Brevet FR2621963A1 — publié le 19890421

ACCOUPLEMENT ELASTIQUE ROTATIF 1 La présente invention concerne un accouplement élastique rotatif pour deux extrémités d'arbre comprenant un ressort enroulé avec un espace intérieur entouré par celui-ci et dont les extrémités sont fixées aux extrémités d'arbre. Un accouplement de ce genre a déjà été décrit dans le brevet DE-OS 23 31 588. La zone du ressort se trouvant entre les extrémités du ressort peut se déplacer dans ce cas librement en direction radiale, ce qui peut donner lieu à des phénomènes de balourd aux vitesses de rotation élevées. D'autre part, la sécurité contre les surcharges de l'accouplement connu est considéréecomme peu satisfaisante. La présente invention a pour objet de perfectionner un accouplement de ce type de façon à éviter avec certitude les phénomènes de balourd aux vitesses de rotation élevées tout en améliorant sensiblement la sécurité contre les surcharges. Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit qu'une des extrémités d'arbre est pourvue d'un prolongement pénétrant axialement dans l'espace intérieur du ressort, que le ressort présente une distance radiale A par rapport au prolongement dans la partie proche des extrémités de ressort, que l'intervalle constitué par la distance A est limité intérieurement par une surface de 2 2 6 22621963 1 butée et que le ressort est enroulé dans une direction telle que la zone partielle vient appuyer dans une première direction sur la surface de butée en cas de rotation relative des extrémités d'arbre. Le ressort présente généralement une rigidité, une disposition et une construction telles que les déplacements excentriques et les balourds présentent une importance insignifiante dans les conditions de fonction- nement, et cela indépendamment de la position. L'intervalle présente généralement une très faible largeur qui est choisie uniquement pour permettre une bonne mobilité relative entre le ressort et le prolongement, en cas de transmission d'un moment de rotation. Ce n'est que dans les cas o le ressort utilisé possède une profondeur propre particulièrement faible que le prolongement peut servir à titre secondaire pour guider radialement le ressort. Dans ces cas également,les déplacements radiaux critiques peuvent être évités avec certitude aux vitesses de rotation élevées. Quand apparaissent des moments de rotation qui dépassent largement le moment de rotation prévu, il se produit un contact mutuel des surfaces de butée du ressort et du prolongement si bien que non seulement l'élasticité de flexion mais également la résistance à la traction du matériau constituant le ressort deviennent disponibles pour transmettre le moment de rotation. Ceci exclut tout dommage au ressort, et donc à l'accouplement dans une large mesure et même en cas de surcharge importante. Le ressort peut présenter un moment d'inertie réduit dans la direction des extrémités du ressort, ce résultat pouvant être atteint, par exemple, en diminuant la section en direction des extrémités de ressort. Les surcharges de l'accouplement ont pour effet, avec une disposition de ce genre, que le ressort prend appui sur la face intérieure en partant des extrémités du ressort 3 2 6 22621963 1 et sur une longueur croissante de ses spires, ce qui entraîne un durcissement croissant du ressort. La transition de la transmission flexible à la transmission rigide de l'accouplement de la présente invention devient donc plus progressive, ce qui réduit le risque de dommage aux pièces mécaniques raccordées en cas de surcharge. Le ressort de l'accouplement de la présente invention peut se présenter sous forme de ressort hélicoïdal, ce qui permet de donner à l'accouplement un diamètre extérieur particulièrement faible. Dans d'autres cas o il existe extrêmement peu de place disponible en direction axiale, il s'est avéré avantageux au contraire d'utiliser des ressorts en spirale. Les modes d'exécution décrits ci-dessus de l'accouplement de la présente invention sont conçus pour les cas d'application dans lesquels le moment de rotation à transmettre existe uniquement dans une seule direction prédéterminée, à savoir la première direction. Il en résulte une diminution toujours plus ou moins grande de la distance mutuelle entre les parties flexibles du ressort et les surfaces de butée et, finalement, une sollicitation par traction dans le ressort. Même aux vitesses de rotation élevées, ceci ne provoque pas une augmentation du balourd. L'accouplement de la présente invention convient donc particulièrement bien pour les cas d'application dans lesquels on doit tenir compte de vitesses de rotation élevéesdes arbres. Pour les cas d'application o il faut tenir compte d'une transmission du moment de rotation dans des directions changeantes, il s'est avéré intéressant d'utiliser un mode de réalisation dans lequel le ressort est monté en parallèle avec un second ressort. Celui-ci peut avoir une disposition analogue à celle du premier et une orientation de ses spires telle que la zone partielle 1 correspondante vient appuyer sur les surfaces de butée en cas de rotation relative des extrémités d'arbres dans une seconde direction. La rigidité du second ressort peut éventuellement différer de celle du premier ressort, ce qui permet d'améliorer l'isolation des vibrations, particulièrement dans les cas de transmission d'une force, d'une part en cas de freinage et, d'autre part, en cas de propulsion. La possibilité de rotation relative des deux extrémités d'arbre est limitée de ce fait à une valeur fixe dans cette seconde direction. D'une manière analogue à ce qui est décrit ci-dessus, les balourds sont évités avec certitude aux vitesses de rotation élevées, également dans cette seconde direction. Le ressort et le second ressort peuvent constituer, d'une manière surprenante, des sections d'un enroulement de ressort continu. La fabrication d'un accouplement convenant pour les deux directions de rotation et du type propre à la présente invention s'en trouve donc considérablement simplifiée. Compte tenu de l'intérêt de réaliser un bon amortissement, il existe également la possibilité de disposer le ressort dans un espace annulaire qui est rempli d'une masse visqueuse ou pâteuse. Cette masse peut être, par exemple, une huile de silicone. L'objet de la présente invention sera décrit plus en détail ci-après à l'aide des figures en annexe, qui représentent respectivement: La figure 1, un accouplement vu en demi-coupe et dans lequel le ressort est un ressort hélicoïdal. Les figures 2 et 2a, deux vues perspectives par le dessus d'accouplements dans lesquels le ressort est constitué de deux parties de ressort montées l'ue à coté de l'autre en direction axiale et agissant en sens inverses. 1 La figure 3, la vue d'un ressort en spirale à utiliser pour un accouplement de la présente invention. La figure 4, une vue en demi-coupe d'un accouplement dans lequel le ressort est constitué de deux parties de ressort adjacentes dans le sens axial. L'accouplement représenté à la figure 1 sert à la transmission d'un moment de rotation entre les deux extrémités d'arbre 1, 2 qui sont disposées sur un axe de rotation commun et sont concentriques l'une par rapport à l'autre. L'intervalle entre les deux extrémités des arbres est occupé par le ressort hélicoïdal 3,dont les extrémités 4 appuient de part et d'autre et avec fixation solide sur la surface de chaque extrémité d'arbre. Ces extrémités ne peuvent donc pas tourner par rapport aux extrémités d'arbres correspondantes. L'extrémité d'arbre 1 est pourvue, dans la zone de sa surface frontale, d'un prolongement 5 qui est constitué d'un tourillon cylindrique en acier. Celui-ci présente une très faible distance A par rapport à la face intérieure du ressort 3, si bien que les surfaces opposées se présentent comme des surfaces de butée 6. Les mouvements de rotation à transmettre ont une direction bien déterminée. Celle-ci correspond à la direction d'enroulement du ressort 3 de façon à provoquer une diminution de la distance A en fonction de l'importance du moment de rotation à transmettre. Cette diminution est si faible qu'une distance résiduelle déterminée reste toujours assurée au moment de la transmission du moment de rotation nominal, ce qui assure une bonne mobilité relative du ressort 3 par rapport au prolongement 5. L'extrémité d'arbre 2 représentée dans la partie droite de la figure est connectée en outre de manière étanche aux liquides à une douille 7 qui recouvre complètement l'intervalle. Cette douille porte, dans la 6 2 6 22621963 1 partie gauche de la figure le joint mobile 8 qui repose à glissement sur la surface de l'extrémité d'arbre 1. L'espace creux 9 défini de cette manière est entièrement rempli d'une huile de silicone à forte viscosité, ce qui assure un bon amortissement des vibrations induites. La vue en perspective de la figure 2 montre,par le dessus, un accouplement qui convient, quelle que soit la direction de transmission du moment de rotation. Il comprend le premier ressort 3.1 et le second ressort 3.2 qui sont tous deux des ressorts hélicoïdaux et qui sont fixés par leurs extrémités de ressort 4 d'une part à l'extrémité d'arbre 1 et, d'autre part, à une saillie de l'extrémité d'arbre 2.Le premier et le second ressort sont des composants d'un ressort spiralé de manière continue, sans modification brusque de la direction. La possibilité de déplacement relatif des extrémités d'arbres est toutefois limitée dans les deux directions de rotation par suite du contact mutuel entre le ressort sollicité en traction et la surface de butée correspondante. Si la valeur en question est limitée à un angle d'environ 90 , les balourds peuvent alors être évités dans la plus large mesure. Les accouplements réalisés de cette manière conviennent donc pour la transmission de moments de rotation jusqu'à des vitesses de rotation pouvant atteindre 10. 000 t/minute. Le prolongement 5 de l'extrémité d'arbre 1, cylindrique et traversant les deux ressorts a le même diamètre que celui-ci. On ne peut donc constater aucun décalage entre ces deux pièces. Un mode de réalisation fonctionnelle correspondant à celui de la figure 2 est représenté par la figure 2a et comporte des ressorts 3.1 et 3.2 avec des directions d'enroulement opposées l'une à l'autre. La distance axiale des deux ressorts 3.1, 3.2 ainsi que la distance radiale de leurs enroulements respectifs ont été représentées avec exagération pour rendre la figure plus claire. L'angle 1 de rotation maximal atteint alors environ 90 . Les ressorts 3.1 et 3.2 peuvent posséder des rigiditésdifférant l'une de l'autre. La figure 3 représente un ressort en spirale qui est limité intérieurement et extérieurement par des bagues à symétrie de rotation et qui se continue par celles-ci depuis les extrémités de ressort 4. Les bagues et les spires de ressort présentent toutes un profil rectangulaire, ce qui permet que les spires de ressort prennent un bon appui l'une contre 1' l'autre en cas de sollicitation importante par compression. D'autre part, le ressort présente une section diminuant de manière croissante vers l'extérieur en direction radiale. On obtient de cette manière une caractéristique élastique particulièrement souple. La figure 4 représente, à titre d'exemple, une réalisation de l'accouplement de la présente invention en demi-coupe, dans laquelle les deux ressorts 3.1 et 3.2 ont été prévus. Ceux-ci sont chacun des ressorts en spirale et enroulés de façon qu'il se produise toujours dans l'un des ressorts et suivant le sens de rotation un rapprochement mutuel entre les surfaces de butée 6 et les parties de ressort enroulées sur celles-ci d'une part, et les parties encore immobiles en direction radiale d'autre part. Indépendamment de la direction de rotation, la possibilité des mouvements rotatifs des extrémités d'arbre est également limitée à une valeur fixe avec ce mode de réalisation. Cette valeur peut être choisie égale à environ et empêche alors l'apparition de balourds gênants aux vitesses de rotation élevées. Les deux ressorts sont fabriqués indépendamment l'un de l'autre dans le mode d'exécution représenté et sont disposés l'un à côté de l'autre.Ils peuvent aussi être des sections d'une spirale continue,enroulée sans modification brusque de direction. Indépendamment du fait que les ressorts sont utilisés séparément ou se prolongent l'un l'autre, leur 8 2 6 22621963 1 extrémité de ressort tournée vers l'intérieur est fixée à l'extrémité d'arbre 1 et l'extrémité de ressort tournée vers l'extérieur en direction radiale est fixée à une cloche 10 qui est fixée à l'extrémité d'arbre représentée à droite, sans possibilité de rotation. D'autre part, il existe entre les deux ressorts 3.1 et 3.2 une paroi séparatrice 11 qui présente une symétrie de rotation et qui est constituée d'un disque métallique avec une surface réduisant les frottements. Outre une isolation particulièrement bonne des vibrations de rotation induites, cet accouplement permet égalementd'éviter les phénomènes de balourd, même aux vitesses de rotation élevées. Il convient donc particuliè- rement bien pour les applications dans les systèmes de transmission des véhicules automobiles. 1 R VREVENDICATIONS 1. Accouplement rotatif élastique pour deux extrémités d'arbre, comprenant un ressort enroulé avec un espace intérieur entouré par celui- ci dont les extrémités sont fixées aux extrémités des arbres, caractérisé en ce que l'une des extrémités d'arbre (1, 2) est pourvue d'un prolongement (5) pénétrant axialement dans l'enceinte intérieure du ressort (3), que le ressort (3) présente une distance radiale (A) par rapport au prolongement (5) dans la zone partielle proche des extrémités de ressort (4),que l'intervalle formé par la distance (A) est limité intérieurement par une surface de butée (6) et que le ressort (3) est enroulé dans une direction telle que la zone partielle vient appuyer sur la surface de butée (6) en cas de rotation relative des extrémités d'arbre dans une première direction. 2. Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort (3) présente une section constante dans la direction des extrémités du ressort. 3. Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort (3) présente une section diminuant en direction des extrémités du ressort. 4. Accouplement selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ressort (3) est constitué par un ressort hélicoïdal. 5. Accouplement selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ressort (3) est constitué par un ressort en spirale. 6. Accouplement selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ressort est monté en parallèle avec un second ressort et que ce second ressort est enroulé de façon que la zone partielle correspondante vienne appuyer sur la surface de butée (6) en cas de rotation relative des extrémités d'arbre dans une seconde direction. 1 0 2 62621963 1 7. Accouplement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier et le second ressor tssont des sections d'un ressort spiralé continu. 8. Accouplement selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ressort (3) et/ou le second ressort sont disposés dans un espace annulaire (7) et que l'espace annulaire (7) est rempli d'une masse visqueuse ou pâteuse.