Brevet FR2558224A1 — publié le 19850719

Dispositif d'accouplement en rotation de deux pièces autour d'un même axe La présente invention concerne l'accouplement en rotation de deux arbres. I1 est nécessaire pour accoupler deux arbres en rotation de les présenter face à face et bien orientés angulairement l'un par par rapport à l'autre de manière à permettre l'emmanchement, qu'il s'agisse d'un accouplement par clavette, cannelures, sections particulières d'emmanchement et par l'intermédiaire ou non d'un manchon d'accouplement. La présente invention a pour but d'éviter d'avoir à orienter angulairement les pièces à accoupler avant leur accouplement. En effet, cette orientation, selon les-cas, peut être difficile à réaliser par manque d'accès direct ou de visibilité et peut nécessiter dans certains cas, tel que par exemple, dans le cas d'arbres tournants à l'intérieur d'un carter fixe tel que l'accouplement de deux moteurs, l'adjonction d'un dispositif d'indexation des arbres par rapport à leur carcasse respective, dispositif qui doit ensuite s'escamoter pour permettre la libre rotation des arbres. Un tel dispositif décrit dans la demande de brevet français publiée nO 2 525 305, occupe une certaine place. La présente invention permet d'éviter toute orientation préalable des arbres ou des pièces tournantes à accoupler, grâce à des formes appropriées réalisées aux extrémités de l'accouplement lui-même. L'invention a ainsi pour objet un dispositif d'accouplement en rotation de deux pièces autour d'un même axe a, l'une des pièces comportant une extrémité femelle et l'autre pièce comportant une extrémité mâle correspondante, caractérisé en ce que la section de l'extrémité mâle, appelée section d'accouplement, est définie par la surface plane intérieure à une ligne fermée non circulaire, de coordonnées polaires dont le rayon polaire a une périodicité égale à n entier positif supérieur à un, le début de la partie mâle et le début de l'alésage de la partie femelle comportant des rampes hélicoldales conjuguées telles que sur la partie femelle, elles s'inscrivent entre un tube cylindrique de section circulaire dont la circonférence est circonscrite à ladite section d'accouplement et un cylindre de section constituée par l'alésage correspondant à la section d'accouplement et telles que sur la partie mâle, elles s'inscrivent entre un tube cylindrique dont la section est constituée par ladite section d'accouplement et un cyclindre de section circulaire dont la circonférence, au maximum, s'inscrit dans ladite section d'accouplement. Selon une première réalisation de l'invention, il n'y a qu'une seule rampe hélicoldale entre deux points consécutifs les plus éloignés du centre de coordonnées polaires, ladite rampe partant de l'un desdits points et se terminant au suivant, pour la partie femelle, et une seule rampe hélicoldale entre deux points consécutifs les plus proches dudit centre de coordonnées polaires, ladite rampe partant de l'un deadits points et se terminant au suivant, pour la partie mâle. Selon une deuxième réalisation de l'invention, il y a deux rampes hélicoldales de pas inverse l'un de l'autre entre deux points conséCutifs les plus éloignés du centre de coordonnées polaires, pour la partie femelle et deux rampes hélicoïdales de pas inverse l'un de l'autre, entre deux points consécutifs les plus proches dudit centre de coordonnées polaires, pour la partie mâle. Selon une réalisation particulière, ladite section d'accouplement est constituée par la surface plane située à l'intérieur d'un triangle équilatéral curviligne à sommets arrondis. D'une manière préférée, l'extrémités mâle de l'accouplement est percée en bout d'un alésage de section circulaire, de diamètre inférieur à celui de la.circonférence inscrite dans ladite section d'accouplement, lesdites rampes étant inscrites entre ce dit alésage et un cylindre dont la section droite est constituée par ladite section d'accouplement, la profondeur dudit alésage atteignant au moins la hauteur desdites rampes hélicoIdales. Selon une réalisation particulière, une dite rampe hélicoldale est générée par un rayon polaire rectiligne ou curviligne, incliné d'environ 150 par rapport au plan perpendiculaire à l'axe d'accouplement et l'inclinaison moyenne des rampes hélicoldales par rapport au plan perpendiculaire à l'axe d'accouplement est choisi au voisinage de 45 . On va maintenant décrite des exemples de réalisation de l'invention en référence au dessin annexé dans lequel La figure 1 montre, vue en bout, un premier exemple de pièce femelle d'accouplement en rotation selon l'invention. La figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1. La figure 3 montre, vue en bout, l'extrémité mâle d'une pièce pour son accouplement en rotation avec la pièce représentée figures 1 et 2. La figure 4 est une vue suivant F de la figure 3. La figure 5 est une coupe selon V-V de la figure. La figure 6 montre, en vue en bout, un autre exemple de pièce femelle d'accouplement selon l'invention. La figure 7 est une coupe selon VII-VII de la figure 6. La figure 8, montre vue en bout, l'extrémité mâle de la pièce à accoupler en rotation avec la pièce représentée figures 6 et 7. La figure 9 est une vue selon F1 de la figure 8. La figure 10 est une coupe selon X-X de la figure 9. La figure 11 montre, en vue en bout, un troisième exemple préféré de pièce femelle dtaccouplement selon l'invention. La figure 12 est une coupe selon XII-XII de la figure 11. La figure 13 est une vue développée en plan, des portions d'hélices constituées par l'intersection des rampes hélicoidales avec le cylindre circonscrit à la section définitive d'emmanchement. La figure 14 montre vue en bout l'extrémité mâle d'une pièce pour son accouplement avec la pièce représentée figures 11 et 12. La figure 15 est une vue selon F2 de la figure 14. La figure 16 est une coupe selon XVI-XVI de la figure 15. Dans la description des exemples, qui va suivre, il est bien entendu que l'accouplement des deux- pièces, par exemple deux arbres, peut se faire soit directement, et dans ce cas, l'un d'eux se termine par une extrémité femelle et l'autre par une extrémité mâle, soit par l'intermédiaire d'un manchon qui peut d'ailleurs lui-même soit avoir ses deux extrémités femelles et réunir deux extrémités mâles d'arbres, soit avoir ses deux extrémités mâles et réaliser la jonction de deux arbres dont les extrémités à joindre sont femelles. Dans les exemples décrits, les parties mâles et femelles décrites appartiennent donc soit à un manchon d'accouplement soit constituent les extrémités des pièces à relier en rotation. Les figures 1 à 5 représentent donc un premier exemple de réalisation de l'invention dans lequel la section définitive de la partie mâle de l'accouplement, correspondant à l'alésage définitif de la partie femelle, est constituée par un carré. En se référant aux figures 1 et 2, représentant la partie femelle de l'accouplement, on voit une extrémité de pièce 1. Cette pièce 1 est percée d'un alésage 2 de section carrée constituant la section définitive de l'accouplement. Le début de l'alésage comporte huit rampes héli coldales 3 à 10. Deux rampes consécutives sont de pas inverse. Les rampes hélicoidales s'inscrivent entre un cylindre dont la section est constituée par le carré 2 et un tube de section intérieure circulaire dont la circonférence 11 est circonscrite à la forme d'emmanchement : ici au carré 2. Un chanfrein de centrage 12 est réalisé à l'entrée de l'alésage. Les figures 3, 4 et 5 représentent la partie mâle de l'accouplement. La pièce 13 a son extrémité de section carrée. Comme sur la pièce 1, le début de la partie d'accouplement comporte huit rampes hélicoidales, 14 à 21, conjuguées avec celles de la partie femelles et comme sur celle-ci, deux rampes consécutives sont de pas inverse.- Ces rampes 14 à 21 sont comprises entre le cylindre de section circulaire dont la circonférence 22 est inscrite à la section carrée d'accouplement et le tube de section intérieure carrée, correspondant à la forme d'accouplement. On comprend qutainsi, quelle que soit la position angulaire respective des deux pièces 1 et 13, en les présentant l'une en face de l'autre coaxialement, on peut facilement réaliser l'accouplement par simple translation axiale d'au moins l'une des deux pièces, l'une au moins des deux pièces étant libre en rotation. Si la position angulaire respective des deux pièces n'est pas bonne, la mutuelle action des rampes hélicofdales, au cours de la pénétration, produit la rotation de la pièce libre en rotation (ou des deux si les deux sont libres) de manière à faire coincider la forme carrée définitive d'accouplement de la pièce 1 et de la pièce 13. Le second exemple, décrit en référence aux figures 6 à 10, montre un accouplement elliptique. D'une manière générale, la section d'accouplement définitive peut être toute surface située à l'intérieure d'une ligne fermée, non circulaire, de coordonnées polaires périodiques dont le rayon polaire possède une périodicité égale à 2 Dans le premier exemple cette section était un carré, c'est ici une ellipse. Dans une section telle que définie, ci-dessus, les points les plus éloignés, et d'une distance égale du centre de coordonnées polaires sont au moins au nombre de deux, de même que les points les plus proches et d'une manière égale de ce centre. Il y en a quatre de chaque, dans le cas du carré, il y en a deux de chaque, ici pour 11 ellipse et ce sont les deux points de l'ellipse qui coupent le grand axe, pour les points les plus éloignés et les deux points qui coupent le petit- axe, pour les points les plus proches. D'une manière générale, on peut, entre deux de ces points les plus éloignés mettre une ou deux rampes hélicoldales sur la partie femelle et une ou deux rampes entre deux de ces points les plus proches sur la partie mâle. Dans l'exemple précédent, on a mis deux rampes hélicoidales sur la partie femelle entre deux sommets consécutifs du carré mais on peut également n'en mettre qu'une seule qui s1 étend d'un sommet du carré à l'autre. Cependant, dans un tel cas, l'accouplement ne peut se produire que par la rotation dans un seul sens alors que dans le cas de l'exemple décrit avec deux rampes entre deux sommets, l'accouplement peut se faire par rotation dans un sens ou dans l'autre selon la position respectivé des deux pièces. Cela permet de diminuer l'angle de rotation à effectuer. Bien entendu, si sur la partie femelle iiy a deux rampes entre deux points les plus éloignés, il faut mettre sur la partie mâle deux rampes entre deux points les plus proches et une seule dans le cas contraire. Dans l'exemple décrit maintenant, relativement aux figures 6 à 10, il n(y a qu'une seule rampe sur la partie femelle entre les deux points les plus éloignés du centre de symétrie mais on peut également en mettre deux. Il est bien entendu que dans le cas d'une figure telle que l'ellipse où il n'y a que deux point les plus éloignés et deux points les plus proches, lorsque lton dit qu'il y a une seule rampe hélicoidale entre ces deux points, cela s'entend d'une seule rampe en allant de l'un de ces deux point vers l'autre par la première moitié de l'ellipse et d'une autre rampe en allant de cet autre point vers le premier par la deuxième moitié de l'ellipse. Les figures 6 et 7 montrent donc une pièce 23 percée d'un alésage 24 de forme elliptique. Cet alésage comporte à son début deux rampes elliptiques 25 et 26. Ces rampes sont comprises entre le cylindre de section elliptique et le tube de section intérieure circulaire dont la circonférence 27 est circonscrite à l'ellipse. La rampe 25 part du sommet A de l'ellipse et aboutit au sommet B et la rampe 26 part du sommet B et aboutit au sommet A. Un chanfrein 28 est aménagé à l'entrée de l'alé- sage. Les figures 8, 9 et 10 représentent la pièce mâle correspondante. La figure 9 montre donc l'extrémité mâle d'une pièce 29. Cette extrémité est de section elliptique et le début de la partie mâle comporte également deux rampes hélicoldales 30 et 31 inscrites entre le tube de section intérieure elliptique et le cylindre de section circulaire dont la circonférence est incrite dans l'ellipse. Enfin, les figures 11 à 16 montrent un troisième exemple de réalisation de l'invention. Dans cet exemple, la section d'accouplement est un triangle équilatéral curviligne à sommets arrondis. Comme dans le premier exemple, on a deux-rampes hélicoldales entre deux sommets consécutifs de la section d'accouplement. La rencontre des différentes surfaces hélicoldales formant les différentes rampes est arrondie. Les rampes hélicoidales de la partie mâle ne sont pas comprises, comme dans les deux exemples précédents, entre le cylindre de section correspondant à la section définitive d'accouplement et le cylindre de section circulaire dont la circonférence est inscrite à cette section d'accouplement mais entre le cylindre correspondant à la section d'accouplement et un cylindre de section circulaire mais dont le diamètre est inférieur au cercle inscrit à la forme d'accouplement. En outre, la partie mâle est percé d'un trou de section- circulaire correspondant à ce cylindre de section circulaire. Les figures 11 et 12 montrent donc l'extrémité femelle d'une pièce 32. Cette extrémité est percée d'un alésage 33 en forme de triangle équilatéral curviligne à sommets C, D, E arrondis. Comme dans les exemples précédents, le début de l'alésage comporte une forme d'en trée constituée par six rampes hélicoidales 34 à 39 comprises entre le cylindre de section correspondant à la section 33 d'accouplement et le tube de section intérieure circulaire dont la circonférence 40 est circonscrite à cette section 33. Ces rampes sont alternativement pas à droite, pas à gauche. Contrairement aux exemples précédents, dans lesquels les rampes hélicoldales sont générées par un rayon polaire perpendiculaire à l'axe 8 d'accouplement, ici, les rampes hélicoidales sont générées par un rayon polaire faisant un certain angle & ar rapport au plan perpendiculaire à l'axe ss , par exemple 150. Ceci a pour but d'améliorer le centrage au moment de l'accouplement. Cette inclinaison se manifeste sur la figure 12 par la distance qui sépare, sur l'axe ss , les deux courbes délimitant les bords de la rampe 35, ou 34. Un chanfrein 41 est aménagé à l'entrée de l'alésage. La figure 13 est un schéma montrant une vue développée des portions dthélices constituées par l'intersection des rampes hélicoidales 34 à 39 avec le cylindre 40. Cette figure montre que les intersections des différentes rampes ont été arrondies. L'angle o( repéré sur cette figure représente l'inclinaison de la rampe et permet de définir le pas qui est donné par P = XrD ty dans laquelle formate D représente le diamètre du cylindre imaginaire coupant les rampes et l'angle d'inclinaison pris sur l'hélice qui correspond à l'intersection des rampes avec ce cylindre de diamètre D. Avantageusement, l'angle moyen des rampes est pris égal à 4503 mais d'une manière générale, on peut le choisir entre 23 et 630 cela dépend des matériaux utilisés et de leur coefficient de frottement. Les figures 14, 15 et 16 représentent l'extrémité mâle d'une pièce 42 correspondant à la pièce femelle représentée figures 11 et 12. Cette pièce 42 comporte donc une extrémité mâle dont la section définitive d'accouplement est un triangle équilatéral curviligne à sommets arrondis. La partie supérieure de l'extrémité comporte comme dans les cas précédents des rampes hélicoidales de positionnement. Ces rampes sont au nombre de six référencées 43 à 48. Ces rampes sont réalisées entre un tube dont la section intérieure correspond à la forme finale d'accouplement : un triangle équilatéral curviligne à sommets arrondis et un cylindre de section circulaire dont le diamètre est inférieur au cercle inscrit dans ladite forme d'accouplement. En outre, l'extrémité est percée d'un trou cylindrique 49 dont le diamètre correspond à ce dit cylindre. Ceci a pour but de permettre d'usiner plus facilement les rampes hélicoldales et assure en outre une certaine souplesse aux "dents" constituées par ces rampes. La profondeur du trou 49 est du moins égale à la hauteur des rampes. Comme pour la pièce femelle 32, les rampes hélicoldales sont générées par un rayon polaire incliné d'un angle e d'environ 150 par rapport au plan perpendiculaire à l'axe d'accouplement. Dans tous les exemples cités, on a considéré que les rampes héli cotidales sont générées par un rayon polaire ; on peut aussi imaginer des rampes hélicoldales générées par une ligne courbe située dans un plan passant par l'axe Les exemples d'application sont nombreux, par exemple l'accouplement en aveugle de deux arbres de moteurs électriques, l'accouplement des arbres ne commençant qu'après le début de l'accouplement des carcasses. L'invention peut aussi trouver des applications dans l'accouplement en rotation d'arbres dans une atmosphère contaminée ou encore pour visser une vis dans un- éndroit inaccessible : l'extrémité de l'outil comportant une extrémité mile conforme à l'invention et la tête de vis, un alésage femelle conforme à l'invention. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'accouplement en rotation de deux pièces autour d'un meme axe n, l'une des pièces (32) comportant une extrémité femelle et l'autre pièce (42) comportant une extrémité mâle correspondante, caractérisé en ce que la section de l'accouplement est définie par la surface intérieure à une ligne fermée, non circulaire, de coordonnées polaires dont le rayon polaire a une périodicité égale à 21V n étant un nombre n entier positif supérieur à un, le début de la partie mâle et le début de l'alésage de la partie femelle comportant des rampes hélicoldales conjuguées (43 à 48, 34 à 39), telles que sur la partie femelle, elles s'inscrivent entre un tube cylindrique (40) de section interieure circulaire dont la circonférence est circonscrite à ladite section d'accouplement et un cylindre de section constituée par l'alésage (33) correspondant à la section d'accouplement et telles que sur la partie mâle, elles s'inscrivent entre un tube cylindrique dont la section est constituée par ladite section d'accouplement et un cylindre (49) de section circulaire dont la circonférence, au maximum, s'inscrit dans ladite section d'accouplement. 2/ Dispositif d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il n'y a qu'une seule rampe hélicoldales (25, 26) entre deux points consécutifs les plus éloignés du centre de coordonnées polaires, ladite rampe partant de l'un desdits joints et se terminant au suivant, pour la partie femelle et une seule rampe hélicoidales entre deux points consécutifs les plus proches dudit centre de coordonnées polaires, ladite rampe partant de l'un desdits points et se terminant au suivant, pour la partie mâle. 3/ Dispositif d'accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a deux rampes hélicoidales (34, 35) de pas inverse l'un de l'autre entre deux points consécutifs les plus éloignés, du centre bd coordonnées polaires, pour la partie femelle et deux rampes hélicoidales de pas inverse (44, 45) l'un de l'autre entre deux points consécutifs les plus proches dudit centre de coordonnées polaires pour la partie mâle. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite section d'accouplement (42, 33) est constituée par la surface plane située à l'intérieur d'un triangle équilatéral curviligne à sommets arrondis. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'extrémité mâle est percée en bout, d'un alésage (49) de section circulaire de diamètre- inférieur à celui de la circonférence inscrite dans ladite section d'accouplement, lesdites rampes (43 à 48) étant inscrites entre ce dit alésage et un cylindre dont la section droite est constituée par ladite section d'accouplement, la profondeur dudit alésage atteignant au moins la hauteur desdites rampes hélicoïdales. 6/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que une dite rampe hélicoldale est générée par un rayon polaire rectiligne ou curviligne, incliné d'environ 150 par rapport au plan per pendiculaire à l'axe ss d'accouplement et en ce que l'inclinaison moyenne desdites rampes hélicoldales par rapport au plan perpendiculaire à l'axe d'accouplement est choisi au voisinage de 450