Brevet FR2509815A1 — publié le 19830121

Accoument d'arbres. L'invention concerne des accouplements d'arbres du type comportant un manchon recouvrant les extrémités adjacentes de deux arbres coaxiaux, le manchon étant serré avec blocage sur les arbres, et elle concerne plus parti culièrement des accouplements de ce type dans lesquels le manchon est init.ialement serré par une pression- hydraulique puis maintenu dans l'état serré par un manchon extérieur placé sur le manchon serré. ta pression hydraulique est produite par injection de liquide sous pression, habituellement de i'huile, dans l'accouplement, et pour la commodité l'ac Accouplement sera décrit ci-après comme un accouplement à injection d'huile, bien qu'on comprendra qu'on peut utiliser tout autre liquide) approprié pour produire la pression hydraulique lors du montage et du démontage de l'accouplement. Dans les constructions classiques d'accouplements à Injection d'huil , le manchon intérieur est serré direz tement sur les deux arbres et, le couple maximum pouvant etre transmis dépend de la résistance de frottement entre le manchon serré et les deux arbres, qui dépend à son tour entre autres de la pression entre le manchon serré et les arbres.Jusqu'ici lorsque des accouplements à injection d'huile étaient. nécessaire pour interconnecter des arbres pouvant travailler avec un effort de torsion important, il était nécessaire de prévoir un ,achon extérieur de section d'épaisseur iacceptable pour assurer la pression souhaitée entre les deux manchons sans dépasser la limite élastique du matériau du manchon extérieur, ou d'augmenter nettement la longueur de travail de 1 'accouplement Les inconvénients inhérents à ces solutions comprennent une augmentation disproportionnée du coût du matérieu et de fabrication par rapport à l'efficacité de l'accouplement obtenu.Les solutions qui impliquent une augmentation de la largeur de travail globale de l'accouplement sur la surface des arbres sont également sensibles au problème inhérent de l'usure par micro-glissement, notamment lorsque l'accouplement est soumis à des sens de rotation alternés. L'utilisation pour l'accouplement de matériaux qui out une résistance plus importante, c'est-à-dire un effort de travail admissible plus important, permet de limiter les dimensions maximales de l'accouplement.Cependant, ceci s'accompagne également du désavantage de coûts plus élevés pour le matériau de qualité supérieure et la fabrication de l'accouplement Il est connu de prévoir un manchon intermédiaire entre le manchon intérieur et les arbres, mais cette construction est soumise aux mêmes inconvénients que la construction classique à deux manchons lorsqu'elle travaille avec un effort de torsion élevé. t1 invention se propose de fournir une construcLion pour un accouplement à injection d'huile qui est capable de transmettre un couple plus important qu'avec des accouplez ments classiques de dimensions comparables. L'invention fournit un accouplement d'arbres à injection d'huile interconnectant deux arbres coaxiaux comportant un manchon extérieur entourant les extrémités adja centes des deux arbres, un manchon ch on intérieur engagé dans le manchon extérieur à la manière d'un élément d'assemblage de manière à être maintenu dans un état serré, un desdits manchons comportant un canal pour injecter un liquide sous pression entre les manchons pour serrer le manchon intérieur pendant le montage et le démontage de l'accouplement, et un manchon à segments bloqué entre le manchon intérieur serré et les deux arbres, dans lequel le manchon à segments comporte plusieurs segments senswblement rigides s'étendant respectivement axialement au niveau de la jonction entre les deux arbres, grâce à quoi en fonctionnement au moins une partie du couple transmis par l'accouplement est transférée directement par l'intermédiaire des segments sans par- ser par les manchons intérieur et extérieur. L'accouplement suivant l'invention peut tansmettre un couple plus important qu'avec des accouplement classiques de dimensions comparables du fait qu'il n'y a aucun effort tangentiel de compression dans le manchon à segments et @@@ toute la face agissant sur la surface extérieure du manchon à segment est transférée à la surface des arbres. Dans des acoupplements comportant des manchons intermédiaires massifs la relation des efforts tangentiels et de compression se traduit par une certaine perte de pression de contact sur les arbres qui n'apparait pas avec le manchon à segments dans l'accouplement suivant l'invention. Dans l'accouplement suivant l'invention, de préférence l'aire de chaque segment en contact avec la surface intérieure du manchon intérieur es-t nettement plus importante que l'aire du segment en contact avec les arbres de sorte que la pression entre le segment et les arbres est plus importante que la pression entre le manchon intérieur et le segment. Etant donné qu'il n'y a pas effort tangentiel de compression dans le manchon à segments, la pression radiale agissant sur la surface extérieure du manchon à segments est augmentée, lors du transfert aux arbres, du rap- port de l'aire de la surface extérieure du manchon à segments à l'aire du perçage du manchon à segments.L'augmentation de pression peut également être définie comme étant directement proportionnelle au rapport du diamètre extérieur du manchon à segments au diamètre du perçage du manchon à segments. De ce fait, le manchon à segments agit en fait comme un intensificateur de pression lors de la transmission aux arbres de la charge exercée sur le manchon intérieur par le manchon extérieur, et dece fait permet d'utiliser la section transversale optimale, du point de vue de l'efica- cité et du coût, du manchon extérieur de l'accouplement. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'oye peut utiliser des conceptions et des dimensions normalisées d'accouplements à injection dNluile pour accoupler des arbres capables de transmettre des efforts de torsion importants, l'avantage résultant résidant à la fois dans le coût et dans la disponibilité de pièces de rechange ulté- rieures. Dans 1 'accouplement d arbres ''ivai-it l'invention, de préférence le manchon à segments comporte un perçage cy- lindrique formé par des parties des segments ayant la forme d'une partie de cylindre et un perçage conique formé par des parties coniques en arc de cercla des segments, la sur- face du perçage cylindrique étant en contact avec les deux arbres et la surface du perçage conique au niveau du diam-Lxe plus faible se confondant doucement avec la surface du per- çage cylindrique à une de ses extrémités, grâce à quoi lors de l'assemblage de l'accouplement sur deux arbres initialement non alignés, les deux arbres peuvent etre alignés de force en positionnant les manchons intérieur et extérieur autour des extrémités adJacentes des deux arbres puis en engageant les segments dans le manchon intérieur à partir d'une de ses extrémités de manière que les parties coniques des segments agissent comme des coins pour amener les e:;tré- mités des deux arbres en alignement. Le manchon à segments est de préférence constitué par trois segments égaux ou plus de sorte que le manchon est en fait fendu suivant des plans axiaux. Le nombre maximum de segments normalement utilisés est régi par le coût de fabrication et la possibilité de manipulation pendant le montage et le démontage de l'accouplement. Lorsque la longueur de l'arc de cercle du segment est relativement importante, la surface extérieure du segment est de préférence munie d'une ou plusieurs fentes axiales pour réduire sa rigidité radiale. Les segments sont de préférence séparés l'un de l'autre par des organes d'écartement en matériau élastique ou facilement déformable afin d'assurer qu'aucun effort tangentiel de compression n'apparat dans les segments comme cela pourrait être le cas s'ils étaient placés en contact face à face pendant l'assemblage et le fonctionnement. Les organes d'écartement peuvent être constitués par des longueurs de cordons ronds en caoutchouc tels qu'utilisés pour des joints annulaires d'étanchéité. Chaque segment peut commodément être muni d'une longueur de cordon en caoutchouc logé dans unie fente ménagée dans une face latérale s'étendant axialement du segment.Dans une variante, les organes d'écartement peuvent être constitué par des bandes de snaté- riau élastique fixées sur une ou plusieurs de faces latera- les s'étendant axialement de-chaqu & segment. Rouir la manipulation pendant le monLage. et le démontage de l'accouplement sur des arbres qui sont coa iau:, les segments sont de préférence montés dans le perçage du manchon intérieur de façon à être maintenus les uns par. rap- ports aux autres sous la forme d'un manchon à segments. Dans ce but, chaque segment pet ête muni d'une collerette faisant saillie radialement à une extrémité et d'un filetage de vis sur l'autre extrémité, le manchon intérieur étant bloqué entre les collerettes sur les segments et un écrou vissé sur les parties filetées sur les extrémités opposées des segments. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif représenté aux dessins anne-és sur lesquels - la figure i est une vue en coupe axiale de l'accouplement suivant la ligne I-I de la figure 2 - la figure 2 est une vue en bout de l'accouple- ment suivant la direction de la flèche A, une partie de l'accouplement étant arrachée pour montrer des détails de construction - la figure 3 est une vue en élévation latérale du manchon à segments et - la figure 4 est une vue en bout du manchon à segments suivant la direction de la flèche B sur la figure 3. L'accpuplement d'arbres compoorte un manchon métal lique extérieur lO, un manchon métallique intérieur Il e- gagé dans le manchon extérieur 10 à la manière d'un élément d'assemblage, les deux manchons 10, li entourant les parties extrêmes adjacentes des deux arbres coaxiaux qui sont res pectivement désignés par 12 et 13, et un manchon métallique à segments 14 bloqué entre le manchon intérieur 11 et les arbre 12, 13.Les deux arbres coaxiaux ont le même diamètre et sont aboutés Comme représenté plus clairement sur la Figure 3, le manchon à segments 14 possède à une extrémité une partie 18 de diamètre réduit qui est munie d'un filetage de mis 13 et d'une fente axiale 20, l'autre extrémité du manchon 14 étant munie d'une collerette annulaire 21 falsant saillie radialement vers l'extérieur. la partie 18 de diamètre ré duit et également la partie adjacente de la partie de dia mèt5re plus important du manchon 14 comportant un pet@@g@ co- nique 22, son diamètre le plus important, légèrement plus important que celui des deux arbres 12, 13, étant adjacent à l'extrémité du manchon, le diamètre plus faible du cône étant sensiblement égal à icelui des deux arbres 12, 13, et: le reste du manchon possédant un perçage cylindrique 23 de dia mètre sensiblement égal à celui des deux arbres 12, 13. Ta .surface du cône 22 se fond ainsi doucement dans la surface du perçage cylindrique 23. Le manchon 14 est fendu axiale ment, suivant des plans axiaux, en quatre segments égal 24. Les faces latérales des segments 24 qui s'étendent axiales ment sont en aboutement au niveau de leurs extrémités qui forment la partie 18 de diamètre réduit du manchon à seg ments 14. Une face latérale 25 de chacun des segments 24 est cependant découpe sur le reste de la longueur du seg ment, comme représenté en 26 sur la figure 3, de sorte que les segments sont espacés l'un de l'autre sur la majeure partie de leur longueur. L'autre face latérale 27 de chacun des segments est munie d'une fente axiale 28 dans laquelle est logée une certaine longueur de cordon de caoutchouc élastique 29 de section circulaire, le cordon dépassant de la face 27 du segment.La surface extérieure de chacun des segments 24 est munie de deux fentes axiales 30 pour réduire la rigidité radiale des segments 24. La surface intérieure du manchon intérieur Il est cylindrique et sa surface extérieure est conique. La paroi du manchon intérieur Il est relativement mince par rapport à celle du manchon extérieur 10, et l'angle au sommet du cône est tel que l'épaisseur de paroi au niveau du diamètre plus important soit approximativement le double de l'épaisseur de paroi de l'e:Lréité de diamètre plus faible. Un organe annulaire 35 est visée dans l'extrémité de diamètre plus faible du manchon intérieur. Le manchon extérieur 10 possède-une surface inté- rieure conique qui s'adapte à la surface extérieure conique du manchon intérieur 11, et la partie extréme du manchon extérieur adjacente à l'extrémité de diamètre plus faible du manchon intérieur est découpée à l'intérieur pour former une cavité annulaire possédant une paroi cylindrique 36 qui s'adapte à l'organe annulaire 35. Le manchon intérieur 11 à l'organe annulaire 35 coopérent avec la cavité ménagée dans le manchon extérieur pour former une chambre hydraulique annulaire 37 dont le volume augmente lors du déplacement axial du manchon extérieur sur le manchon intérieur dans une direction s'écartant de lorgne annulaire 35, c'est-à-dire en direction de l'extrémité de diamètre plus important du manchon intérieur.La paroi du manchon extérieur est munie d'un orifice 38 débouchant dans la chambre hydraulique annulaire 37, et d'autres orifices 39 traversant la surface intérieure conique du manchon 10. Un élément d'étanchéité annulaire 40, constitué par du caoutchouc ou un matériau élastique semblable, possède une paroi latérale fixée sur la face de l'organe annulaire 35 formant une paroi extrême de la chambre hydraulique annulaire 37, les parois interieure et extérieure de l'élément d'étanchéité divergeant dans une direction s'éloigant de l'organe annulaire 35 et assurant l'étanchéité hydraulique vis-à-vis des parois extérieure et intérieure, qui s'étendent radialement, de la chambre annulaire 37. Le manchon à segments 14, comprenant les quatre segments 2t, est monté à l'intérieur du perçage du manchon intérieur 11, la collerette annulaire 21 du manchon à segments aboutant avec l'extrémité de diamètre plus important du manchon intérieur 11. Le manchon à segments 14 est maintenu en position dans le manchon intérieur Il par un écrou 41 vissé sur le filetage l9 et maintenant une rondelle de blo- cage 42 contre l'organe annulaire 35 sur le manchon intérieur. La rondelle de blocage comporte une clavette 43 engagée dans la fente 30, et des languettes radiales 44 dont une est engagée dans une de plusieurs rainures périphériques ménagées dans l'écrou, de manière à bloquer l'écrou en positions L'accouplement est monté sur les arbres 12, 13 en positionnant-les manchons autour des extrémités en aboutement des deux arbres, comme représenté sur la figure 1, pul en injectant de l'huile ou pression par les orifices 8, 39 dans la paroi du manchon extérieur 10. L'huile injectée par les crifices 39 forme une pellicule d'huit entre les surfaces coniques ajustées des deu::: manchons 10 1.1, la pression d le étant suffisamment éleve'c pour serrer le nichon intérieur Il de maniere à bloquer rigidement les parties des segments 24 formant le perçage 23 entre le manchon intérieur et les arbres. L'huile introduite par l'orifice 38 dans la chambre annulaire 37 exerce une force axiale sur le manchon extérieur, le poussant vers l'extrémité de diamètre plus important du manchon intérieur.Lorsque la pression d'huile est supprimée l'huile est évacuée d'entre les surfaces coniques aju- tées qui viennent alors en contact d'interaction directe. La force de frottement entre les surfaces ajustées empêche un déplacement axial du manchon extérieur sur le manchon intérieur, et de ce fait le manchon extérieur maintient le manchon intérieur dans l'état serré. L'accouplement d'arbres est défait en introduisant de force de l'huile sous pression par l'orifice 39 et entre les surfaces coniques ajustées des deux manchons 10, Il de façon à former une pellicule d'huile qui sépare les deux manchons. Le manchon extérieur est alors poussé de force vers l'extrémité de plus faible diamètre du manchon intérieur par la pression d'huile agissant sur sa surface conique. L'huile dans la chambre annulaire 37 est de préférence évacuée avec un débit contrôlé ppur éviter un violent mouvement vers l'avant du manchon extérieur lorsqu'if est dégagé du manchon intérieur par la pellicule d'huile. Dans l'accouplement-d'arbres décrit ci-dessus, la longueur de l'arc de cercle de la surface extérieur de chaque segment 24 est sensiblement plus importante que la longueur de l'arc de cercle de la surface intérieure du segment 24, et étant donné qu'il nty a. pas d'effort tangentiel de compression dans les segments du fait qu'ils sont séparés l'un de l'autre pàr les cordons en caoutchouc 29, la pression entre les segments 24 et les arbres est nettement plus irnpor- tante que la pression entre lemanchon Il et les segments 24 par suite de la charge exercée sur les segments 24 par le serrage du manchon 11.L'accouplement peut ainsi transmettre un couple plus important rue cela serait Dos.ribE :c une construction classique d'accouplement dc dimensions co!opara- bles dans laquelle le manchon intérieur était serre directement sur les arbres. étan'- donné que l effort tangentiel de compression dmns le manchon réduit l'effet d'int:ensificat:ion de la différence dans les longueurs des arcs dc cercle des surfaces e::térieure et intérieure du manchon. De même, dans l'accouplement d'arbres décrit ci dessus, les segments 24 s'étendent au niveau de la jonc:tlol entre les deux arbres, de sorte qu'au moins une partie du couple transmis par l accouplement est transférée directe- ment par les segments sans passer par les manchons intérieur et extérieur. Dans le cas où les arbres 12, 13 sont coaxiaux avant que l'accouplement y soit monté, le manchon à segments 14 est de préférence fixé en portion dans le manchon int:f- rieur Il par l'écrou 4l avant que les manchons 11, 14 soient montés sur les arbres.Si cependant il n'est pas possible d'aligner de façon précise les deWv arbres 12, 13, leman- chon extérieur 10 et le manchon interieur Il peuvent etre positionnés sur l'arbre dans la position prémontée ou préajustée et les segments 24 sonl positionnés de force dards le manchon intérieur Il Les parties coniques des segments 24 qui coopèrent pour former le perçage conique 22 agissent alors comme des coins pour aligner les extrémités des deux arbres. Lorsque l'accouplement est assemblé de cette manière l'écrou 41 n'est pas nécessaire, mais l'écrou 41 facilite la manipulation des éléments constitutifs lors du démontage de l'accouplement. L'écrou 41 et le filetage de vis 19 pour raient naturellement etre remplancés par n'importe quels autres moyens de retenue tels qu'une bague élastique ou une bague jarret. Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle eti embrasse, au contraire, toute les variantes. REVENDICATIONS 1. Accouplement d'arbres à injection d'huile inter connectant deux arbres coaxiaux comportant un manchon e:té- rieur entourant les extrémités adjacentes des deux arbres, un manchon intérieur engagé dans le manchon extérieur à la manière d'un élément d'assemblage de manière à être maintenu dans un état serré, un desdits manchons comportant un canal pour injecter un liquide sous pression entre les manchons pour serrer le manchon intérieur pendant le montage et le démontage de l'accouplement, et un manchon à segments bloqué entre le manchon intérieur serré et les deux arbres, caractérisé en ce que le manchon à segments (14) comporte plusieurs segments (24). sensiblement rigides s'étendant: respectivement axialement au niveau de la jonction entra les deux arbres (12, 13), grâce à quoi en fonctionnement au moins une partie du couple transmis par l'accouplement est transférée directement par l'intermédiaire des segments (24) sans passer par les manchons intér;;ieur et extérieur (10,11). 2. Accouplement d'arbres suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'aire de chaque segments (24) en contact avec la surface intérieure du manchon intérieur (11) est plus importante que l'aire du segment (24) en contact avec les arbres (12,13) de sorte que la pression entre le segment (24) et les arbres (12,13) est plus importante que la pression entre le manchon intérieur (11) et le segment (24). 3. Accouplement arbres suivant l'une des revendications i ou 2, caractérisé en ce que le manchon à segments (14) comporte un perçage cylindrique (23) formé par des pal tics des segments (24) ayant la forme d'une partie de cylin- dre et un perçage conique (22) formé par des parties coniques en arc de cercle des segments (24), la surface du perçage cylindrique (23) étant en contact avec les deux arbres (12, 13) et la surface du perçage conique (22) au ni.au du diamèter plus faible se confondan' doucement avec la r.urfacr du PU çage cylindrique (23) à une de ces extrémités, grâce à quel lors de l'assemblage de l'accouplement sur deux arbres (12, 13) initialement non aligne, les deux arbres peuvant être alignés de force en positionnant les manchon intérieur (11) et extérieur (10) autour des extrémités adjancentes des deux arbres (12, 13) puis en engageant les segments (24) dans le manchon intérieur (11) à partir d'une de ses extrémités de manière que les parties coniques des segments agissent comme des coins pour amener les extrémités des deux arbres en alignement. 4. Accouplement d'arbres suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le manchon à segments (14) est fendu suivant des plans axiaux pour former trois segments (24) ou plus de dimensions et de formes identiques. 5. Accouplement d'arbres suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le manchon à segments (14) est formé par quatre segments (24). 6. Accouplement d'arbres suivant l'unie quelconque des revendications 1à 51 caractérisé en ce que la surface extérieure de chaque segment (24) est munie d'une ou plusieurs fentes axiales (30) pour réduire la rigidité radiale du segment. 7. Accouplement d'arbres suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les segments (24) sont séparés l'un de l'autre, au moins sur une majeure partie de leur longueur, par des organes décartement en wta- tériau facilement déformable. 8. Accouplement d'arbres suivant la revendication 7, caractérisé en ce que chaque segment (24) est muni d'une bande (29) de matériau élastique sur une face latérale (27) du segment qui s'étend axialement. 9. Accouplement d'arbres suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la bande (29) de matériau élastique est logée dans une fente C28: ménagée dans une face latérale (27) du segment (24) qui s'détend axialement. 10. Accouplement d'arbres suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la bande (29) de matériau élastique est fixée sur la face latérale (27) dit segment qui s'étend axialement. 11. Accouplement d'arbres suivant l'une quc3 conrite des revendications I à 10, caractérisé en ce yue le Manchon à segments (14) est monte dans le manchon intérieur (11) et forme un bloc unitaire avec celui-ci pour faciliter la mnni- pulation pendant le montage et le démontage de l'accoupLiarnent 12.Accouplement d'arbres suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les faces latérales adjacentes des segments qui s'étendent axialement suivant une partie extrême (18) du manchon à segments (24) sont aboutées l'une avec l'autre, les faces latérales adjacentes des segments qui s'étendent axialement sur le reste du manchon à segments (24) étant espacées. 13. Accouplement d'arbres suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de retenue (41,19) montés sur ladite partie extrême (18) du manchon à segments (14) et maintenant en aboutement les faces latérales adjacentes des segments (24) qui s'étendent axialement suivant ladite partie extrême du manchon à segments (14). 14. Accouplement d'arbres suivant la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue comportement un écrou (41) vissé sur un filetage de vis (19) prévu sur ladite partie extrême (1Q) du manchon à segments (14). 15. Accouplement dFårbres suivant lune des revendications 13-ou 14, caractérisé en ce que l'autre extrémité du manchon à segments (14) est munie d'une ccllerette annulaire (21) faisant saillie radialement vers l'extérieur, et que le manchon intérieur (11) est disposé entre ladite collerette annulaire (21) et lesdits moyens de retenue (41,19).