Brevet FR2624934A1 — publié le 19890623

Accouplement de sécurité La présente invention concerne un accouplement de sécurité per- mettant de réunir de façon solidaire en rotation deux pièces coaxiales disposées l'une dans l'autre, par exemple un arbre et un moyeu, cet accouplement présentant les particularités suivantes: a) dans une première des deux pièces, il est prévu une chambre annulaire pouvant être soumise à l'action d'un fluide sous pression par l'intermédiaire d'un raccord situé à l'extérieur et d'un conduit, b) une soupape de purge est raccordée à cette chambre annulaire, cette soupape comportant un obturateur mobile et présentant avec un organe de purge une liaison lui permettant de coopérer avec celui-ci de façon telle qu'il se produise un échappement du fluide sous pression hors de la chambre annulaire lorsque, sous l'influence d'une surcharge, l'organe de purge est passé d'une position de repos, o il est prêt au fonctionnement, à une position de purge, c) l'obturateur est soumis à l'action de la pression régnant dans la chambre annulaire dans le sens de l'action de "fermeture" et il est déplaçable dans le sens de l'action d'ouverture", directement ou indirec- tement, à l'aide d'un organe de manoeuvre qui présente avec l'organe de purge une liaison lui permettant de coopérer avec lui lors d'un déplacement relatif entre les deux pièces, d) la soupape de purge peut être mise en place de l'extérieur dans la première pièce, par exemple par vissage, et elle comporte un organe de manoeuvre réalisé sous la forme d'un poussoir allongé et mobile dans le sens axial, e) ce poussoir est en liaison avec l'obturateur et est soumis, dans le sens de l'action d'ouverture", à une force permanente qui est plus faible que la force de fermeture résultant de la pression maximale de la chambre annulaire et agissant sur l'obturateur, f) l'organe de purge, qui est fixé sur l'autre pièce est coaxial à l'axe de rotation de l'accouplement et de forme circulaire et comporte un évidement dans lequel, dans la position de repos de la soupape de purge, l'extrémité libre du poussoir pénètre, sans faire l'objet d'un contact, dans une mesure telle que, lors d'un déplacement relatif en rotation des deux pièces, il se produit un décalage axial du poussoir à l'intérieur de - 2 - la première pièce dans le sens de l'action d'ouverture" de l'obturateur. Dans un accouplement de sécurité connu d'après la demande de brevet allemand publiée avant examen DE-OS 2.923.902 (correspondant au brevet US 4.264.229), la transmission d'un couple entre un arbre et un moyeu résulte du fait que, dans mune douille disposée de manière coaxiale entre les deux pièces, une chambre annulaire se trouvant à l'intérieur de celle-ci est mise sous contrainte radiale à l'aide d'un fluide sous pres- sion élevée. Il se produit de ce fait une liaison par friction sur les surfaces périphériques se trouvant à l'intérieur et à l'extérieur. Cette liaison disparaît par annulation de la pression, notamment dans la réalisa- tion en tant que dispositif de sécurité, si, à la suite d'une surcharge de la liaison arbre-moyeu sous l'effet d'un couple trop élevé, il se produit un déplacement relatif avec endommagement obligatoire d'un élément de fermeture prévu pour la chambre annulaire. Afin de réduire les interruptions de fonctionnement et les travaux de mise en place qui se présentent à cette occasion, il a déjà été proposé (demande de brevet allemand DE-OS 3.643.287.3-12 publiée avant examen, mais ne constituant pas une publication antérieure) de faire communiquer la chambre annulaire avec une soupape automatique. Celle-ci est ouverte à l'aide d'un organe de purge lors d'un déplacement en rotation, dû à une surcharge, du moyeu par rapport à l'arbre, ce qui empêche par la suite un endommagement de l'accouplement. L'agencement du poussoir agissant sur l'obturateur est dans ce cas prévu de façon telle que, après purge de la soupape, ce poussoir est tiré, à l'aide d'un ressort, hors du domaine d'action de l'organe de purge. Le poussoir de soupape se déplace dans ce cas vers l'intérieur dans le sens radial. Il s'est avéré que le ressort, qui doit déplacer le poussoir de soupape à l'encontre de la force centrifuge, doit être fortement dimension- né. Par ailleurs toutefois, un ressort de grande taille et fortement dimen- sionné a tendance, dans le cas d'une faible vitesse de rotation, à repous- ser trop fortement le poussoir contre l'obturateur qui se trouve soumis à la pression intérieure. Il en résulte que l'étanchéité de la soupape, et donc la fiabilité de l'accouplement, ne sont pas toujours assurées. Notam- ment toutefois, cette structure connue de soupape conduit à des dimensions relativement importantes, étant donné qu'en outre l'anneau de purge entou- -3 - rant la soupape doit aussi être fortement dimensionné. C'est pourquoi l'invention a pour but d'accroître la fiabilité de la soupape connue de purge et d'en réduire les dimensions, tandis que le fonctionnement exempt d'usure doit être maintenu. A cet effet, l'invention a pour objet un accouplement de sécurité du type précité, caractérisé en ce que: g) la soupape de purge est fixée sur le moyeu et l'organe de purge sur l'arbre, l'organe de manoeuvre de cette soupape de purge étant dirigé vers l'intérieur dans le sens radial et étant, dans le sens de l'action d"ouverture", mobile essentiellement vers l'extérieur dans le sens radial. Dans cet agencement, c'est le fait qu'il soit permis au poussoir de se déplacer vers l'extérieur dans le sens radial qui provoque l'ouvertu- re de la soupape. Il en résulte l'avantage suivant: le poussoir n'est pas soumis à la force d'un ressort; il peut être faiblement dimensionné et par conséquent, sous l'effet de la force centrifuge, c'est une force faible et facilement calculable qu'il exerce sur l'obturateur qui est soumis à la force de fermeture de la part de la pression intérieure. On peut de ce fait donner de plus faibles dimensions à l'ensemble de la soupape. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il peut être prévu que l'organe de purge fixé sur l'arbre comprenne une section annulaire comportant sur sa surface extérieure un évidement, en forme d'entaille, dans lequel, dans la position de repos, l'organe de manoeuvre est enfoncé sans qu'il y ait de contact. On obtient ainsi un appui du poussoir sur l'arbre plein, ce qui, sans dimensionnement massif prononcé, assure une manoeuvre fiable de la soupape dans le cas d'un décalage en rotation. Sous l'effet de la force centrifuge, le poussoir a tendance à s'appliquer sur l'obturateur, de sorte qu'il est enfoncé dans l'évidement sans qu'il y ait de contact avec l'arbre. En outre, l'organe de manoeuvre est préférentiellement réalisé sous la forme d'un poussoir essentiellement allongé et est monté de façon étanche dans le corps de la soupape de purge, son extrémité radialement intérieure s'étendant jus- que dans l'évidement de la section annulaire, tandis que son extrémité radialement extérieure se trouve en liaison avec l'obturateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel: 4 - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un accouplement de sécurité comportant une soupape de purge conforme à l'in- vention et la figure 2 est une vue en coupe de cette soupape de purge suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 1 représente un accouplement de sécurité comprenant un arbre 1 et un moyeu 2, ainsi qu'une douille de mise sous contrainte 3 disposée de manière coaxiale entre eux. Cette douille 3 présente une chambre annulaire 4 étroite et s'étendant dans le sens axial, dans laquelle un fluide sous pression élevée peut être envoyé par l'intermédiaire d'un raccord de pression 5, d'un conduit 7, d'une soupape de purge 6 et d'un autre conduit 8. Comme représenté à la figure 2, le raccord de pression 5 est disposé au voisinage de la soupape de purge 6, mais il est toutefois représenté à la figure 1 dans le même plan de dessin, de façon diamétrale- ment opposée à la soupape de purge. L'exemple de réalisation montre l'application de l'accouplement de sécurité à un bout d'arbre sur lequel est fixé, du côté frontal, un disque 9a qui comporte une section annulaire servant d'organe de purge 9 et s'étendant dans le sens axial jusqu'à la zone de la soupape de purge. Ce disque porte en outre l'un de deux roule- ments 31 à l'aide desquels le moyeu 2, ou la douille 3, peut tourner sur l'arbre 1 lorsqu'il ne se présente pas de transmission de couple, pour une chambre annulaire 4 ne se trouvant pas en charge. La surface cylindrique radialement intérieure de la douille 3 n'a alors pratiquement pas de contact avec l'arbre, ce qui empêche ainsi un endommagement des surfaces. Le repère 32 désigne des garnitures d'étanchéité qui s'opposent à une sortie du lubrifiant hors des roulements 31. La figure 2 représente une vue en coupe de la soupape de purge 6 suivant la ligne II-II de la figure 1. Cette soupape de purge 6 est vissée, à partir de l'intérieur dans le sens radial, dans la partie plus épaisse située à l'extrémité frontale de la douille de mise sous contrainte 3. Le corps de soupape 12 offre un alésage axial prévu pour un poussoir allongé 13. Ce poussoir 13 comporte, à son extrémité intérieure, un embout 20 qui traverse, en formant un espace annulaire, un perçage 21 ménagé dans le corps de soupape et qui se dirige vers l'obturateur 18 réalisé sous forme d'une bille. Le repère 19 désigne un siège de soupape prévu pour cet obturateur 18, un ressort stabilisateur faiblement dimensionné 23 conférant à ce dernier une position sûre dans la soupape de purge.-A partir du raccord de pression 5 qui est disposé à côté de cette soupape 6, le conduit 7 mène à un conduit annulaire extérieur 25 situé entre le corps de soupape 12 et le logement ménagé dans le moyeu 2, tandis qu'un perçage 24 fait communiquer ce conduit annulaire 25 avec un conduit annulaire intérieur 16 situé dans la zone de l'embout 20 prévu sur le poussoir 13. Le conduit 8 menant à la chambre annulaire 4 débouche dans la zone de la face frontale radialement extérieure de la soupape 6. Les repères 26 et 27 désignent des garnitures d'étanchéité empêchant la sortie du lubrifiant hors des conduits annulaires 25 et 16. La garniture 27 sert en outre à ce que le poussoir ne se déplace pas librement dans le corps de soupape. Entre l'évidement en forme d'encoche 10 ménagé dans l'organe annulaire de purge 9 et la face frontale du poussoir 13, il est prévu un élément de roulement, de préférence une bille 30, qui est guidé dans le corps de soupape 12. Dans la position de repos de l'accouplement de sécurité, la bille est enfoncée dans l'évidement 10, l'obturateur 18 de la soupape de purge est maintenu, sous pression et par l'intermédiaire du conduit 8, en appui sur le siège de soupape 19 et le poussoir 13 est situé entre les billes 30 et 18 sans être soumis à une contrainte quelconque. Lors d'un mouvement de rotation, seule la force centrifuge s'appliquant sur ce poussoir 13 exerce une force sur la bille 18 sans soulever celle-ci de son siège. En cas de mouvement relatif de rotation, dû à une surcharge, de l'arbre 1 par rapport au moyeu 2, la bille 30 est déplacée, en commun avec le poussoir 13, vers l'extérieur dans le sens radial, contre la bille 18, de sorte que la pression en provenance du conduit 8 ou de la chambre annulaire 4 par l'intermédiaire du perçage 21, du conduit annulaire 16, du perçage 24, du conduit annulaire 25 et du conduit 7 se trouve délestée par mise à l'air libre. De ce fait, le poussoir 13 et la bille 30 peuvent s'enfoncer complètement dans la soupape 6 sous l'effet de la force centri- fuge, sans exercer de frottement sur la surface de l'organe annulaire de purge 9 et sans endommager celle-ci. Le moyeu 2 peut ainsi tourner libre- ment sur l'arbre 1 à l'aide des roulements 31. Pour rétablir la liaison de solidarité en rotation, on envoie du fluide sous pression par le raccord de pression, après avoir ramené l'arbre et le moyeu dans la disposition relative en rotation correspondant à la po- sition de repos. La pression montant, le poussoir 13 se déplace, en commun -6 - avec la bille 30, vers l'intérieur dans le sens radial dans l'évidement 10, si bien que la bille 18 en appui sur le siège de soupape 19 peut maintenir la pression élevée présente dans la chambre annulaire. Ainsi, la soupape de purge conforme à l'invention permet, pour un accouplement de sécurité, une manoeuvre fiable et favorable sur le plan entretien. -7- REVENDICATIONS 1. Accouplement de sécurité permettant de réunir de façon soli- daire en rotation deux pièces coaxiales disposées l'une dans l'autre, par exemple un arbre (1) et un moyeu (2-3), cet accouplement présentant les particularités suivantes: a) dans une première (2-3) des deux pièces, il est prévu une chambre annulaire (4) pouvant être soumise à l'action d'un fluide sous pression par l'intermédiaire d'un raccord (5) situé à l'extérieur et d'un conduit (8), b) une soupape de purge (6) est raccordée à cette chambre annu- laire (4), cette soupape (6) comportant un obturateur mobile (18) et présentant avec un organe de purge (9-9a) une liaison lui permettant de coopérer avec celui-ci de façon telle qu'il se produise un échappement du fluide sous pression hors de la chambre annulaire (4) lorsque, sous l'in- fluence d'une surcharge, l'organe de purge (9-9a) est passé d'une position de repos, o il est prêt au fonctionnement, à une position de purge, c) l'obturateur (18) est soumis à l'action de la pression régnant dans la chambre annulaire (4) dans le sens de l'action de "fermeture" et il est déplaçable dans le sens de l'action d"'ouverture", directement ou indirectement, à l'aide d'un organe de manoeuvre (13) qui présente avec l'organe de purge (9-9a) une liaison lui permettant de coopérer avec lui lors d'un déplacement relatif entre les deux pièces (1,2-3), d) la soupape de purge (6) peut être mise en place de l'extérieur dans la première pièce (2-3), par exemple par vissage, et elle comporte un organe de manoeuvre réalisé sous la forme d'un poussoir (13) allongé et mobile dans le sens axial, e) ce poussoir (13) est en liaison avec l'obturateur (18) et est soumis, dans le sens de l'action d"'ouverture", à une force permanente qui est plus faible que la force de fermeture résultant de la pression maximale de la chambre annulaire (4) et agissant sur l'obtura- teur (18), f) l'organe de purge (9, 9a), qui est fixé sur l'autre pièce (1) est coaxial à l'axe de rotation de l'accouplement et de forme circulaire et comporte un évidement (10) dans lequel, dans la position de repos de la soupape de purge (6), l'extrémité libre du poussoir (13) pénètre, sans -8- faire l'objet d'un contact, dans une mesure telle que, lors d'un déplace- ment relatif en rotation des deux pièces (1, 2-3), il se produit un décala- ge axial du poussoir (13) à l'intérieur de la première pièce (2-3) dans le sens de l'action d'ouverture" de l'obturateur (18), caractérisé en ce que: g) la soupape de purge (6) est fixée sur le moyeu (2-3) et l'organe de purge (9, 9a) sur l'arbre (1), l'organe de manoeuvre (13) de cette soupape de purge (6) étant dirigé vers l'intérieur dans le sens radial et étant, dans le sens de l'action d"ouverture", mobile essentielle- ment vers l'extérieur dans le sens radial. 2. Accouplement de sécurité suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'organe de purge (9) fixé sur l'arbre (1) comprenne une section annulaire comportant sur sa surface extérieure un évidement (10), en forme d'entaille, dans lequel, dans la position de repos, l'organe de manoeuvre (13) est enfoncé sans qu'il y ait de contact. 3. Accouplement de sécurité suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé an ce que l'organe de manoeuvre est réalisé sous la forme d'un poussoir essentiellement allongé (13) et est monté de façcon étanche dans le corps (12) de la soupape de purge (6), son extrémité radialement intérieure s'étendant jusque dans l'évidement (10) de la section annulaire (9), tandis que son extrémité radialement extérieure se trouve en liaison avec l'obturateur (18). 4. Accouplement de sécurité suivant l'une quelconque des revendi- cations l à 3, caractérisé en ce que, à la suite d'un mouvement de rotation relative survenu du fait d'une surcharge, le poussoir (13) peut être repoussé radialement vers l'extérieur par un flanc de l'évidement (10), de sorte que l'obturateur (18) se soulève de son siège (19), produit une chute de pression dans la chambre annulaire (4) et se déplace, avec le poussoir (13), à l'intérieur de la soupape de purge (6) sous l'effet de la force centrifuge. 5. Accouplement de sécurité suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que, en vue de faciliter l'opération de purge, un élément de roulement, tel qu'une bille (30), est placé entre l'extrémité radialement intérieure du poussoir (13) et l'évidement (10), cet élément étant guidé dans le corps (12) de la soupape de purge (6).