Brevet FR2600133A1 — publié le 19871218

L'invention a pour objet un dispositif cannelé de liaison transmetteur de couple entre deux pièces, dont une possède une élasticité en torsion plus grande que l'autre, et dont une est pourvue de cannelures, l'autre étant pourvue de dents s'y emboîtant, en particulier entre un tube de transmission en matière plastique composite armée de fibres et un manchon d'accouplement. On examinera de préférence le cas, décrit également dans le document DE-OS 34 21 191, de la liaison entre un arbre creux en matière plastique armée de fibres, d'un côté, et un moyeu métallique y appliquant un effort, voire un couple de rotation, de l'autre côté. Habituellement, l'application d'un effort aux arbres creux de ce genre pose de grands problèmes. Jusqu'à présent, on a essayé d'éviter des pointes de tension au niveau des points d'attaque des efforts en réalisant des liaisons par recouvrement (collages) qui sont techniquement compliquées. Le but de l'invention est de créer un dispositif cannelé de liaison transmetteur de couple entre deux pièces, dont une possède une élasticité en torsion plus grande que l'autre, qui assure de façon simple une répartition au moins quasi constante de la pression superficielle entre les flancs conjugués des dents et cannelures. Ce but est atteint grâce au fait que, en vue de dessus, il y a des jeux croissant, entre les flancs des dents et les flancs conjugués des cannelures, en fonction de la distance des pieds des dents, ces jeux diminuant, du fait de la torsion, du côté mis sous charge, au fur et à mesure que le couple de rotation augmente, ce qui entraîne une augmentation des surfaces de contact entre les flancs des dents et des cannelures. Les cannelures, vues de dessus, sont avantageusement de forme rectangulaire, alors que la largeur des dents peut diminuer au fur et à mesure que la distance du pied des dents augmente. La largeur des dents peut avantageusement diminuer de façon non linéaire, proportionnelle au carré de la distance correspondante du pied de la dent. Ainsi, et du fait de l'élasticité en torsion d'une des deux pièces, on obtient, à chaque fois, du côté sous charge, une augmentation progressive des surfaces de contact des flancs des dents et des cannelures, transmettant l'effort, voire le couple, jusqu'à ce que lesdits flancs soient plaqués les uns sur les-autres et transmettent la pression sur toute leur longueur lors de la transmission du couple maximal de rotation. En principe, il est concevable de réaliser des dents de contour rectangulaire - vu du dessus - et d'élargir progressivement les cannelures, les éloignant des flancs des dents. Cependant, il est probablement plus simple, du point de vue de la fabrication, de réaliser les pièces en donnant aux cannelures un contour rectangulaire. - toujours vu du dessus - alors que la largeur de chaque dent diminue plus on s'éloigne du pied de la dent. Des essais ont montré que la répartition constante recherchée de la pression superficielle sous tous les états de charge (couples de rotation) est particulièrement avantageuse lorsque la largeur de la denture suit une trajectoire diminuant de façon non linéaire, proportionnelle au carré de la distance du pied de la dent. Un exemple de réalisation de la présente invention sera décrit plus en détail par la suite, en regard des dessins annexés, sur lesquels les figures 1 et 2 représentent des vues frontale et latérale de la réalisation des dents sur la pièce transmettant les forces (articulation) dans un arbre de tranmission d'un véhicule, l'arbre étant réalisé en matière plastique armée de fibres les figures 3 et 4 montrent une vue frontale et une coupe longitudinale de la partie de liaison de l'arbre ;et les figures 5, 6 et 7 illustrent les conditions trouvées au niveau d'une des dents, voire des cannelures, à différents états de charge (couples de rotation). En examinant d'abord les figures 1 et 2, on constate que la pièce 1 de liaison, en une matière relativement rigide (métallique), possède huit dents 2 de forme identique, dont la largeur est égale à la valeur bo au niveau du pied 3 de la dent correspondante et diminue, selon la fonction b(x), au fur et à mesure que la distance x du pied 3 de la dent augmente. A chaque dent 2 correspond une cannelure 5 de contour rectangulaire, vu du dessus, réalisée dans l'arbre creux 4, selon les figures 3 et 4. Comme le montrent en particulier les figures 5, 6 et 7, la cannelure est légèrement plus longue que la dent correspondante. La figure 5 illustre un état dans lequel aucun couple n'est à transmettre par le dispositif de liaison. Par conséquent, l'axe 6 de la cannelure 5 coïncide avec celui de la dent 2, et il n'y a qu'un contact à peu près linéaire au niveau du pied 3 de la dent en 7, entre le flanc 8 de la dent d'une part et le flanc conjugué 9 de la cannelure. Dès que le dispositif transmet un couple défini inférieur au couple maximal de rotation, on obtient l'état indiqué sur la figure 6 ; le contact linéaire 7 est devenu un contact superficiel couvrant la longueur 10 s'étendant dans le sens x, étant donné que le tube 4, du fait de son élasticité en torsion, s'est déformé de la manière illustrée. Le flanc 9 de la cannelure s'appuie donc sur une plus grande longueur sur le flanc 8 de la dent qui, à partir de la largeur bo au pied, diminue en fonction de la distance x, la valeur de cette réduction étant proportionnelle au carré de la distance x. Si le couple transmis continue d'augmenter jusqu'à la valeur maximale du couple (figure 7), il n'y a plus aucun jeu entre les flancs 8 et 9, de sorte que la surface de contact soumise à une pression atteint sa taille maximale. La conception de la dent de manière à respecter, entre son flanc 8 d'un côté et le flanc conjugué 9 de la cannelure de l'autre côté, un jeu initial variant en fonction de la distance x du pied 3 de la dent, permet d'assurer une pression superficielle q constante, suivant le couple transmis au moment donné, et suivant la distance x du pied 3 de la dent. REVENDICATIONS 1. Dispositif cannelé de liaison transmetteur de couple entre deux pièces, dont une possède une élasticité en torsion plus grande que l'autre, et dont une est pourvue de cannelures, l'autre étant pourvue de dents s'y emboîtant, en particulier entre un tube de transmission en matière plastique composite armée de fibres et un manchon d'accouplement, caractérisé par le fait que, vu du dessus, il y a des jeux croissant, entre les flancs (8) des dents et les flancs conjugués (9) des cannelures, en fonction de la distance (x) des pieds (3) des dents, ces jeux diminuant, du fait de la torsion, du côté mis sous charge, au fur et à mesure que le couple de rotation augmente, entraînant une augmentation des surfaces de contact entre les flancs (8, 9) des dents et des cannelures. 2. Dispositif cannelé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, vues du dessus, les cannelures (5) sont de forme rectangulaire, alors que la largeur (b(x)) des dents (2) diminue au furet à mesure que la distance (x) du pied (3) des dents augmente. 3. Dispositif cannelé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la largeur (b(x)) diminue de façon non linéaire. 4. Dispositif cannelé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la largeur (b(x)) diminue proportionnellement au carré de la distance correspondante (x) du pied (3) de la dent.