Brevet FR2503813A1 — publié le 19821015

81' La présente invention concerne des perfection- nements apportés aux accouplements flexibles et, en par- ticulier bien que non exclusivement, aux accouplements flexibles destinés à la transmission de couples entre deux organes montés en rotation, par exemple un arbre menant et un arbre mené. On connaît des accouplements flexibles destinés à la transmission de couples entre deux organes montés en rotation, et comprenant plusieurs éléments de rac- cordement rigides et plusieurs éléments réalisés en un - matériau élastomère élastique, disposés en alternance les uns avec les autres, afin qu'ils forment un anneau dans le- quel les éléments-de raccordement sont raccordés alternativement à l'un et à l'autre des deux organes, et les surfaces de transfert de charge de chacun des élé- ments de raccordement s'étendent parallèlement à l'axe de rotation de l'accouplement, de sorte que les éléments en élastomère sont chargés en compression par les couples transmis et en cisaillement par les charges axiales. La raideur en compression des éléments en élas- tomère est considérablement plus grande que la raideur en cisaillement, et, afin d'augmenter la capacité de charge axiale, il est connu d'incliner les surfaces de transfert de charge de chaque élément de raccordement formant des an- gles égaux et opposés avec l'axe - de de rotation de l'accouplement, et de disposer en sens contraire les élé- ments de raccordement successifs, de sorte que les élé- ments en élastomère sont sollicités en compression et en cisaillement sous l'effet des charges axiales. Cependant, cette réalisation présente l'incon- vénient que sous la charge des couples, les éléments de raccordement reliés à l'un des organes sont soumis à une composante axiale de force dirigée dans un sens et que les éléments de raccordement reliés à l'autre organe sontsoumis à une composante axiale de force dirigée en sens opposé, de sorte que les éléments de raccor- dement reliés aux organes ont tendance à se rapprocher 2503 813 ou à s'éloigner les uns des autres. La présente invention décrite ci-après remédie à cet inconvénient. L'invention apporte une solu- tion aux problèmes posés par la conception d'accouplements dans lesquels les surfaces de transfert de charge d's élé- ments de raccordement sont inclinées par rapport à l'axe de rotation de l'accouplement de sorte que les charges axiales sont encaissées par les éléments en élastomère sollicités à la fois en cisaillement et en compression, sans que se développe une composante axiale de force sol- licitant les éléments de raccordement associés à chacun des organes rotatifs sous la charge des couples à trans- mettre, grâce à l'utilisation d'un nombre pair d'éléments de raccordement destinés à être reliés à chaque organe rotatif et grâce à la disposition en sens contraire des éléments de raccordement successifs associés à chacun des organes rotatifs. Le principal avantage présenté par l'invention est que, sous la charge des couples à transmettre, il ne se développe aucune force axiale tendant à écarter ou à rapprocher les uns des autres les éléments de raccordement associés à chacun des organes rotatifs, sans perte de l'avantage d'une capacité supérieure de charge axiale obtenue par la position inclinée des surfaces de trans- fert de charge par rapport à l'axe de rotation de l'ac- couplement. De préférence, au moins quatre éléments d'accou- plement sont destinés à être reliés à chaque organe rotatif. De préférence également, chacun des éléments de raccordement, destiné à être accouplé à l'un des éléments rotatifs,présente des surfaces de transfert de charge inclinées en sens opposés, formant avantageusemoent des angles égaux et opposés avec l'axe de rotation de l'accouplement, c'est-à-dire qu'elles sont divergentes l'une par rapport à l'autre, et que chacun des éléments de raccordement interposés, destiné à être raccordé 2503 813 à l'autre organe rotatif, présente des surfaces de trans- fert de charge inclinées formant des angles égaux avec l'axe de rotation de l'accouplement, c'est-à-dire que ces surfaces sont parallèles. De préférence, les éléments de raccordement des- tinés à être raccordés à l'un des organes rotatifs sont distincts, et équipés respectivement d'un dispositif de fixation de chaque élément à l'organe, par exemple chaque élément de raccordement peut comprendre un manchon, pré- sentant un perçage axial destiné à loger un boulon ou des moyens de fixation similaires, et les éléments de raccordement destinés à être raccordés à l'autre organe rotatif sont reliés les uns aux autres et équipés d'un dispositif commun de raccordement de ces éléments à l'or- gane correspondant, par exemple chaque élément de raccorde- ment peut comprendre une lame solidaire d'un moyeu cen- tral destiné à être raccordé à l'organe correspondant. De préférence chaque manchon présente des sur- faces de transfert de charge divergentes l'une par rap- port à l'autre, et chaque lame-présente des surfaces de transfert de charge parallèles. Les surfaces de transfert de charge de chaque manchon ou de chaque lame peuvent être planes ou courbes, par exemple chaque lame peut avoir une forme hélicoïdale de sorte que l'angle de l'inclinaison des surfaces de transfert de charge par rapport à l'axe de rota- augmente en même temps que la dimension radiale de la lame, bien que les surfaces restent parallèles l'une à l'autre. De préférence encore, les éléments élastiques sont préalablement soumis à une force de com- pression, de sorte qu'en fonctionnement, l'apparition de forces de tension dans ces éléments est réduite ou sup- primée. La compression préalable peut être effectuée pendant la fabrication ou lors de l'assemblage. Dans une variante préférée de réalisation, quatre lames sont disposées radialement vers l'extérieur d'un moyeu central, et quatre manchons interposés, en f.rme I 2503 813 de coin, sont agencés de sorte qu'en configuration non assemblée, une paire de manchons opposés est décalée axia- lement d'un côté des lames et que l'autre paire des man- chons opposés est décalée axialement, d'une valeur égale, de l'autre côté des lames. En conséquence, les éléments d'élastomère disposés entre les lames et les manchons suc- cessifs sont mis préalablement en compression lors de l'assemblage, par la réduction du décalage axial entre les manchons et les lames. De préférence, chaque manchon comprend une entretoise axiale qui lui est solidaire et qui limite la réduction du décalage axial, et donc le degré de compression lors de l'assemblage de l'accouplement. De préférence également, chaque lame est munie d'une paire de butées élastiques, chacune de ces butées étant disposée à l'une des extrémités axiales de la lame et limite le mouvement axial entre les lames et les manchons à une valeur prédéterminée. - D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en bout d'un accouple- ment selon l'invention; les figures 2 et 3 sont des coupes selon les lignes Il-Il et III-III respectivement de la figure 1; la figure 4 est une vue en bout de l'armature de l'accouplement selon la figure 1; les figures 5 et 6 sont des coupes selon les lignes V-V et VI-VI respectivement de la figure 4; la figure 7 est une vue en bout de l'un des man- chons de raccordement de l'accouplement selon la figure 1; la figure 8 est une vue développée d'une coupe de l'accouplement représenté sur-les figures 1 à 7; la figure 9 est une vue de côté, en partie en coupe, d'un montage comprenant l'accouplement représenté sur les figures 1 à 8; la figure 10 est une vue en bout du montage re- 2503 813 présenté sur la figure 9; la figure 11 est une vue en perspective éclatée du montage représenté sur-les figures 9 et 10; et la figure 12 est une vue développée d'une coupe du montage représenté sur les figures 9 et 10. L'accouplement représenté sur les figures 1 à 8 des dessins annexés comprend une armature 2, munie d'un moyeu 3 central, destiné au raccordement de l'armature à l'un de deux organes (non représentés) montés en rota- tion, et de quatre lames 4 disposées axialement et ra- dialement et réparties sur la circonférence, chaque lame 4 présentant une paire de surfaces de transfert de charge 4a. Disposés en alternance avec les lames 4, quatre man- chons de raccordement rigides présentent chacun un perçage axial 6, destiné à- la fixation du manchon, par exemple au moyen d'un boulon (non représenté), à l'autre des deux organes non représentés montés en rotation, ainsi qu'une paire de surfaces de transfert de charge 5a. Un élément élastique en caoutchouc 7 est disposé entre chaque paire de surfaces de transfert de charge 4a et 5a se faisant face, respectivement sur une lame 4 et un manchon 5, et chaque élément 7 est fixé aux deux surfaces de trans- fert de charge 4a et 5a en regard correspondantes. Chaque manchon 5 présente, en coupe transversale, une forme de coin, et les surfaces de transfert de charge a associées sont inclinées selon des angles égaux et op- posés par rapport à l'axe de rotation de l'accouplement, c'est-à-dire que les surfaces 5a sont divergentes l'une par rapport à l'autre en direction axiale, d'une extrémité du manchon vers l'autre, comme cela est représenté sur -la figure 7. Chaque manchon 5 est solidaire, à son extré- mité la plus étroite, d'une partie 5b faisant fonction d'entretoise axiale, et les manchons successifs sont dis- posés en sens contraires, de sorte que les surfaces 5a asso- ciées, en regard l'une de l'autre selon une direction cir- férentielle, divergent les unes par rapport aux autres vers les faces d'extrémités opposées de l'accouplement, 2503 813 comme cela apparaît clairement sur les figures 2, 3 et 8. Chaque lame 4 a une forme hélicoïdale, et les surfaces de transfert de charge 4a associées sont incli- nées selon des angles égaux par rapport à l'axe de rota- tion de l'accouplement, c'est-à-dire que ces surfaces 4a sont parallèles. Comme cela apparaît sur les figures et 6, l'angle d'inclinaison des surfaces 4a n'est pas constante dans la direction radiale de la lame, mais en raison du profil hélicoïdal de la lame, cet angle d'in- clinaison augmente par rapport à l'axe de rotation de l'ac- couplement en même temps que la dimension radiale de la lame, bien que les surfaces 4a soient parallèles pour toute position radiale donnée. Les lames successives présentent des pas inversés, c'est-à-dire que l'intervalle qui les sépare soit augmente soit diminue en direction axiale de l'accouplement, en se déplaçant d'une extrémité vers l'autre, afin qu'elles aient des formes complémentaires à celles des manchons 5 en forme de coin interposés. Comme cela est représenté sur la figure 1, l'ac- couplement comprend un nombre égal d'éléments en caoutchouc 7, inclinés selon des angles égaux et opposés par rapport à l'axe de rotation de l'accouplement, les éléments en caoutchouc 7 disposés de part et d'autre d'un manchon 5 ayant une forme générale en V, si on les regarde en di- rection axiale. Chaque paire d'éléments en forme de V est divergente d'une face d'extrémité de l'accouplement vers l'autre, et les paires successives d'éléments 7 en forme de V sont disposées en sens contraire. La figure 8 représente l'accouplement décrit ci-dessus dans la configuration qu'il adopte en l'absence de charge, et dans laquelle les manchons 5 successifs ét les lames 4 interposées sont décalés axialement de sorte qu'une paire de manchons 5 opposés est décalée axialement d'un côté des lames 4 et que l'autre paire de manchons opposés 5 est décalée axialement de l'autre côté des lames 4. De plus, comme représenté sur la figure 8, les éléments 2503 813 en caoutchouc 7 sont moulés afin qu'ils recouvrent les faces d'extrémités des lames 4, et forment des butées élastiques 8. Les figures 9 à 12 représentent un montage dans lequel l'accouplement 1 décrit ci-dessus est utilisé pour raccorder l'arbre 20 de l'hélice d'un bateau à un moteur monté sur une suspension élastique et non représenté. L'accouplement 1 est disposé entre un plateau annulaire 21 d'une boîte de vitesse elle-même raccordée au moteur, et une plaque de butée annulaire 22, présentant une ouverture centrale 23 logeant le moyeu 3 de l'arma- ture 2. Le plateau 21 et la plaque 22 présentent chacun quatre orifices 21a et 22a respectivement, et chaque per- çage 6 de manchon 5 est aligné sur une paire d'orifices 21a et 22a correspondants. Lors de l'assemblage, chaque manchon 5 est boulonné sur le plateau 21 par un ensemble d'un boulon et d'un écrou 24. Simultanément, la plaque de butée 22 est déplacée vers le plateau 21 et ainsi diminue le décalage axial entre les manchons 5 et les lames 4 par rapport à celui qui existe dans la configura- tion déchargée de l'accouplement, représentée sur la fi- gure 8, et cette disposition met les éléments en caoutchouc 7 en compression. Comme cela est représenté sur la figure 12, la réduction du décalage axial est définie par la longueur axiale des manchons 5 et en particulier par la longueur axiale des entretoises 5b qui leur sont solidaires, cette longueur pouvant être choisie d'après la compression préalable voulue. Une fente 3a divise l'extrémité libre du moyeu 3 de-l'armature en deux moitiés 3b et 3c. Lors de l'as- -semblage, le moyeu 3 est serré sur l'arbre 20 par l'in- troduction de l'extrémité de l'arbre 20 dans l'extrémité libre du moyeu 3 et par le serrage des deux moitiés 3b et 3c du moyeu 3 l'une vers l'autre grâce à une paire d'en- sembles 25 comprenant chacun un boulon et un écrou. En fonctionnement, les charges axiales dans l'un ou l'autre sens sont encaisséespar les éléments en caout- 2503 813 chouc 7 sollicités en compression et en cisaillement jusqu'à une valeur prédéterminée pour laquelle les butées 8 d'extrémité des lames viennent en contact soit avec la plaque de butée 22 soit avec le plateau 21 de la boîte de vitesse, empêchent tout déplacement axial suplé- mentaire entre les lames 4 et les manchons 5, et évitent toute surcharge des éléments 7. Les charges constituées par les couples à transmettre, dans l'un ou l'autre sens, sont également encaissées par les éléments en caoutchouc 7, sollicités en compression et en cisaillement mais, à la différence des accouplements connus, dans lesquels les surfaces de transfert de charge des éléments de raccordement sont inclinées par rapport à l'axe de rotation de l'accou- plement, la transmission des couples par l'accouplement selon l'invention ne s'accompagne pas d'une tendance des éléments de raccordement reliés à chacun des deux organes à se rapprocher ou à s'éloigner les uns des autres en di- rection axiale. Plus particulièrement si l'on réfère à la figure 12, et si l'on suppose que l'accouplement 1 est chargé par un couple en direction de la flèche A, il apparaît une composante axiale de force sur chacune des surfaces de transfert de charge 4a et 5a des lames 4 et des manchons 5 respectivement, cette composante axiale s'exerçant dans les directions indiquées sur la figure 12. On constate que la composante axiale-de force s'exer- çant sur une partie de lames 4 opposées est égale et op- posée à la composante de force s'exerçant sur l'autre paire de lames 4 opposées, de sorte que la résultante des com- posantes axiales de force s'exerçant sur l'armature, sous la charge d'un couple, est nulle. De même, on constate que la composante axiale de force s'exerçant sur les sur- faces de transfert de charge Sa de chaque manchon 5 sont égales et opposées, de sorte que la résultante des compo- santes axiales de force sollicitant chaque manchon 5, sous la charge de couples,est également nulle. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans 2503 813 ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. Par exemple, l'inclinaison des surfaces de trans- - fert de charge par rapport à l'axe de rotation de l'ac- couplement peut être modifiée, afin qu'elle donne toute ca- pacité désirée de charge axiale et de charge par des couples à transmettre. Chaque lame peut présenter des sur- faces de transfert de charge planes qui peuvent être in- clinées d'un même angle que les surfaces de transfert de charge en regard des manchons adjacents de façon à être parallèles à ces dernières. Chaque manchon peut présenter des surfaces de transfert de charge courbes et ayant une forme hélicoïdale similaire à celle des surfaces de trans- fert de charge des lames adjacentes. Le nombre des lames et le nombre des manchons peuvent être modifiés, pourvu que l'accouplement comporte un nombre pair de lames et de manchons, et de préférence un minimum de quatre lames et de quatre manchons. Chaque manchon peut comporter une partie faisant fonction d'entretoise intégrée, comme cela a été décrit, mais il est également possible d'utiliser des entretoises constituées par des éléments séparés, fixées aux manchons lors de l'assemblage, la taille de ces entretoises pouvant être choisie pour qu'elle donne le degré requis de compression préa- lable des éléments élastiques. En variante, cette com- pressiondes éléments élastiques peut être effectuée par tout autre moyen approprié, connu de l'homme du métier. L'armature peut comprendre un moyeu fendu, tel que celui décrit ci-dessus, facilitant le serrage du moyeu sur un arbre, mais le moyeu peut également être fixé par tout autre dispositif convenable par exemple par -des boulons radiaux. Les éléments élastiques peuvent être réalisés en tout matériau élastomère convenable, et ce matériau peut être armé. 2503 813 1O0 REVENDICATIONS 1. Accouplement flexible comprenant plusieurs élé- ments de raccordement (4,5) et plusieurs éléments en élas- tomère (7), disposés en alternance les uns avec les autres, de façon à former un anneau dans lequel les éléments de raccordement (4, 5) pris en alternance sont destinés à être raccordés respectivement à l'un de deux organes (20, 21) à raccorder, et tels que chaque élément de rac- cordement (4, 5) présente une paire de surfaces de trans- fert de charge (4a, 5a) inclinées par rapport à li're de r)tatL.in de l'accouplement, caractérisé en ce qu'il comprend un nombre pair d'éléments de raccordement (4, 5) destinés au raccordement des deux organes (20, 21), et en ce que les éléments de raccordement (4, 5)- successifs destinés au raccordement à chacun des organes (20, 21) sont disposés en sens contraires. 2. Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend huit éléments de raccordement (4, ), quatre d'entre eux étant destinés à être raccordés à l'un des organes (20) et les quatre autres (5) étant destinés à être raccordés à l'autre organe (21). 3. Accouplement selon l'une des revendications t et 2, caractérisé en ce que chacun des éléments de rac- cordement (5) destiné à être raccordé à l'autre organe (21) présente des surfaces de transfert de charge (5a) inclinées en sens contraires par rapport à l'axe de rotation de l'accouplement, et de préférence selon des angles égaux et opposés. 4. Accouplement selon la revendication 3, caracté- risé en ce que chacun des éléments de raccordement (4) destiné à être raccordé à l'organe (20) présente des surfaces de transfert de charge (4a) inclinées d'angles égaux par rapport à l'axe de rotation de l'accouplement. 5. Accouplement selon la revendication 4, caracté- risé en ce que les éléments de raccordement (4) destinés à être raccordés à l'autre organe (20) sont chacun cons- titués par une lame radiale (4) de préférence de forme 2503 813 hélicoïdale. 6. Accouplement selon la revendication 5, caracté- risé en ce que les lames (4) constituent une partie d'une armature (2) munie d'un moyeu central (3) destiné à l'ac- couplement à cet organe (20). 7. Accouplement selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les éléments en élastomère (7) sont soumis à une compression préalable. 8. Accouplement selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les éléments de raccordement (4) desti- nés à être raccordés à l'un des organes (20) sont dis- posés dans un plan commun transversal à l'axe de rotation de l'accouplement, et en ce que les éléments de raccordement (5) destinés à être raccordés à l'autre organe (21) sont décalés axialement successivement d'un côté et de l'autre de ce plan. 9. Accouplement selon la revendication 8, caracté- risé en ce qu'une entretoise axiale (5b) est solidaire de chacun des éléments de raccordement (5) décalés axia- lement. 10. Accouplement selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que chacun des éléments de rac- cordement (4) qui se trouve dans le plan commun, est muni d'une paire de butées élastiques (8) disposées chacune à une extrémité axiale de l'élément de raccordement (4) correspondant.