Brevet FR2596476A1 — publié le 19871002

LIMITEUR DE COUPLE A DECLENCHEMENT TOTAL A UNE VALEUR PREDETERMINEE DU COUPLE TRANSMIS L'invention concerne un limiteur de couple qui transmet un couple d'un organe menant à un organe mené tant que le couple résistant de l'organe mené ne dépasse pas une valeur limite prédéterminée ; quand cette valeur est dépassée, le couple n'est plus transmis quelle que soit la valeur ultérieure du couple résistant de l'organe mené. Le couple n'est transmis à nouveau que sur un ordre de com mande. On connaît les rondelles élastiques (type Bellevîlle) de la forme d'un disque conique de hauteur h. Quand on comprime ces rondelles en sens axial par leur bord intérieur et leur bord extérieur progressive m ent à partir d'une position stable, elles s'applatissent jusqu'a une position instable (hauteur h sensiblement égale à zéro) dans un plan perpendiculaire à leur axe et, ensuite, elles passent brusquement au delà de ce plan à une deuxième position stable sensiblement symétrique de la première position stable : on dit que les rondelles élastiques se sont "retournées". Ce type de rondelle élastique possède donc la propriété de se déformer axialement avec un effort résistant qui change de sens après le passage par le plan perpendiculaire à l'axe de la rondelle élastique. Le but principal de l'invention est d'apporter un limiteur de couple utilisant de telles rondelles élastiques permettant dés que le couple résistant de l'organe mené a dépassé la valeur limite prédéterminée le désaccouplement total de l'organe menant à l'organe mené, le réaccouplement ne dépendant plus de la valeur ultérieure du couple résistant de l'organe mené m ais d'un ordre de commande. Une autre but de l'invention est d'arriver au résultat indiqué ci-dessus avec un réglage facile de la valeur du couple limite prédéterminé transmissible tout en réalisant un limiteur de couple simple et peu coûteux. Un autre but de l'invention est de parvenir à un li miteur de couple tel que mentionné ci-dessus susceptible d'être réaccouplé d'une maniére simple et sûre. L'objet de l'invention est donc un limiteur de couple à déclenchement total comprenant - un organe menant d'axe, longitudinal animé d'un mouvement de rotation avec une première et seconde face opposée, - un organe mené monté coaxiale ment par rapport à l'organe menant avec une première et seconde face opposée, les premières faces de l'organe me nant et de l'organe mené étant en regard l'une de l'autre et l'un des organes mené ou ment étant calé.axialement, l'autre des organes menant ou mené étant libre axialement, - des moyens de friction interposés entre les premiéres faces de l'organe menant et de l'organe mené aptes à déplacer axialement l'organe mene ou menant libre axialement, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une rondelle élastique conique de hauteur h avec un diamètre extérieur et un diamètre intérieur définissant un premier et second bord extrême de part et d'autre de ladite rondelle élastique et disposée par son dia mètre intérieur sur L'organe menant ou mené substantiellement coaxiale à l'axe longitudinal, l'organe menant ou mené ayant une première butée en contact par une face avec l'un des bords extrêmes de la rondelle élastique, l'autre bord extrême étant en contact avec la seconde face de l'organe mené ou menant libre axiale ment, la face de la butée ou la seconde face de l'organe libre axiale ment ayant un retrait selon l'axe longitudinal d'un diamètre supérieur au diamètre intérieur de ladite rondelle élastique permettant ainsi le retournement de la rondelle élastique lorsque Les moyens de friction déplacent L'organe libre axialement d'une valeur au moins égale à la hauteur h. Avantageusement l'organe menant a une seconde butée apte à venir en contact avec Ce bord extrême de la rondelle élastique de diamètre intérieur, la première butée et la seconde butée étant disposées de part et d'autre de la rondelle élastique, la seconde butée étant décalée axiale ment par rapport à la seconde face de l'organe menant ou mené libre axiale ment vers la rondelle élastique, l'organe menant ayant aussi un manchon libre axiaLe ment apte à venir en contact sensiblement avec le bord de diamètre extérieur de la rondelle élastique, ce manchon et la seconde face de l'organe menant ou mené libre axialement étant disposés de part et d'autre de la rondelle éLastique De préférence, les premières faces de l'organe menant et de l'organe mené en regard L'une de l'autre ont chacune des alvéoles en correspondances dans lesquelles prennent place partielle ment des rouleaux ou des billes. Pour bien faire comprendre l'invention, on donnera maintenant sans intention Limitative et sans exclure aucune variante, une description d'un exemple préféré de réalisation. On se reportera aux dessins annéxés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'une rondelle élastique utilisée dans le limiteur de couple conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe du limiteur de couple conforme à l'invention en position enclenchée, les moyens de friction étant des billes, - la figure 3 est une vue en coupe du limiteur de couple conforme à l'invention en position déclenchee, les moyens de friction étant des billes, - la figure 4 est une vue en coupe des moyens de friction réalisés par des rouleaux. - la figure 1 représente une rondelle élastique 1 conique d'axe 2, connu en soi, avec une hauteur h et- ayant un diamètre intérieur Di et un diamètre extérieur De définissant un premier et second bord 3,4 extrême respectif de part et d'autre de la rondelle élastique 1. Si on retourne la rondelle élastique, le diamètre intérieur et le diamètre extérieur définissent un premier et un second bord extrême opposé de part et d'autre de la rondelle élastique qui sont appelés aussi premier et second bord extrême 3,4 dans la suite de la description. Cette rondelle élastique conique est de préférence un disque conique continu , mais pouvant présenter en outre des évidements, ou des branches inclinées reliées à un anneau. Selon la figure 2, le limiteur de couple conforme à l'invention comprend un organe menant 5 d'axe longitudinal 6 animé d'un mouvement de rotation par exemple par un moteur non représenté sur la figure 2. De préférence, l'organe menant 5 a un plateau 7 avec une première et seconde face opposée 8,9 solidaire en rotation de l'organe menant par tous moyens connus de l'homme de l'art, à savoir par exemple clavette ou cannelures 10, le laissant ainsi libre en déplacement axial. Un organe mené 11 avec une première et seconde face opposée 12,13 monté coaxialement sur l'organe menant 5 est libre en rotation par rapport à ce dernier, un palier lisse 14 étant interposé entre l'organe menant 5 et l'organe mené 11. L'organe mené 11 est immobilisé axiale ment par exemple par un épaulement du palier lisse 14 dans un sens et par une rondelle 15 bloquée par un circlips 16 dans l'autre sens. L'organe mené et le plateau de l'arbre menant ont chacun en regard une face 8,12 sur lesquelles sont réalisées des alvéoles 17 en correspondances et disposées de préférence sur une même csrcorférence. Des moyens de friction 18 prennent place partiellement à t'interieur des alvéoles en corres pondances de chacune des faces 8,12. Selon une première variante de réalisation (figures 2 et 3), les moyens de friction 18 sont des billes 18' disposées à l'intérieur des alvéoles de chacune des faces 8,12, les alvéoles ayant une réalisation préférée conique. Selon une deuxième variante de réalisation (figure 4), les moyens de friction 18 sont des rouleaux 18', les alvéoles 17 étant de préférence des rainures en V. Avantageusement, les moyens de friction 18 sont maintenus dans une cage 19 d'axe 6 (par sertissage par exemple) dont on expliquera le rôle plus loin en détail. Il est à remarquer que les moyens de friction 18 en contact avec le fond des alvéoles de chacune des faces 8,12 en fonctionnement normal ont une dimension telle que les faces 8,12 ne soient pas en contact. Ces deux variantes de réalisation des moyens de friction 18 sont deux modes préférés de réalisation et ne sont nullement Limitatifs. Les moyens de friction 18 doivent assurer le déplacement axial de l'organe libre axiaLe ment d'une valeur au moins égale à la hauteur h des rondelles élastiques afin de les retourner : par exemple, des galets ou des surfaces complémentaires réalisées sur l'organe menant et sur L'organe mené sont aussi aptes à réaliser cette fonction. Toutefois, les billes et les rouleaux trans m ettent Le mouve ment de l'organe menant à L'organe mené avec un frottement minimum et donc une usure et un échauffe m ent réduit. La rondelle élastique 1 conforme à la figure 1 est montée par son diamètre intérieur Di avantageusement sur l'organe 5 et sensiblement coaxiale à L'axe 6. Deux rondelles élastiques ont été représentées à titre d'exempLe sur les figures 2 et 3 ce qui ne change rien au raisonnement, fait dans la suite de la description avec une seuLe rondelle élastique. La rondelle éLastique 1 a un bord extrême 4 en contact avec la face 9 du plateau opposée à la face en contact avec les moyens de friction 18, L'autre bord extrême 3 étant en contact avec une face 20 d'une première butée 21 par exemple un écrou, avantageuse ment réglable axiale ment. Une seconde butée 22 est réalisée sur l'organe menant 5 préférentiellement par un épaulement. Cette seconde butée 22 et la première butée 21 sont disposees de part et d'autre de la rondelle élastique laissant Libre celle-ci d'un débattement axial. De plus, cette seconde butée est décaLée axialement vers le bord extrême de la rondelle élastique de diamètre intérieur par rapport à la seconde face 9 de l'organe menant quand les premières faces 8,12 ont un écartement minimum ; on expliquera le rôle du décalage de cette seconde butée lors de la description du ré-enclenchement du limiteur de couple. La face 9 du plateau 7 en contact avec le bord extrême de la rondelle élastique de diamètre extérieur De a un retrait 23. Ce dernier est avantageuse ment obtenu par l'alésage intérieur du plateau 7 monté sur l'organe menant. Le retrait 23 a un diamètre supérieur au diamètre intérieur Di de la rondelle élastique 1. La face 9 du plateau 7 a de préférence aussi un décrochement 24 ; on comprendra leur rôle lors de la description du fonctionne ment du li miteur de couple. Un manchon 25 est monté libre axiale ment et de préférence sur l'organe menant 5, ce manchon et la seconde face 9 de l'organe menant étant disposés de part et d'autre de la rondelle élastique 1. Celui-ci est apte à venir en contact avec le bord de diamètre extérieur de la rondelle élastique ou sensiblement dans cette région afin de retourner la rondelle élastique. Dans l'exemple décrit ci-dessus, la rondelle élastique I est en contact avec l'organe libre axialement 7 par sont bord extrême 4 de diamètre extérieur De et avec la butée 20 par son bord extrême 3 de diamètre intérieur Di. Cependant la rondelle élastique 1 peut être en contact avec l'organe libre axiale ment 7 par son bord extrême 3 de diamètre intérieur Di et avec la butée 20 par son bord extrême 4 de diamètre extérieur De , on utilise alors la rondelle élastique montée en sens inverse. (Les butées 21,22, le manchon 25, de la face de l'organe libre 9,13 en contact avec la rondelle élastique sont alors facilement adaptés en regard de ia description qui précède pour permettre le retournement de la rondelle élastique). On décrira maintenant le fonctionnement du limiteur de couple conforme à l'invention en regard des figures 2 et 3. En fonctionnement normal c'est-à-dire lorsque le couple résistant de l'organe mené 11 ne dépasse pas une valeur limite prédéterminée, l'organe menant 5 animé d'un mouvement de rotation et muni de son plateau 7 transmet par l'intermédiaire des moyens de friction 18 son mouvement à l'organe mené 11 figure 2). Dès que le couple transmis dépasse la valeur du couple limite prédéterminé, les moyens de friction 18 sortent de leurs alvéoles 17 en repoussant longitudinalement le plateau de l'organe menant S et comprime ainsi la rondelle élastique 1 : le bord extrême de la rondelle élastique de diamètre extérieur De en contact avec l'organe menant passe dans le même plan que le bord extrême en contact avec la butée (hauteur h sensiblement égale à zéro) dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la rondelle élastique; L'organe menant toujours déplacé par les moyens de friction, déplace le bord extrême de diamètre De au delà du plan perpendiculaire à l'axe faisant passer brusquement la rondelle élastique à une position asymétrique par rapport à sa position initiale annulant ainsi tcut effort de contact du bord extrême de diamètre extérieur sur l'organe menant.L'organe menant n'est plus soumis à aucun effort axial de la part de la rondelle élastique et n'entraîne plus l'organe mené qui est libre en rotation ; La cage 19 maintient alors les moyens de friction 18 entre les premières faces 8,12 de l'organe menant et de l'organe mené. On comprend que les moyens de friction déplacent l'organe libre axiale ment d'une valeur sensiblement supérieure à la hauteur h afin de retourner la rondelle élastique : le retournement de la rondelle élastique est assuré par le retrait 23 ; ainsi, quand le bord extrême de diamètre extérieur dépasse le plan perpendiculaire à l'axe, le bord extrême intérieur le dépasse égale ment mais dans l'autre sens et vient ainsi se placer dans le retrait 23. Ce retrait 23 qui assure d'une part le retournement de la rondelle et d'autre part évite le cisaillement de celle-ci, a une valeur facilement déterminée dépendant du nombre et de la configuration des rondelles élastiques utilisées. Pour réenclencher le limiteur de couple, on positionne les moyens de friction 18 en visà-vis des premières faces 8,12 de l'organe menant et de L'organe mené et on repousse axiale ment la rondelle élastique suivant la flèche F (figure 2) à l'aide du manchon 25 afin de provoquer son retour à sa position initiale. PréféFentiellement le manchon 25 agit sur le bord extrême de diamètre extérieur de la rondelle élastique et le bord extrême de diamètre intérieur vient en contact avec la butée 22 comprimant ainsi la rondelle élastique. La butée 22, décalée axiale ment, permet au bord extrême de diamètre extérieur de dépasser le plan perpendiculaire à l'axe et par conséquent Le retournement de la rondelle élastique. La valeur du couple limite transmissible est réglée par le nombre de rondelles élastiques coniques utilisées et par leur compression initiale à l'aide de la butée 21. Il est à remarquer que dans l'exemple décrit, l'organe menant est libre longitudinalement et que l'organe mené est im mobilisé dans le sens longitudi- nal. Cette disposition peut être inversée, l'organe menant étant im mobilisé longitudinalement et l'organe mené libre longitudinalement; en conséquence, les rondelles élastiques sont en contact avec l'organe mené. R EVE N OIC A TIO NS 1) Limiteur de couple à déclenchement total comprenant - un organe menant (5) d'axe longitudinal (6) animé d'un mouvement de rotation avec une première et seconde face opposée (8,9), - un organe mené (11) monté coaxiale ment par rapport à l'organe menant (5) avec une première et seconde face opposée (12,13), les premières faces (8,12) de l'organe menant et de l'organe mené étant en regard l'une de L'autre et l'un des organes menant ou mené étant calé axialement, L'autre des organes menant ou mené étant libre axiale ment, - des moyens de friction (18) interposés entre les premières faces (8,12) de L'organe menant et de l'organe mené aptes à déplacer axialement l'organe menant ou mené libre axialement, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une rondelle élastique (1) conique de hauteur (h) avec un diamètre extérieur (De) et un diamètre intérieur (Di) définissant un premier et second bord (3,4) extrême de part et ci'autre de ladite rondelle élastique et disposée par son diamètre intérieur (Di) sur l'organe menant ou mené substantielle ment coaxiale ment à l'axe (6), L'organe menant ou mené ayant une première butée (21) en contact par une face (20) avec l'un des b-ords extrêmes de la rondelle élastique, l'autre bord extrême étant en contact avec la seconde face de l'organe mené ou menant libre axialement, la face (20) de la butée ou la seconde face de L'organe libre axialement ayant un retrait (23) selon l'axe (6) d'un diamètre supérieur au diamètre intérieur (Di) de ladite rondelle élastique permettant le retournement de la rondelle élastique (1) lorsque les moyens de friction (18) déplacent l'organe libre axiale ment d'une valeur au moins égale à la hauteur (h). 2) Limiteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe menant (5) a une seconde butée (22) apte à venir en contact avec le bord extrême de la rondelle élastique de diamètre intérieur, la première butée (21) et la seconde butée (22) étant disposées de part et d'autre de la rondelle élastique (1), la seconde butée étant décalée axialement par rapport à la seconde face (9,13) de l'organe menant ou mené libre axialement vers la rondelle élastique (1), l'organe menant (5) ayant aussi un manchon (25) libre axiale ment apte à venir en contact sensible m ent avec le bord de diamètre extérieur de la rondelle élastique (1), ce manchon (25) et la seconde face (9,13) de l'organe menant ou mené libre axialement étant disposés de part et d'autre de la rondelle élastique. 3) Limiteur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la première butée (21) est réglable axialement. 4) Limiteur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les premières faces (8,12) de l'organe menant et de l'organe mené en regard l'une de l'autre ont chacune des alvéoles (17) en correspondances, les moyens de friction (18) prenant place partiellement à l'intérieur desdites alvéoles. 5) Limiteur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de friction (18) sont maintenus dans une cage (19) disposée entre les premières faces (8,12) de l'organe mené et de l'organe menant. 6) Limiteur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de friction (18) sont des billes (18'). 7) Limiteur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de friction (18) sont des rouleaux (18").