Brevet FR2637662A1 — publié le 19900413

Dispositif de couplage etC de freinage commutable par un fluide compressible. en particulier pneumatiquement L'invention concerne un dispositif de couplage et de freinage cormmutable par un fluide compressible, en particulier pneumatiquement,comportant un arbre d'entrée et un arbre de sortie qui sont logés dans un bottier cormmun et se terminent dans une chambre de couplage dans le boîtier, une bride de couplage, reliée de façon fixe en rotation & l'arbre d'entrée, et un disque de couplage étant disposés dans la chambre de couplage, le disque de couplage divisant la chambre de couplage en deux espaces de travail auxquels peuvent être appliqués une pression différente, et ce disque de couplage pouvant s'appuyer sur la bride de couplage ou sur une surface frontale de la chambre de couplage en interposant une garniture de friction. On connaît un tel dispositif de couplage et de freinage d'après US-A- 3 166 167 (Fig. 3). Dans ce dispositif, le disque de couplage engendre une différence de pression qui, selon le sens, appuie la garniture à friction de la boite de couplage soit contre la surface de friction de la bride de couplage, pour accélérer l'arbre de sortie à la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée, soit contre la surface de friction de la face frontale de la chambre de couplage, pour freiner l'arbre de sortie. De cette façon, le disque de couplage doit transférer tant la force de friction qui est nécessaire au couplage que le moment de rotation. Pour que le disque de couplage puisse être appliqué en appui sur les deux surfaces de friction, il doit être incurvé, c'est-A-dire exécuté de façon relativement mince ou présenter un domaine de faiblesse ou un profil en degrés, comme représenté par exemple dans DE-A-31 27 262. Plus mince est le disque de friction, mieux certainement la force de friction peut être appliquée, car la force de rappel du disque de couplage est plus faible, mais moindre est le moment de rotation transférable. Lorsqu'il faut dès lors transférer un grand moment de rotation, il faut réaliser un disque de couplage d'épaisseur correspondante plus forte. Ceci Implique également une augmentation correspondante de la pression, pour amener le disque de couplage en appui sur les surfaces de pression en opposition & une force élastique accrue. L'augmentation de la pression différentielle sur le disque, cependant, non seulement met en oeuvre une plus grande force de compression sur les surfaces de friction, mais, de plus, amène le le disque & être soumis a des tensions plus grandes, qui peuvent conduire & endommager le disque. On connalt aussi d'après US-A-3 166 167 (Fig. 1) la façon de déplacer un disque de couplage sur un arbre cannelé & cannelures multiples lorsqu'une pression différentielle correspondante est engendrée. Le moment de rotation est transféré par les flans des cales de tracé axial sur l'arbre de sortie, cales qui pénètrent dans des encoches correspondantes du disque de couplage. Lorsque le disque de couplage lo doit être déplacé sous l'effet d'une charge, il peut se produire, par exemple pendant une accélération ou un freinage fort, que les forces de friction entre les flancs des cales et les parois d'encoche soient suffisamment fortes pour empêcher le déplacement du disque de couplage, de sorte qu'un fonction sans problèmes du dispositif de couplage de freinage n'est plus garanti. On connait d'après DE-A- 843 929 un couplage de friction actionné électromagnétiquement & faible moment d'inertie de la moitié de couplage entrainée, dans lequel le disque de couplage est décalé axialement sur un arbre cannelé & cannelures multiples en opposition & la force de ressorts par l'action d'un aimant. Ce dispositif présente les inconvénients mentionnés ci-dessus que, lors d'une commutation sous charge, le fonctionnement sans problèmes du couplage ne peut être garanti que si l'on travaille avec des forces d'actionnement très élevées. C'est le but de la présente invention de fournir un dispositif de couplage et de freinage qui puisse travailler avec une différence de pression élevée sur le disque de couplage sans qu'il en résulte de danger de dommages au disque de couplage. Ce but est atteint grâce à un dispositif de couplage et de freinage du type mentionné dans l'introduction par le fait que le disque de couplage est logé en pouvant se déplacer légèrement axialement par rapport & l'arbre de sortie dans chaque état de charge, en ce qu'on dispose au moins un disque de nome.t de rotation, placé sur l'arbre de sortie et & la périphérie du disque de couplage de manière fixe en rotation et sans possibilité de déplacement axial, et en ce que la môme pression est appliquée sur les deux côtés du disque de moment de rotation. Par "arbre d'entrée" il faut comprendre ici tout dispositif grâce auquel un moment de rotation d'entrée peut être appliqué sur la bride de couplage. Il peut ici par exemple s'agir aussi d'une poulie reliée à la bride de couplage. Si l'on fait abstraction de la liaison du disque de couplage et de l'arbre de sortie & l'aide du disque de moment de rotation, le disque de couplage est logé sur l'arbre de sortie en pouvant se déplacer aussi bien axialement que dans la direction périphérique. Il ne peut donc pas se produire que le déplacement axial du disque de couplage soit empêché en raison d'une friction trop élevée entre l'arbre de sortie et le disque de couplage. Dans la zone du logement, il ne se produit donc dans aucun état de fonctionnement une liaison par friction ou par engagement positif entre le disque de couplage et l'arbre de sortie. Le transfert de moment de rotation est découplé du transfert de la force de couplage selon la structure conforme à l'invention. On applique par le disque de couplage en direction axiale la force qui est nécessaire pour que les garnitures de friction sur les surfaces de friction de la bride de couplage ou la base frontale de la chambre de couplage viennent en appui. Le disque de couplage lui-même ne doit transférer aucun moment de rotation sur l'arbre de sortie. Le moment de rotation est bien plutôt transféré par le disque de moment de rotation, qui est fixé sur 1a périphérie du disque de couplage. Par périphérie on ne comprend pas ici le seul bord extérieur, c'est-à-dire la paroi extérieure cylindrique du disque de couplage. Le disque de moment de rotation doit bien plutôt être fixé sur le disque de couplage dans une zone voisine de ce bord extérieur, par exemple & l'intérieur d'un anneau circulaire de la surface, d'un rayon intérieur égal & environ 70% du rayon du disque de couplage et d'un rayon extérieur correspondant & celui du disque de couplage. Le disque de moment de rotation doit en outre être suffisamment flexible pour suivre le déplacement du disque de couplage. Tant le disque de couplage que le disque de moment de rotation peuvent être dimensionnés pour la tache qu'ils ont & remplir sans devoir prendre en compte d'autres facteurs d'influence. Le disque de couplage peut donc être plus épais que Jusqu'ici parce qu'il ne doit plus être incurvé. Il peut de cette façon supporter une pression plus élevée, de sorte que la force de friction entre le disque de couplage et la surface de friction est augmentée, pour transférer un moment de rotation plus important. Le disque de moment de rotation peut de même être réalisé plus épais, s'il faut transférer un moment de rotation plus élevé. La déformation du disque de moment de rotation exige certes alors des forces plus importantes. Mais ceci n'est pas un problnème car le disque de couplage, sans être soumis & des tensions inadmissibles, peut résister à une forte différence de pression entre les deux espaces de travail Comme le disque de couplage est logé sur l'arbre de sortie pratiquement sans frottement, c'est-à-dire simplement en étant soumis à la friction normale de logement, dans tous les états de fonctionnement, c'est-à-dire aussi bien dans la marche à vide qu'en charge, il ne peut pas se produire que le disque de couplage ne soit plus mobile en raison d'une friction trop élevée entre lui et l'arbre de sortie. Une telle capacité maintient le disque de couplage indépendant des forces qui agissent sur lui. La différence de pression entre les deux volumes de travail de la chambre de couplage, qui agit sur le disque de couplage, peut facilement être acceptée par le disque de couplage, car il n'est sollicité par une autre force, c'est-à-dire la force de rappel du disque de moment de rotation, que dans une zone, & savoir la zone de sa périphérie. Il en résulte moins de tension dans le disque de couplage, de sorte que le risque de dommage en est diminué. Le disque de moment de rotation lui- même n'est soumis & aucune différence de pression. Les tensions qui s'y produisent résultent uniquement et exclusivement que des deux emplacements d'application de la fixation sur l'arbre de rotation et de la fixation sur le disque de couplage. Mais ces tensions peuvent être maîtrisées. Dans un mode de réalisation préféré, le disque de moment de rotation présente des orifices traversants. On garantit ainsi de façon simple qu'il règne sur les deux côtés du disque de moment de rotation la même pression, c'est-à-dire qu'aucune différence de pression n'est engendrée par l'intermédiaire du disque de moment de rotation. Il est avantageux qu'il n'existe qu'un seul disque de moment de rotation disposé sur le côté du disque de couplage opposé & la bride de couplage. Il est également fondamentalement possible de disposer un disque de moment de rotation sur chacun des côtiés du disque de couplage. Mais, dans la plupart des cas, un disque de moment de rotation unique est satisfaisant pour transférer de façon sûre le moment de rotation appliqué par l'arbre d'entrée. Une exécution ne comportant qu'un disque unique de moment de rotation est économiquement favorable. De préférence, le disque de moment de rotation est mis en tension entre un dispositif & vis et l'extrémité de l'arbre de sortie. Ceci permet de fixer de façon simple le disque de moment de rotation sur l'arbre de sortie. Lore du montage, il se produit une légère accessibilité. Une mise en tension présente de plus l'avantage que l'on peut créer une protection contre un moment de rotation exagérément important sous forme d'un couplage & glissement, par le fait que le disque de moment de rotation peut glisser dans sa mise en tension. De façon plus avantageuse, le dispositif & vis comporte une vis à tête cylindrique et le disque de couplage présente un alésage cylindrique d'un diamètre inférieur correspondant au diamètre de la tète de vis, le disque de couplage étant logé sur la surface cylindrique de la tète de vis. On utilise ainsi en même temps la vis de façons multiples. D'une part, elle sert à la mise en tension du disque de moment de rotation et d'autre part au logement du disque de couplage. On réalise ainsi un centrage uniforme des deux disques l'un par rapport à l'autre. Il est avantageux que la hauteur de la tête de vis soit supérieure à l'épaisseur du disque de couplage. Ceci garantit aussi le guidage axial du disque de couplage sur tout son volume de jeu de mouvement. Selon un mode de réalisation préféré, la vis présente un alésage traversant longitudinal et elle est vissée dans un alésage borgne à l'extrémité de l'arbre de sortie, au moins un canal s'étendant depuis la zone d'extrémité du fond de cet arbre vers la périphérie d'arbre et débouchant dans un espace annulaire entourant l'arbre de sortie, espace auquel peut appliqué une pression. Cette structure permet de réaliser de façon simple un guidage d'air à travers le disque de couplage, à l'aide duquel on peut engendrer des pressions différentes dans les espaces de travail sur les deux côtés du disque de couplage. Grâce à l'espace annulaire, un fluide peut être comprimé dans toutes les positions angulaires de l'arbre de sortie dans l'alésage borgne, à partir duquel la pression se propage par l'alésage longitudinal dans l'espace de travail du côté de l'arbre d'entrée. Un évidement périphérique destiné & recevoir un joint torique est de façon avantageuse ménagée dans l'alésage cylindrique du disque de couplage. De cette façon, les deux espaces de travail de la chambre de couplage sont séparés de façon étanche l'un de l'autre dans la zone de l'arbre de sortie. - I1 est favorable que les traversées de l'arbre d'entrée et de l'arbre de sortie & travers le bottier soient rendues étanches par des Joints à lèvres. De cette façon, le fluide sous pression ne s'écoule pas le long des arbres hors du bottier. Dans un mode de réalisation, les deux espaces de travail sont rendus étanches l'un par rapport à l'autre par des joints à labyrinthe sur la périphérie du disque de couplage. La différence de pression, qui résulte des pressions différentes dans les deux espaces de travail, ne peut donc pas non plus s'équilibrer de cette façon sur la paroi périphérique du disque de couplage. On va maintenant décrire l'invention & l'aide d'un exemple de réalisation en liaison avec les dessins. Les figures représentent: la Fig. 1 une vue en coupe du dispositif de couplage et de freinage, la FiS. 2 une vue de dessus du disque de moment de rotation et la Fig. 3 un détail de la Fig. 1. Le dispositif de couplage et de freinage présente un arbre d'entrée 1 et un arbre de sortie 2, qui sont logés dans un bottier commun. Le bottier présente une première moitié 3 et une deuxième moitié 4, qui sont reliées l'une & l'autre, et qui enferment une chambre de couplage 11. L'arbre d'entrée 1 est logé dans des logements 24 de la première moitié de bottier 3 et se termine dans la chambre de couplage 11, o il s'élargit en une bride de couplage 5. L'arbre de sortie 2 est de même logé à rotation dans des logements 23 dans la deuxième moitié de bottier 4. Dans la chambre de couplage 11 est disposé un disque de couplage 6, qui divise la chambre de couplage 11 en deux espaces de travail 9, 10 auxquels peuvent être appliquées des pressions différentes. Le disque de couplage 6 présente deux garnitures de friction 7, 8, gràce auxquelles il peut être appliqué sur la bride de couplage 5 ou sur la face frontale 26 de la chambre de couplage 11 sur le côté de l'arbre de sortie. L'arbre de sortie 2 présente dans un alésage borgne 17 sur son côté frontal un filetage 16, dans lequel est vissée une vis 13 sur la tête cylindrique 27 de laquelle le disque de couplage 6 est disposé par un alésage disposé centralement 14, en pouvant se déplacer axialement et en rotation. Un disque de moment de rotation 12 est serré entre la vis 13 et l'arbre de sortie 2 et il est relié & l'axe de couplage 5. La liaison est réalisée sur le côté du disque de-couplage 5 tourné vers le disque de monent de rotation 12, et ceci selon un anneau circulaire, qui s'étend vers l'intérieur depuis le bord du disque 5 de couplage. La vis 13 présente un alésage traversant 15. Des canaux 18 s'étendent depuis la zone d'extrémité de l'alésage borgne 17 Jusqu'& la périphérie de l'arbre de sortie 2 et débouchent dans un espace annulaire 28. L'espace annulaire est en liaison avec une valve magnétique 22 par un canal non représenté. Selon la position de la valve magnétique 22, la pression d'un fluide peut parvenir dans le premier espace de travail 9 par l'espace annulaire 28, les canaux 18, l'alésage borgne 17 et l'alésage 15. Une pression de fluide peut être appliquée, & l'aide d'une deuxième valve magnétique non représentée, dans un deuxième canal 21, qui & nouveau influence la pression dans le deuxième espace de travail 10. Pour que les pressions des deux espaces de travail 9, 10 restent séparées l'une de l'autre, l'alésage 14 du disque de couplage 6 comporte un rainure périphérique dans laquelle est disposé un Joint torique 19. Sur la paroi périphérique du disque de couplage 6, un équilibrage de pression est empêché par un Joint à labyrinthe 29 à& lèvres 20. La Fig. 2 représente une vue de dessus du disque de moment de rotation 12. Au milieu se trouve un alésage 30, à travers lequel est conduit l'arbre de la vis 13 pour fixer le disque de moment de rotation sur l'arbre de sortie 2. On voit en outre des alésages 25, & travers lesquels la pression régnant dans le deuxième espace de travail 10 peut se répartir également sur les deux côtés du disque de moment de rotation 12. En fonctionnement, l'arbre d'entrée 1 tourne en permanence. La bride de couplage 5 tourne avec lui. Si l'on applique par le canal 21 une pression dans le deuxième espace de travail 10, le disque de couplage 6 se déplace axialement en direction de l'arbre d'entrée 1. De cette façon, la garniture de friction 7 parvient en engagement de friction avec la surface de friction de la bride de couplage 5. Le disque de couplage commence & tourner et entraine ainsi le disque de moment de rotation 12, auquel il est relié de façon fixe en direction de rotation. Le disque de moment de rotation 12 de son côté accélère l'arbre de sortie 2. Pour freiner l'arbre de sortie 2, on diminue la pression dans le deuxième espace de pression 10. La valve 22 s'ouvre et laisse pénétrer une pression & travers l'espace annulaire 28, les canaux 18, l'alésage borgne 17 et l'alésage longitudinal 15 dans la vis 13 dans le premier espace de travail 9. La montée en pression dans le premier espace de travail 9 déplace le disque de couplage 6 axialement en direction de l'arbre de sortie 2. La garniture de friction 7 se sépare de la surface de friction de la bride de couplage 5. La garniture de friction 8 vient alors en engagement de friction avec la surface de friction de la face frontale 26 de la chambre de couplage 11. De cette façon, le disque de couplage 6 est freiné. Le moment de freinage se transmet par le disque de moment de rotation 12 à l'arbre de sortie 2, qui est également freiné de cette façon. La pression dans le deuxième espace de travail 10 se répartit uniformément & travers les alésages 25 sur les deux côtés du disque de moment de rotation 12. De cette façon, le disque de moment de rotation n'est pratiquement soumis & aucune tension résultant de la pression. De façon correspondante, le facteur limitant pour la différence de pression régnant entre les deux espaces de travail 9, 10 est simplement le disque de couplage 6. Celui-ci peut pourtant être exécuté de façon suffisamment massive pour qu'il n'existe aucune limitation à une hauteur de pression quelconque déterminée. On peut donc réaliser gr&ce au disque de couplage des forces de friction élevées, de sorte que l'on peut aussi transmettre des moments de rotation plus importants à l'aide du dispositif de couplage et de freinage représenté. A la Fig. 2, le disque de moment de rotation est représenté coe disque circulaire. Ce mode de réalisation n'est pourtan. pas le seul possible. Bien plutôt, on peut utiliser une réalisation en étoile à plusieurs branches, qui est fixée par ses pointes avec le disque de couplage 5 et qui est fixée en son milieu & l'arbre de sortie 2. On peut fondamentalement envisager toute forme de disque de moment de rotation 12, qui permette de transférer un moment de rotation depuis la zone périphérique du disque de couplage 6 à l'arbre de sortie 2, sans que le disque de couplage 6 ne puisse se coller sur l'arbre de sortie 2. Revendications 1. Dispositif de couplage et de freinage commutable par un fluide compressible, en particulier pneumatiquement,comportant un arbre d'entrée et un arbre de sortie, qui sont logés dans un bottier commun et se terminent dans une chambre de couplage dans le bottier, une bride de couplage, reliée de façon fixe en rotation & l'arbre d'entrée, et un disque de couplage étant disposés dans la chambre de couplage, le disque de couplage divisant la chambre de couplage en deux espaces de travail auxquels peuvent être appliqués une pression différente, et ce disque de couplage pouvant s'appuyer sur la bride de couplage ou sur une surface frontale de la chambre de couplage en interposant une garniture de friction, caractérisé en ce que le disque de couplage (6) est logé en pouvant se déplacer légèrement axialement par rapport à l'arbre de sortie dans chaque état de charge, en ce qu'on dispose au moins un disque (12) de moment de rotation, placé sur l'arbre de sortie (2) et à la périphérie du disque de couplage (6) de manière fixe en rotation et sans possibilité de déplacement axial, et en ce que la emême pression est appliquée sur les deux côtés du disque de moment de rotation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque (12) de moment de rotation présente des orifices traversants (25). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il n'existe qu'un disque unique (12) de moment de rotation, qui est disposé sur le côté du disque de couplage (6) opposé à la bride de couplage (5). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le disque (12) de moment de rotation est mis en tension entre un dispositif & vis (3) et l'extrémité de l'arbre de sortie (2). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif & vis présente une vis (13) à tête cylindrique (27) de vis. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la hauteur de la tète (27) de vis est supérieure à l'épaisseur du disque de couplage (6). tl 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 & 6, caractérisé en ce que la vis (13) présente un alésage traversant longitudinal (15) et qu'elle est vissée dans un alésage borgne (17) & l'extrémité de l'arbre de sortie (2), au moins un canal (18) s'étendant depuis la zone d'extrémité du côté du fond de cet arbre vers la périphérie d'arbre et débouchant dans un espace annulaire (28) entourant l'arbre de sortie (2), espace auquel peut être appliquée une pression,. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'alésage cylindrique (14) du disque (6) de couplage comporte un évidement périphérique pour recevoir un Joint torique (19). 9. Dispositif selon l'une des revendications I à 8, caractérisé en ce que les traversées de l'arbre d'entrée et de l'arbre de sortie (1, 2) à travers le bottier (3, 4) sont rendues étanches par des joints à lèvres (20). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les deux espaces de travail (9, 10) sont rendus étanches l'un par rapport & l'autre par des joints à labyrinthe sur la périphérie du disque de couplage (6).