Brevet FR2475658A1 — publié le 19810814

-1- La présente invention concerne un accouplement de sur- charge pour transmettre un couple limité entre deux pièces mo- trices, disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre, sen- siblement en forme de disques, des billes étant montées dans la première pièce motrice de façon à dépasser de la surface frontale adjacente à la seconde pièce motrice et à s'engager chacune, sous l'effet d'une force élastique, dans un évidement correspondant d'arrêt de la surface frontale de la seconde pièce motrice. Dans des outils portatifs entraînés par moteur, comme par exemple des marteaux perforateurs, il est prévu, pour des raisons de sécurité, dans la ligne de transmission de rotation entre le moteur et l'outil, un accouplement qui doit interrompre, en cas de blocage de l'outil, la transmission de force entre le moteur et l'outil. Dans ce but, on utilise dans des outils portatifs dans la plupart des cas, des accouplements à arrêt par billes. Un tel accouplement connu se compose par exemple de deux parties motrices en forme de disque, qui sont reliées entre elles, en vue de leur rotation à l'unisson sur le même axe, par l'intermédiaire de billes chargées par ressorts. Les billes assurent simultanément l'appli- cation mutuelle axiale des parties motrices l'une contre l'autre de sorte que, pour obtenir une répartition uniforme de pression, il est classique de prévoir un grand nombre de billes. Ainsi la pression spécifique par bille peut être réduite, ce qui a un effet avantageux sur l'usure. Les billes montées sur une voie circulaire prédéterminée de la première pièce motrice à intervalles angulaires égaux sont chacune chargées par un ressort et, dans la condition d'accouple- ment, elles pénètrent dans des évidements d'arrêt disposés en correspondance dans le côté frontal de l'autre pièce motrice. Lorsque le couple limité, qui est défini par l'engagement des billes dans les évidements d'arrêt est dépassé -comme cela est le cas par exemple lors d'un blocage de l'outil dans la matière à percer-, les billes sont refoulées hors des évidements d'arrêt en opposition à la force de leur ressort, ce qui permet la ro- tation relative des pièces motrices. Cette rotation relative s'effectue avec un couple à vide qui est relativement grand par comparaison au couple de déclenchement de l'accouplement, car toutes les billes pénètrent successivement, à chaque révolution relative des parties motrices, dans tous les évidements d'arrêt, ce qui provoque des vibrations successives et fortes de l'accou- -2- plement. Ces vibrations sont transmises par l'intermédiaire de la poignée à l'opérateur, ce qui le soumet à un risque important, par exemple lorsque l'outil est utilisé alors que l'opérateur se trouve sur une échelle. L'invention a pour but de fournir un accouplement de surcharge destiné à transmettre des couples et qui est caractérisé par un faible couple à vide. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les billes, de même que leurs évidements d'arrêt correspondants, sont disposées à des distances radiales différentes du centre des pièces motrices. Dans la condition d'accouplement, chacune des billes pénètre dans l'évidement d'arrêt associé. Lors du dépassement du couple limité s'exerçant entre les parties motrices et défini par l'engagement des billes dans les évidements d'arrêt, toutes les billes, comme dans le cas des accouplements de surcharge connus, sont éjectées des évidements en opposition à la force élastique de sorte que les pièces motrices peuvent tourner l'une par rapport à l'autre. Du fait que les billes et les évidements d'arrêt sont placés en correspondance mutuelle à des distances radiales diffé- rentes du centre des pièces motrices, on obtient que, lors d'une rotation relative des pièces motrices, une nouvelle pénétration de toutes les billes dans les évidements d'arrêt ne puisse se produire qu'après chaque révolution relative complète. Pour que l'accouplement puisse transmettre sa force in- tégrale et pour qu'il se produise en outre une faible usure, il est par exemple également possible de disposer plusieurs billes et plusieurs évidements d'arrêt, par paires ou par groupes, à des distances radiales égales du centre des pièces motrices. Par com- paraison à des accouplements à billes d'arrêt de types connus, le couple à vide est dans chaque cas bien plus petit et ne met par conséquent pas en danger l'opérateur. Pour atteindre le but défini ci-dessus, on peut égale- ment envisager, en variante de l'invention, de disposer les billes, de même que leurs évidements d'arrêt correspondants, sur une seule voie circulaire en les décalant entre eux d'angles différents. Cet agencement est caractérisé essentiellement par la possibilité de réduire au minimum l'encombrement radial de l'accouplement de surcharge. -3- Les décalages angulaires différents font en sorte que toutes les billes ne peuvent pénétrer ensemble dans tous les évi- dements d'arrêt que dans une seule position angulaire relative des pièces motrices. En faisant un choix correspondant d'angles irréguliers, il est possible d'obtenir un très faible couple à vide, en faisant en sorte que, pendant chaque révolution relative des pièces motrices, une seule bille à la fois puisse pénétrer dans un évidement d'arrêt, de sorte qu'il ne peut ainsi se pro- duire que de très petites vibrations de l'accouplement en marche à vide. Egalement dans le cas de l'agencement d'accouplement décrit en premier, o les billes et les évidements d'arrêt sont espacés de distances radiales différentes du centre des pièces motrices, il est aussi avantageux de prévoir entre les billes, et de façon analogue également entre les évidements d'arrêt cor- respondants, des décalages angulaires différents. Ainsi, la sol- licitation unilatérale des pièces motrices par les billes chargées par ressorts peut être évitée. A cet effet, on peut choisir pour l'angle existant entre les billes ou les évidements d'arrêt de grand espacement radial une valeur de préférence supérieure à l'angle existant entre les billes ou les évidements d'arrêt pré- sentant une plus faible distance d'espacement radial. Grâce au décalage angulaire précité, on obtient en outre que, dans le cas d'une disposition des billes ou des évidements d'arrêt par paires ou par groupes à des distances radiales égales par rapport au centre des pièces motrices, les billes ne puissent pénétrer, au cours de leur rotation relative, qu'individuellement dans la zone d'un évidement d'arrêt associé. Cet agencement permet d'utiliser un grand nombre de billes pour une structure relativement compacte de l'accouplement de surcharge, ce qui se traduit par une forte réduction du couple à vide. Selon un mode de réalisation particulièrement simple et fonctionnellement avantageux de la présente invention, il est prévu, pour produire la force élastique pour les billes, un res- sort de pression, qui s'appuie contre un disque d'application en contact avec toutes les billes. En principe, il est cependant également possible d'agencer le disque d'application sous la forme d'un ressort de pression en forme de disque. Pour permettre aux billes de sortir des évidements d'arrêt, le disque d'applica- tion est monté de façon à pouvoir se déplacer en translation axiale -4par rapport à la pièce motrice comportant les évidements d'arrêt ou bien, dans le cas o il est agencé sous la forme d'un ressort de pression, de manière à pouvoir s'échapper élastiquement. Les billes sont montées de façon à pouvoir se déplacer en translation axiale de préférence dans des trous traversants ménagés dans une des pièces motrices, et elles dépassent de ses deux surfaces fron- tales de façon que chaque bille puisse d'une part pénétrer dans un évidement d'arrêt et d'autre part puisse être sollicitée par le disque d'application. On obtient une simplicité de construction de cet agence- ment par le fait que la sollicitation des billes n'est réalisée que par un seul ressort de pression alors que, dans les accouple- ments connus, un ressort de pression séparé est associé à chaque bille. En outre, on obtient comme avantage fonctionnel important que,,seulement à chaque révolution relative complète des pièces motrices de 3600, le ressort de pression engage les billes -et précisément toutes les billesdans les évidements d'arrêt. Dans toute position intermédiaire relative, au moins la majeure partie des billes sont maintenues écartées des évidements d'arrêt sur leur trajectoire circulaire et elles retiennent ainsi le disque de pres- sion dans une position espacée de la pièce motrice comportant les évidements d'arrêt. Ainsi, lorsqu'une ou chaque bille arrive, au cours de la rotation relative des deux pièces motrices, dans la zone d'un évidement d'arrêt placé sur sa trajectoire circulaire, le disque de pression, du fait que celui-ci s'applique contre les autres billes éjectées de leurs évidements, ne peut pas engager cette bille individuelle dans son évidement d'arrêt. La résistance au roulement des billes, lors de la ro- tation relative des pièces motrices, peut être diminuée avanta- geusement en permettant la rotation relative du disque d'applica- tion par rapport aux pièces motrices. Cela contribue également à réduire le couple à vide. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente en coupe un accouplement de sur- charge dans la condition d'embrayage, la figure 2 est.une coupe de l'accouplement de surcharge de la figure 1, faite suivant la ligne II-II. -5- L'accouplement de surcharge représenté sur la figure 1 est monté sur un arbre 1 et il comporte une pièce motrice 2 me- nante en forme de disque et pourvue d'une couronne dentée 2a et une pièce motrice menée, désignée dans son ensemble par 3. Cette dernière se compose d'un disque 5 servant de cage pour plusieurs billes 4 et qui est montée, par l'intermédiaire d'une liaison fi- letée 10, sur un tambour 6 formant moyeu. Le tambour 6 est relié, par l'intermédiaire d'une clavette 7, avec l'arbre 1 de façon à pouvoir coulisser axialement par rapport à celui-ci, sans possi- bilité de rotation relative. Sur l'arbre 1 est en outre disposé, sans possibilité de translation axiale, un manchon d'épaulement 8, contre lequel s'appuie un ressort de pression 9, agencé sous la forme d'une rondelle Belleville. Ce ressort s'appuie contre une bague intercalaire 11, qui elle-même s'applique contre le tambour 6. Sur le tambour 6 est monté à rotation un disque d'application 12, dont le positionnement est assuré par l'intermédiaire d'un. palier a roulement 13 qui peut rouler sur une surface circulaire 6a du tambour 6. Par l'intermédiaire du palier à roulement 13, la force exercée par le ressort de pression 9 est transmise au disque de pression 12 et, par celui-ci, aux billes 4, de sorte que ces dernières sont appliquées contre la surface frontale intérieure 2b de la piîce motrice menante 2. Dans la condition d'accouplement, les billes 4 pénètrent dans des évidements d'arrêt 14 de forme conique et établissent ainsi une liaison de rotation entre les deux parties motrices 2, 3 sous l'effet d'un moment de rotation ou d'accouplement limité par la force du ressort. Pour obtenir un montage tournant des pièces motrices aussi exempt que possible de frottement, la pièce motrice 2 s'ap- puie sur le côte frontal, par l'intermédiaire d'une rondelle de palier 15, contre un épaulement de l'arbre 1. En outre la pièce motrice 2 est montée sur le tambour 6 formant moyeu avec inter- position d'un coussinet de palier 16. Comme le montre la figure 2, il est prévu dans le disque six billes 4 qui sont engagées dans des trous traversants 17, 315 les billes étant disposées à des distances radiales différentes ri r', etc..., par rapport au centre de l'arbre 1 et étant déca- lées angulairement d'angles différents a, a', etc... Il est éga- lement prévu dans la surface frontale 2b de la pièce motrice 2 six évidements d'arrêt 14 qui sont disposés de la même façon que les billes 4. -6- Lorsque, par exemple par suite d'un coincement de l'outil dans la matière à percer, la pièce motrice 3 est trop fortement freinée ou est bloquée, il en résulte un dépassement du couple limité précité entre les pièces motrices et les billes 4 sont refoulées, au début du mouvement relatif de rotation des pièces motrices 2, 3, hors des évidements d'arrêt 14. Dans ce cas, le disque d'application 12, le palier à roulement 13, la pièce mo- trice 3 et la bague intermédiaire 11 sont déplacés par les billes 4 axialement en direction du ressort de pression 9 d'une distance correspondant à la profondeur des évidements d'arrêt 14. La rota- tion relative des pièces motrices 2, 3 se poursuivant, les billes 4 roulent sur la surface frontale 2b en suivant des trajectoires circulaires correspondant à leur espacement radial par rapport au centre de l'arbre 1. C'est seulement après chaque révolution re- lative complète des pièces motrices 2, 3, que toutes les billes 4 peuvent revenir en coïncidence avec les évidements d'arrêt cor- respondants 14 pour repénétrer dans ceux-ci. A la différence des accouplements connus, il se produit, dans l'accouplement de sur- charge conforme à l'invention, une impulsion d'accouplement en marche à vide seulement après chaque révolution relative complète des deux pièces motrices de l'accouplement. Il en résulte qu'on peut obtenir ainsi un très faible couple à vide et, à cet égard, le palier à roulement 13 exerce une contribution particulière du fait qu'il permet une rotation, pratiquement exempte de frottement, du disque d'application 12 par rapport à la pièce motrice 3 et par conséquent un roulement facile des billes 4 entre la surface frontale 2b et le disque d'application 12. -7- REVENDICATIONS 1. Accouplement de surcharge pour transmettre un couple limité entre deux pièces motrices, disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre, sensiblement en forme de disques, des billes étant montées dans la première pièce motrice de façon à dépasser de la surface frontale adjacente à la seconde pièce motrice et à s'engager chacune, sous l'effet d'une force élastique, dans un évidement correspondant d'arrêt de la surface frontale de la se- conde pièce motrice, caractérisé par le fait que les billes (4), ainsi que leurs évidements d'arrêt correspondants (14), sont dis- posées à des distances radiales différentes (r, r'...) du centre des pièces motrices (2, 3). 2. Accouplement de surcharge, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les billes (4) et leurs évidements d'arrêt correspondants (14) , sont décalées entre elles d'angles différents (a, a'...). 3. Accouplement de surcharge, selon l'une des revendi- cations 1 ou 2, caractérisé par le fait que pour produire la force élastique agissant sur les billes (4), il est prévu un ressort de pression (9) qui s'appuie contre un disque de pression (12) s'appliquant contre toutes les billes. 4. Accouplement de surcharge selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le disque de pression (12) est monté de façon à pouvoir tourner par rapport aux pièces motrices (2, 3).