Brevet FR2544419A1 — publié le 19841019

Dispositif d'accouolement à denture pour arbres oscillants L'invention concerne un dispositif d'accouplement à denture pour arbres oscillants. Ce dispositif comporte, de même qu'un dispositif connu, un premier embout propre à etre fixé à l'extrémité d'un premier arbre à accoupler, cet embout présentant un axe et étant muni d'une denture formant des portées cylindriques convexes de rotation autour d'un premier axe d'oscillation perpendiculaire à l'axe de l'embout en un centre d'accouplement, et un deuxième embout fixé à l'extrémité d'un deuxième arbre à accoupler et présentant un axe qui passe par le centre d'accouplement et fait un angle petit avec l'axe du premier embout, ce deuxième embout étant creusé d'une rainure formée entre deux bras et contenant ledit premier axe d'oscillation et ladite denture, de manière qu'un couple de rotation du premier embout autour de son axe crée un couple de rotation du deuxième embout autour de son axe par transmission de forces entre cette denture et ces bras, ces forces étant sensiblement perpendiculaires à la fois aux axes des embouts et au premier axe d'oscillation, et de manière que le premier embout puisse osciller d'un petit angle autour de cet axe d'oscillation, cette rainure étant suffisamment profonde pour permettre au premier embout d'osciller autour d'un deuxième axe d'oscillation passant par le centre d'accou- plement et perpendiculaire à la fois au premier axe dfoscillatsion et à l'axe du premier embout. Le dispositif connu comportant les éléments indiqués ci-dessus, est par exemple décrit dans la deuxième partie, fascicule 4, "Les moteurs de fond hydrauliques", page 233 du "Cours de Forage"' publié par l'Institut français du pétrole (Editeur Technip). Dans ce dispositif connu les deux embouts sont identiques et portent chacun une denture cylindrique s'engageant dans une rainure de l'autre embout, la denture de l'un étant décalée angulairernent de 9 Q O par rapport à celle de l'autre L'oscillation autour de l'axe de chaque denture est rendue possible par le fait que l'autre denture s'engage avec un jeu important dans la rainure correspondante Une bille centrale coopère avec des cuvettes creusées dans les embouts pour -2- permettre la transmission d'une poussée axiale importante sans affecter le travail des dentures, qui sont alors constituées chacune de deux dents alignées disposées de part et d'autre de la bille centrale. Ce dispositif connu a l'inconvénient de présenter un jeu angu- laire parfois génant lors d'un changement de sens du couple transmis, et de nécessiter un usinage délicat des dents et des rainures lorsqu'on veut diminuer ce jeu tout en conservant les possibilités d'oscil- lation. La présente invention a pour but de permettre la transmission de couples importants avec un jeu angulaire faible et d'assurer en même temps la simplicité de réalisation du montage, démontage et entretien, dans le cas o les oscillations des arbres ont une faible amplitude angulaire, par exemple inférieure à dix degrés dans les deux sens. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'un organe de glissement est interposé entre la denture du premier embout et les bras de la rainure du deuxième embout, cet organe de glissement étant creusé pour former des portées cylindriques concaves coopérant avec les portées cylindriques convexes de cette denture avec le seul jeu nécessaire à l'oscillation du premier embout autour du premier axe d'oscillation, cet organe de glissement présentant en outre, de part et d'autre des flancs de cette denture, des flancs extérieurs de glissement plans et perpendiculaires au deuxième axe d'oscillation, les bras de la rainure présentant des faces de glissement intérieures planes coopérant avec les flancs de glissement de l'organe de glis- sement avec le seul jeu nécessaire à l'oscillation de l'organe de glissement et du premier embout autour du deuxième axe d'oscillation, de manière à permettre ces oscillations sans créer de jeu lors de la transmission d'un couple de rotation d'un embout à l'autre. L'utilisation d'une bille de poussée centrale permet en outre de transmettre une poussée axiale importante et de supporter sans dommages des chocs axiaux Quant à l'encombrement du dispositif, il reste faible. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire : 44419 ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'au- tres éléments assurant les mêmes fonctions techniques Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue en élévation d'un dispositif selon l'invention, le fourreau de ce dispositif étant coupé par un plan axial II de la figure 2, et une moitié de ce fourreau étant enlevée pour montrer l'intérieur du dispositif. La figure 2 représente une vue du même dispositif en coupe partielle par un plan axial II-II de la figure 1 perpendiculaire au plan I-I. Le dispositif décrit permet de transmettre le couple par une denture cylindrique et d'assurer la transmission de poussée et le positionnement relatif de deux arbres Ai et A 2 par une bille prise entre deux logements sphériques adaptés Il est constitué de cinq pièces fonctionnelles et deux pièces de maintien. Les cinq pièces de fonction sont: un premier embout à denture cylindrique 1. un deuxième embout 2 à fente droite, une bille de poissée 3, et deux glissières de frottement 4 a, 4 b. Les deux pièces de maintien sont un fourreau 25, et une bague sphérique concave 29. Selon la figure 1 l'embout 1 est muni de deux dents 5 et 6 dont les flancs 7 et 8 sont des portions externes d'un même cylindre de révolution L'axe 20 de ce cylindre est perpendiculaire et concourant à l'axe 9 de l'embout 1 au point 10 Il constitue le premier axe d'oscillation précédemment mentionné, le point 10 constituant le centre d'accouplement. Dans la partie centrale de l'embout 1, une cuvette sphérique 11 est aménagée dans laquelle vient se loger une bille de poussée 3 de même diamètre dont le centre se confond avec le point 10. 2.544 419 - 2 4 4 _ Coopérant avec les dents 5 et 6, deux glissières 4 a et 4 b iden- tiques sont munies d'un logement à flancs cylindriques en regard des flancs 7 et 8 des dents 5 et 6 Les flancs 12 et 13 extérieurs des glissières sont des plans parallèles entre eux et parallèles à l'axe 20. Ces flancs plans coopèrent avec les flancs plans d'une rainure diamétrale traversante 15 usinée dans l'embout 2 Dans la partie centrale de l'embout 2 une cuvette sphérique 14 vient s'appuyer sur la bille 3. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Un mouvement d'oscillation OA quelconque de l'axe 9 autour du point 10 peut se décomposer en deux mouvements OY et OX dans le même plan que OA, plan perpendiculaire à l'axe passant par O et par le point 10: un premier mouvement OY autour de l'axe 20 du cylindre des dents 5 et 6: Le mouvement de l'embout 1 se fait en appui par la cuvette 11 sur la bille 3 et se traduit par une rotation de la denture dans la glis- sière 4 qui est maintenue en rotation par les flancs de la rainure 15. et un deuxième mouvement YA autour de l'axe 21 perpendiculaire à l'axe 22 de l'embout 2 et à l'axe 20 du cylindre de denture Le mouvement de l'embout 1 se traduit par un glissement rotatif (toujours avec appui de la cuvette 11 sur la bille 3) des glissières 4 a et 4 b dans la rainure 15. Quant à la transmission du couple d'un embout à l'autre, elle s'effectue entre les rainures 15 et les dents 5, 6 par le biais des glissières 4 a et 4 b Par rapport au dispositif connu précédemment décrit l'utilisation de ces glissières permet de diminuer la hauteur des dents et donc le moment de flexion supporté par la base de ces dents lors de la transmission de couples importants. Les pièces de maintien empêchent les embouts 1 et 2 de s'écarter l'un de l'autre et maintiennent la bille 3 en compression. Le fourreau 25 est monté glissant sur l'embout 2 sur lequel il s'appuie par un épaulement 26 La paroi de ce fourreau assure le main- tien en position des glissières 4 a et 4 b dans la rainure 15 en s'opposant à leur éventuel déplacement radial le long des dents 5 et 6. Dans sa partie avant 27 le fourreau présente un élargissement 28 de son alésage intérieur permettant le débattement de l'embout 1 Il est muni à son extrémité d'un filetage qui reçoit une bague filetée 29, (tout autre dispositif de liaison pouvant être utilisé) Cette bague forme une portée sphérique concave dont la surface 30 vient s'appuyer sur une portée sphérique convexe de même rayon qui est usinée à l'extrémité arrière de l'embout 2 ou sur une bague rapportée non représentée, et dont le centre est le point 10 Cette disposition permet la mise en place de l'embout 1 dans ce fourreau avant la mise en place de la bague à portée concave. Lors des oscillations de l'axe 9, les surfaces 30 de la bague 29 et de l'embout 1 glissent l'une sur l'autre et interdisent le recul relatif des embouts 1 et 2. Un manchon de caoutchouc 35 relie la bague 29 à l'arbre Ai pour assurer l'étanchéité de la zone travaillante vis-à-vis du milieu ambiant. -6- REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'accouplement à denture pour arbres oscillants, ce dis- positif comportant un premier embout ( 1) propre à être fixé à l'extrémité d'un premier arbre à accoupler (Ai), cet embout présentant un axe ( 9) et étant muni d'une denture ( 5, 6) formant des portées cylindriques convexes de rotation autour d'un premier axe d'oscillation ( 20) perpendiculaire à l'axe de l'embout en un centre d'accouplement ( 10), et un deuxième embout ( 2) fixé à l'extrémité d'un deuxième arbre à accoupler (A 2) et présentant un axe ( 22) qui passe par le centre d'accouplement ( 10) et fait un angle petit avec l'axe du premier embout, ce deuxième embout étant creusé d'une rainure ( 15) formée entre deux bras ( 15 A, 15 B) et contenant ledit premier axe d'oscil- lation ( 20) et ladite denture, de manière qu'un couple de rotation du premier embout autour de son axe crée un couple de rotation du deuxième embout autour de son axe par transmission de forces entre cette denture et ces bras, ces forces étant sensiblement perpendiculaires à la fois aux axes des embouts et au premier axe d'oscillation, et de manière que le premier embout puisse osciller d'un petit angle autour de cet axe d'oscillation, cette rainure ( 15) étant suffisamment profonde pour permettre au premier embout d'oseiller autour d'un deuxième axe d'oscillation passant par le centre d'accouplement ( 10) et perpendicu- laire à la fois au premier axe d'oscillation et à l'axe du premier embout, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'un organe de glis- sement ( 4 a, 4 b) est interposé entre la denture ( 5, 6) du premier embout et les bras ( 15 A, 15 B) de la rainure ( 15) du deuxième embout, cet organe de glissement étant creusé pour former des portées cylindriques concaves coopérant avec les portées cylindriques convexes de cette denture avec le seul jeu nécessaire à l'oscillation du premier embout autour du premier axe d'oscillation ( 20), cet organe de glissement présentant en outre, de part et d'autre des flancs de cette denture, des flancs extérieurs de glissement ( 12, 13) plans et perpendiculaires au deuxième axe d'oscillation ( 21), les bras ( 15 A, 15 B) de la rainure ( 15) présentant des faces de -7- glissement intérieures planes coopérant avec les flancs de glissement ( 12, 13) de l'organe de glissement avec le seul jeu nécessaire à l'oscillation de l'organe de glissement et du premier embout autour du deuxième axe d'oscillation, de manière à permettre ces oscillations sans créer de-jeu lors de la transmission d'un couple de rotation d'un embout à l'autre. 2/ Dispositif selon la revendication 1, dans lequel une première ( 11) et une deuxième ( 14) cuvettes sont creusées dans le premier ( 1) et le deuxième ( 2)embout, ces cuvettes formant deux portions de surface sphérique de glissement s'étendant autour des axes ( 9, 22) de ces deux embouts, respectivement, ces portions appartenant à une même sphère centrée sur le centre d'accouplement ( 10),, une bille de poussée sphérique ( 3) de même diamètre étant disposée en appui dans ces deux cuvettes pour permettre de transmettre une poussée axiale d'un embout à l'autre sans efforts sur la denture ( 5, 6) et l'organe de glissement ( 1 A, EB)q cette denture étant constituée de deux dents ( 5, 6) de part et d'autre de cette bille, la rainure ( 15) s'étendant de part et d'autre de cette bille, cet organe de glissement étant constitué de deux glissières ( 4 A, 4 B) disposées de part et d'autre de cette bille et comportant chacune deux bras qui sont disposés de part et d'autre de ces dents et qui présentent lesdites portées cylindriques concaves et lesdits flancs de glissement plans ( 12, 13), ces deux bras étant réunis par une base entre laquelle et le fond de la rainure ( 15) est ménagé le jeu permet- tant l'oscillation autour du deuxième axe d'oseillation ( 21). 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un organe de maintien ( 20) reliant les deux embouts ( 1, 2) pour les empêcher de s'écarter l'un de l'autre. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'organe de maintien est constitué par un fourreau rigide ( 25) fixé à l'un ( 2) desdits embouts, prolongeant celui-ci en passant autour de l'autre embout ( 1) et portant une portée sphérique concave ( 30) qui coopère avec une portée sphérique convexe formée sur cet autre embout, ou sur une pièce annulaire rapportée pouvant faciliter son exécution, -8- ces portées étant centrées toutes deux sur le centre d'accou- plement ( 10). / Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la portée sphérique concave ( 30) est formée par une bague ( 29) (ou par une pièce intermédiaire pouvant faciliter son exécution), vissée dans le fourreau ( 25) et faisant saillie radiale intérieure dans ce four- reau de manière à permettre la mise en place dudit autre embout ( 1) dans ce fourreau avant la mise en place de cette bague. 6/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un manchon souple ( 28) relie de manière étanche le fourreau ( 20) audit autre embout ( 1) et assure l'isolement des parties frottantes du milieu extérieur ambiant.