Brevet FR2501812A1 — publié le 19820917

25018-12 Accouplement d'arbres à haute élasticité. La présente invention concerne un accouplement d'arbres à haute élasticité, dans lequel l'organe intermédiaire élasti- que qui relie les deux parties d'accouplement est constitué par une combinaison d'éléments annulaires concentriques en un matériau élastique tel que du caoutchouc ou analogue compre- nant au moins deux éléments annulaires montés en parallèle et au moins un élément annulaire monté à l'arrière de ces der- niers, des éléments métalliques qui servent à la liaison avec les parties d'accouplement rigides étant fixés aux éléments annulaires, de préférence par vulcanisation. Les accouplements d'arbres du type décrit ci-dessus, c'est-à-dire comprenant une combinaison de plusieurs anneaux de caoutchouc concentriques qui transmettent le moment de rotation par leur disposition en parallèle et les uns derrière les autres, sont connus. On vulcanise des éléments métalli- ques sur les anneaux de caoutchouc fermés pour les relier et les fixer. Un accouplement d'arbres connu comprend deux anneaux de caoutchouc internes montés en parallèle et deux anneaux de caoutchouc externes montés en parallèle, les paires ainsi constituées étant montées l'une derrière l'au- tre. Les anneaux de caoutchouc internes transmettent le moment de rotation par une poussée en rotation, alors que les anneaux de caoutchouc externes sont disposés de manière à être sollicités en torsion. L'utilisation d'une combinaison de plusieurs anneaux de caoutchouc concentriques permet d'obtenir un accouplement d'arbres présentant des propriétés élastiques globalement bonnes. Mais l'inconvénient est que les anneaux de caoutchouc externes et les éléments de fixation qui leur sont associés sont en liaison libre avec les anneaux de caoutchouc internes et s'appuient en direction axiale et de façon non immobile sur l'une des deux pièces d'accouplement. Dans un agencement de ce type, des déports excentriques des masses qui ne sont pas supportées peuvent apparaître du fait des tolérances de fabrication et/ou des compressions élastiques statiques des corps en caoutchouc déterminées par la charge appliquée par le poids. Le balourd qui en découle peut atteindre des va- leurs inadmissiblement élevées quand l'accouplement est en fonctionnement. En tout cas, les arbres et les paliers sont soumis à des charges additionnelles du fait du balourd. De plus, le balourd a pour conséquence un fonctionnement irré- gulier de l'installation. A ceci s'ajoute que pour des accouplements d'arbres à plusieurs anneaux de caoutchouc concentriques, on prévoit des espaces relativement importants pour effectuer l'échange d'un anneau de caoutchouc défectueux sur le lieu de l'utilisation, de manière que soit possible l'enlèvement en direction verti- cale et la remise en place en direction verticale des anneaux de caoutchouc fermés dans l'espace situé entre les deux parties d'accouplement rigides. Comme d'autre part, quand il s'agit d'accouplements d'arbres, la longueur axiale de l'en- semble doit être aussi réduite que possible, il est désavan- tageux d'avoir à prévoir des espaces libres particuliers uniquement pour l'échange des anneaux de caoutchouc. L'échan- ge des anneaux de caoutchouc fermés est rendu encore plus difficile du fait que les moyens de fixation nécessaire tels que des vis ou analogues sont en général d'accès difficile à l'intérieur des anneaux de caoutchouc. L'invention a pour objet d'éliminer ces difficultés. Elle a donc pour but de proposer un accouplement d'arbres compre- nant une combinaison d'éléments annulaires élastiques concen- triques conçus de manière qu'un appui radial soit prévu même pour les éléments annulaires externes, sans pour autant que la flexibilité de l'accouplement dans toutes les directions subisse des conséquences, et en outre de manière que les éléments annulaires puissent être facilement échangés sans avoir à prévoir pour l'échange des espaces libres particu- -liers. Par ailleurs, et en dehors des propriétés élastiques en rotation, l'accouplement d'arbres doit présenter une capacité importante à se déporter quand il y a mésalignement radial, axial et angulaire des arbres reliés l'un à l'autre. L'invention a pour point de départ l'accouplement d'ar- bres à haute élasticité du type décrit dans le préambule. Pour éviter que des masses ne soient pas supportées en direction radiale, il est prévu selon l'invention un agence- ment selon lequel deux éléments annulaires sont disposés l'un contre l'autre en direction axiale autour du moyeu d'une première partie d'accouplement, ces éléments étant fixés par leurs côtés frontaux externes sur le moyeu et par leurs côtés frontaux internes sur un disque annulaire radial s'appuyant sur le moyeu, et dans lequel est en outre prévu un élément annulaire externe qui est fixé sur un côté frontal à un bord en saillie du disque annulaire et sur son autre côté frontal à la seconde partie d'accouplement. Le disque annulaire disposé entre les deux éléments annulaires internes et s'ap- puyant radialement sur le moyeu sert également, dans ce cas, en dehors de l'appui des éléments annulaires internes, à l'appui du côté d'entraînement de l'élément annulaire exter- ne. Mais on peut tout aussi bien prévoir deux éléments annu- laires externes qui, comme les éléments annulaires internes, sont reliés par leurs côtés situés face à face au disque annulaire disposé entre eux. Selon un développement de l'invention, les éléments annulaires et les éléments métalliques qui sont fixés sur eux sont constitués par au moins deux segments annulaires indé- pendants. Dans la pratique, il est avantageux de prévoir plus de deux éléments annulaires indépendants. Ceci dépend essen- tiellement de l'importance de l'accouplement d'arbres. Quand il s'agit d'un accouplement d'arbres de grandes dimensions, il peut être avantageux de constituer les éléments annulaires élastiques respectivement au moyen de huit éléments annulai- res indépendants ou plus. Ceci non seulement facilite sensi- blement l'assemblage d'un accouplement d'arbres de ce type et l'échange en cours de fonctionnement, mais une telle subdi- vision entraîne des économies importantes de fabrication des éléments annulaires élastiques pour des accouplements de dimensions soit importantes soit extrêmement importantes. Les accouplements d'arbres destinés à des puissances d'entraînement importantes ne sont nécessaires que dans des cas particuliers, et ne peuvent donc être réalisés qu'indivi- duellement. La fabrication d'éléments annulaires élastiques fermés pour accouplements de très grandes dimensions est liée à des risques de fabrication correspondants qui font que les coûts de fabrication de tels accouplements sont dans l'ensem- ble difficilement calculables. Depuis longtemps, on a essayé de monter en parallèle plusieurs accouplements individuels pour la transmission de puissances très importantes. Mais du fait de la disproportion de la place disponible par rapport à la longueur axiale nécessaire, des limites sont imposées à de tels accouplements. On évite les difficultés susmentionnées d'une façon particulièrement simple en utilisant des éléments annulaires constitués par plusieurs segments annulaires indépendants. Les éléments métalliques servant à la fixation des élé- ments annulaires sont constitués avantageusement en acier à ressort. Grâce à cette constitution, la possibilité de dépla- cement axial qui est déterminée par les éléments annulaires élastiques se trouve encore augmentée. En ce qui concerne la constitution des éléments annulai- res métalliques, il est avantageux que ceux-ci, dans les positions de fixation, soient en saillie en direction radiale par rapport aux éléments annulaires et que leurs rebords en saillie soient situés dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation. En général, on utilise des vis pour réaliser la fixation amovible ou la fixation mutuelle des éléments annu- laires. Il peut être alors avantageux de prévoir, sur les bords de raccordement des éléments métalliques, des renforts- partiels et en saillie axiale aux endroits o les vis de fixation sont utilisées. Selon une forme de réalisation préférée, l'élément métal- lique prévu sur l'élément annulaire externe et servant à la liaison avec les éléments annulaires internes comprend sur son pourtour interne des renforts faisant saillie axialement et disposés en direction périphérique, renforts auxquels sont fixés en commun les bords de raccordement des éléments métal- liques des éléments annulaires internes et le disque annu- laire, par exemple au moyen de boulons qui sont vissés dans des alésages filetés parallèles à l'axe et pratiqués dans les renforts. Selon un autre développement de l'invention, le support du disque annulaire qui constitue le support radial des éléments annulaires élastiques est constitué sous forme de coussinet de pivotement sur le moyeu, ce coussinet étant mobile axialement sur les deux côtés. Grâce à cette disposition, la flexibilité des éléments annulaires élastiques en direc- tion axiale et en direction de la rotation n'est pas gênée. L'accouplement d'arbres selon l'invention convient égale- ment à la constitution d'un accouplement double. Lorsqu'il s'agit d'un accouplement double de ce type, on dispose deux accouplements individuels et symétriques l'un derrière l'au- tre en direction axiale, dont les éléments annulaires exter- nes sont tournés l'un vers l'autre et fixés rigidement à une collerette annulaire qui s'appuie radialement sur le moyeu de l'un des accouplements individuels, mais est mobile en direc- tion axiale. Dans cette disposition, les éléments annulaires élastiques externes des deux accouplements individuels sont également supportés radialement. Mais comme ce support radial n'intéresse que l'un des deux accouplements individuels, on obtient ce résultat que les accouplements individuels peuvent se déplacer radialement l'un par rapport à l'autre. Grâce à un accouplement double de ce type, on double l'élasticité en rotation tout en conservant les bonnes propriétés de déport en directions radiale, axiale et angulaire. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation non limitatifs et avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un accouplement d'arbres comprenant trois éléments annulaires élastiques à plusieurs éléments et concentriques, la figure 2 est une vue en bout en direction de la partie d'accouplement externe comprenant une percée interne, et la figure 3 représente la disposition d'un accouplement double vu en coupe semi-axiale par rapport à l'axe de rota- tion commun. L'accouplement d'arbres représenté sur le dessin à titre d'exemple de réalisation comprend, en vue de la liaison élastique des deux parties d'accouplement 1, 2, deux éléments annulaires internes 3, 4, élastiques et montés en parallèle, et un élément annulaire externe 5, élastique et monté à l'arrière par rapport aux éléments annulaires 3, 4. Chaque élément annulaire élastique 3, 4 et 5 est subdivisé en huit éléments annulaires indépendants, comme le montre la figure 2. En ce qui concerne leurs dimensions angulaires, les seg- ments annulaires 3a ou 4a des éléments annulaires internes 3 ou 4 coincident avec les segments annulaires 5a des éléments annulaires externes 5. En outre, les segments annulaires 5a sont disposés dans l'espace de manière que leurs axes radiaux coincident respectivement avec les axes radiaux des segments annulaires internes 3a ou 4a correspondants. Ceci signifie qu'entre des groupes voisins de segments annulaires internes et externes 3a, 4a ou 5a sont prévues des fentes étroites respectives 6 sur toute leur épaisseur et orientées radiale- ment. Une telle disposition en recouvrement des segments annulaires individuels est avantageuse pour leur montage et leur démontage. Il est inutile de mentionner que l'on peut tout aussi bien choisir une disposition décalée. Le fonction- nement de l'accouplement d'arbres n'est pas influencé par la disposition des segments annulaires. Les segments annulaires élastiques ont une coupe trans- versale de forme trapézoïdale, le côté parallèle le plus important étant disposé à l'extérieur. Cette forme-permet d'économiser du matériau et du poids en tenant compte du fait que dans les zones externes la sollicitation du moment de rotation est plus importante que dans les zones internes. Sur les côtés frontaux, les segments annulaires sont entourés d'éléments métalliques plans 3b, 4b ou 5b dont les faces latérales radiales sont appliquées contre les surfaces laté- rales radiales des corps des segments internes constitués en un matériau élastique tel que du caoutchouc ou analogue. Les éléments métalliques externes sont fixés aux corps élastiques internes, de préférence par vulcanisation. En ce qui concerne les segments annulaires internes 3a, 4a, les éléments métalliques 3b, 4b sont prolongés à l'ex- térieur par des bords 3c ou 4c qui font saillie radialement par rapport au corps élastique, ces bords étant courbés par rapport aux sections voisines des éléments métalliques de manière à être disposés dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation. Pour la fixation des segments annulaires 3a à la partie d'accouplement 1 qui est constituée sous forme de moyeu interne, un anneau de raccordement 7 est monté de façon à ne pas autoriser de rotation relative sur le côté frontal du moyeu et il est fixé au moyeu 1 au moyen de dis- positifs de fixation non représentés tels que des vis. Les bords de liaison externes 3c des éléments annulaires 3a sont appliqués à l'intérieur contre l'anneau de raccordement 7. La liaison fixe entre le bord de raccordement 3c et l'anneau de raccordement 7 est réalisée par des boulons 8 sur lesquels sont viàsés les écrous 9 qui sont passés dans des alésages en alignement des deux parties. Dans l'exemple de réalisation représenté, trois boulons 8 sont prévus pour chaque segment annulaire 3a, ces boulons étant disposés à la même distance les uns des autres. Une fixation de même type est prévue pour les segments annulaires 4a sur le côté frontal opposé du moyeu 1. Dans ce cas, un disque de raccordement 10 est fixé au côté frontal du moyeu 1 à l'aide de boulons 11. On peut prévoir des moyens de fixation supplémentaires tels que des boulons d'ajustage qui sont introduits à force dans des alésages 13 parallèles à l'axe. Comme le montre la figure 1, un anneau d'écartement continu 14 est disposé entre le bord de raccordement 4c et le disque de raccordement 10. Dans ce cas également, des boulons 8 munis d'écrous 9 sont prévus pour serrer le bord de raccor- dement 4c sur le disque de raccordement 10, les écrous étant disposés dans des alésages en alignement des parties reliées l'une à l'autre. Sur les côtés frontaux internes des segments annulaires 3a et 4a, les bords en saillie 3d ou 4d sont appliqués contre les côtés opposés d'un disque annulaire 15, qui est supporté radialement sur le moyeu 1 à l'aide d'un coussinet de pivote- ment autorisant un déplacement axial sur les deux côtés. Pour réaliser ce dispositif, deux anneaux à collerette 16 sont fixés au disque annulaire 15, les anneaux pouvant se déplacer en rotation et axialement sur une douille 17 fixée au moyeu 1. Les segments annulaires 5a de l'élément annulaire externe sont également entourés d'éléments métalliques 5b. Les élé- ments métalliques 5b qui sont voisins de la partie d'accou- plement 2 comprennent, comme les segments annulaires internes, un bord de raccordement 5c faisant saillie vers l'extérieur. La fixation est réalisée également dans ce cas par des bou- lons traversants 18 et des écrous 19. Sur le côté frontal opposé, l'élément métallique 5b comprend un renfort 5d faisant saillie axialement. De préfé- rence, le renfort constitue avec l'élément métallique un composant en une seule pièce. Dans le renfort sont prévus des alésages filetés 20 parallèles à l'axe et destinés à recevoir des boulons 21. Chacun de ces boulons 21 traverse des alésa- ges'en alignement pratiqués dans les bords de raccordement 3b, 4b ainsi que dans le disque-annulaire 15, et il sert à la fixation commune de ces parties avec le segment annulaire externe 5a. Sur chaque segment annulaire individuel 5a sont prévues respectivement trois vis de fixation 20. Toutes les vis de fixation sont disposées à la même distance les unes des autres en direction périphérique, non seulement dans la zone d'un segment annulaire, mais également dans les zones de transition entre segment annulaire et segment annulaire. Il est avantageux de réaliser les éléments métalliques - des segments annulaires en acier à ressort. La flexibilité axiale de l'accouplement d'arbres est alors encore meilleure. Du fait des fixations prévues sur les côtés frontaux des segments annulaires qui les relient aux parties d'accouple- ment rigides, aussi bien les segments annulaires internes que les segments annulaires externes sont sollicités en torsion par le moment de rotation. La disposition les uns derrière les autres qui est prévue pour les segments annulaires inter- -nes et les segments annulaires externes détermine une flexi- bilité importante de l'accouplement en direction de la rota- tion. Grâce à la subdivision des organes intermédiaires élastiques en segments annulaires individuels et indépendants, l'échange des éléments annulaires ne cause aucune difficulté. Un avantage essentiel vient de ce que pour le démontage des organes intermédiaires élastiques il n'est pas nécessaire de déplacer en direction axiale et l'une par rapport à l'autre les machines reliées par l'accouplement d'arbres. Il n'est pas non plus nécessaire de prévoir un espace additionnel pour le montage et le démontage des organes intermédiaires élas- tiques, comme cela est nécessaire avec les accouplements d'arbres connus à éléments annulaires élastiques fermés. En outre, la constitution en segments permet une fabrication économique d'accouplements d'arbres de très grande puissance, et dont le moment de rotation atteint par exemple 2.000 kmN. Le montage rotatif sur le moyeu 1 du disque annulaire 15 prévu pour le support radial contribue à augmenter l'effet d'amortissement de l'ensemble quand il y a des déplacements relatifs survenant du fait de la charge appliquée à l'accou- plement, en rapport avec les pertes par frottement apparais- sant au niveau des surfaces en contact mutuel. La figure 3 représente un accouplement double constitué par deux accouplements individuels du type qui vient d'être décrit et disposés axialement l'un derrière l'autre. Ces accouplements individuels sont constitués de la même manière que l'accouplement représenté aux figures 1 et 2 jusqu'à la constitution de la fixation externe des segments annulaires externes. Comme le montre la figure 3, les accouplements individuels sont disposés axialement l'un contre l'autre et symétrique- ment, les segments annulaires externes 5a étant disposés l'un à proximité de l'autre. Pour relier mutuellement les segments annulaires externes 5a, on prévoit un anneau de pontage 21 comprenant un anneau à collerette 22 dirigée radialement vers l'intérieur. Les bords de raccordement 5c en saillie des segments annulaires 5a sont appliqués contre les côtés fron- taux opposés de l'anneau de pontage 21. Des boulons 23 sont montés dans des alésages en alignement des parties à relier en vue de réaliser leur fixation mutuelle, ces boulons por- tant sur leur extrémité filetée un écrou 24 servant au ser- rage. L'anneau à collerette 22 s'appuie radialement par sa surface interne cylindrique sur l'anneau d'écartement 14 de l'accouplement individuel de droite sur la figure. En direc- tion axiale, l'anneau à collerette 22 est mobile sur les deux côtés par rapport à l'anneau d'écartement 14 et de ce fait par rapport à la partie constituant le moyeu de cet accou- plement individuel. On est ainsi assuré que les accouplements individuels sont mobiles axialement l'un par rapport à l'au- tre,-c'est-à-dire susceptibles de se déporter. Le support radial des segments annulaires externes de cet accouplement qui est prévu sur l'un des deux accouplements individuels sert dans le même temps de support radial pour les segments annulaires 5a de l'autre accouplement individuel. on REVENDICATIONS 1. Accouplement d'arbres à haute élasticité, dans lequel l'organe intermédiaire élastique qui relie les deux parties d'accouplement est constitué par une combinaison d'éléments annulaires concentriques en un matériau élastique tel que du caoutchouc ou analogue comprenant au moins deux éléments annulaires montés en parallèle et au moins un élément annu- laire monté à l'arrière de ces derniers, des éléments métalli- ques qui servent à la liaison avec les parties d'accouplement rigides étant fixés aux éléments annulaires, de préférence par vulcanisation, caractérisé en ce que deux éléments annu- laires (3, 4) sont disposés l'un contre l'autre en direction axiale autour du moyeu (1) d'une première partie d'accouple- ment, ces éléments étant fixés par leurs côtés frontaux externes sur le moyeu (1) et par leurs côtés frontaux inter- nes sur un disque annulaire (15) radial s'appuyant sur le moyeu, et en ce qu'il est prévu un élément annulaire externe (5) qui est fixé sur un côté frontal à un bord en saillie du disque annulaire (15) et sur son autre côté frontal à la seconde partie d'accouplement (2). 2. Accouplement d'arbres selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les éléments annulaires (3, 4 et 5) et les éléments métalliques qui sont fixés sur eux sont constitués par au moins deux, et de préférence huit, segments annulaires indépendants. 3. Accouplement d'arbres selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments métalliques (3b, 4b et 5b), servant à la fixation des éléments annulaires (3, 4 et 5) sont constitués en acier à ressort. 4. Accouplement d'arbres selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments métalliques (3b, 4b et 5b), dans les positions de fixation, font saillie en direction radiale par rapport aux éléments annulaires et en ce que leurs bords en saillie (3c, 4c et 5c) sont situés dans des plans perpendiculaires à l'axe de rota- tion. 5. Accouplement d'arbres selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments métalliques comprennent sur leurs bords de raccordement des renforts partiels et en saillie axiale. 6. Accouplement d'arbres selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément métal- lique prévu sur l'élément annulaire externe (5) et servant à la liaison avec les éléments annulaires internes (3, 4) comprend sur son pourtour interne des renforts (5d) faisant saillie axialement et disposés en direction périphérique, renforts auxquels sont fixés en commun les bords de raccor- dement (3c, 4c) des éléments métalliques des éléments annulai- res internes (3, 4) et le disque annulaire (15), par exemple au moyen de boulons-(20) qui sont vissés dans des alésages filetés parallèles à l'axe et pratiqués dans les renforts (5d). 7. Accouplement d'arbres selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support des disques annulaires sur le moyeu est constitué sous forme d'un coussinet de pivotement (16, 17) mobile en direction axiale. 8. Utilisation d'un accouplement d'arbres selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour constituer un accouplement double, caractérisé en ce que deux accouple- ments individuels et symétriques sont disposés l'un derrière l'autre en direction axiale, dont les éléments annulaires externes (5) sont tournés l'un vers l'autre et fixés rigide- ment à un anneau de pontage qui s'appuie radialement sur le moyeu de l'un des accouplements individuels, mais est mobile en direction axiale.