Brevet FR2572177A1 — publié le 19860425

Dispositif indicateur ou limiteur de couple. La présente invention concerne d'une façon générale les dispositifs limitateurs ou indicateurs de couple,et plus particulièrement un dispositif destiné à fournir une mesure d'un couple entre un arbre menant et un arbre mené ou pour interrompre ltentraSnement de l'arbre mené lorsque le couple dopasse une valeur de seuil. On connaît déja dans la technique une multitude de limiteurs ou indicateurs de couplegqui pro sentent tous ltinconvénient d'être soit relativement complexes et/ou onéreux, soit peu précis en ce qui concerne la suppression de l'entraînement lorsque la valeur de seuil est atteinte. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients et de proposer un dispositif indicateur ou limiteur de couple qui soit de construction tout à fait simple. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif limiteur de couple dont la valeur du couple seuil au-delà de laquelle l'entrainement doit être interrompu puisse être réglée de manière simple et précise. Un autre objet encore de l'invention est de proposer un dispositif indicateur de couple dont la lecture du couple soit facile et précise,et qui se présente sous une forme tout à fait compacte; A cet effet la présente invention concerne un dispositif indicateur de couple, agencé pour indiquer la valeur d'un couple existant entre un arbre menant et un arbre mené,caractérisé en ce qu'il comprend, solidaire en rotation de l'un des arbres, un élément cylindrique comportant à sa surface des premiers moyens de guidage hélicoidaux,au moins un moyen de guidage axial solidaire en rotation de l'autre arbre et s'étendant parallèlement audit élément cylindrique,un curseur présentant un alésage cylindrique agencé pour recevoir ledit élément cylindrique et comportant à la surface dudit alésage un moyen agencé pour coopérer avec les premiers moyens de guidage hélicoîdaux,et au moins une ouverture agencée pour être traversée par chaque moyen de guidage axial, des moyens élastiques étant en outre prévus agissant axialement de part et autre du curseur en prenant appui sur deux butees respectives dudit autre arbre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels t - la figure 1 est une vue en perspective d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, -la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention, et - la figure 4 est une élévation de c8té d'une autre variante, illustrant une application de l'invention. En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, un dispositif indicateur ou limiteur de couple (comme on le verra plus loin) selon cette première forme de réalisation comprend un arbre menant 10 agencé pour être accouplé à un appareil appropriés selon l'application, et duquel est solidaire une partie cylindrique 12 présentant à sa surface un filetage à pas élavé 14 constitué de quatre rainures de section sensiblement triangulaire. Un arbre mené 16,destiné à être accouplé à un autre appareil, est solidaire d'une partie de plus grand diamètre ou premier palier 18 qui présente, sur sa face opposée à l'arbre mené 16 un creusement cylindrique agencé pour recevoir en rotation l'extrémité libre de la partie filetée 12 de l'arbre menant1 par l'intermédiaire d'un roulement à billes 20 approprié. n second palier 22 reçoit en rotation l'arbre menant 10 dans dans sa région adjacente au début de la partie filetée 12 , par l'intermédiaire d'un autre roulement à billes approprié 24, et les paliers 18 et 22 sont reliés entre e-ux pour être solidaires axialement et en rotation à laide dune pluralité de tiges rectilignes 26au nombre de trois dans le présent exempole, s'étendant axialement et fixées par leurs extrémités respectives sur chacun des paliers 18 par tout moyen approprié, tel que la combinaison don encastrement et de boulons traver- saut les palies et s'engageant dans des taraudages associés ménagés dans les extrémités des tiges 26 Un élément mobile ou curseur 28 présente la forme deux disque, par exemple en Nylon (Marque déposée), dans lequel est ménagé centralement un slésage prégentant à sa surface intérieure un taraudage 30 correspondant au filetage 14 de la partie menante Notons à cet égard que le filetage et le taraudage associe devront être congue pour présenter un minimum de frottement,grâce à un nsinage correct de ces parties et à um choix approprié des matériant respectifs qui les constituent Le curseur 28 comporte en outre ,le traversant dans la région de sa périphérie, trois alésages lisses 32 agencés pour rece voir en coulissement et avec un jeu minimal les tiges 26 qui tiennent lieu de guides axiaux. Enfin des ressorts de compression hélicoidaux 34,eix dans te présent exemple sont respectivement montés autour des tiges 26 entre le curseur 28 et les deux paliers 18, 22 solidaires de l'arbre mené, ses éléments tenant lieu de butées des ex- trémités respectives des ressorts Le diamètre interne de chaque ressort 34 sera choisi sensiblement égal au diamètre externe des tiges 26, afin que ces ressorts puissent se comprimer ou se détendre autour des tiges sensiblement sans frottement mais sans se déformer radialement. On comprend que, dès qu'un couple apparait entre l'arbre menant 10 et l'arbre mené 16, la partie filetée 12 solidaire de l'arbre menant tend à tourner à l'intérieur de ltalésage taraudé du curseur 28,qui est solidaire en rotation de l'arbre mené 16 par l'intermédiaire des tiges 26,pour ainsi décaler le curseur 28 vers la gauche ou vers la droite jusqu'à ce que la force de réaction exercée par les trois ressorts 34 situés du côté correspondant audit déplacement devienne égale, la compression de ces ressorts augmentant, au couple existant entre les deux arbres, après sa transformation on une force axiale par les moyens de guidage hélicoidaux constitués du filetage et du taraudage associé sus-mentionnés. Ainsi, le dispositif décrit ci-dessus est capable, par le déplacement du curseur 28,de fournir une indication du couple régnant entre les parties menante et menée,et ce avec une précision satisfaisante si la conception est telle que les jeux et frottements sont réduits au minimum. Le dispositif décrit ci-dessus peut également être avantageusement utilisé comme limiteur de couple. A cet égard sont représentés schématiquement sur la figure 2 deux interrupteurs 40, 40' de type micro-rupteurs qui peuvent être actionnes par la périphérie du curseur 28 pour déclencher une action appropriée dès que le couple qui règne entre les parties menante et menée excède, dans un sens ou dans l'autre 1une valeur prédéterminée définie-par la position des interrupteurs 40,40' dans la direction axiale du dispositif. Si l'on prévoit en outre des moyens de réglage de la position de chacun des interrupteurs 40,40' dans le sens axial, on définit ainsi un limiteur de couple dont les valeurs de seuil, dans un sens comme dans l'autre,peuvent être réglées très facilement. riotons que l'action mentionnée plus haut en réponse au dépassement d'un couple seuil peut être par exemple l'interruption du fonctionnement d'un moteur électrique entraînant l'arbre venant 10, le déclendhement d'un débrayage ou d'un frein prévu du côté menant, le déclenchement d'une alarme, etc... Bien entendu,du fait que la force de rappel d'un ressort helicoidal conventionnel est proportionnelle à son degré de compression, la relation entre le déplacement du curseur 28 et le couple s'exerçant entre les parties menante et menée est donc linéaire, tout au moins dans des limites à l'inté rieur desquelles les ressorts travaillent en mode parfaitement élastique A cet égard,on pourra remplacer les ressorts 26 par des ressorts de mimes dimensions radiales présentant des coef- ficients plus ou mbins élevésipour ainsi modifier à souhait la gamme de fonctionnement du dispositif indicateur ou limiteur tel que décrit.Bien entendu, on conçoit que les trois ressonts situés d'un pssme côté du curseur 28 devront présenter un meme coefficient, afin d'exercer une réaction uniforme sur la périphérie du curseur pour ne pas désaxer celui-cî,ce qui pourrait entraener un blocage du filetage et du taraudage,ou autre phénomène mécanique désavantageux. Sur la figure 3 est représentée une variante de réalisation du dispositif indicateur de couple de l'invention. Elle comprend un dispositif tel que représenté sur les figures 1 et 2,qui a été entouré d'un boîtier 42 rendu solidaire de la partie menée 16 par tout moyen de fixation approprié et qui présente à sa périphérie une fenêtre longitudinale transparente 44 audessous de laquelle s'étend une échelle 45 graduée de façon appropriée en fonction des caractéristiques des ressorts, et du pas du filetage hélicoidal. Sur la périphérie du curseur 28 est ménagé un trait d'indication 46. De plus, une molette d'actionnement 48 est rendue solidaire de l'arbre menant 10. Avec ce dispositif, lorsqu'on souhaite mesurer par exemple le couple résistant sur l'arbre 50 d'un appareil quelconque, la partie menée du dispositif de mesure de coule est rendue solidaire de cet arbre 50 par tout moyen approprié,(par exemple coopération mâle-femelle polygonale) et un couple est exercé par l'opérateur sur la molette à l'aide des doigts jusqu'a ce que l'arbre 50 commence à être entraîné, La position du curseur à cet instant donne sur l'échelle une indication du couple résistant de l'arbre. Dans la présente forme de réalisation,la mesure du couple peut être faite dans les deux sens. Cependant,on pourrait concevoir un type de dispositif dans lequel les ressorts 26 ne seraient prévus que d'un côté du curseur 28 et s'étendraient sensiblement sur toute la longueur des tiges de guidage axial 26.Le couple ne pourra alors être mesuré (ou limité) que dans un sens, mais avec une précision deux fois plus élevée sous un même encombrement. Enfin est représenté sur la figure 4 un dispositif de mesure de couple 52 monté entre un moteur 54 et un appareil mené 56, une réglette graduée 58 étant prévue sous le dispositif de mesure. De mtme,les déplacements du curseur indiquent la valeur du couple qui règne entre le moteur 54 et l'appareil 56 qu'il entrasse. En outre,tout autre dispositif de mesure approprié tel que potentiomètre,codeur ê impulsions,détecteur capacitif ou inductif proportionnel,etc. . pourra être associé au curseur afin de délivrer une information sous forme d'un signal électrique représentatif du couple existant entre les parties menante et menée. Bien entendu,la présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite,et inclut toute variante ou modification, qu'elle concerne les matériaux choisis,la forme et les dimensions,que pourra y apporter l'Homme de 1'Art à l'aide de ses connaissances. Dans la description ci-dessus,toutes les parties sont métalliques à l'exception du curseur.Tout autre matériau pourra être choisi,en fonction notamment du type d'application. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif indicateur de couple, agencé pour indiquer la valeur d'un couple existant entre un arbre menant (10) et un arbre mene (16), caractérisé en ce qu'il comprend, solidaire en rotation de l'un (10) des arbres, un élément cylindrique (12) comportant à sa surface des prerniers moyens de guidage hélicoidaux (14);; au moins un moyen de guidage axial (26) solidaire en rotation de l'au- tre arbre (16) et s'étendant parallèlement audit élément cylindrique (12), un curseur (28) présentant un alésage cylindrique agencé pour recevoir ledit élément cylindrique (12) et comportant à sa surface un moyen (30) agencé pour coopérer avec les premiers moyens de gui dage héliocidaux (14), et au moins une ouverture (32) agencée pour entre traversée par chaque moyen de guidage axial (26); des moyens élastiques (34) é'canU en outre prévus agissant axialement d'un coté et/ou d l autre du curseur (28) en prenant appui sur au moins une butée respective 18, 22) axialement solidaire dudit autre arbre (16) pour s'opposer au déplacement du curseur lorsqu'un couple est exercé entre les deux arbres (10 16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques (34) agissent de part et d:autre dudit curseur (28), deux butées (189 22) solidaires axialement dudit autre arbre (16) étant respectivement prévues de part et d'autre du curseur. 3. Dispositif selon lune quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens élastiques présentent la forme de ressorts hélicoidaux (34) montés intimement autour des moyens de guidage axial (26). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ou les moyens de guidage axial présentent la forme de tiges rigides (26) s'étendant axialement et fixées par leurs extrémités respectives sur lesdites butées (18,22). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque butée (18,22) comporte des moyens (20,24) agencés pour recevoir en rotation l'extrémité associée de l'élément cylindrique (12). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est entouré d'un bottier (42) présentant une fenêtre longitudinale transparente (44) et une échelle graduée (45) adjacente à la fenêtre, un trait d'indication (46) étant ménagé à la périphérie du curseur (28) 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un moyen commutateur (4O, 4 agencé pour être commandé lorsque le déplacement axial dudit curseur C2) excède une distance prédéterminée. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la position du ou des moyens commutateurs '(40,40') est réglable dans la direction axiale du dispositif. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu t il comprend en outre des moyens pour engendrer un signal électrique proportionnel aux déplacements du curseur choisis dans le groupe comprenant les potentiomètres, les codeurs à impulsions, les détecteurs capacitifs et les détecteurs inductifs.