Brevet FR2578926A1 — publié le 19860919

i 2578926 La présente invention se rapporte à un dispositif de serrage pour une liaison fixée par torsion d'un moyeu avec un arbre, constitué d'une bague de serrage extérieure fendue avec des surfaces- coniques internes inclinées en sens inverse et une surface périphérique cylindrique qui vient en contact avec une surface alésée cylindrique du moyeu, et comprenant une bague de serrage intérieure fendue qui est disposée concentriquement à l'intérieur de la bague de serrage extérieure et qui comporte des surfaces coniques extérieures inclinées en sens inverse et une surface alésée cylindrique qui se déplace pour venir en contact avec une surface périphérique cylindri- que de l'arbre et comprenant aussi deux bagues de butée bi-conique de préférence fermées qui s'engagent à partir des côtés opposés entre les bagues de serrage ci-dessus i mentionnées et qui renferment des alésages transversaux, venant se visser dans une couronne de vis de blocage par l'intermédiaire desquelles les vis de butée se déplacent axialement l'une vers l'autre en dilatant ou en comprimant radialement les bagues de serrage et comprenant ) une bague de réaction qui est montée entre lesdites bagues de serrage et de butée et qui renferme des alésages transversaux pour les vis de blocage, ladite bague de réaction s'engageant à l'intérieur de logements circonférenciels dans les bagues de serrage disposées entre les surfaces coniques. Les dispositifs de serrage du type décrit permettent de relier de façon amovible des arbres et des moyeux d'une façon particulièrement rectiligne. A cet effet, les dispositifs de serrage doivent transmettre des couples élevés sur un espace de montage très petit et assurer un centrage exact de 0O l'arbre et du moyeu. Pour atteindre ce but, un dispositif de serrage connu (demande de brevet allemand 2.137.313) sur lequel la présente invention est basée, fait en sorte que l'angle des surfaces coniques au niveau des bagues de serrage et des bagues de butée soit maintenu aussi petit que possible dans les limites du verrouillage automatique. Il en résulte un grand rapport de transmission de telle sorte que des forces de déviation relativement grandes et un couple de transmission élevé apparaissent dans le dispositif de serrage en fonction du nombre défini des vis de blocage. De manière à dégager le dispositif de serrage, une bague de réaction est insérée à l'intérieur de logements en queue d'aronde des bagues de serrage sur lesquelles la bague de réaction bloquant les vis peut prendre appui et qui sont vissées dans des trous taraudés pour pousser dans l'une des bagues de butée afin de permettre le dégagement de la bague de butée à partir de sa position de serrage par l'intermédiaire des vis de blocage. De plus, la bague de réaction sert à ménager une prise directe entre les bagues de serrage intérieure et extérieure pour former une unité pouvant se déplacer radialement et non détachable. Toutefois, le dispositif de serrage connu présente un grand nombre de désavantages qui nuisent à son utilisation dans des opérations pratiques. Par exemple les logements en queue d'aronde dans lesquels la bague de réaction est supportée ne permettent pas d'obtenir une fixation axiale exacte entre la bague de serrage intérieure et la bague de serrage exté- rieure. Au lieu de cela, la dilatation de la bague de serrage extérieure et la compression de la bague de serrage intérieure provoquent un jeu axial dans le support de la bague de réaction de telle sorte qu'un déplacement axial peut se produire entre la bague de serrage intérieure et la bague de serrage extérieure au cours de l'action de serrage. Un déplacement axial de cet ordre n'est absolument pas souhaitable étant donné qu'il peut entraîner par exemple une contrainte axiale dans l'élément de moyeu. L'usinage des logements en queue d'aronde dans les bagues de serrage et les surfaces coniques -correspondantes au niveau de la bague de réaction nécessitent beaucoup d'efforts et permettent seulement une précision d'usinage limitée. Ainsi donc, le précentrage et la concentricité pouvant être obtenus après l'action de serrage sont insuffisants dans le dispositif de serrage connu. Lors du dégagement du dispositif de serrage, la bague de réaction peut être coincée avec ses surfaces coniques dans les logements en queue d'aronde ce qui complique en conséquence largement le démontage. La même chose peut se produire au cours du montage du dispositif de serrage si l'outil de montage vient seulement en prise avec l'une des bagues de serrage. De même, le détachement de la bague de butée arrière des dispositifs de serrage connus en cachant les têtes de vis des vis de blocage dégagées est insuffisant et cela peut facilement endommager les vis de blocage et le fi- letaae. De plus, on connaît un dispositif de serrage comprenant une bague de serrage intérieure bi-conique avec un collier de centrage radial disposé au centre dans la pointe des surfaces coniques et avec une bague de serrage extérieure espacée radialement avec des surfaces coniques intérieures opposées et avec des bagues de butée biconiques insérées concentrique- ment à l'intérieur des bagues de serrage sur chaque coté et comprenant des surfaces coniques correspondantes (demande de brevet allemand N 2. 611.201),dans lequel le collier de centrage radial est maintenu avec son diamètre extérieur cylindrique dans une rainure circonférentielle disposée au centre de la bague de serrage en une seule pièce fendue. Ainsi, la bague de serrage intérieure et la bague de serrage exté- rieure sont destinées à former une unité non détachable et à assurer la transmission de couples élevés et une bonne précision de centrage et de concentricité. L'inconvé- nient de ce dispositif connu est qu'il demande une fabrication onéreuse. Ainsi la bague de serrage intérieure avec le collier de centrage radial permettent d'obtenir un résultat convenable mais être réalisés comme un forgeage, procédé qui entraîne comparativement des coûts élevés. En plus, l'usinage de la bague de serrage interne nécessite au moins une fois un resserrage. Ce resserrage a pour conséquence de réduire la précision de fabrication et d'entraîner des efforts d'usinage accrus. La forme en une seule pièce de la bague de serrage intérieure avec le collier de centrage - la bague de serrage intérieure étant de plus non fendue - est en outre désavantageuse dans la mesure o elle provoque une distribution défavorable de la pression de surface en particu- lier entre la bague de serrage intérieure et l'arbre ce qui limite la possibilité de transmission de couples élevés. Le dégagement du dispositif de serrage connu par verrouillage automatique peut être obtenu sans outil additionnel étant donné que les vis de blocage peuvent être supportées sur le collier de centrage radial qui renferme de la même façon des trous taraudés pour la poussée de la bague de butée arrière. L'un des objets de la présente invention est de fournir un dispositif de serrage du type initialement décrit ci-dessus dans lequel les inconvénients indiqués sont évités. En particulier, la présente invention est destinée à fournir un dispositif de serrage qui est économique à fabriquer et dont les éléments individuels ne nécessitent pas d'opéra- tions d'usinage longues et coûteuses. Un autre objet de la présente invention consiste à obtenir une distribution uniforme maximale des forces de serrage radiales sur toute la longueur des bagues de serrage afin de permettre ainsi la transmission d'un couple le plus élevé possible. On vise finalement à ce que le dispositif de serrage assure un précentrage exact de l'arbre et du moyeu déjà dans la position serrée. Ce but sera atteint conformément à la présente invention du fait que la bague de réaction comprend des surfaces latérales parallèles-planes et des surfaces intérieures et extérieures concentriques et cylindriques et que les lo- gements dans les bagues de serrage sont profilés comme des rainures avec des sections transversales rectangulaires dans lesquelles la bague de réaction s'engage en s'emboîtant parfaitement. Dans le dispositif de serrage conforme à l'invention, la bague de serrage intérieure et la bague de serrage exté- rieure sont interconnectées rigidement en direction axiale par l'intermédiaire de la bague de réaction qui s'engage dans les rainures sans que leur aptitude à se dilater ou à se comprimer en direction radiale soit ainsi limitée. Ceci offre un certain nombre d'avantages grâce auxquels le disposi- tif de serrage conforme à l'invention se distingue des dispositifs de la technique antérieure. Par exemple le dispositif de serrage de l'invention offre en particulier une grande facilité d'assemblage étant donné que les bagues de serrage ne peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre dans une direction axiale et qu'il n'y a pas de possibilité de forces d'extension radiale à cause desquelles le disposi- tif de serrage peut être coincé durant l'assemblage. De plus il permet un positionnement axial précis du moyeu par rapport à l'arbre étant donné que les bagues de serrage ne peuvent pas se déplacer l'une par rapport à l'autre dans la direction axiale même durant l'action de serrage. Ainsi, l'introduction de tensions axiales à l'intérieur de l'élément de moyeu sera aussi facilement que possible évitée. La bague de serrage O intérieure et la bague de serrage extérieure sont aussi supportées dans une direction radiale l'une par rapport à l'autre par la bague de réaction cylindrique avant même le serrage et sont exactement centrées l'une par rapport à l'autre de telle sorte qu'au cours de l'insertion du disposi- tif de serrage entre un arbre et un moyeu, le poids du moyeu puisse être supporté et qu'un précentrage exact puisse être obtenu. Etant donné l'éloignement des bagues de serrage et de de réaction, la possibilité de déformation radiale des bagues de serrage sera maintenue sans restriction 7O permettant ainsi d'obtenir une distribution particulièrement uniforme des forces radiales au cours du serrage. Le disposi- tif de serrage conforme à l'invention est également très facile en ce qui concerne sa fabrication. Ceci est dû au fait que les bagues de serrage, les bagues de butée et la bague de réaction sont des pièces simplement façonnées autour qui permettent d'être fabriquées aisément et avec une grande précision comme des pièces en forme de pattes réalisées à partir de produits tubulaires semi-finis nécessitant peu de dépense de matière et d'opération de découpage. L'usinage de tous les éléments peut être exécuté en une seule opération de serrage. La rigidité nécessaire que doit présenter la bague de réaction afin d'être capable de supporter des forces axiales produites au cours de l'action de dégagement sera obtenue du fait que conformément à la présente invention, on fait en sorte que le rapport de la largeur à la hauteur de la section transversale rectangulaire de la bague de réaction soit égale ou supérieure à 0.7. Etant donné le perfectionnement décrit et tel que revendiqué, le dispositif de serrage conforme à l'invention peut être dégagé d'un verrouillage automatique sans l'assis- tance d'outils spéciaux par simple transposition des vis de blocage individuelles, lesdites vis de blocage transposées prenant appui dans chaque cas sur la bague de butée pour être détachées et sur la bague de réaction. En agissant de cette façon, la forme parallèle plane de la bague de réaction et la section transversale rectangulaire des rainures évitent l'application éventuelle des forces de coincement radial de telle sorte que le dispositif de serrage peut être facilement démonté après avoir détaché les bagues de butée. - D'autres détails de la présente invention ressorti- ront de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier illustré dans les dessins anexés dans lesquels: Figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif de serrage conforme à l'invention, Figure 2 est une coupe prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1, Figures 3 et 4 sont des vues en coupe partielle du dispositif de serrage conforme à la figure 1 décrivant des détails complémen- taires de la poussée des bagues de butée en vue du dégagement du dispositif de serrage, et Figure 5 est un graphique illustrant la distribution - des pressions radiales ou des forces - - radiales s'exerçant le long de la section transversale longitudinale du dispositif de serrage conforme à la figure 1. Comme cela est représenté aux dessins, le dispositif de serrage sert à relier un arbre 1 avec tout élément rotatif voulu, en l'occurence le moyeu creux 2 qui est représenté partiellement. Le dispositif de serrage est monté entre la surface extérieure cylindrique la de l'arbre 1 et la surface intérieure cylindrique 2a du moyeu 2. Il comporte une bague de serrage extérieure 3 et une bague de serrage intérieure 4 qui est montée co-axialement à cette dernière. Les deux bagues de serrage 3 et 4 sont fendues respectivement en 5 et 6 dans le sens longitudinal afin de permettre la dilatation et la compression de leur diamètre. La bague de serrage extérieure présente une surface périphérique cylindrique 7 qui vient en contact avec la surface intérieure cylindrique 2a du moyeu 2 ainsi que des surfaces coniques 8a, 8b en sens inverse et opposées et aui convergent par rapport au plan de la ligne centrale transver- sale du dispositif de serrage. Pour correspondre à ce montage, la bague de serrage intérieure 4 comprend une surface alésée cylindrique 9 se déplaçant pour venir en contact avec la surface extérieure cylindrique la de l'arbre 1 et comprend aussi des surfaces coniques en sens inverse opposées lOa, lOb sur son côté extérieur opposé, l'inclinaison de cellesci étant opposée à celle des surfaces coniques 8a, 8b de la bague de serrage extérieure 3. Deux bagues de pression coniques 11 et 12 étant de forme conique des deux côtés correspondant à la forme des surfaces 8a, 8b, lOa et 10b,sont disposées à l'opposé l'une de l'autre latéralement entre les bagues de serrage 3 et 4. Les vis de blocage 13, une seule d'entre elles étant représentée sur la figure 1, sont disposées le long d'une couronne des alésages transversaux 14 dans l'une des bagues de butée, par exemple dans la bague de butée 11, et sont vissées avec leur tige filetée à l'intérieur des trous taraudés 15 dans l'autre bague de butée 12. Une bague de réaction 18 est montée à l'intérieur des bagues de serrage 3 et 4 et dans l'espace ménagé entre les bagues de butée 11, 12 de manière à servir de support pour les vis de butée 16 et 17 de la manière représentée aux figures 3 et 4. La bague de réaction 18 comprend des surfaces latérales parallèles planes et des surfaces intérieures et extérieures concentriques et cylindriques et ses bords in- terne et externe radialement sont montés de façon très précise à l'intérieur des rainures 19 et 20 de section transversale rectangulaire qui sont usinées dans les deux bagues de serrage 3 et 4 dans le plan d'une ligne centrale entre les surfaces coniques opposées 8a, 8b, et 10a, l0b respectivement. De cette façon, la bague de réaction 18 est, avec son diamètre extérieur, engagée directement dans la rainure 19 dans la bague de serrage 3 et avec son diamètre intérieur engagé directement, dans la rainure de la bague de serrage 4, de telle sorte qu'elle accouple entre elles les deux bagues de serrage 3 et 4 afin qu'elles ne puissent pas être déplacées en direction axiale sans empêcher pour autant leur aptitude à se déformer en direction radiale. La bague de réaction 18 renferme des alésages trans- versaux 21 au niveau des vis de blocage 13 du dispositif de serrage et elle présente une paroi pleine en au moins deux endroits 22 pratiquement opposés diamétralement en vue de supporter les extrémités des vis 16 qui, en poussant la bague de butée 11, peuvent être vissées à l'intérieur des trous taraudés 23 c Ja bague de butée 11 qui sont en alignement avec les endroits 22 (Figure 4). De plus, ladite bague de réaction 18 est prévue avec deux trous taraudés 23a qui sont espacées des endroits 22 d'une distance précédemment référencée et dans lesquels les vis 17 peuvent être vissées en poussant la bague de butée 12 après que la bague de butée 11 ait été retirée et enlevée. A cet effet, les extrémités des vis 17 portent contre une paroi pleine de la bague de butée 12 (Figure 3). La manutention du dispositif de serrage décrit ci- dessus est facile. Au cours du montage, le dispositf de - serrage préassemblé qui est monté de façon lâche par l'inter- médiaire des vis de blocage 13, est glissé à l'intérieur de l'espace annulaire ménagé entre la surface extérieure la de l'arbre 1 et la surface intérieure 2a du moyeu 2. Déjà au cours de cette opération, le poids du moyeu est réparti à travers la bague de serrage extérieure 3, la bague de réaction 18 et la bague de serrage intérieure 4 et le précentrage exact du moyeu par rapport à l'arbre 1 est déjà réalisé. Ensuite, les vis de blocage 13 qui sont réparties dans la couronne seront uniformément serrées, en provoquant le déplacement des bagues de butée 11 et 12 entre les surfaces coniques 8a, 10a et 8b, lO0b en assurant la dilatation de la bague de serrage extérieure 3 ainsi que la compression de la bague de serrage intérieure 4. Ainsi, on obtient, correspondant au couple de blocage des vis de blocage 13, une pression radiale entre l'arbre 1, le dispositif de serrage et le moyeu 2, ladite pression radiale engendrant la force de friction requise pour transmettre un couple élevée. Au cours du serrage, la bague de réaction 18 a pour but d'empêcher un déplacement axiale entre la bague de serrage extérieure 3 et la bague de serrage intérieure 4. Ainsi, le moyeu 2 peut être mis en place sur l'arbre 1 de façon précise en direction axiale, et on empêche le défaut de concentricité étant donné que la dislocation axiale des bagues de serrage est évitée. Le dégagement du dispositif de serrage se fait de manière simple sans nécessiter d'outils spéciaux. Tout d'abord les vis de blocage 13 seront enlevées. Ensuite, l'une après l'autre, comme cela est représenté aux figures 3 et 4, la bague de butée 11 et ensuite la bague de butée 12 seront retirées. La pression radiale entre l'arbre 1 et le moyeu 2 et le dispositif de serrage sera alors supprimé complètement de telle sorte que le moyeu puisse être retiré aisément de l'arbre 1. La figure 5 des dessins annexés représentent la distribution des pressions radiales, c'est-à-dire les forces radiales qui s'exercent le long du pourtour du dispositif de serrage décrit. La courbe A dans la partie supérieure du diagramme de -la figure montre la pression radiale P1 au moyen de laquelle la bague de serrage extérieure 3 agit sur le moyeu 2. Comme on peut le voir, la pression P1 est essen- tiellement d'une valeur constante qui décroit légèrement O seulement dans la zone de la bague de réaction 18. Une distribution de pression pratiquement uniforme permet d'obtenir une bonne résistance à la pression du matériau et en de transmettre ainsi des couples élevés. La courbe B dans la partie inférieure du diagramme montre la pression P2 au niveau de la bague de serrage intérieure 4 qui présente une allure identique favorable. Aux fins de comparaison, des courbes en pointillées C et D ont été représentées pour illustrer la distribution de la pression radiale telle qu'elle s'exerce dans les dispositifs de serrage antérieurs connus conformément à la demande de brevet allemand 2.611.201. Dans ce dispositif de serrage, la raideur du collier de centrage disposé au niveau de la bague de serrage intérieure empêche le développement d'une pression radiale dans la zone intermédiaire de la bague de serrage intérieure comme cela est représenté sur les deux courbes D. En conséquence, une quantité de pression relativement trop élevée régnera au niveau de la zone intermé- diaire de la bague de serrage extérieure qui diminuera sensiblement vers les zones marginales de la bague de serrage extérieure. En conséquence, la distribution non uniforme de la pression et de la force de friction nuiera au résultat, ce dispositif de serrage connu permettant de transmettre uniquement un couple plus petit. REVENDICATIONS 1. Un dispositif de serrage pour la liaison d'un moyeu avec un arbre fixés par torsion, constitué d'une bague de serrage extérieure fendue avec des surfaces coniques internes inclinées en sens inverse et une surface périphérique cylindrique qui vient en contact avec une surface alésée cylindrique du moyeu, et comprenant une bague de serrage intérieure fendue qui est disposée concentriquement à l'inté- rieur de la bague de serrage extérieure et qui comporte des surfaces coniques extérieures inclinées en sens inverse et d'une 0 surface alésée cylindrique qui se déplace pour venir en contact avec une surface périphérique cylindrique de l'arbre et comprenant aussi deux bagues de butée biconiques, de préférence fermées qui s'engagent à partir des côtés opposés entre les bagues de serrage ci-dessus mentionnées et qui renferment des trous taraudés, venant se visser dans une couronne des vis de blocage, de telle sorte que les bagues de butée puissent se déplacer axialement l'une vers l'autre en dilatant ou en comprimant radialement les bagues de serrage, et comprenant une bague de réaction 0 qui est montée entre lesdites bagues de serrage et de butée et qui renferme des alésages transversaux pour les vis de blocage, ladite bague de réaction s'engageant à l'intérieur de logements circonférentiels dans les bagues de serrage disposées entre les surfaces coniques, k5 caractérisé en ce que, la bague de réaction (18) présente des surfaces latérales parallèles planes et des surfaces intérieure et extérieure cylindriques et concentriques et dans lequel les logements se présentent comme des rainures (19, 20) de section transversale rectangulaire dans lesquelles la bague de réaction (18) s'emboîte parfaitement. 2. Un dispositif de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la largeur à la hauteur de la section transversale rectangulaire de la bague de réaction (18) est égal ou supérieur à 0,7. 3. Un dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendication 1-ou 2, caractérisé en ce que la bague de réaction (18) comprend une paroi pleine (22) dans des zones alignées avec au moins deux trous taraudés (23) ménagés pour les vis de butée (16) dans une bague de butée latérale (11). 4. Un dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague de réaction (18) renferme des trous taraudés (23a) pour au moins deux vis de butée (17) qui sont alignées avec une zone de paroi pleine d'une bague de butée latérale (12).