Brevet FR2501813A1 — publié le 19820917

Perfectionnements aux dispositifs pour accoupler sélec- tivement à un arbre à entraîner deux organes entraîneurs distincts. L'invention est relative aux dispositifs pour accou- pler sélectivement à un arbre à entraîner deux organes entraîneurs distincts dont l'un est l'arbre de sortie d'un moteur et dont l'autre est un organe de manoeuvre entraînable à la main tel qu'une manivelle ou un volant. La permutation des deux modes d'entraînement de l'ar- bre entraîné, que rendent possible ces dispositifs d'ac- couplement sélectif,constitue une mesure de secours per- mettant de suppléer à une défaillance éventuelle du moteur. L'invention vise plus particulièrement, parmi ces dispositifs d'accouplement sélectif,ceux pour lesquels l'arbre entraîné est lié en rotation à une chaîne ciné- matique destinée à commander avec sécurité des déplace- ments irréversibles. Elle vise plus particulièrement encore - parce que c'est dans leur cas que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt-, mais non exclusivement, parmi les dispositifs du genre en question, ceux pour lesquels la chaîne cinématique sert à régler l'orientation des pales d'une hélice de bateau en commandant les déplace- ments axiaux relatifs d'une barre attelée à ces pales et logée dans l'arbre d'entraînement creux de cette hélice, ces déplacements axiaux étant eux-mêmes liés à ceux d'un équipage mobile le long de tiges filetées immobilisées axialement et liées en rotation à l'arbre entraîné ci- dessus, notamment par l'intermédiaire d'ensembles chaînes- roues dentées, conformément aux enseignements du brevet FR no 2 169 456 du 25 janvier 1972. Au plan constructif, l'invention se rapporte plus spécialement à ceux, des dispositifs d'accouplement sélectif considérés, comprenant deux couronnes canne- lées intérieurement coaxiales et axialement contiguës, respectivement solidaires, la première, de l'arbre de sortie du moteur et la seconde, de l'arbre à entraîner, un noyau cannelé extérieurement propre à coagir avec les deux couronnes cannelées et des moyens propres à déplacer axialement ce noyau, lequel demeure toujours en prise avec la seconde couronne, de façon à l'accou- pler à la première couronne ou au contraire à la désac- coupler de celle-ci. Dans les modes de réalisation connus, de ces derniers dispositifs, les déplacements axiaux du noyau cannelé sont directement commandés à la main et l'orga- ne de manoeuvre manuel n'est autre qu'une manivelle adaptable directement sur un prolongement à section carrée dudit noyau, lorsque ce dernier se trouve en sa position axiale pour laquelle il est désaccouplé de la première couronne. Les efforts nécessaires pour commander aussi bien les coulissements axiaux du noyau que ses rotations en position "désaccouplée" sont relativement importants, ce qui rend pénibles les manoeuvres de secours qui sont pourtant la raison d'être des dispositifs d'accouple- ment sélectif considérés. Cet inconvénient peut se révéler particulière- ment fâcheux pour l'application préférée indiquée ci- dessus, notamment lorsque les manoeuvres de secours visant le réglage de l'orientation des pales du bateau doivent être exécutées et fréquemment renouvelées par gros temps. Par ailleurs, et encore pour la même applica- tion préférée, la réversibilité relative de la comman- de manuelle peut poser certains problèmes, en particu- lier du fait que les contacts au niveau des tiges file- tées sont de préférence réalisés avec roulements. L'invention a pour but, surtout, de remédier aux inconvénients ci-dessus en rendant plus faciles les ma- noeuvres manuelles concernant aussi bien la permuta- tion du mode d'accouplement que l'entraînement de l'ar- bre entraîné, tout en conférant à ce dernier entraine- ment une irréversibilité totale. A cet effet les dispositifs d'accouplement sé- lectif du genre ci-dessus conformes à l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comprennent une troisième couronne cannelée intérieurement sembla- ble aux deux premières couronnes, montée rotative dans un bâti en une position axialement contiguë à la deu- xième couronne, du côté de celle-ci opposé à la premiè- re couronne, une roue tangente solidaire de cette troi- sième couronne, une vis sans fin coagissant avec la roue tangente et actionnable par un premier organe ma- nuel de commande rotatif, et des moyens à vis pour com- mander, à partir d'un second organe manuel de commande rotatif, les coulissements axiaux du noyau cannelé de façon à le faire coagir soit avec la première couronne, soit avec la troisième. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des disposi- tions suivantes - les moyens à vis pour commander les coulissements axiaux du noyau comprennent un manchon fileté intérieu- rement solidaire du bâti, une pièce filetée extérieure- ment coagissant avec ce manchon et se terminant à l'ex- térieur du bâti par une tête adaptée à la réception d'efforts manuels rotatifs, et des moyens pour rendre la pièce filetée solidaire axialement, mais non angulai- rement, du noyau, - les moyens pour rendre la pièce filetée extérieu- rement solidaire axialement, mais non angulairement, du noyau, comprennent une collerette transversale soli- daire de ce noyau et un étui prolongeant ladite pièce filetée extérieurement et propre avec elle à envelopper la collerette avec jeu radialement et sans jeu en direc- tion axiale, de préférence avec interposition axiale de butées à roulement, - des moyens élastiques sont interposés axialement entre les portées transversales aeialement en regard comprises respectivement par la collerette et par les piè- ces qui l'enveloppent, et plus spécialement entre chaque butée à roulement et l'une des deux portées qui encadrent axialement cette butée si une telle butée est prévue, - les moyens élastiques sont constitués par une couronne de ressorts hélicoïdaux de compression logés dans des alvéoles appropriés, - la pièce filetée comprend une rampe annulaire tronconique ou analogue propre à coagir, lors des dé- placements axiaux de cette pièce, avec un microrupteur monté dans un circuit électrique lui-même associé à des moyens de sécurité propres à neutraliser le moteur tant que le noyau ne se trouve pas en sa position axia- le correspondant à son accouplement total avec l'arbre de sortie de ce moteur. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limita- tive. La figure unique, de ce dessin, montre en coupe axiale un dispositif d'accouplement sélectif établi selon l'invention. Il s'agit d'accoupler à volonté un arbre à en- traîner 2 soit à l'arbre de sortie 1 d'un moteur, soit à un autre organe rotatif 3 entrainable en rotation à la main aux fins de suppléer aux défaillances éventuel- les du moteur. Dans l'application préférée ici considérée, l'arbre à entraîner 2 se présente sous la forme d'un fourreau solidaire de deux roues dentées 4 et 5, four- reau monté de façon pivotante sur le bâti 6 du moteur par l'intermédiaire de roulements appropriés 7. Les roues dentées 4 et 5 coagissent avec des chaines 8 et 9 de façon à entraîner en rotation deux tiges filetées parallèles immobilisées axialement et disposées de part et d'autre de l'arbre d'entraînement creux d'une hélice de bateau en vue de déplacer axiale- ment une barre disposée selon l'axe de cet arbre, la- dite barre étant attelée aux racines des pales de l'hé- lice de façon à pouvoir régler les orientations de ces pales: à cet effet il est prévu un équipage à écrous et butées à roulement monté sur les tiges filetées de façon à pouvoir se déplacer axialement, mais non angu- lairement, et solidaire axialement, mais non angulaire- ment, de la barre. Un tel montage a été décrit dans le brevet France cité ci-dessus. La portion de l'arbre moteur 1 qui est accou- plée au fourreau 2 se présente elle-même sous la forme d'un embout 10 sur lequel est calée angulairement, par une clavette 11, une douille 12 logée à frottement doux dans ledit fourreau. La douille 12 et le fourreau 2 comprennent tous les deux des prolongements axiaux évidés respectivement par deux couronnes cannelées intérieurement 13 et 14. Ces couronnes sont pratiquement identiques et juxtapo- sées axialement avec un léger jeu. Leur accouplement mutuel en rotation est assu- ré à l'aide d'un noyau 15 cannelé extérieurement en correspondance et monté axialement coulissant. Ce noyau-15 comprend constamment une portion de ses cannelures en prise avec la seconde couronne 14, mais selon sa position axiale ses cannelures sont: - ou bien partiellement engagées dans la première couronne 13, ce qui assure l'accouplement angulaire de l'arbre moteur 1 et de l'arbre à entrainer 2, - ou bien totalement dégagées de cette première cou- ronne 13, ce qui assure le désaccouplement mutuel en- * tre les deux arbres 1 et 2. Pour commander les accouplements et désaccou- plements entre ces deux arbres 1 et 2, il suffit donc de faire coulisser axialement le noyau cannelé 15. Pour l'état désaccouplé du mécanisme, il con- vient de prévoir des moyens pour entraîner à la main l'arbre 2 ou, ce qui revient au même, le noyau 15, lequel demeure constamment solidaire en rotation de cet arbre. L'invention concerne essentiellement les moyens d'entraînement de ce noyau '5, aussi bien axialement pour assurer les accouplements et désaccouplements ci- dessus, qu'angulairement pour assurer la commande manuel- le de secours de l'arbre à entraîner. On fait comprendre à cet effet à l'organe 3 une troisième couronne cannelée intérieurement 16, identi- que aux deux autres 13 et 14 et juxtaposée axialement à la deuxième couronne 14 du côté de celle-ci opposé à la première couronne 13 La longueur axiale des cannelures extérieures du noyau 15 est sensiblement égale au double de la lon- gueur axiale d'une couronne cannelée (13, 14 ou 16). Une moitié axiale de ces cannelures extérieures se trouve constamment en prise avec la seconde couronne cannelée ou couronne cannelée centrale 14, et la secon- de moitié axiale de ces cannelures se trouve selon la position axiale dudit noyau 15, - soit totalement engagée dans la première couronne 13 (position extrême gauche sur la figure), - soit totalement engagée dans la troisième couron- ne 16 (position extrême droite sur la figure), - soit partiellement engagée à la fois dans chacune des deux couronnes 13 et 16. Le premier cas correspond à l'accouplement pré- cédemment décrit entre les arbres 1 et 2, le second cas correspond à l'accouplement entre l'organe 3 et l'arbre 2 et le troisième cas correspond aux phases de manoeuvre intermédiaire. L'organe 3, qui comprend la troisième couronne cannelée 16, est monté pivotant, par l'intermédiaire de roulements à billes 17 et 18, dans un bâti auxiliai- re 19 rapporté sur le bâti 6, notamment par vissage. Cet organe 3 se présente sous la forme générale d'une chemise cylindrique traversée axialement de part en part par un prolongement axial 20 du noyau cannelé , prolongement guidé jointivement dans une extrémité alésée 21, de ladite chemise, opposée à la couronne 16. La chemise en question constitue moyeu pour une roue tangente extérieure 22. Une vis sans fin 23 coopérant avec cette roue tangente est montée rotative sur le bâti 19 et se ter- mine à l'extérieur de ce bâti par un organe de commande manuelle M (non représenté) tel qu'une manivelle ou un volant. Ce montage à vis sans fin 23 et roue tangente 22 permet une commande manuelle démultipliée et irré- versible des rotations de l'organe 3 et donc de l'arbre entraîné 2 lorsque le noyau 15 se trouve en sa posi- tion extrême droite sur la figure. Pour commander les déplacements axiaux du noyau , on procède par vissage en ayant recours à des moyens pour transformer en ces déplacements axiaux les rota- tions d'un deuxième organe de commande manuelle rotatif N (non représenté), qui peut d'ailleurs être le même que le premier organe M si celui-ci est prévu facile- ment amovible de son arbre, vu que les deux commandes concernées ne sont pas simultanées. A cet effet: - on prévoit à l'extrémité du prolongement 20 une collerette transversale 24 délimitée axialement par deux portées annulaires planes, - on rapporte sur le bati 19, notamment par boulonna- ge,un manchon fileté intérieurement, coaxial au noyau 15, - et l'on montedans ce manchon une pièce 26 filetée extérieurement en correspondance, pièce prolongée à l'une de ses extrémités axiales par un étui 27 propre à chevaucher avec cette pièce la collerette 24 de façon à être solidaire axialement, mais non angulairement, de cette collerette, et à son autre extrémité axiale par une tête extérieure 28 adaptée à la réception d'efforts rota- tifs manuels. Dans -la pratique, l'ensemble de la pièce 26 fi- letée extérieurement et de l'étui 27 sont avantageuse- ment constitués - d'une part par un embout cylindrique dont l'emba- se élargie est délimitée extérieurement par une surfa- ce cylindrique filetée, - et d'autre part par une douille présentant un col cylindrique fileté intérieurement et extérieurement, ce col étant vissé autour de l'embase élargie ci-dessus et étant calé angulairement sur cette embase à l'aide d'une 25018 13 petite vis excentrée 39, le filetage externe propre à coopérer avec le manchon 25 fileté intérieurement étant alors celui dudit col. La collerette transversale 24 peut être cons- tituée par une pastille ou galette débordante vissée axialement au bout du prolongement 20. La pièce filetée extérieurement 26 est guidée transversalement par logement Jointif de deux plages cylindriques qu'elle comporte dans des alésages com- plémentaires 29, 30 du bâti 19 et du manchon 25. L'ensemble 26-27 comprend deux portées trans- versales 31 propres à encadrer axialement la colleret- te 24 par l'intermédiaire de deux butées à roulement 32, notamment à aiguilles. La tête 28 est ici délimitée extérieurement par un prisme à six pans propre à être coiffé par l'organe N évidé en correspondance. Dans ces conditions, chaque rotation de cet or- gane N se traduit par des coulissements axiaux du noyau 15 dans un sens qui dépend du sens de ladite rotation. En effet, cette rotation fait tourner la pièce filetée 26 dans le manchon fixe 25, ce qui la déplace axialement, ainsi que l'étui 27 qui en est solidaire, que la collerette 24 encadrée axialement par cet étui et par cette pièce et que le noyau 15 dont le prolonge- ment 20 est terminé par cette collerette. Pour permuter les deux modes d'accouplement de l'arbre à entrainer 2 avec respectivement l'arbre du moteur 1 et l'organe 3, il suffit donc de faire tour- ner l'organe N dans un sens ou dans l'autre. Selon un perfectionnement particulièrement in- téressant de l'invention, on interpose des moyens élas- tiques entre chaque butée à roulement 32 et la portée correspondante 31. Dans le mode de réalisation illustré, ces moyens élastiques sont constitués par une couronne de petits ressorts hélicoïdaux de compression 33, par exemple au nombre de 9, logés dans autant d'alvéoles 34 d'axes parallèles. Pour répartir les efforts de ces ressorts 33 sur la butée à roulement 32 correspondante, on intercale entre eux une rondelle 35 et pour éviter les rotations de cette rondelle on prévoit sur celle-ci au moins un pion de guidage 36 propre à coagïr avec le fond alésé en correspondance d'un alvéole 34. L'intérêt'de ce perfectionnement réside en ce qu'il facilite les débuts d. 'introduction axiale des cannelures externes du noyau 15 dans les cannelures internes correspondantes de la couronne 13 ou 16 lors de chaque manoeuvre. Si en effet les positions angulaires des deux cannelures à introduire l'une dans l'autre ne présen- tent pas le décalage exact nécessaire, leur introduc- tion relative nécessite un ajustage angulaire mutuel précoce, lequel est difficile à assurer du fait même que l'introduction n'est pas encore amorcée: il en résulte un risque d'usure des extrémités axiales des cannelures en contact mutuel. Au contraire, le perfectionnement ci-dessus permet de commencer le déplacement axial de la pièce filetée même si aucune introduction axiale mutuelle des cannelures n'est possible, ce qui se traduit sim- plement par la compression de l'un des Jeux de res- sorts 33, compression- sollicitant élastiquement les cannelures considérées au contact axial mutuel. Dans ces conditions, l'ajustage angulaire mu- tuel subséquent de ces deux cannelures se traduit, dès 2 50 1 8 1 3 que leur positionnement angulaire correct est assuré, par une détente élastique introduisant axialement les deux cannelures l'une dans l'autre d'une manière tout à fait nette. Cette disposition permet donc de réduire l'usu- re des extrémités axiales des cannelures tout en faci- litant le début de chaque manoeuvre. Il convient par ailleurs que l'arbre 1 du mo- teur soit immobilisé tant que le noyau 15 se trouve en une autre position axiale que sa position extrême gau- che sur la figure: il n'est en effet pas possible de faire entraîner l'organe 3 par ce moteur vu l'irréver- sibilité du mécanisme à roue tangente et vis sans fin lié audit organe. A cet effet on prévoit avantageusement des moyens de sécurité comprenant une rampe tronconique 37 prévue sur le corps de la pièce filetée extérieurement 26, - un microrupteur 38 dont l'élément mobile est placé sur la trajectoire axiale de la rampe tronconique 37 de façon à être actionné par cette rampe dès le début du déplacement axial de celle-ci vers la droite à partir de sa position extrême gauche représentée sur la figure, - et un circuit électrique commandé par ce microrup- teur et associé à des moyens de neutralisation du moteur. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif d'accouplement sélectif dont la constitution et le fonc- tionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus, notamment en ce qui concerne la facilité d'exécution des diverses com- mandes manuelles, due en particulier à la démultiplica- tion des efforts, la longévité du mécanisme,la sécurité des commandes assurées, due en particulier à l'irréver- sibilité de l'ensemble roue tangente 22-vis sans fin 23. A ce sujet on peut noter que, dans le mode d'application préféré signalé ci-dessus, il est possi- ble de permuter le mode d'accouplement de l'arbre entrainé 2 même lorsque l'hélice est entraînée en rotation, vu qu'à aucun instant le noyau 15, et donc ledit arbre 2, ne sont désaccouplés à la fois de l'ar- bre 1 et de l'ensemble irréversible 22-23: par consé- quent, à aucun instant une modification indésirable d'orientation de pale ne peut se produire, vu l'ir- * réversibilité de la chaîne cinématique remontant de cette pale aux organes moteurs par l'intermédiaire du susdit arbre 2. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réa- lisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment - celles o la liaison entre la pièce filetée 26 et le prolongement 20 du noyau 15 serait assurée en prévoyant non pas la collerette 24 sur ce prolonge- ment et l'étui 27 sur cette pièce, mais au contraire une collerette sur ladite pièce et un étui sur ledit prolongement, - celles o la collerette serait encadrée axiale- ment par l'étui avec contact jointif à frottement doux, sans interposition de butées de roulement, - celles o les ressorts hélicoïdaux de compression 33 seraient remplacés par d'autres moyens élastiques conduisant au même résultat, par exemple par des ron- delles élastiques du type Belleville, ou encore par des plots en caoutchouc REVENDICATIONS 1. Dispositif pour accoupler sélectivement à un arbre à entraîner deux organes entraîneurs distincts dont l'un est l'arbre de sortie d'un moteur et dont l'autre est un organe de manoeuvre entrainable à la main, comprenant deux couronnes cannelées intérieure- ment coaxiales et axialement contiguës, respectivement solidaires, la première, de l'arbre de sortie du moteur et la seconde, de l'arbre à entraîner, un noyau canne- lé extérieurement propre à coagir avec les deux cou- ronnes cannelées et des moyens propres à déplacer axia- lement ce noyau, lequel demeure toujours en prise avec la seconde couronne, de façon à l'accoupler à la pre- mière couronne ou au contraire à la désaccoupler de celle-ci, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une troisième couronne cannelée intérieurement (16) semblable aux deux premières couronnes (13, 14), montée rotative dans un bâti (19) en une position axialement contiguë à la deuxième couronne (14), du côté de celle- ci opposé à la première couronne (13), une roue tan- gente (22) solidaire de cette troisième couronne, une vis sans fin (23) coagissant avec la roue tangente et actionnable par un premier organe manuel de commande rotatif, et des moyens à vis nour commander, à partir d'un second organe manuel de commande rotatif, les coulissements axiaux du noyau cannelé (15) de façon à le faire coagir soit avec la première couronne, soit avec la troisième. 2. Dispositif d'accouplement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les moyens à vis pour commander les coulissements du noyau (15) comprennent un manchon fileté intérieurement (25) solidaire du bâti (19), une pièce filetée extérieurement (26) coaqis- sant avec ce manchon et se terminant à l'extérieur du bâti par une tête (28) adaptée à la réception d'efforts manuels rotatifs, et des moyens pour rendre la pièce filetée solidaire axialement, mais non angulairement, du noyau. 3. Dispositif d'accouplement selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que les moyens pour rendre la pièce filetée extérieurement (26) solidaire axiale- ment, mais non angulairement,du noyau (15) comprennent une collerette transversale (24) solidaire de ce noyau et un étui (27) prolongeant ladite pièce filetée exté- rieurement et propre avec elle à envelopper la colle- rette avec jeu radialement et-sans jeu en direction axiale. 4. Dispositif d'accouplement selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que les butées à roulement (32) sont interposées axialement entre la collerette (24) et les portées transversales axialement en regard de l'étui (27) et de la pièce filetée extérieurement (26). 5. Dispositif d'accouplement selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que des moyens élastiques sont interposés axialement entre les portées transver- sales axialement en regard comprises respectivement par la collerette (24) et par les pièces (26,27) qui l'en- veloppent. 6. Dispositif d'accouplement selon les revendi- cations 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens élas- tiques sont interposés entre chaque butée à roulement (32) et l'une des deux portées de la collerette et de l' ensemble qui l'lencadre axialement. 7. Dispositif d'accouplement selon l'une quel- conque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens élastiques sont constitués par une couronne de ressorts hélicoldaux-de compression (33) logés dans des alvéoles appropriés (34). 8. Dispositif d'accouplement selon l'une quel- conque des revendications 2 à. 6, caractérisé en ce que la pièce filetée comprend une rampe annulaire (37) tronconique ou analogue propre à coagir, lors des dé- placements axiaux de cette pièce, avec un microrupteur (38) monté dans un circuit électrique lui-même associé à des moyens de sécurité propres à neutraliser le mo- teur tant que le noyau (15) ne se trouve pas en sa po- sition axiale correspondant à son accouplement total avec l'arbre de sortie (1) de ce moteur. 9. Dispositif d'accouplement selon l'une quel- conque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'arbre à entraîner (2) sert à régler l'orien- tation des pales d'une hélice de bateau en commandant les déplacements axiaux relatifs d'une barre attelée à ces pales et logée dans l'arbre d'entraînement creux de cette hélice, ces déplacements axiaux étant eux- mêmes liés à ceux d'un équipage mobile le long de ti- ges filetées immobilisées axialenment et liées en rota- tion à l'arbre entraîné ci-dessus, notamment par l'in- termédiaire d'ensembles chaines-roues dentées.