Brevet FR2485663A1 — publié le 19811231

Accouplement d'arbres à haute élasticité. L'invention concerne un accouplement d'arbres à haute élasticité, dans lequel les deux parties de l'ac- couplement peuvent se déplacer l'une par rapport à l'au- tre de façon élastique axialement, radialement et dans le sens de la rotation. Dans les accouplements d'arbres élastiques, on dis- tingue entre deux types de construction. Dans un type de construction, les éléments élastiques pour la trans- mission du couple de rotation sont constitués par des élastomères pour lesquels en général des parties métal- liques sont fixées par vulcanisation au niveau des ex- trémités de couplage. La caractéristique d'élasticité des accouplements d'arbres de ce type est linéaire, c'est-à-dire qu'ils sont mous en pleine charge, mais relativement durs en charge partielle. L'autre groupe d'accouplements comprend ceux pour lesquels les éléments élastiques pour la transmission du couple de rotation sont constitués par des élasto- mères dans lesquels des pièces en tissu sont interca- lées Dar vulcanisation. De tels accouplements ont une caractéristique progressive, c'est-à-dire qu'ils sont relativement durs en pleine charge, mais très mous en charge partielle. Les accouplements d'arbres du premier type ont un volume relativement important en tenant compte de la limite de charge des élastomères utilisés. Lorsque les éléments très élastiques se présentent sous la forme d'éléments de torsion, on peut bien sûr obtenir une mo- bilité radiale relativement importante, par contre, lors de déplacements axiaux, il apparait des forces de rappel importantes qui se traduisent par une possibili- té de déplacement axial extrêmement faible. Les accouplements d'arbres possédant une caracté- ristique progressive ont une capacité de transmission spécifiquenettement plus élevée en raison des pièces en tissu intercalées à l'intérieur des éléments de transmission élastiques, ce qui agit obligatoirement de façon favorable sur le volume. Les accouplements de ce type peuvent être plus petits et plus compacts. De tels accouplements peuvent accepter des déplacements radiaux et axiaux des arbres à accoupler, mais la mo- bilité radiale est nettement plus faible que dans le cas d'un accouplement avec une caractéristique linéai- re, dans lequel les éléments élastiques se présentent sous la forme d'éléments de torsion. Lorsque de tels accouplements d'arbres sont utilisés dans des installa- tions entraînées par un moteur Diesel, leur rigidité importante en pleine charge n'offre aucun inconvénient pour le fonctionnement normal. Dans le cas o le moteur fonctionne mal, par exemple dans le cas d'un mode de travail défectueux des cylindres individuels, il peut apparaître des états de fonctionnement dans lesquels il y a un danger d'apparition de charges trop importantes et par conséquent d'une détérioration de l'accouplement et/ou des dispositifs qui y sont couplés. Pour de nombreux cas d'utilisation d'accouplements d'arbres élastiques, il est souhaitable de disposer d'un accouplement dont la caractéristique a une allure fondamentalement progressive, mais dans lequel le rap- port de progression est plus faible que celui d'une caractéristique progressive courante, et que l'accou- plement possède de façon correspondante une élasticité en rotation plus importante en pleine charge. L'inven- tion se propose d'agencer un accouplement d'arbres de manière que sa caractéristique élastique satisfasse à ces exigences. Un tel accouplement d'arbres à haute élasticité se caractérise suivant l'invention en ce qu'il comporte deux types d'accouplements disposés l'un derrière l'au- tre du point de vue de la transmission des forces mais cependant réunis du point de vue constitution, à sa- voir un premier accouplement possédant une caractéris- tique linéaire dans lequel les éléments de transmis- sion élastiques sont constitués de préférence par des élastomères, et un second accouplement possédant une caractéristique progressive, dans lequel les éléments de transmission élastiques sont constitués de préfé- rence par des élastomères contenant des pièces inter- calaires de renforcement très résistantes. La caractéristique d'un tel accouplement d'arbres combiné est fondamentalement progressive, mais possède cependant un rapport de progression plus faible. Ceci signifie qu'en pleine charge, l'accouplement possède une élasticité en rotation plus importante qu'un ac- couplement courant possédant une caractéristique pro- gressive. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'accouplement possédant la caractéristique progressive est entouré par l'accouplement possédant la caractéris- tique linéaire, et les accouplements intérieur et exté- rieur comportent respectivement aux extrémités axiales opposées une bride pour le raccordement de l'arbre à accoupler. Dans le cas d'un tel agencement imbriqué des deux parties d'accouplement, le volume de l'accouplement n'est pratiquement pas plus important que celui d'un accouplement d'arbre courant possédant une caractéris- tique linéaire. L'utilisation de la partie d'accouple- ment possédant la caractéristique progressive en tant qu'accouplement intérieur est avantageuse dans la me- sure o les élastomères contenant des pièces de renfor- cement en tissu peuvent supporter des charges plus im- portantes que celles supportées par des élastomères, et sont par conséquent en mesure de recevoir les forces périphériques importantes dans la zone intérieure de l'accouplement. Les élastomères se trouvent par contre dans la zone extérieure de l'accouplement o les for- ces périphériques sont plus faibles. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'accouplement extérieur comporte une enveloppe cylin- drique fixée sur la bride de raccordement et qui se poursuit à l'extrémité libre par une bague formant collerette repliée perpendiculairement vers l'intérieur, et deux pièces annulaires disposées l'une derrière l'autre de façon concentrique, constituées par un ma- tériau élastomère et sur les faces frontales desquelles sont fixées par vulcanisation des bagues métalliques dont les faces frontales extérieures sont fixées d'une part sur la bride de raccordement et d'autre part sur la bague formant collerette, et dont les faces fronta- les intérieures sont fixées sur une bride de couplage centrale de l'accouplement intérieur. Chaque pièce an- nulaire peut être constituée par une seule ou plusieurs parties. De façon avantageuse, l'accouplement intérieur comporte un moyeu s'étendant vers l'intérieur et fixé sur la bride de raccordement et deux éléments annulai- res, centrés par le moyeu et serrés avec celui-ci, qui sont constitués par des élastomères contenant des piè- -ces intercalaires en tissu et qui sont serrés au niveau de leur bord extérieur, sur les côtés opposés, sur le bord intérieur de la-bride de couplage. Etant donné que la possibilité de déplacement ra- dial de l'accouplement extérieur est plus importante que celle de l'accouplement intérieur, il est avanta- geux de bloquer l'accouplement intérieur vis-à-vis d'un déplacement radial et de n'utiliser que la mobilité radiale de l'accouplement extérieur possédant la carac- téristique linéaire. -Suivant une autre caractéristique de l'invention, ceci est obtenu grâce au fait que la bride de couplage est montée, au niveau d'une surface d'appui intérieure concentrique avec l'axe de rotation, de façon à pouvoir tourner et à pouvoir se déplacer axialement sur un coussinet qui, de son côté, est monté de façon à ne pas pouvoir se déplacer axialement sur une bague in- termédiaire qui s'appuie sur le moyeu et qui est serrée sur le moyeu, entre les éléments annulaires en élasto- mère contenant des pièces intercalaires en tissu, en même temps que ceux-ci. Etant donné que de cette ma- nière, l'accouplement intérieur et par conséquent les éléments annulaires en élastomère contenant des pièces intercalaires en tissu n'effectuent plus de mouvements radiaux, les éléments annulaires sont simultanément dé- chargés du point de vue thermique. Il peut être avantageux de réaliser les éléments annulaires de manière que dans l'état assemblé, ils soient renflés à la manière d'un bourrelet vers les côtés opposés. Pour serrer les éléments annulaires, on utilise avantageusement des boulons filetés. De façon particu- lièrement avantageuse, pour serrer les éléments annu- laires d'une part au niveau de leur périphérie exté- rieure avec la bride de couplage, et d'autre part au niveau de leur périphérie intérieure avec la bague in- termédiaire et le moyeu, on prévoit respectivement un certain nombre de boulons filetés répartis de façon équidistante sur la périphérie, dont les axes sont parallèles, qui traversent des trous ménagés au même niveau dans les éléments devant être couplés, et qui sont munis d'écrous. Un accouplement d'arbres à haute élasticité pré- sentant cette constitution convient particulièrement bien pour être utilisé dans des entraînements menacés d'oscillations. Etant donné que, comme déjà mentionné, pour la caractéristique progressive de l'accouplement combiné le rapport de progression est maintenu suffi- samment faible pour que même en pleine charge, on ob- tienne une élasticité en rotation importante, les charges restent également alors dans des limites ad- missibles lorsqu'un moteur Diesel ne fonctionne pas normalement du fait qu'un ou plusieurs cylindres sont défectueux. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation préféré, mais non limitatif représenté au dessin annexé, dans lequel la figure unique est une vue en coupe semi- axiale d'un accouplement suivant l'invention. Les extrémités des arbres à accoupler sont rac- cordées aux deux brides extérieures 1 et 2 de l'accou- plement d'arbres à l'aide de moyens de couplage appro- priés tels que des brides ou des éléments semblables. Dans le mode de réalisation représenté, la bride 1 est la bride d'entraînement et la bride 2 est là bride en- trainée. L'accouplement d'arbres comporte deux parties d'accouplement disposées l'une derrière l'autre, une des parties d'accouplement possédant une caractéristi- que linéaire et constituant l'accouplement extérieur 3, tandis que l'autre partie d 'accouplement possède une caractéristique progressive et est située à l'intérieur du premier et constitue par conséquent l'accouplement intérieur 4. L'accouplement extérieur 3 comporte une enveloppe cylindrique 5 fixée sur la bride 1 et se poursuivant au niveau de l'extrémité libre par une bague 6 formant collerette repliée perpendiculairement vers l'intérieur. Le couplage des deux parties est assuré par des vis de couplage 7 qui sont réparties de façon équidistante sur toute la périphérie. Pour maintenir la périphérie extérieure de l'accouplement aussi faible que possible, les vis de couplage 7 ne sont pas disposées à l'exté- rieur de l'enveloppe 5 mais disposées de manière que leur tête se trouve partiellement à l'intérieur d'un évidement 8 prévu à cet effet dans l'enveloppe 5. Les éléments de transmission, constitués par un matériau élastomère, de l'accouplement extérieur 3, sont constitués par deux pièces annulaires 9, disposées l'une derrière l'autre de façon concentrique et possé- dant une longueur axiale correspondante, et qui, lors de la charge de l'accouplement d'arbres, sont sollici- tées en torsion et comportent sur leurs faces frontales extérieures des bagues métalliques 10 fixées par vulca- nisation. Egalement au niveau des faces frontales inté- rieures sont fixées par vulcanisation des bagues métal- liques qui cependant se présentent sous la forme de ba- gues coniques, les faces extérieures des bagues coni- ques étant parallèles aux bagues métalliques extérieu- res 10. Le couplage sans rotation des pièces annulaires élastomères 9 s'effectue au niveau de leurs faces exté- rieures au moyen de broches 12 qui s'engagent, avec couplage par formes complémentaires, dans des trous de niveau ménagés dans la bride 1 et la bague métallique 10 qui s'y appuie et respectivement dans la bague 6 formant collerette et la bague métallique 10 qui s'y appuie. Au niveau de leur bord extérieur sur les côtés opposés, les bagues coniques Il s'appuient sur une bride de couplage 13 qui fait partie de l'accouplement intérieur 4. Le couplage sans rotation des bagues co- niques 11 avec la bride de couplage 13 est assuré par un certain nombre de goujons d'assemblage 14 qui sont- répartis de façon équidistante sur la périphérie. La bride de couplage 13 comporte un pied inté- rieur comprenant une surface d'appui cylindrique 15 s'étendant coaxialement par rapport à l'axe de rota- tion. Grâce à cette surface d'appui 15, la bride de couplage est montée de façon à pouvoir se déplacer axialement sur un coussinet 16 qui, de son côté, est disposé de façon à ne pas pouvoir se déplacer axiale- ment sur une bague intermédiaire 17 en plusieurs par- ties qui est montée, par un couplage par formes com- plémentaires, sur un moyeu 18 qui est de préférence d'une seule pièce avec la bride 2. Des deux côtés de la bride de couplage 13 et de la bague intermédiaire 17 sont disposés des éléments annulaires 19 en élastomère contenant des pièces inter- calaires en tissu qui sont renflés vers l'extérieur dans des directions opposées, à la manière d'un bourre- let. Sur le bord extérieur, les éléments annulaires 19 sont traversés par plusieurs boulons filetés 20 dont les axes sont parallèles et qui servent à serrer les éléments annulaires 19 sur la bride de couplage 13. Au niveau de la tête des boulons et au niveau des écrous sont prévues des bagues de serrage 21 qui trans- mettent les forces de pression produites par les bou- lons 20 aux éléments annulaires 19. Au niveau de leur périphérie intérieure, les éléments annulaires 19 ainsi que la bague intermédiai- re 17 sont serrés sur un épaulement 22 du moyeu 18, également à l'aide de boulons filetés 23. Dans ce but, sur la face extérieure du moyeu est prévue une bague de serrage 24 qui est centrée au niveau de la face in- térieure, à l'aide d'un renfoncement cylindrique 25, au niveau de l'extrémité frontale libre-du moyeu 18. La distance axiale entre les surfaces d'appui radiales de l'épaulement 22 et les surfaces d'appui radiales de la bague de serrage 24 est dimensionnée de manière que dans le cas o la bague de serrage s'appuie sur la surface frontale du moyeu 18 sous l'effet d'une force, les éléments annulaires 19 soient serrés avec la ten- sion souhaitée. Comme on le voit d'après la constitution de l'ac- couplement d'arbres, dans le cas de déplacements ra- diaux des brides 1 et 2, seules les pièces annulaires 9 en matériau élastomère sont chargées. Dans le cas de déplacements axiaux par contre, ce sont essentiellement les éléments annulaires 19 en élastomère contenant des pièces intercalaires en tissu qui sont chargés, étant donné que dans la direction axiale, l'élasticité des éléments annulaires 19 est plus importante que celle des pièces annulaires 9. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à ceux de ses modes de réalisation et d'applica- tion qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Accouplement d'arbres à haute élasticité, dans lequel les deux parties de l'accouplement peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre de façon élas- tique axialement, radialement et dans le sens de la rotation, caractérisé en ce qu'il comporte deux types d'accouplements disposés l'un derrière l'autre du point de vue de la transmission des forces mais cependant réunis du point de vue constitution, à savoir un pre- mier accouplement (3) possédant une caractéristique linéaire dans lequel les éléments de transmission élas- tiques sont constitués de préférence par des élastomè- res, et un second accouplement (4) possédant une carac- téristique progressive, dans lequel les éléments de transmission élastiques sont constitués de préférence par des élastomères contenant des pièces intercalaires de renforcement très résistantes. 2. Accouplement d'arbres suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement {74) possédant la caractéristique progressive est entouré par l'accou- plement (3) possédant la caractéristique linéaire et les accouplements intérieur et extérieur comportent respectivement aux extrémités axiales opposées une bride (2,1) pour le raccordement de l'arbre à accou- pler. 3. Accouplement d'arbres suivant les revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'accouplement ex- térieur (3) comporte une enveloppe cylindrique (5) fi- xée sur la bride de raccordement (1) et qui se poursuit à l'extrémité libre par une bague (6) formant colle- rette repliée perpendiculairement vers l'intérieur, et deux pièces annulaires (9) disposées l'une derrière l'autre de façon concentrique, constituées par-un maté- riau élastomère et sur les faces frontales desquelles sont.fixées par vulcanisation des bagues métalliques (10, 11) dont les faces frontales extérieures sont fi- xées d'une part sur la bride de raccordement (1) et d'autre part sur la bague (6) formant collerette, et dont les faces frontales intérieures sont fixées sur une bride de couplage centrale (13) de l'accouplement intérieur (4). 4. Accouplement d'arbres suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ac- couplement intérieur (4) comporte un moyeu (18) s'éten- dant vers l'intérieur et fixé sur la bride de raccor- dement (2) et deux éléments annulaires, centrés par le moyeu et serrés avec celui-ci, qui sont constitués par des élastomères contenant des pièces intercalaires en tissu et qui sont serrés au niveau de leur bord ex- térieur, sur les côtés opposés, sur le bord intérieur de la bride de couplage (13). 5. Accouplement d'arbres suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la bride de couplage (13) est montée, au niveau d'une surface d'appui intérieure (15) concentrique avec l'axe de rotation, de façon à pou- voir tourner-et à pouvoir se déplacer axialement sur un coussinet (16) qui, de son côté, est monté de façon à ne pas pouvoir se déplacer axialement sur une bague intermédiaire.(17) qui s'appuie sur le moyeu, et qui est serrée au centre entre les éléments annulaires (19) en même temps que ceux-ci et le moyeu (18). 6. Accouplement d'arbres suivant l'une des reven- dications 4 ou 5, caractérisé en ce que dans l'état assemblé, les éléments annulaires (19) sont renflés à la manière d'un bourrelet vers les côtés opposés. 7. Accouplement d'arbres suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, pour serrer les éléments annulaires (19) d'une part au ni- veau de leur périphérie extérieure avec la bride de couplage (13), et d'autre part au niveau de leur péri- phérie intérieure avec la bague intermédiaire (17) et le moyeu (18), on prévoit respectivement un certain nombre de boulons filetés (20, 23) répartis de façon équidistante sur la périphérie, dont les axes sont parallèles, qui traversent des trous ménagés au même niveau dans les éléments devant être couplés, et qui sont munis d'écrous.