Brevet FR2562617A1 — publié le 19851011

La présente invention concerne d'une façon générale les limiteurs de couple, et plus particulièrement un limiteur de couple dit synchrone à action radiale, notamment pour machines-outils et analogues. On connatt déjà dans la technique, des limiteurs de couple qui com- prennent un galet ou une bille mobile radialement dans une partie menante du limiteur, qui est repoussé par un moyen à ressort dans un évasement prévu dans la périphérie intérieure d'une partie menée co- axiale et entourant la partie menante (voir par exemple les brevets Français No. 2 483 026 et U.S. No. 2 919 602). Dans ces limiteurs, sous l'effet d'une surcharge angulaire, le galet ou la bille tend à sortir de son logement pour ainsi désolidariser la partie menante et la partie menée. Cependant, tous les systèmes de l'art antérieur présentent un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, il apparaît clairement que le cou- ple nécessaire pour faire sortir la bille de son logement augmente progressivement pendant ladite sortie, du fait que la compression du moyen élastique s'accrott lors de ce mouvement et qu'en conséquence, il en résulte une zone oscillatoire pour des valeurs de couple comprises entre le couple de décollement de la bille du fond de son logement et le couple de verrouillage effectif. Cette zone oscillatoire, dangereu- sement importante, fait obstacle à une bonne précision du tarage et rend impossible une protection efficace contre les chocs mécaniques correspondant à une surcharge de durée limitée, En outre, le couple résiduel du limiteur une fois que, sous l'action d'une surcharge de couple, le galet ou la bille sorti de son logement roule sur la périphérie intérieure de la partie menée, peut atteindre à 40% de la valeur du couple de tarage ou couple limite. Ainsi, un ré-indexage automatique de l'arbre menant et de l'arbre mené, particu- lièrement souhaitable dans les opérations d'usinage automatisées, est rendu impossible, sauf à faire appel à un système annexe de bridage de la partie menante pour rétablir le verrouillage par une rotation de celle-ci. Une telle solution est complexe et onéreuse. Enfin, aucun des systèmes!iieurs de l'art antérieur ne pré2ente une caractéristique de rattrapage automatique des jeux dûs aux imperfections de fabrication, ce qui altère substantiellement sa précision en ce qui concerne la ratransmission des mouvements de la machine, ainsi que le réindexage. La présente invention vise à pallier ces inconvénients et à proposer un limiteur de couple qui présente des caractéristiques de fonctionne- ment particulièrement adaptées aux machines d'usinage de haute précision, dont le couple de tarage ou couple limite puisse &tre déterminé avec précision, le déverrouillage de la partie menante et de la partie menée pouvant être réalisé de façon tout à fait rapide et fiable. A cet effet, la présente invention concerne un limiteur de couple, du type comprenant une partie menante et une partie menée coaxiales l'une avec l'autre, au moins un ensemble de verrouillage mobile radialement vis à vis de ladite partie menante et agencé pour 9tre repoussé par un moyen élastique dans une gorge associée ménagée dans la périphérie in- térieure de la partie menée, caractérisé en ce qu'il comprend, entre ledit moyen élastique et ledit ensemble, au moins un organe intermédiaire agencé pour 8tre en contact par au moins l'une parmi une pluralité d'arêtes prévues sur celui-ci avec un galet intermédiaire associé, un déplacement mutuel dudit organe intermédiaire et dudit galet inter- médiaire dans une direction transversale au déplacement radial dudit ensemble de verrouillage mobile étant agencé pour atténuer la force exercée par ledit moyen élastique sur l'ensemble de verrouillage mobile lorsque celui-ci tend à sortir de sa gorge sous l'action d'un couple excessif s'exerçant entre la partie menante et la partie menée. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 est une élévation en coupe longitudinale d'une première forme de réalisation préférée d'un limiteur de couple selon la présente invention; la figure 2 est une vue en plan partiellement arrachée du limiteur de la figure 1; la figure 3A et la figure 3B sont deux vues en coupe transversale par- tielle du limiteur des figures 1 et 2, destinées à illustrer le fonc- tionnement de celui-ci; la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle d'une seconde forme de réalisation du limiteur de couple selon la présente invention; la figure 5 est une vm.e en coupe transversale partielle d'une troisième forme de réalisation d- limiteur de couple selon la présente invention; la figure 6 est une vue en coupe transversale partielle d2une quatrième forme de réalisation du limiteur de couple selon l'invention; et la figure 7 est une vrue en coupe transversale partielle d'une cinquième forme de réalisation du lim!te'r de couple selon leinvention. En référence aux figures 1 et 2, un limiteur de couple selon une première forme de réalisation de l'invention comprend une partie menante 1 qui présente un alésage axial destiné à recevoir un arbre d'entratnement menant (non representé) auquel elle peut être solidarisée en rotation par tout moyea approprié, et présente en outre un évidement axial en forme de T à double épaulement définissant dem: faces radiales de coulissemer.t parallèles 6A et 6B délimitées vers l'intérieur par deux arêtes axiales 7A et 7B. La partie menante 1 est montée rotative coaxialement dans une partie menée 2 en forme de couronne, sur laquelle peut ttre rendu solidaire en rotation un arbre mené (non représenté), de façon appropriée. La face intérieure de la partie menée 2 présente une gorge 3 s'étendant axiaLecaent, de forme sensiblement arrondie, agencée pour recevoir l'extrémité exté:rieure d'un doigt de verrouillage 4, de forme correspondante. L'organe ou doigt 4 est monté coulissant dans ledit évidement radiale Des boulons de fixation 14 sont prévus pour rendre solidaires les deux plateaux 12, 13 de la partie menante 1, ces plateaux étant agencés pour ma!ntenir en place axialement sans la serrer la partie menée 2. L'ensemble de verrouillage du lmiteur selon cette première forme de réalisation comprend une platine de poussée 9 assujettie à l'action dun ressort à lame circulaire 10 et agencée pour transmettre la force de poussée radiale dirigsée vers l'extérieur exercée par celui-ci vers une cale de centrage 5, par!'intermédiaire de deu; galeto intermié dinires d} répartition $A, 'Les 3alits MA 8B sont reçus dans des renfovcmIants laatéavx intàrieur- -e lévidement en forme de T et coo-rekit d'une part avec 7-..dits artts 7, 7. de la pzr:tia menante, et d'autre part avec les atesu de bordure intérieure de la cale de centrage ou organe intermédiaire 5: de la manière illustrée. Cette disposition définit une certaine répartition de la force exercée par le ressort 10, transmise par la platine 9, entre une composante appliquée à la cale 5 et une composante appliquée aux arêtes 7A, 7B. La cale 5 transmet la poussée qu'elle reçoit au doigt de verrouillage 4 à travers deux surfaces obliques complémentaires de la cale et du doigt, et agit pour maintenir le doigt de verrouillage 4 dans sa gorge 3 de la partie menée, de manière à ce que les parties menée et menante soient solidaires en rotation, afin de transmettre un couple d'un moyen d'entraînement vers une partie à entraîner. En référence aux figures 3A et 3B, le fonctionnement du limiteur de couple décrit ci-dessus est le suivant. Lorsqu'apparaft entre la partie menante et la partie menée un couple excessif, l'effort transversal correspondant s'exerçant entre le doigt 4 et sa gorge 3 tend à faire sortir le premier de la dernière, en s'opposant à l'action du ressort 10. Ce mouvement radial vers lintérieur est transmis à la cale 5 dont les arêtes intérieures 11A, llB en contact avec les galets intermédiaires 8A, 8B vont pouvoir écarter ceux-ci plus loin dans les renfoncements de l'évidement radial en T,par un mouvement de pivotement autour des arêtes 7A, 7B de la partie menante, ce qui a pour conséquence fondamen- tale (i) de modifier la répartition de la force du ressort 10 de ma- nière à ce qu'en résulte une diminution progressive de la composante appliquée à la cale 5, en fonction du degré d'enfoncement radial du doigt 4, et (ii) d'obtenir un déplacement radial de la platine de poussée 9 qui est soumise à l'action du ressort 10, plus faible que le déplacement réel du doigt de verrouillage 4, et donc une moindre surcom- pression du ressort 10 au cours du déverrouillage (figure 3B). Ainsi, selon la présente invention, le déverrouillage en cas d'appa- rition d'un couple à transmettre excessif (par exemple en cas de blo- cage d'un outil dans une piece d'usinage) est immédiat, et la machine sur laquelle est monté le limiteur, le plus souvent très complexe et onéreuse, n'encourra ainsi aucun risque de détérioration par prolonga- tion de l'existence d'un couple excessif. Bien entendu, on calculera les dimensions des divers organes de l'en- semble de verrouillage de manière à ce que la force exercée par le ressort 10 puisse encore s'exercer par l'intermédiaire des galets 8A, 8B lorsque l'organe de verrouillage est en position complètement rétrac- tée, de manière à pouvoir ultérieurement ramener l'ensemble en position de verrouillage. Une autre caractéristique du présent limiteur de couple réside dans le fait que, en position déverrouillée (figure 3B), la force de rappel exercée par le ressort 10 est considérablement réduite, sans toutefois être nulle, comme on l'a dit, le couple de frottement dans cette position étant ainsi avantageusement faible et un ré-indexage automatique après déverrouillage pouvant ainsi 8tre très facilement réalisé. En outre, les opérations décrites ci-dessus étant inversées lors de la remise en verrouillage, on retrouve ainsi le couple de tarage ou valeur de couple limite d'origine, et ce avec une grande précision. Enfin, la structure de ce limiteur de couple permet avantageusement un auto-rattrapage des jeux de fonctionnement, un ré-indexage tout à fait précis pouvant être réalisé. Sur les figures 4 à 7 sont décrites des variantes de réalisation du limiteur de couple selon l'invention. Sur ces figures, des éléments identiques à ceux des figures 1, 2, 3A et 3B sont désignés par les mêmes numéros de référence. En référence à la figure 4, l'organe de verrouillage en forme de doigt des figures 1 et 2 est remplacé par un galet de verrouillage 4' centré au moyen de deux cales auxiliaires de centrage 12A, 12B coopérant d'une part avec la cale de centrage 5 et d'eutre part avec les faces latérales 6A, 6B de l'évidement de la partie menante 1. Des patins 13A, 13B sont prévus entre les organes 12A, 12B et le galet 4'. Bien entendu, dans cette forme de réalisation, la gorge 3 de la partie menée présente une forme courbe s'adaptant à la forme dudit galet 4'. En outre, le fonce tionnement de cette variante est analogue à celui de la forme de réa- lsation des figures 1 et 2 en ce qui concerne les comportements respectifs des galets 8A, 8B et des diverses argtes avec lesquelles ils coopèrent posr obtenir les caractéristiques mentionnées ci-dessus. En référence à la figure 5 es deux galets 8AL, 8B de la figure 4 sont remplacés par un galet unique 8C, qui agit directement sur un organe de centrage intermédiaire 12C coopérant lui-même avec un galet de verrouil- lage 4" présentant un méplat en contact avec la face latérale de l'évi- dement. L'action de dégagement latéral du galet intermédiaire 8C en cas de déverrouillage est tout à fait analogue à celle des galets 8A, 8B des formes de réalisation précédentes, les caractéristiques avan- tageuses obtenues étant conservées.(Bien entendu, seules deux arates 7C, 11C coopèrent avec ledit galet intermédiaire). En référence à la figure 6 est décrite une structure de verrouillage quelque peu différente en ce que l'accroissement de la force du ressort est compensé non plus par un dégagement latéral de galets inter- médiaires, mais par un pivotement dégageant d'organes de centrage 12tA, 12'B similaires aux organes de centrage auxiliaires 12A, 12B de la figure 4 autour de galets intermédiaires 8tA, 8'B partiellement encas- trés dans les faces latérales de l'évidement de la partie menante 1. Du fait que, lors de la sortie du galet de verrouillage 4' de sa gorge associée, ici encore la distance entre ledit organe de verrouillage et la platine de poussée diminue par cette action de pivotement, les avantages mentionnés plus haut sont conservés. Enfin la structure représentée sur la figure 7 présente un fonctionne- ment analogue à celui de la structure décrite en référence à la figure 6, un seul organe de verrouillage pivotant 121C étant prévu, en appui contre un seul galet encastré 8'C, un pivotement dudit organe 121C rapprochant ici encore l'organe de verrouillage 4" de la platine de poussée 9 au cours du déverrouillage. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites, et inclut toute variante ou modification que pourra y apporter l'homme de l'art à l'aide de ses connaissances. En particulier, on pourra déterminer avec précision les divers angles d'attaque (o, C 2; figures 3A et 3B) des arêtes sur les galets inter- médiaires, en dimensionnant de façon appropriée ces organes, pour ob- tenir des caractéristiques transitoires couple limite/couple à l'état déverrouillé souhaitées. Le choix d'un couple de tarage ou couple limite souhaité pourra en outre être déterminé facilement, soit en interchangeant le ressort 10, soit en montant dans la structure des galets intermédiaires de diamètre différent. - R E V E N D I C A T 1 O N S - 1. Limiteur de couple, du type comprenant une partie menante (1) et une partie menée (2) coaxiales l'une avec l'autre, au moins un ensemble de verrouillage (4; 47; 41") mobile radialement vis vis de ladite partie menante (1) et agencé pour ëtre repoussé par un moyen élastique (10) dans une gorge associée (3) ménagée dans la p'ri- phérie intérieure de la partie menée (2), caractérisé en ce qu'il com- prend, entze ledit moyen élastique (O10) et ledit ensemble (4; 4'; 4"), au moins un organe intermédiaire (5; 121A, 12B; 12'C) agencé pour 9tre en contact par au moine 1 lune M7, 7B; 7C) parmi une pluralité d'artes prévues sur ceiui-ci avec un galet intermédiaire associé (8A, 8B; 8C; 81A, 8'B; 8'C), un deéplacement mutuel dudit organe intermédiaire et dudit galet intermédiaire dans une direction transversale au déplacemient radial dudit ensemble de v-errouillage mobile étant agencé pour atténuer la force exercée par ledit moyen élastique (10) sur l'ensemble de verrouillage m.obile lorsqu- celui-ci tend a sortir de sa gorge sous l'action d'un couple excessif soezerçant entre la partie menante et la partie menée. 2. Limiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe intermédiaire (5) comprend une cale de centrage délimitée à son extrémist radialement intérieure par dem- aretes axiales (11A, IIB) en contact respectif avec deux galets intermédiaires lesdits renfoncements. 3. Limiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cale de centrage (5) et l!ensemble de verrouillage (4) sont ren,.us radiaLIement solidaires en poPusse par des faces de contact obliques recectives de ceur-ci. -;_- &'4r. L,iteur gelon la revendication 3, caractérisé en lïce q:e'a0emlbl de ve-rrouillage prúsente la formne d'un doigt (4) dout!'elrmité r-dSale'lent e:têrieure est arrondies 62617 5. Limiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble de verrouillage présente la forme d'un galet (4') en appui contre ladite cale de centrage par l'intermédiaire de deux organes de centrage auxiliaires (12A, 12B) en forme de coins. 6. Limiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe intermédiaire comprend une pièce de centrage en forme de coin (12C) délimitée à son extrémité radialement intérieure par une arete axiale (11C) en contact avec un galet intermédiaire (8C) agencé pour se déplacer latéralement dans un renfoncement associé ménagé dans un évidement de la partie menante (1) recevant lesdits organes, par pivotement autour d'une arete (7C) délimitant ledit renfoncement, l'ensemble de verrouillage comprenant un galet (4") présentant un méplat latéral agencé pour glisser le long d'une surface radiale dudit évide- ment adjacente à son renfoncement. 7. Limiteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un patin de centrage est interposé entre ladite pièce de centrage (12C) et le galet (411), du côté opposé au méplat. 8. Limiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes intermédiaires comprennent chacun une pièce de centrage (12'A, 12'B>, lVensemble de verrouillage comprenant un galet (4'), lesdites pièces de centrage étant en contact d'une part avec le galet, d'autre part avec une platine de poussée (9) soumise à l'action du moyen élastique (10), et étant montées pivotantes sur des galets intermédiaires (81A, 8'B) encastrés axialement dans les parois latérales d'un évidement radial de la partie menante (1) recevant lesdits organes. 9. Limiteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que des patins de centrage (13'A, 13'B) sont interposés entre les pièces de centrage respectives et le galet. 10. Limiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe intermédiaire comprend une pièce de centrage (12'C), l'ensemble de verrouillage comprenant un galet (4"),la pièce de centrage étant en contact d'une part avec le galet et d'autre part avec une pla- tine de poussée (9) soumise à l'action du moyen élastique (10), et étant montée pivotante sur un galet intermédiaire (8'C) encastré axialement 6 2617 dans une première paroi latérale d'un évidement radial de la partie menante (1) recevant lesdits organes, le galet (4") présentant un méplat agencé pour glisser le long d'une seconde paroi latérale opposée dudit évidement. Il. Limiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le moyen élastique comprend un ressort à lame circulaire (10) d'axe commun avec les parties menante et menée.