Brevet FR2591295A1 — publié le 19870612

La présente invention est du domaine de la mécanique et elle a pour objet une disposition de couplage séparable ou amovible entre un arbre et un moyeu, le couplage résultant de l'effet d'une pression dont la chute annule l'action de couplage. Une disposition de couplage de ce type est connue par le brevet DE OS 27 07 530. Une liaison fixe en rotation reposant sur un flottement se produit par le fait que l'on a inséré entre l'arbre et un alésage du moyeu un manchon cylindrique de couplage. Le manchon de couplage comporte une chambre cylindrique intérieure, un canal reliant de ladite chambre à l'extérieur, un bouchon obturant ledit canal, la chambre intérieure étant placée sous une forte pression interne. Par la déformation qui se produit, c'est-à-dire le gonflement radial du manchon de couplage, une forte pression apparaît aussi bien sur la surface extérieure de l'arbre que sur l'alésage dans le moyeu, cette pression permettant une transmission par frottement d'un moment de rotation. L'action de couplage est annulée en décomprimant la chambre intérieure, par exemple en arrêtant par contrainte le bouchon en cas de dépassement du moment de rotation autorisé et décalage angulaire du moyeu par rapport à l'arbre, comme cela est connu par le brevet DE-OS 29 23 902.. Sous l'effet de la pression interne dans le manchon de couplage, le moyeu exprime, respectivement selon son façonnage, une augmentation de diamètre différent. Le manchon de couplage constitue un élément radialement déformable ou flexible entre l'arbre et le moyeu. Dans les cas d'utilisation dans lesquels des forces radiales puissantes peuvent agir sur le moyeu, par exemple dans le cas de laminoirs, cela peut donner des imprécisions géométriques défavorables par déformation élastique. Par conséquent, le manchon de couplage subit pendant la rotation un effort permanent dynamique. Si le manchon de couplage se compose d'une partie intérieure et d'une partie extérieure qui sont reliées à leur extrémité par des cordons de soudure, il peut se produire une fatigue et une rupture de la soudure et ainsi une suppression de la transmission. Le but de la présente invention est de proposer un couplage évitant les inconvénients décrits ci-dessus et permettant des dimensions moins importantes. Ce but est atteint grâce à une disposition de couplage de l'invention, caractérisé d'une manière générale en ce que le couplage est assuré par un élément de couplage déformable par pression, en ce que l'élément déformable de couplage engendre sous l'effet de la pression une force agissant radialement de l'intérieur de la partie de l'arbre constituant le siège du moyeu, en ce que l'élément déformable est disposé coaxialement à l'intérieur de l'arbre et en ce que le moyeu est monté directement sur l'arbre. Suivant une première forme de réalisation, l'élément de couplage est conformé en une partie indépendante par construction, composée d'une partie extérieure et d'une partie intérieure délimitant entre elles une chambre à expansion pouvant être expansée par le moyen de la pression, un canal reliant la chambre à l'extérieur, un dispositif de fermeture permettant la fermeture du canal ; de préférence l'arbre comporte à son extrémité un alésage coaxial à l'axe de rotation, dans lequel peut être inséré l'élément de couplage ; de préférence, le dispositif de fermeture est disposé, en vue de l'établissement de la pression dans la chambre à expansion, sur le côté apparent de l'élément de couplage logé à l'extrémité de l'arbre ; de préférence enfin, la profondeur (t) de l'alésage coaxial de l'arbre destiné à loger l'élément de couplage est plus importante que la longueur axiale du moyeu (b) et que la longueur axiale (s) de l'élément de couplage. Suivant une seconde forme de réalisation de l'invention, une partie extérieure de l'élément de couplage est formée par l'arbre portant le moyeu tandis qu'une partie intérieure est insérée dans l'alésage coaxial de l'arbre dont la surface cylindrique extérieure délimite, avec la surface cylindrique intérieure de l'alésage, une chambre à expansion pouvant être expansée par le moyen de la pression, ladite partie intérieure étant un cylindre fermé par un fond et ayant son bord apparent solidaire par soudure du bord de l'alésage de l'arbre. Suivant une autre caractéristique générale de l'invention, le dispositif de fermeture comprend un bouchon de transmission de la pression, ce bouchon pouvant être retiré par un organe solidaire du moyeu à savoir un flasque lorsque se produit un écart en rotation entre l'arbre et le moyeu, le retrait du bouchon ayant pour effet de décomprimer la chambre à expansion. Ainsi, alors que dans les dispositions antérieures, l'organe de couplage est disposé entre l'arbre et le moyeu et que la totalité du moment de rotation doit être transmise à travers lui, un organe de couplage est, dans le cas de l'invention, prévu à un endroit où il ne sert pas d'appui à une charge dynamique : l'élément de couplage gonflable par la pression intérieure se trouve à l'intérieur de l'arbre. Lorsque la pression est établie dans la chambre de pression, l'arbre est expansé radialement et est comprimé contre l'alésage du moyeu, une transmission indirecte du moment de rotation étant rendue possible entre les éléments jointifs de l'arbre et du moyeu. Ainsi, les avantages suivants sont atteints. Les parties formant l'élément de couplage ainsi que la soudure devant être rendue étanche contre une haute pression interne, sont seulement statiques. La déformation résultant de la force radiale du moment de rotation n'a pas lieu dans l'élément de couplage gonflé par la pression interne, mais dans l'arbre. Le frottement a lieu entre l'arbre et le moyeu aux deux surfaces qui y participent, alors que dans les réalisations antérieures, quatre surfaces participent à 1 a transmission par frottement du moment de rotation. De plus, dans la réalisation de l'invention, la soudure n'est pas soumise à une effort de cisaille- ment résultant de l'action du moment de rotation et aucun déplacement radial relatif entre le moyeu et l'arbre n'a lieu par déformation élastique radiale d'une partie intermé- diaire. Grâce au montage direct du moyeu sur l'arbre, le moyeu peut être dimensionné de façon plus économique. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va être faite des formes préférées de réalisation, en relation avec les figures de la planche unique-annexée, dans laquelle : - la fig. 1 représente une coupe longitudinale d'une disposition de couplage conforme à l'invention, et - la fig. 2 représente une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation avec un manchon de couplage inséré dans l'arbre et comportant une sécurité de surcharge. Sur les deux figures, les parties identiques sont représentées avec les mêmes références. Sur la fig. 1, l'extrémité apparente est celle d'un arbre , sur lequel est disposé un moyeu 2, par exemple : une roue dentée, un cylindre ou une bride, et sur lequel un moment de rotation doit être transmis. L'arbre 1 comporte un alésage axial 3, dans lequel un manchon de couplage 4 est inséré. Celui-ci est constitué d'une partie extérieure 5 et d'une partie intérieure 6, qui sont liées de façon compacte par des soudures 7 par exemple. Entre la partie extérieure 5 et la partie intérieure 6 se trouve une chambre étroite 8, connue en elle-même, et représentée élargie pour la clarté du dessin. Une vis de fermeture 10 obture un canal 9 d'amenée de pression. Le gonflement des parois de la chambre assure la liaison par frottement entre l'arbre et le moyeu. Dans certains cas d'utilisation, il peut être nécessaire de modifier la position axiale du moyeu 2 sur l'arbre 1 lors du montage. Cependant, pour assurer une fixation sûre, il est avantageux de prévoir une profondeur t de l'alésage 3 plus importante que la longueur axiale b du moyeu 2 et la longueur s du manchon de serrage 4. Comme on peut le constater sur la moitié supérieure de la fig. l, lors du montage du moyeu 2 près de l'extrémité apparente de l'arbre, le manchon de serrage 4 peut également être enfoncé dans l'alésage 3 à une profondeur la plus favorable à l'appui de l'arbre sur le moyeu. A cette fin, une bague 11 est disposée au fond de l'alésage 3 d'espacement. Dans la moitié inférieure de la fig. l, le moyeu 2 est représenté éloigné du côté apparent et le manchon de couplage 4 est enfoncé jusqu'au fond de l'alésage 3. Il est également représenté une disposition selon laquelle l'arbre 1 peut être traité comme arbre creux, aJors qu'il est représenté comme arbre plein dans la moitié supérieure de la figure. L'écart axial entre le manchon de couplage 4 et le fond de l'alésage 3 peut, dans chaque cas, avoir l'avantage de créer à l'extrémité tubulaire de l'arbre 1 une zone transitoire favorable au couplage entre la partie massive de l'arbre et sa partie se trouvant sous pression interne en regard du moyeu 2 monté sur lui. Sur la fig. 2, une forme de réalisation de l'invention est représentée avec un manchon de couplage intégré à l'arbre 1. L'extrémité en forme de tube de l'arbre 1 est traitée elle-même comme partie extérieure 5 du manchon 4, à laquelle une partie intérieure 6, conformée en tube 12 avec un fond 13, est insérée et est reliée par une soudure unique 7. La chambre 8 pouvant être expansible par le moyen de la pression, est formée par la surface cylindrique intérieure de l'alésage 3 et la surface extérieure de la partie intérieure 6 et est, comme cela est connu, en relation avec le bouchon 10 par un canal 9. L'avantage de ce mode de réalisation réside dans le fait que les parties peuvent être assemblées avec une grande précision et qu'il n'y a seulement qu'une soudure, ce qui permet une diminution du coût. La disposition de la fig. 2 comporte en outre un flasque 14 d'extrémité, solidaire du moyeu 2 et s'étendant vers l'axe jusqu'au niveau de bouchon 10 ; le flasque comporte une lumière dans laquelle fait saillie le bouchon. Si, par suite du dépassement du moment de rotation admissible, il se produit un décalage angulaire entre l'arbre et le moyeu, le flasque entrainera]'ouverture du bouchon, la décompression de la chambre 8 et, finalement l'interruption du couplage. Cette disposition de sécurité peut aussi bien être appliqué au mode de construction de la fig. l. Bien que l'on ait décrit et représenté des formes particulières de réalisation d'un moyen de couplage conforme à l'invention, il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à toute disposition de couplage comportant, prises séparément ou en combinaison, les caractéristiques générales énoncées plus haut. R E V E N D I c A T I o N S REVENDICATIONS 1.-Disposition de couplage amovible entre un arbre et un moyeu, destinée à la transmission d'un moment de rota- tion, caractérisée : en ce que le couplage est assuré par un élément de couplage déformable par pression, en ce que l'élément déformable de couplage engendre sous l'effet de la pression une force agissant radialement de l'intérieur de la partie de l'arbre constituant le siège du moyeu, en ce que l'élément déformable (4) est disposé coaxialement à l'intérieur de l'arbre (1), et en ce que le moyeu (2) est monté directement sur l'arbre (1) ; 2.-Disposition de couplage selon la revendication 1, ca- ractérisée : en ce que l'élément de couplage (4) est conformé en une partie indépendante par cons- truction, composée d'une partie extérieure (5) et d'une partie intérieure (6) délimitant entre elles une chambre (8) à expansion pouvant être expansée par le moyen de la pression, un canal (9) reliant la chambre (8) à l'exté- rieur, un dispositif de fermeture (10) permettant la fermeture du canal ; 3. - Disposition de couplage selon la revendication 2, carac- térisée : en ce que l'arbre (1) comporte à son extrémité un alésage (3) coaxial à l'axe de rota- tion, dans lequel peut être inséré l'élément de couplage (4) ; 4.-Disposition de couplage selon la revendication 3, carac- térisée : en ce que le dispositif de fer- meture (10) est disposé, en vue de l'établissement de la pression dans la chambre à expansion, sur le côté apparent de l'élément de couplagement de la pression dans la chambre à expansion sur le côté apparent de l'élément de couplage (4) logé à l'extrémité de l'arbre (1) ; 5. - Dispositif de couplage selon la revendication 4, carac- térisé : en ce que le dispositif de fer- meture (10) comprend un bouchon de transmission de la pression, ce bouchon pouvant être retiré par un organe solidaire du moyeu à savoir un flasque (14) lorsque se produit un écart en rotation entre l'arbre (1) et le moyeu (2), le retrait du bouchon ayant pour effet de décomprimer la chambre à expansion (8) ; 6.-Disposition de couplage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée : en ce que la profondeur (t) de l'alésage coaxial (3) de l'arbre (1) destiné à loger l'élément de couplage (4) est plus importante que la longueur axiale (b) du moyeu et que la longueur axiale (s) de l'élément de couplage (4) ; 7.-Disposition de couplage selon la revendication 1, carac- térisée : en ce qu'une partie extérieure de l'élément de couplage est formée par l'arbre (1) portant le moyeu (2), et en ce qu'une partie intérieure est insérée dans l'alésage coaxial (3) de l'arbre (1) dont la surface cylindrique extérieure délimite, avec la surface cylindrique intérieure de l'alésage (3), une chambre (8) à expansion pouvant être expansée par le moyen de la pression, ladite partie intérieure étant un cylindre fermé par un fond (13) et ayant son bord apparent solidaire par soudure (7) du bord de l'alésage de l'arbre (1).