Brevet FR2543238A1 — publié le 19840928

DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT D'ARBRES A FORT COEFFICIENT D ELASTICITE La présente invention se rapporte à un dispositif d'accouplement d'arbres doué d'une grande élasticité et com- portant un organe intercalaire élastique qui transmet le couple de rotation entre deux parties rigides d'accouplement et présente des disques annulaires externes de fabrication métallique et de réalisation monobloc ou subdivisée en plu- sieurs parties dans le sens circonférentiel, lesdits disques annulaires étant reliés mutuellement, sous une forme inin- terrompue ou subdivisée, par un matériau résilient tel que du caoutchouc ou une matière plastique rapporté de préférence par vulcanisation. Des dispositifs d'accouplement d'arbres de ce type sont connus La pratique a mis en évidence que, dans de tels dispositifs d'accouplement doués d'une grande élasticité et dans lesquels un élément en caoutchouc est fixé par exemple par vulcanisation à des pièces métalliques, des pointes de contrainte se manifestent dans les régions marginales dudit élément en caoutchouc A cela s'ajoutent d'éventuels défauts qui, dans ces régions, peuvent affecter l'élément en caout- chouc par exemple au cours de la vulcanisation à cause des bavures inévitables, et qui diminuent la robustesse Lorsque le dispositif d'accouplement des arbres estsoumis à une contrainte dynamique, la conjugaison de ces deux influences peut imposer une sollicitation excessive aux propriétés de l'élément en caoutchouc, et provoquer une défaillance préma- turée du dispositif d'accouplement. Cependant, le matériau élastique subit des efforts dus non seulement à la transmission du couple de rotation en service, mais également à la force centrifuge C'est là une cause supplémentaire de contraintes accruesimposées à l'élément de caoutchouc dans ses zones périphériques, les- quelles sont en général particulièrement exposées par compa- raison avec les autres zones. L'invention a par conséquent pour objet d'améliorer et de perfectionner un dispositif d'accouplement d'arbres à fort coefficient d'élasticité, de façon à empêcher efficace- ment que des contraintes excessives inopportunes soient imposées aux zones de délimitation de l'élément en caout- chouc contiguës aux parties métalliques. Conformément à l'invention, dans un dispositif d'accouplement d'arbres du type susmentionné, cet objet est atteint par une forme de réalisation dans laquelle il est formé sur les disques annulaires, au voisinage de la surface circonférentielle externe d'un élément en caoutchouc, un épaulement annulaire en saillie axialement et servant d'appui à une zone marginale de cet élément en caoutchouc; lesdits disques annulaires présentent un profil de section sensible- ment en V sur leur bord circonférentiel interne, la pointe de ce V étant arrondie et la face externe de l'une des bran- ches de ce V étant en décrochement par rapport à la surface périphérique externe du disque annulaire en délimitant ainsi un évidement circon Férentiel; et il est formé sur lélément en caoutchouc, à proximité du bord circonférentiel interne du disque annulaire, une lèvre qui entoure ce bord et comble ledit évidement circonférentiel en venant à fleur de ladite surface périphérique externe. La présence de l'épaulement annulaire circonfé- rentiel sur la partie métallique confère, sur la surface circonférentielle externe de l'élément en caoutchouc,un appui radial efficace qui évite des crêtes de contrainte dans cette région Cet appui agit également, dans l'élément en caoutchouc, à l'encontre de la force centrifuge qui est ainsi absorbée et ne peut plus se répercuter sur les surfaces d'adhérence dudit élément en caoutchouc. Sur la surface circonférentielle interne, la zone marginale de l'élément en caoutchouc est réalisée sous la forme d'une lèvre qui emprisonne l'arête arrondie du disque annulaire métallique et est noyée à la face externe dans un évidement circonférentiel Cette caractéristique permet d'augmenter la longueur élastique libre de l'élément en caout- chouc, ce qui entraîne une diminution de la dilatation due à la déformation provoquée par le couple de rotation De surcroît, la lèvre élaborée d'un seul tenant déplace l'extrémité de la zone limite entre l'élément en caoutchouc et le métal à la face postérieure du disque annulaire et la relègue ainsi hors de la zone de transmission de forces- Lors de la vulcanisation de l'élément en caoutchouc, le débordement de ce caoutchouc fait refluer du liant dans la zone limite adjacente au métal; il en résulte des décol- lements du caoutchouc qui peuvent provoquer un gauchissement. En outre, à cause des bavures, les zones limites sont très souvent mal finies, de sorte que l'élément en caoutchouc doit subir un traitement mécanique de finition dans ces zones Un tel façonnage ultérieur dans des zones de transmission de forces de l'élément en caoutchouc exige un grand soin et renferme nécessairement un grand risque de rebuts. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, pour remédier à cet inconvénient, l'élément en caoutchouc est achevé, sur sa face circonférentielle externe, par une frette marginale aplatie qui se prolonge au-delà du bord libre de l'épaulement annulaire De la sorte, la transition entre l'élément en caoutchouc et le métal est reléguée telle- ment loin de la zone de transmission de forces que des ba- vures et d'éventuelles interventions de rognage n'ont aucune influence négative sur la région de l'élément en caoutchouc soumise à des contraintes La lèvre solidaire d'un seul te- nant avec cet élément de caoutchouc sur le bord circonféren- tiel interne du disque annulaire est, elle aussi, ménagée à cette fin. Selon un autre perfectionnement de l'invention, dans un dispositif d'accouplement d'arbres dans lequel l'or- gane intercalaire élastique est subdivisé en des segments, les bords de rencontre desdits segments sont réalisés d'une manière identique au bord circonférentiel interne des disques annulaires, c'est-à-dire que ces bords de rencontre sont pro- filés avec une section sensiblement en V dont la pointe est arrondie et la face externe de l'une des branches est en décrochement par rapport à la surface circonférentielle externe du segment métallique en délimitant ainsi un évidement et que, de plus, il est formé sur l'élément en caoutchouc une lèvre qui entoure le bord profilé et comble ledit évidement en venant à fleur de la surface circonférentielle externe. Dans le cas d'un organe intercalaire élastique sub- divisé en des segments, les coins externes de ces segments subissent des pointes de contraintes considérables lorsqu'ils sont soumis à des efforts Selon une autre forme de réalisa- tion de l'invention, pour agir a l'encontre de cet inconvé- nient, il est judicieux de relever l'épaulement annulaire sur les coins externes des segments métalliques en le cin- trant jusqu'au bord circonfêrentiel, et de terminer l'élément en caoutchouc par une languette solidaire qui se prolonge jusqu'audit bord circonférentiel. De plus, en présence d'un organe intercalaire élas- tique subdivisé en des segments, les contraintes imposées aux surfaces d'aboutement produisent souvent d'inopportunes distorsions du caoutchouc, par suite desquelles l'espace intermédiaire entre deux segments contigus est comblé et les éléments en caoutchouc peuvent être usés ou détériorés du fait de la friction mutuelle subséquente des surfaces d'abou- tement voisines Selon un perfectionnement commode de l'in- vention, pour empêcher ces inconvénients, les surfaces radiales d'aboutement des éléments de caoutchouc en forme de secteurs présentent une silhouette concave entre les bords radiaux de rencontre des segments métalliques. L'invention va à présent être décrite plus en dé- tail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif d'accouplement d'arbres muni d'un organe intercalaire élas- tique; la figure 2 est une élévation latérale d'un organe intercalaire élastique illustré pour moitié sous la forme d'un corps annulaire monobloc et pour moitié sous la forme d'un corps annulaire subdivisé en quatre segments identiques; la figure 3 est une coupe fragmentaire à échelle agrandie et dans un plan axial d'un disque annulaire ou d'un segment métallique, respectivement; la figure 4 est une représentation d'un segment, dont la moitié de gauche est une coupe selon la ligne I-I de la figure 5 et la moitié de droite est une élévation la- térale de la face interne dudit segment métallique - la figure 5 est une vue en bout d'une face d'abou- tement d'un segment; et la figure 6 est une coupe fragmentaire d'un segment selon la ligne II-Il de la figure 5. Dans le dispositif d'accouplement d'arbres à grande élasticité illustré sur la figure 1, les parties rigides d'accouplement reliées par un organe intercalaire élastique sont de réalisations identiques Chaque partie d'accouple- ment comporte un moyeu 1 et un flasque annulaire respectif 2 fixé à la face interne dudit moyeu 1 L'organe intercalaire élastique se compose de deux disques annulaires métalliques 3 et d'un bloc 4 en caoutchouc de configuration annulaire, qui solidarise lesdits disques 3 La délimitation radiale externe des disques annulaires 3 est formée par une bride de raccordement 5 qui est assujettie, par des vis non représen- tées, au flasque annulaire 2 respectivement adjacent Dans la région interne, les disques annulaires 3 sont tournés tronconiquement l'un vers l'autre. 6 Dans de petits dispositifs d'accouplement d'arbres, il est judicieux d'utiliser un organe intercalaire élastique de réalisation monobloc, c'est-à-dire que les disques annu- laires 3 et le bloc 4 en caoutchouc intercalé entre ces der- niers constituent un anneau fermé Dans le cas de plus grands dispositifs d'accouplement, on est amené, notamment pour des raisons de fabrication, à subdiviser l'organe intercalaire elastique en des segments individuels De la sorte, la taille du moule de vulcanisation peut être limitée à la dimension des segments respectifs choisis Un organe intercalaire sub- divisé en des segments est également plus avantageux pour ce qui concerne le montage et le démontage de dispositifs d'ac- couplement de grandes dimensions. La silhouette du profil d'un disque annulaire ob- 515 servée dans un plan axial, qu'il soit fermé ou subdivisé en des segments, est illustrée sur la figure 3 La section'de la bride de raccordement 5 est visible à l'extrémité supé- rieure de cette figure Une face interne 6 de la paroi du disque annulaire 3 se prolonge à son extrémité supérieure 2 par un épau Ile ment annulaire 7 en saillie axialement, qui emiprisonne une zone marginale du bloc 4 ou 4 a en caoutchouc. Sur une arête externe 8 de llpaulement annulaire, ce bloc en caoutchouc est réalisé sous la forme d'une frette margi- nale aplatie 9 appliquée contre la face interne de la paroi de la bride de raccordement 5. Un bord circonférentiel interne 10 du disque annu- laire 3 est profilé sensiblement en V, la pointe de ce V êtant arrondie et une face externe 11 d'une branche de ce V étant en décrochement par rapport à une surface périphérique externe 12, ce qui donne naissance à un évidement circonfé- rentiel Sur le bord circonférentiel interne 10, le bloc 4 ou 4 a en caoutchouc est configuré en une lèvre 13 qui coiffe ledit bord et comble l'évidement élaboré à la face externe du disque annulaire 3, en venant à fleur de la surface péri- phêrique externe 12 de ce disque annulaire. Les configurations des surfaces circonférentielles interne et externe du bloc 4 ou 4 a en caoutchouc, ainsi que l'agencement de ce bloc par rapport aux disques annulaires 3 ou à des segments métalliques 3 a, ressortent de la figure 5. Lors de la fabrication d'un tel organe intercalaire, les deux disques annulaires 3 sont placés dans un moule, après quoi l'espace intermédiaire entre ces disques annulai- res 3 est comblé sous pression par la masse de caoutchouc. Dans ce cas, il n'est en général pas possible d'éviter un refoulement de la masse de caoutchouc à partir des bords, c'est-à-dire d'une part sur l'arête 8 et, d'autre part, sur le bord circonférentiel interne 10 Grâce à la présence de la frette marginale 9 ou de la lèvre 13 élaborées d'un seul tenant, le débordement éventuel de la masse de caoutchouc hors des régions du bloc en caoutchouc transmettant les for- ces est déporté vers l'extérieure Des opérations nécessaires de rectification peuvent avoir lieu sur ces bandes marginales saillantes, sans entraîner le risque d'une détérioration du bloc interne en caoutchouc Par ailleurs, sur le bord cir- conférentiel interne 10, la zone limite du bloc en caoutchouc particulièrement exposée pour les raisons précitées est re- léguée a la face postérieure du disque annulaire, c'est-à- dire qu'elle se trouve à l'extérieur des zones de contrainte dudit bloc 4 intercalées entre les disques annulaires. La forme de réalisation qui vient d'être décrite s'applique de la même manière à un organe intercalaire élas- tique subdivisé en des segments A cela s'ajoutent les con- figurations des surfaces de rencontre des segments indivi- duels mutuellement identiques La figure 4 illustre un segment d'une bague intercalaire subdivisée en quatre par- ties Ce segment métallique est représenté, dans la moitié de droite de cette figurepar une élévation de sa face in- terne et, dans la moitié de gauche, par une coupe selon la ligne I-I de la figure 5 Les brides de raccordement 5, percées d'un certain nombre de trous 14 destinés à recevoir des vis de fixation, sont situées sur la circonférence ex- terne des segments métalliques 3 a Des bords radiaux de ren- contre 15 (figure 6) de ces segments métalliques 3 a,qui forment les disques annulaires, sont profilés de la même manière que le bord circonférentiel interne 10 Il en va de même pour le bloc 4 a en caoutchouc qui, comme le montre la figure 6, est également réalisé sur ses bords de rencontre sous la forme d'une lèvre 16 située à la face externe Une face externe 15 a de l'une des branches du V est en décroche- ment par rapport à la face circonférentielle externe des segments métalliques 3 a, et délimite ainsi un évidement. Aux coins externes des segments métalliques 3 a, l'épaulement annulaire 7 est cintré en direction du bord circonférentiel de la bride de raccordement 5 et il s'étend dans ce cas, sous la forme d'un tronçon radial 17,jusqu'à proximité dudit bord circonférentiel Dans cette région, le bloc 4 a en caoutchouc est configuré en une languette 18 se prolongeant jusqu'au bord circonférentiel de la bride de raccordement 5. Aux coins internes des segments métalliques 3 a, le bord circonférentiel interne 10 se prolonge, avec une forme cintrée, par le bbrd de rencontre 15 profilé de la même manière. Comme il ressort de la figure 6, une surface ra- diale d'aboutement 19 des blocs 4 a en caoutchouc des segments présente entre les bords de rencontre 15 une silhouette concave En outre, des arêtes axiales 20 et 21 desdits blocs 4 a des segments sont arrondies, comme le montre la figure 4. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'accouplement d'arbres doué d'une grande élasticité et comportant un organe intercalaire élas- tique qui transmet le couple de rotation entre deux parties rigides d'accouplement et présente des disques annulaires externes de fabrication métallique et de réalisation monobloc ou en plusieurs parties dans le sens circonférentiel, lesdits disques annulaires étant reliés mutuellement, sous une forme ininterrompue ou subdivisée, par un matériau résilient tel que du caoutchouc ou une matière plastique rapporté de pré- férence par vulcanisation, dispositif caractérisé par le fait qu'il est formnne sur les disques annulaires ( 3), au voisinage de la surface circonférentielle externe d'un élément ( 4) en caoutchouc, un épaulement annulaire ( 7) en saillie axialement et servant d'appui à une zone marginale de cet élément ( 4) en caoutchouc; par le fait que lesdits disques annulaires ( 3) présentent un profil de section sensiblement en V sur leur bord circonférentiel interne ( 10), la pointe de ce V ëtant arrondie et la face externe ( 11) de l'une des branches du V étant en décrochement par rapport à la surface circonfé- rentielle externe ( 12) du disque annulaire ( 3), en délimitant ainsi un évidement circonférentiel; et par le fait qu'il est formé sur ledit élément ( 4) en caoutchouc, à proximité du bord circonférentiel interne ( 10) du disque annulaire ( 3), une lèvre ( 13) qui emprisonne ce bord et comble ledit évide- ment circonférentiel en venant à fleur de ladite surface circonférentielle externe ( 12). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que l'élément ( 4) en caoutchouc s'achève à chaque fois, sur sa face circonférentielle externe, par une frette marginale aplatie ( 9) qui se prolonge au-delà de l'arête libre ( 8) de l'épaulement annulaire ( 7). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'organe intercalaire élastique est subdivisé en des segments, dispositif caractérisé par le fait que les bords de rencontre ( 15) des disques annulaires ( 3) sub- divisés en des segments sont profilés avec une section sen- siblement en V dont la pointe est arrondie et la face externe ( 15 a) de l'une des branches est en décrochement par rapport à la surface circonférentielle externe du segment métallique ( 3 a), en délimitant ainsi un évidement; et par le fait qu'il est formé sur l'élément ( 4 a) en caoutchouc une lèvre soli- daire ( 16) coiffant le bord de rencontre ( 15) et comblant ledit évidement en venant à fleur de la surface circonfêren- tielle externe. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'épaulement annulaire ( 7) est relevé sur les coins externes des segments métalliques ( 3 a) en étant cintré jusqu'au bord circonférentiel; et par le fait que l'élément ( 4 a) en caoutchouc s'achève par une languette solidaire ( 18) qui se prolonge jusqu'audit bord circonférentiel. Dispositif selon i'une desrevendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les surfaces radiales d'abou- tement ( 19) des éléments de caoutchouc ( 4 a) en forme de sec- teurs présentent une silhouette concave entre les bords radiaux de rencontre ( 15) des segments métalliques ( 3 a). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 3 à 5, caractérisé par le fait que les arêtes axiales ( 20, 21) des éléments ( 4 a) en caoutchouc des segments sont arrondies entre la surface d'aboutement et la surface cir- conférentielle externe ou interne, respectivement.