Brevet FR2559221A3 — publié le 19850809

FR 2559221 A3 19850809 FR 8401781 A 19840206 Dispositif d'entraînement d'un arbre rotatif au moyen d'un moteur a combustion interne, par exemple pour un engin volant léger ou ultra-léger. L'invention concerne un dispositif d'entraînement d'un arbre rotatif au moyen d'un moteur à combustion interne, par exemple pour un engin volant en particulier du type léger ou uitra-léger motorisé (U.L.M.) dont l'arbre porte-hélice est relié par un réducteur à l'arbre de sortie du moteur à combustion interne, l'invention étant également applicable dans le domaine industriel, par exemple pour l'entraînement d'une génératrice électrique, d'une pompe, d'un système de ventilation par hélice pour locomotive, etc. On connaît déjà un dispositif d'entraînement d'un arbre rotatif au moyen d'un moteur à combustion interne, dans lequel l'arbre rotatif est relié à l'arbre de sortie du moteur par des moyens à friction permettant, d'une part, la transmission d'un mouvement rotatif et d'un couple moteur et, d'autre part, l'absorption des vibrations et irrgula- rités cycliques de rotation de l'arbre de sortie du moteur. Ces moyens à friction sont d'un poids relativement très faible et erettent,grâce à la friction, la transmission d'un couple moteur à l'arbre rotatif et, par glissement, l'absorption ces vibrations et irrégularités cvclices de fonctionnement du moteur à combustion interne. Ces moyens connus comprenne deux disques coaxiaux ~~ ~.~ solidaires en rotation respectivement de l'arbre de sortie du moteur et de l'arbre rotatif, des garnitures de tric~~cr. portées par l'un de ces disques et coopérant avec 1' autre disque, et des moyens de serrage des garnitures sur de ces disques ou entre ces disques. Dans le dispositif connu, les moyens de serrage sont constitués par des ressorts ou des empilements de rondelles Belleville qui sont guidés sur des tiges solidaires de l'un des disques et qui Prennent appui, d'une part, sur un anneau de serrage de garniture et, d'autre part, sur des écrous vissés sur les tiges précitées. La force de serrage développée par ces ressorts ou ces rondelles Belleville est réglable à l'arrêt du moteur par vissage ou dévissage des écrous, mais reste constante lors du fonctionnement du moteur quelles que soient la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur et l'importance de la charge à entraîner. I1 peut, dans certains cas, en résulter des inconvénients, si la force de serrage est trop importante et s'oppose au glissement, notamment quand la vitesse de rotation est faible et que le couple moteur est également faible. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients et propose à cet effet un dispositif d'entraînement du type précité, caractérisé en ce que les moyens de serrage exercent sur les garnitures de serrage précitées une force qui varie dans le même sens que la vitesse de rotation. Ainsi, quelle que soit la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur, les garnitures de friction sont serrées sur les disques ou entre les disques avec une force qui est une fonction de la vitesse de rotation et qui est adapttSe à la transmission d'un couple moteur entre l'arbre de sortie du moteur et l'arbre rotatif, tout cn permettant dans tous les cas l'absorption des vibrations et des irrégul;lrites cycliques de fonctionnement moteur à combustion interne, par glissement relatif des deux disques. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de serrage précités comprennent un élément annulaire extensible guidé entre un anneau de serrage de garniture, solidaire en rotation d'un premier disque, et une face tronconique d'une bague solidaire de ce disque, la distance, parallèlement à i'axe de rotation, entre l'anneau de serrage et ladite face tronconique diminuant quand la distance radiale depuis cet axe augmente, le périmètre de l'élément annulaire extensible augmentant quand la vitesse de rotation augmente, de sorte que cet élément exerce par effet de coin une force de serrage des garnitures qui varie dans le même sens que la vitesse de rotation. Cet élément annulaire est soumis, quand le moteur tourne, à une force centrifuge qui est proportionnelle au carré de la vitesse angulaire de rotation, et la force de serrage qu'il exerce sur la garniture est également proportionnelle au carré de la vitesse angulaire de rotation. Lorsque l'organe entraîné par l'arbre rotatif est une hélice ou un autre élément dont le couple résistant est également proportionnel au carré de la vitesse angulaire de rotation, la variation de la force de serrage des garnitures en fonction de la vitesse de rotation ne nuit pas à la transmission d'un couple moteur entre l'arbre de sortie du moteur à combustion interne et ledit arbre rotatif, cette force de serrage et le couple moteur variant de la même façon en fonction de la vitesse de rotation. Avantageusement, l'élément annulaire extensible précité est un sirnple ressort longitudinal à spires hélicoldales, qui est replié annulairement sur lui-meme. On obtient ainsi une excellente répartition des forces de serrage sur toute l'étendue des garnitures, chaque spire du ressort portant contre l'anneau de serrage des garnitures. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, qui est une vue schématique en coupe partielle d'un mode de réalisation de l'invention. Dans le dessin, la référence 12 désigne l'arbre de sortie d'un moteur à combustion interne et la référence 1-6 désigne un arbre rotatif, propre à être entraîné en rotation par le moteur. Selon les applications envisagées, l'arbre rotatif 16 peut être relié, éventuellement par un réducteur, à un arbre d'entraînement d'hélice dans un dispositif de ventilation pour locomotive, à l'organe d'entraînement d'une pompe, d'une génératrice électrique, etc, ou encore à un arbre portehélice d'un engin volant-, en particulier du type ultra-léger motorisé pour lequel la réduction du poids embarqué a une importance considérable, le dispositif selon l'inventon évitant notamment l'utilisation d'un volant d'inertie dont le poids est toujours très élevé. Le dispositif de couplage à friction selon l'invention comprend un premier disque 24 coaxial à l'arbre 12 de sortie du moteur et monté en bout de celui-ci au moyen de vis, et un second disque 26 coaxial au disque 24 et fixé sur une bride 28 d'un manchon 30 à surface cylindrique interne cannelée qui est engagée sur une partie d'extrémité cannelée 32 de l'arbre rotatif 16. Le manchon 30 portant le disque 26 est ainsi déplaçable axialement par rapport à l'arbre 16, tout en étant solidaire en rotation de celui-ci. L'extrémité libre ou extrémité gauche sur le dessin de l'arbre 16 est avantageusement guidée et supportée à rotation, au moyen d'un palier, dans un logement cylindrique borgne de 1'extrémité de l'arbre 12 de sortie du moteur à combustion interne. Sur la périphérie du second disque 26 sont fixées deux garnitures annulaires de friction 40 et 42, dont l'une 40 est sur la face du disque 26 orientée vers le premier disque 24 et dont l'autre 42 est fixée sur la face opposée du disque 26, orientée vers un anneau plat 48 présentant des encoches 46 à sa périphérie qui sont traversées par des tiges cylindriques 44, parallèles à l'axe commun de rotation des arbres 12 et 16, et qui sont fixées par une extrémité sur le premier disque 24. Les tiges 44 portent fixement, à leur extrémité opposée au disque 24, une bague 60 qui est maintenue en appui sur des épaulements des tiges 44 par des écrous 62 vissés et bloqués ou arrêtés sur les extrémités de ces tiges. La bague 60 comprend une face tronconique 64 orientée vers l'anneau de serrage 48, cette face tronconique étant centree sur l'axe de rotation des arbres 12 et 16 et orientée de telle façon que la distance, parallèlement à cet axe, entre l'anneau 48 et la face 64, diminue quand on s'éloigne de l'axe de rotation des arbres 12 et 16. Entre l'anneau 48 et la face tronconique 64 de la bague 60 est guidé un élément annulaire extensible 66, avantageusement constitué par un ressort longitudinal à spires hélicoïdales en acier, qui est plié annulairement sur lui-même avec ses deux extrémités sensiblement jointives pour être disposé entre l'anneau 48 et la face tronconique 64 de la bague 60. A l'arr8t du moteur, cet élément 66 exerce sur l'anneau 48 une force relativement faible et sensiblement négligeable. Quand le moteur tourne, l'élément annulaire ou ressort 66 tourne avec l'anneau 48 et la bague 60 et est soumis à une force centrifuge qui est proportionnelle au carré de la vitesse angulaire de rotation de l'arbre 12 et qui tend à augmenter sa longueur ou son périmètre par rapport à l'axe de rotation. Par effet de coin entre l'anneau 48.et la face tronconique 64 de la bague 60, l'élément 66 exerce sur l'anneau 48 une force parallèle à l'axe de rotation et qui est proportionnelle à la force centrifuge. Cette force se traduit par un serrage des garnitures 40 et 42 entre l'anneau 48 et le premier disque 24. Cette force de serrage des garnitures varie dans le même sens que la vitesse de rotation du moteur et permet, par glissement du disque 26 et des garnitures 40 et42 entre l'anneau 48 et le disque 24, d'absorber les vibrations et irrégularités cycliques de fonctionnement du moteur, quelle que soit la vitesse de rotation. De plus, la force de serrage varie proportionnellement au carré de la vitesse angulaire de rotation, comme le couple résistant appliqué à une hélice par l'air s' opposant à sa rotation, de sorte que la variation de la force de serrage des garnitures en fonction de la vitesse de rotation ne nuit pas à la transmission d'un couple moteur entre arbre 12 de sortie du moteur à combustion interne et l'arbre rotatif 16. A titre d'exemple, on précisera que l'angle au sommet de la surface tronconique 64 de la bague 60 est d'environ 1400, c'est-à-dire que cette face tronconique forme, avec la verticale, un angle d'environ 200 dans sa surface de contact avec le ressort 66, celui-ci étant formé en fil d'acier ayant un diamètre d'un millimètre par exemple, les spires du ressort pouvant avoir elles-mêmes un diamètre extérieur d'environ 12 à 13 mm, le ressort ayant une longueur totale à l'état libre d'environ 400-450 mm, dans le cas où l'arbre 16 est l'arbre d'entrée d'un réducteur dont l'arbre de sortie est relié à l'arbre porte-hélice d'un engin volant ultraléger motorisé. Le dispositif selon l'invention permet un rattrapage automatique d'usure, sans aucun réglage, il assure une très bonne absorption des vibrations et irrégularités cycliques de fonctionnement du moteur par glissement du disque 26 par rapport au disque 24 quelle que soit la vitesse de rotation du moteur, et il permet également une bonne répartition de la force de serrage sur toute l'étendue annulaire des garnitures, le ressort comprenant un grand nombre de spires qui sont chacune en appui sur l'anneau de serrage 48. Revendications. 1. Dispositif d'entraînement d'un arbre rotatif au moyen d'un moteur à combustion interne, par exemple pour l'entraînement d'une charge telle qu'une génératrice électrique, une pompe, un arbre d'entrée d'un réducteur relié à l'arbre porte-hélice d'un engin volant, le dispositif comprenant des moyens à friction entre l'arbre de sortie du moteur et ledit arbre rotatif, permettant la transmission d'un mouvement rotatif et l'absorption des irrégularités cycliques de fonctionnement du moteur et comprenant deux disques coaxiaux solidaires en rotation respectivement de l'arbre de sortie du moteur et de l'arbre rotatif., des garnitures de friction portées par un de ces disques et coopérant avec l'autre disque, et des moyens de serrage des garnitures entre ces disques ou sur l'un de ces disques, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage (64, 66) exercent sur les garnitures (40, 42) une force qui varie dans le même sens que la vitesse de rotation du moteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de serrage comprennent un élément annulaire extensible (66) guidé entre un anneau de serrage (48) solidaire en rotation d'un premier disque (24), et une face tronconique (64) d'une bague (60) solidaire de ce disque (24), la distance, parallèlement à l'axe de rotation, entre l'anneau (48) et ladite face tronconique (64) diminuant quand la distance radiale depuis cet axe augmente,le périmètre de l'élément annulaire (66) tendant à augmenter quand la vitesse de rotation augmente, de sorte que cet élément annulaire (66) exerce par effet de coin une force de serrage des garnitures qui varie dans le même sens que la vitesse de rotation. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la force de serrage des garnitures est sensiblement proportionnelle au carré de la vitesse de rotation du moteur. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément annulaire (66) est un ressort longitudinal à spires hélicoïdales, replié annulairement sur lui-même. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite bague (60) est fixée sur des tiges (44) parallèles à l'axe de rotation, qui sont montées sur la périphérie du premier disque (24) et sur lesquelles est guidé en translation l'anneau de serrage (48). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le second disque (26) est porté par un manchon cannelé (30) solidaire en rotation de l'arbre rotatif (16) et mobile en translation sur cet arbre, le premier disque (24) étant solidaire de l'arbre (12) de sortie du moteur.