2 dont l'axe 3 coïncide avec celui du barillet. Le barrillet 1 comporte des cavités cylindriques telles que 4 parallèles à l'axe 3 et régulièrement réparties autour de cet axe. Ces cavités débouchent sur une face plane 5 du barillet 1, cette face étant perpendiculaire à l'axe 3. Un arbre récepteur 6 d'axe 3 comporte à une de ses extrémités un élément cylindrique 7 dont une face plane 8 est polie, cette face étant disposée en regard de la surface 5 du barillet 1 et inclinée par rapport à la surface 5. Un piston tubulaire tel que 9 pénètre à l'intérieur de chaque cavité 4 et l'extrémité libre 10 du piston 9 porte sur la face 8 par l'intermédiaire de patins annulaires tels que 11. La compression d'un ressort tel que 12 disposé entre le fond de la cavité 4 et le piston 9 assure un bon contact entre le patin 11 et la face 8. L'extrémité 10 du piston 9 a la forme d'une calotte sphérique de façon à favoriser le pivotement du piston 9 lorsque l'arbre 2 tourne par rapport à 11 arbre 6. La calotte sphérique comporte une ouverture 13 mettant en communication les volumes internes du patin 11 et du piston 9. L'élément 7 comporte sur environ une moitié de la face 8, une ouverture semi circulaire 29 qui communique par des canaux internes avec une ouverture latérale 30 disposée sur la surface cylindrique de l'élément 7. L'ouverture semi circulaire 29 est disposée sur la face 8 de façon à mettre en communication l'ouverture latérale 30 avec le volume interne du patin, tant que-le patin 11 glisse sur ladite moitié de la face 8. La moitié de la face 8 sur laquelle est située l'ouverture 29 est celle sur laquelle glissent les pistons d'aspiration tels que 33 dont l'extrémité 34 s'éloigne de la surface 5 du barillet lorsque l'arbre 2 tourne par rapport à l'arbre 6 dans un sens déterminé. Le fond de chaque cavité 4 communique avec un canal 14 par l'intermédiaire d'une soupape 15. Les canaux 14 partant des différentes cavités 4 convergent perpendiculairement à l'axe 3 vers une chambre cylindrique 16 d'axe 3 disposée à l'intérieur du barillet entre les cavités 4. Dans la chambre 16 est disposée coaxialement une pièce cylindrique 17 appliquée par compression d'un ressort 19 sur un épaulement 18 ménagé sur. la surface cylindrique de la chambre 16. Dans la position représentée sur la figure, la pièce 17 appliquée sur l'épaulement 18 obstrue un orifice 35 situé sur la surface cylindrique de la chambre 16. L'orifice 35 est en communication, par un canal 36 ménagé dans le barillet 1, avec un autre orifice 37 situé sur la surface cylindrique extérieure du barillet 1. L'épaulement 18 est situé dans la chambre 16 à proximité de l'arrivée des canaux 14. Une soupape 20 est disposée axialement sur une face plane 21 de la chambre 16 de façon à faire communiquer cette chambre lorsque la soupape 20 est ouverte avec l'espace compris entre les surfaces 5 et 8. La pièce cylindrique 17 est munie d'une percée axiale 22 de façon à permettre à un liquide hydraulique de circuler librement dans tout le volume de la chambre d'un côté à l'autre de la pièce 17. Une enveloppe métallique 23 entoure le barillet 1 et l'élément 7, et comporte des paliers étanches 24 et 25 dans lesquels peuvent tourner autour de l'axe 3 respectivement les arbres moteur 2 et récepteur 6 grâce à des roulements tels que 26, 27 et 28. L'enveloppe métallique 23 peut comporter des ouvertures telles que 31 et 32 en communication avec un réservoir auxiliaire non représenté. Le dispositif décrit ci-dessus et représenté sur la figure fonctionne de la manière suivante. L'espace compris à l'intérieur de l'enveloppe 23 autour des pistons, du barillet 1 et de l'élément 7 est rempli d'un liquide hydraulique de façon à constituer une réserve de liquide non comprimé. Le liquide non comprimé pénètre dans le volume interne des pistons tels que 33 à travers les ouvertures 30 et 29. On remplit aussi du même liquide hydraulique le volume interne des cavités 4, des pistons 9, des canaux 14 et de la chambre 16 qui ne sont pas en communication avec la réserve de liquide non comprimé. On accouple ensuite l'arbre 2 avec le moteur d'entrainement et l'arbre 6 avec le système à entraîner en rotation. La soupape 20 ne s'ouvre que pour une pression prédéterminée de liquide dans la chambre 16. Par contre les soupapes telles que 15 sont tarées à une pression très faible, de façon à n'opposer qu'une très faible résistance au passage du liquide de la cavité 4 au canal 14. Ces soupapes 14 interdisent par contre tout passage de liquide en sens inverse. Le liquide contenu dans les pistons 9, les cavités 4 les canaux 14 et la chambre 16, qui ne sont pas en communication avec la réserve de liquide, subit une compression qui résulte du couple résistant appliqué à l'arbre 6. Si la pression du liquide comprimé reste inférieure à la pression prédéterminée d'ouverture de la soupape 20, le barillet 1 est immobilisé par rapport à l'élément 7. En effet, la pression du liquide dans les pistons tels que 9 s'oppose à la pénétration de ces pistons à l'intérieur des cavités 4. Donc l'arbre 2 entraîne l'arbre 6 à la même vitesse que lui. Si par contre, pour une certaine valeur du couple résistant appliqué sur l'arbre 6,la pression du liquide dans les pistons tels que 9 et la chambre 16 atteint la pression prédéterminée, la valve 20 s'ouvre permettant le passage du liquide refoulé hors des cavités, de la chambre 16 vers la réserve de liquide non comprimé. Une circulation interne de liquide s'amorce donc entre la réserve et le volume interne des pistons 9. En effet, pour compenser l'entrée de liquide comprimé dans la réserve, du liquide non comprimé est aspiré dans les pistons tels que 33 en communication avec la réserve et l'extrémité 34 des pistons 33 s'éloigne progressivement de la surface 5 sous l'effet des ressorts 38.Les pistons coulissent donc alternativement dans leurs cavités et leur extrémité glisse par l'intermédiaire des patins sur la face polie 8.Le dispositif fonctionne comme une pompe ordinaire, l'arbre 6 restant non entrainé et immobile. Bien entendu, si le couple résistant exercé sur l'arbre récepteur 6 décroit, la pression de liquide baisse dans la chambre 16, la valve 20 se ferme et l'arbre 6 est de nouveau entraîné. A chaque valeur de la pression prédéterminée d'ouverture de la valve 20 correspond une valeur du couple résistant maximal qui peut être entrainé par le dispositif. Donc le tarage de la pression d'ouverture de la valve 20 permet de régler la valeur de ce couple résistant maximal. Lorsque le couple maximal est important, la réalisation d'une valve 20 à pression d'ouverture et débit élevés peut poser des problèmes technologiques délicats. On réalise alors la variante de réalisation représentée sur la figure, comportant en outre la pièce cylindrique 17, le ressort 19 et le canal 36. Dans ce cas, la valve 20 est une valve toujours tarée à la pression hydraulique prédéterminée, mais n'autorisant qu'un faible débit. Ce dernier est suffisant pour créer dans la chambre 16 à proximité de la valve une dépression hydraulique qui provoque un déplacement de la pièce 17 vers la paroi plane 21 de la chambre 16 par compression du ressort 19. Ce déplacement libère l'orifice 35 qui autorise un débit important du liquide comprimé vers la réserve non comprimée.Cette disposition a l'avantage d'augmenter la précision qu'on peut obtenir en pratique sur la valeur du couple résistant maximal. L'utilisation éventuelle d'un réservoir auxiliaire extérieur à l'enveloppe 23 et en communication avec le volume interne de cette enveloppe par les ouvertures 31 et 32 permet de réduire, si c'est nécessaire, la température du liquide hydraulique en circulation dans le dispositif. Le dispositif selon la présente invention peut être appliqué par exemple à l'entraînement d'un treuil monté sur un véhicule automobile. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier on peut sans sortir du cadre de l'invention remplacer certains moyens techniques par des moyens équivalents. C'est ainsi que dans le dispositif décrit ci-dessus, le barillet a pistons parallèles, solidaire de l'arbre moteur, peut être remplacé par un élément à pistons radiaux, l'élément comportant une face polie solidaire de l'arbre récepteur étant alors remplacé par une pièce cylindrique entourant l'élément à pistons radiaux et excentrée par rapport à lui. En outre il est possible d'intervertir les arbres moteur et récepteur, l'arbre récepteur étant par exemple solidaire du barillet. REVENDICATIONS 1/ Dispositif hydraulique de transmission rotative à limitation de couple, capable de transmettre d'un arbre moteur à un arbre récepteur un mouvement de rotation autour d'un axe lorsque le couple résistant est inférieur à un couple maximal, ce mouvement n'étant plus transmis pour un couple résistant supérieur au couple maximal, comportant - une pompe hydraulique à pistons comprenant un premier élément muni de cavités cylindriques et un deuxième élément comportant une surface polie, les pistons pénétrant dans les cavités et 11 extrémité libre de ces pistons portant sur la surface polie par compression d'organes élastiques, les premier et deuxième éléments étant montés en rotation l'un par rapport à l'autre-suivant ledit axe, une extrémité de l'arbre moteur étant fixée. sur l'un desdits premier et deuxième éléments, la surface polie étant disposée par rapport au premier élément de façon que les pistons coulissent dans les cavités suivant un mouvement alternatif lorsque l'un des premier et deuxième éléments tourne par rapport à l'autre autour dudit axe, la pompe étant alors capable, grâce au mouvement alternatif des pistons, de refouler hors des cavités un liquide hydraulique préalablement aspiré à l'intérieur des pistons et des cavités, - et une valve en contact avec le liquide refoulé, cette valve s'ouvrant lorsque la pression du liquide refoulé dépasse une valeur prédéterminée, caractérisé en ce que - l'autre desdits premier et deuxième éléments est fixé à une extrémité de l'arbre récepteur, l'arbre moteur et l'arbre récepteur étant alignés suivant ledit axe, - et que ladite pompe hydraulique comporte en outre une enveloppe métallique fixe entourant lesdits premier et deuxième éléments et comportant des paliers étanches dans lesquels peuvent tourner les arbres moteur et récepteur autour dudit axe, l'espace compris à l'intérieur de l'enveloppe autour des pistons et des premier et deuxième éléments étant rempli dudit liquide hydraulique, . une chambre ménagée à l'intérieur dudit premier élément, . et des canaux conduisant le liquide refoulé de la sortie des cavité à ladite chambre, ladite valve étant placée sur une paroi de ladite chambre pour la faire communiquer, lorsque la valve est ouverte, avec ledit espace compris à l'intérieur de l'enveloppe, et des moyens pour aspirer dans les cavités le liquide contenu dans ledit espace lorsque l'arbre moteur tourne autour dudit axe par rapport à l'arbre récepteur, de sorte que - lorsque la pression du liquide refoulé est inférieure à ladite valeur prédéterminée, le liquide refoulé est bloqué dans ladite chambre par ladite valve fermée, cette pression provoquant l'immobilisation du premier élément par rapport au deuxième élément et par suite l'entrai- nement en rotation de l'arbre récepteur par l'arbre moteur, - et lorsque la pression du liquide refoulé atteint ladite valeur prédéterminée, le liquide refoulé s'écoule à travers ladite valve dans ledit espace, de façon à créer, par rotation de l'arbre moteur une circulation interne du liquide contenu dans la pompe, l'arbre récepteur restant fixe. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre est cylindrique, lesdits canaux débouchant à une extrémité longitudinale de la chambre, ladite valve étant disposée à l'autre extrémité de la chambre et qu'il comporte en outre une pièce cylindrique disposée coaxialement dans la chambre et des moyens élastiques pour appliquer cette pièce sur cette autre extrémité, la surface cylindrique de la chambre comportant un orifice obturé par la pièce lorsqu'elle est appliquée sur cette autre extrémité, cet orifice communiquant avec ledit espace, la pièce cylindrique comportant une percée pour laisser passer dans la chambre le liquide refoulé, de sorte que, lorsque la pression du liquide refoulé est inférieure à ladite valeur prédéterminée, la pièce reste appliquée sur ladite autre extrémité, la valve étant fermée, et que lorsque la pression du liquide refoulé dépasse ladite valeur prédéterminée, la dépression provoquée par l'ouverture de la valve entraine un déplacement de la pièce vers la valve par compression desdits moyens élastiques, le déplacement de la pièce libérant ledit orifice de façon à permettre au liquide refoulé de pénétrer dans ledit espace. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir auxiliaire de liquide hydraulique communiquant avec ledit espace par des canalisations. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe dudit cylindre coIncide avec l'axe des arbres moteur et récepteur.