Brevet FR2528508A1 — publié le 19831216

L'invention concerne un arbre flexible pour transmettre des efforts de torsion, ou des couples, entre des éléments non coaxiaux et qui est constitué principalement par une pluralité de ressorts hélicoidaux d'axes parallèles entrelacés entre eux sur toute leur longueur, avec des variantes dans lesquelles, en outre, sont prévues des baguettes internes entrelacées aussi avec lesdits ressorts et parallèles à ceux-ci et une âme qui peut être un câble d'acier multifilaire ou simplement une autre baguette, de préférence cylindrique. On connais déjà diverses constructions d'arbres flexibles dont la plupart consistent en des câbles multifilaires d'acier recouverts par différents types de chemises flexibles, telles que les chemises hélicoldales, celles en grillage métallique, les ressorts à spires jointives, les chemises en toile et en gomme, etc., et constituent des unités qui se distinguent par leur capacité réduite de transmission des couples, car pour des couples d'intensité élevée, elles se cassent souvent, surtout quand elles travaillent à des vitesses de rotation élevées, si bien qu'elles ne conviennent pas pour des applications telles que les accouplements entre moteurs et différentiels d'automobiles, pour lesquels on fait invariablement appel aux transmissions à cardan ou croisillon, etc. De la même façon, ces réalisations connues présentent l'inconvénient que, même si leur prix est élevé, elles sont impossibles à réparer lorsque l'âme d'acier se détériore et qu'il faut, par conséquent, jeter fréquemment ces éléments. L'arbre flexible de la présente invention, par contre, est un élément léger qui, malgré cela, est capable de transmettre des couples plus grands qu'avec les arbres classiques qui sont plus lourds. Parallèlement, il est facile à réparer et de construction plus économique, avec l'avantage supplémentaire de durer beaucoup plus longtemps que n'importe quel type d'arbre flexible connu jusqu'à présent. Ces résultats importants sont une conséquence directe de la conception particulière de construction et de constitution qui détermine l'objet principal de la présente invention, laquelle consiste principalement en la combinaison d'un ensemble de ressorts hélicoïdaux, parallèles entre eux, entrelacés par leurs spires et tous disposés autour d'un axe géométrique, virtuel et également flexible, avec des variantes de réalisation qui dépendent de la manière dont les différents ressorts sont entrelacés, soit par entrecroisement de leurs spires, soit par entremêlement de celles-ci avec la possibilité d'intercaler des baguettes de fil de fer qui sont indispensables seulement pour la deuxième de ces variantes, tandis qu'elles peuvent être introduites comme simple option de renforcement pour la première variante. Pour les arbres flexibles de cette invention, qui comportent des ressorts entrecroisés, il est également indispensable que tous ces ressorts aient un pas de même orientation, c' est-à-dire tous avec un pas vers la gauche ou tous avec un pas vers la droite, mais jamais un ressort ne doit avoir un pas différent des ressorts qui lui sont adjacents. Par contre, lorsqu'il s'agit d'arbres flexibles qui comportent des ressorts entremêlés, où le lien entre ces ressorts est réalisé grâce à l'intercalation de baguettes de fil de fer, les pas des ressorts doivent nécessairement être alternés, c'est-à-dire les uns à droite et les autres à gauche. De la même façon, dans les deux variantes mentionnées, chaque ressort doit avoir ses spires avec un écart tel qu'il permette tout juste d'introduire les spires du ressort adjacent, de façon que les spires d'un ressort restent tout juste logées entre celles de son ressort adjacent. Une autre variante envisagée suivant la même conception de l'invention a pour but d'augmenter le couple transmissible et propose de monter une âme axiale également flexible qui, si elle est d'un diamètre réduit, peut être une simple baguette cylindrique, mais, de préférence, elle sera constituée par un câble multifilaire en acier. Que ce soit dans le cas de ressorts entrecroisés ou de ressorts entremêlés, leur nombre peut faire seulement un tour autour de l'axe géométrique, ou plus, de manière qu'on obtienne des arbres flexibles sans limitation quant à leur section transversale et, par consequent, quant à leur capacité de résistance mécanique pour transmettre des efforts de torsion de valeurs comprises dans une gamme bien plus étendue qu'avec les réalisa- tions connues. Si, pendant le fonctionnement de l'une quelconque des variantes de réalisation d'un arbre flexible suivant l'invention, il se produit une rupture qui pourrait affecter en totalité ou en partie quelques-uns des ressorts qui le constituent, la réparation nécessaire consistera seulement à remplacer le ressort affecté, laauelle pourra être reali sée avec une grande facilité et sans aucune spécialisation de la part des ouvriers, ctest-à-dire qu'il est improbable qu'on ait à jeter l'arbre endommagé pour le remplacer par un nouveau. L'invention sera miteux comprise à la lumière de la description suivante de divers exemples non limitatifs de modesde réalisation illustrés par les dessins annexés auxquels on se réfèrera et sur lesquels la Fig. 1 est une vue latérale d'une portion d'arbre flexible formé d'une pluralité de ressorts dont les spires s'entrecroisent, qui n'ont donc pas besoin nécessairement d'un assemblage interne de baguettes de fil de fer; la Fig. 2 est une coupe transversale d'un arbre flexible formé d'une pluralité de ressorts parallèles dont les spires s'entremêlent, dans lesquels il est indispensable d'intercaler des baguettes de fil de fer pour en maintenir les spires liées; la Fig. 3 est une coupe transversale de l'arbre flexible qui correspond à celui qui est représenté par la figure 1;; la Fig. 4 est une variante de réalisation d'un arbre flexible à spires entrecroisées comprenant un ressort interne ou central dont les spires sont également entrecroisées avec celles des ressorts externes; la Fig. 5 est une autre variante de réalisation où les ressorts sont entrecroisés; la Fig. 6 est une autre variante de réalisation où les ressorts sont entremêlés et comprennent, en option, une âme interne; la Fig. 7 est un mode de réalisation qui comprend plus d'une couche environnante de ressorts; la Fig. 8 est une variante du cas précédent, dans laquelle une des couches de ressorts est discontinue;; la Fig. 9 est une coupe transversale de deux ressorts adjacents ou collatéraux qui sont entrelacés par entremêlement, avec l'intercalation indispensable d'une baguette intermédiaire de fil de fer de façon à former une partie d'arbre flexible tel que ceux illustrés sur les figures 2 et 6; et la Fig. 10 est un schéma similaire à celui de la figure précédente, où il apparait que le lien maintenant entrelacés deux ressorts adjacents est réalisé grâce à un entrecroisement de leurs spires. Sur toutes les figures, les mêmes numéros de référence désignent les mêmes, ou équivalents, parties ou éléments constitutifs des ensembles choisis comme exemples pour la présente description de l'arbre flexible selon l'invention. L'élément d'arbre flexible représente sur la figure 1 comprend un ensemble de ressorts de même pas ou inclinaison des spires, agencés d'une façon telle qu'à l'aide de la figure 3, qui est une coupe transversale du même arbre, on peut voir que le ressort supérieur a ses spires entrecroisées avec celles des ressorts suivants, tandis que ceuxci ont également leurs spires entrecroisées avec celles des ressorts 3, de la même manière que ces derniers ont leurs spires entrecroisées avec celles des ressorts 4 qui ont, pour finir, leurs spires entrecroisées avec celles du ressort inférieur 5. Au contraire, l'arbre flexible représenté en coupe transversale sur la figure 2 a ses ressorts qui s'entremêlent mutuellement, de manière que les spires des ressorts 6, 7, 8, 9 et 10 se trouvent intercalées entre elles et maintenues en position grâce à l'assemblage des baguettes de fil d'acier îl qui doivent remplir la condition requise qui est de passer conjointement par l'intérieur de chaque paire de ressorts consécutifs. Dans la variante de réalisation illustrée sur la figure 4, l'arbre flexible comprend un ressort central 12 dont les spires sont entrecroisées avec celles d'une couche environnante de ressorts semblables à ceux de l'exemple illustré par les figures 1 et 3. Dans ce cas, l'entrecroisement des spires maintient en position d'une manière permanente les ressorts externes et, en ce qui concerne le ressort interne, celui-ci se trouve lié d'une façon stable à ces ressorts externes. Sur la figure 5 est représentée une autre variante comportant un entrecroisement double dans lequel le ressort supérieur 13 a ses spires entrecroisées avec célles des ressorts latéraux 14 et avec celles du ressort inférieur 15, tandis que les spires de chacun des ressorts latéraux 14 se trouvent entrelacées entre elles et avec celles qui appartiennent aux ressorts 13 et 15. L'arbre flexible représenté sur la figure 6 est une variante de celui représenté sur la figure 2, sur lequel, en plus des indispensables baguettes d'acier 11, on a adjoint une âme 16, de préférence sous la forme d'un câble multifilaire, mais qui peut également être en une matière plastique résistante, en chanvre, etc., suivant les impératifs mécaniques imposés par chaque cas. Des âmes axiales similaires peuvent être incorporées dans d-es arbres flexibles tels que ceux déjà représentés sur les figures précédentes. Sur la figure 7 est représenté un arbre flexible formé par un nombre plus important de ressorts qui, grâce au fait qu'ils sont entrecroisés, travaillent tous conjointement en se soutenant mutuellement pour transmettre le couple, ces ressorts pouvant être complétés, comme dans les cas précédents, par une âme coaxiale. Les ressorts illustrés se partagent en deux couches, une interne 17 et une autre externe 18, entrecroisées entre elles, étant entendu qu'on pourra adjoindre également des baguettes d'acier parallèles insérées dans les interstices. Par contre, sur la figure 8, on a représenté une option de la même variante, dans laquelle la couche externe de ressorts est discontinue et est constituée par les groupes 19 qui, dans certains cas, pourront s1 agrandir en augmentant leur nombre de ressorts. L'arbre flexible le plus simple conforme à cette invention est celui constitué uniquement par deux ressorts entrecroisés et coaxiaux où l'un de ces ressorts a ses spires intercalées avec celles de l'autre ressort. Ce mode de réalisation est extrêmement pratique et économique pour des applications dans lesquelles l'arbre devra travailler toujours dans le même sens de rotation. De préférence, il sera fabriqué de manière à pouvoir tourner dans le sens direct ou dans le sens indirect en faisant varier les inclinaisons de pas des spires respectives, c'est-à-dire que cet arbre aura-un sens de rotation préétabli. Les deux variantes de conception d'entrelacement des spires des ressorts, à savoir parentremêlement et par entrecroisement, sont respectivement représentées sur les figures 9 et 10 illustrant des paires de ressorts adjacents. Lorsqu'il s'agit d'un entremêlement, où les spires d'un ressort peuvent s'insérer directement d'un côté entre celles du ressort suivant comme c'est le cas sur la figure 9, il est indispensable d'adjoindre des baguettes de fil de fer 11 pour que les ressorts 22 et 23 ne se séparent pas l'un de l'autre; par contre, lorsqu'il s'agit de ressorts entrecroisés, comme c'est le cas sur la figure 10, les spires 24 d'un ressort restent retenues entre celles de l'autre ressort 25 parce qu'elles s'entrecroisent mutuellement, et il n'est pas nécessaire d'introduire des baguettes intermédiaires 11, même si néanmoins, on pourra adjoindre des baguettes similaires afin d'accroître la capacité de résistance mécanique à un couple de torsion. Pour utiliser les arbres flexibles comme on les a décrits et illustrés par des exemples, on peut introduire des modifications et/ou améliorations, lesquelles doivent être considérées comme des variantes de réalisation comprises dans le domaine de protection de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Arbre flexible pour transmettre des efforts de torsion entre des éléments non coaxiaux, destiné à être intercalé entre un organe moteur tournant et un élément entraîné par celui-ci pour tourner à la même vitesse mais autour d'un axe non coaxial, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité de ressorts hélicoldaux (1, 2, 3, 4,) parallèles entre eux et avec leurs spires mutuellement entrelacées. 2. Arbre flexible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les spires de chaque paire de ressorts adjacents déterminent un même pas et sont de meme orientation, en se trouvant entrelacées par entrecroisement. 3. Arbre flexible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ressort a un pas de même valeur que les ressorts qui lui sont adjacents, mais de sens contraire, les spires des ressorts étant entrelacées par insertion latérale et liées entre elles par des baguettes (11) de fil de fer qui traversent les interstices définis par cette insertion. 4. Arbre flexible suivant l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que l'axe géométrique virtuel de l'ensemble du ressort parallèle se trouve dans une âme longitudinal (16) de préférence en fil d'acier multifilaire.