Brevet FR2643696A1 — publié le 19900831

L'invention concerne une masselotte d'équilibra- ge pour arbres rotatifs, notamment pour arbres articu- lés, constitué par une tôle d'équilibrage représentant une masselotte, qui est fixée à l'arbre par des zones de fixation. Dans le cas des arbres rotatifs, notamment des arbres articulés, il est connu de prévoir des bandes de tôle en qualité de masselottes d'équilibrage et de les fixer par des soudures par points à proximité des joints, notamment sur le tube de liaison. La fixation des masselottes se traduit dans presque tous les cas par une diminution de la résistance mécanique de l'élément intéressé, en particulier lorsqu'on a prévu plusieurs points de soudure. Dans une bande de t6le continue les points de soudure forment des points d'amorce de criques sous la charge. Par ailleurs, il subsiste le risque de voir les masselottes se détacher sous l'effet du couple puisqu'il se produit une déformation. L'élément auquel les bandes de tôle d'équilibrage sont fixées se tord sous l'effet de la transmission du couple et il subit une déformation qui se transmet aussi aux points de fixa- tion de la bande de tôle et qui sollicite ces points de fixation au cisaillement. En se basant sur cet état de fait, l'invention se donne pour but de proposer une masselotte d'équilibra- ge pour arbres articulés qui soit constituée et fixée de manière à ne pas entraîner d'influence négative lors- qu'elle est fixée sur l'arbre rotatif soumis à un cou- ple, ni sous l'aspect de la durabilité de l'arbre lui- même ni sous celui de la fixation des masselottes. En particulier, l'invention vise à améliorer la durabilité. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que, pour la fixation, on prévoit deux zones de fixation ponctuelles espacées l'une de l'autre et en ce que la tôle d'équilibrage présente au moins une fente ou un ajour entre les zones de fixation. En choisissant la disposition des deux zones de fixation et l'ajour ou la fente prévue entre ces zones, on peut donner la souplesse voulue à la tôle d'équilibra- ge, de sorte que cette dernière peut s'adapter aux dé-for- mations de l'arbre en présence d'un couple. L'effort ré- sultant de cette déformation ne conduit pas à une solli- citation excessive des zones de fixation. En même temps, ceci évite également le risque d'amorce de criques ayant les zones de fixation pour origine. Selon une autre proposition de l'invention, les zones de fixation sont de préférence constituées par des points de soudure. Par ailleurs, selon l'invention, il est proposé que la tôle d'équilibrage soit de forme rectangulaire. Pour pouvoir obtenir la liberté de mouvement né- cessaire dans toutes les directions, il est prévu que, dans le cas d'une tôle d'équilibrage rectangulaire, les zones de fixation soient disposées sur une diagonale de la tôle d'équilibrage. On obtient un effet particulièrement avantageux lorsque les zones de fixation et la ou les fentes et/ou l'ajour ou les ajours sont disposés de manière que la li- gne qui joint les zones de fixation coupe ces fentes ou ajours. Pour obtenir la souplesse nécessaire, ou la ré- duction nécessaire de la résistance à la déformation, il est prévu que la ou les fentes partent chacune d'une sur- face latérale de la tôle d'équilibrage. Pour le cas o la tôle d'équilibrage présente deux fentes, il est proposé que ces fentes partent res- pectivement des surfaces latérales opposées de la tôle d'équilibrage. Toutefois, il est aussi possible de prévoir deux groupes de fentes qui partent respectivement de sur- faces latérales opposées de la,tôle d'équilibrage. En remplacement de fentes, et selon une autre caractéristi- que de l'invention, on peut prévoir deux ajours en forme de U qui sont disposés à proximité des surfaces latera- les opposées de la tôle d'équilibrage et dont les bran- ches sont disposées de façon à pointer vers l'une des deux surfaces latérales opposées, et les zones de fixa- tion sont disposées entre lesdites branches. Selon une première variante de réalisation, dans le cas o il est prévu deux groupes de fentes, et une fente d'un premier groupe et une fente de l'autre groupe peuvent présenter un axe commun. Pour le cas o il n'est prévu que deux fentes, ces fentes peuvent aussi présenter un axe commun. Pour obtenir la souplesse nécessaire dans plu- sieurs directions, il est prévu que les fentes s'éten- dent tout d'abord perpendiculairement à la surface laté- rale d'o elles partent puis parallèlement à cette même surface latérale. Finalement, pour -éviter la formation de rouille sous la tôle, il est proposé de donner à la tôie d'équi- librage une forme de U dans la région comprise entre les zones de fixation, et de disposer les zones de fixation dans des régions d'appui qui sont formées par rabatte- ment à partir des branches. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en partie en coupe d'un arbre articulé; - la figure 2 est une coupe A-A de la figure 1, à échelle agrandie; la figure 3 est une vue de dessus d'une premiè- re forme de réalisation d'une tôle d'équilibrage; la figure 3a est une vue de côté de l'objet de la figure 3; et les figures 4 à 8 sont des vues de dessus et de profil de variantes de réalisation de tôles d'équilibra- ge. Sur les figures 1 et 2, on a désigné par 1 un arbre articulé qui est muni de tôles d'équilibrage 10 se- lon l'invention. L'arbre articulé 1 est composé de deux joints de cardan 2 qui sont réunis l'un à l'autre par un arbre de liaison, en formant une liaison bloquée en rota- tion mais qui admet une translation relative. Les joints de cardan 2 sont composés d'une fourche intérieure 3 et d'une fourche extérieure 4. Les deux fourches 3, 4 de chaque joint sont assemblées entre elles par un croisil- lon 5 de façon.à pouvoir jouer comme des lames de char- nière dans deux plans. La fourche extérieure 4 présente un flasque 6 qui sert au raccordement à un élément de ma- chine ou de véhicule qui est moteur ou entraîné. Les deux fourches intérieures 3 des joints sont assemblées à des pièces qui appartiennent à l'arbre de liaison. C'est ainsi que l'une des fourches intérieures 3 fait partie d'un élément extérieur coulissant 7 qui présente dans son alésage un profil de cannelure dans lequel un élé- ment coulissant intérieur 8 muni d'une cannelure complé- mentaire sur sa surface extérieure est monté solidaire- ment en rotation mais mobile en translation axiale. L'élément coulissant intérieur 8 est assemblé à l'autre fourche intérieure 3 avec interposition d'un tube de liaison 9. Le tube de liaison 9 sert en général à adap- ter la longueur de l'arbre articulé 1 au cas d'applica- tion considéré. L'arbre articulé 1 est équilibré après le montage pour obtenir l'absence de faux rond dans la mesure qui est exigée pour le cas d'application considé- ré. Pour cela, on utilise des.masselottes constituées par des tôles d'équilibrage 10 dont on associe de préfé- rence une ou plusieurs au tube de liaison 9 ou à l'élé- ment coulissant extérieur 7. Les tôles d'équilibrage 10 sont de préférence fixées au tube de liaison 9 par des soudures par points. x cet effet, et ainsi que ceci res- sort des figures 1 et 2, on prévoit deux zones de liai- son 11, 12. La configuration de la tôle d'équilibrage 10 elle-même et la position des zones de fixation 11, 12 ressortent de la description donnée en regard des figu- res 3 à 8. On peut reconnaître sur la coupe A-A de la figu- re 2 que la tôle d'équilibrage est éloignée de la surfa- ce extérieure du tube de liaison 9 dans la région compri- se entre les deux zones de fixation 11, 12, pour former une fente ouverte. Ceci a pour effet de concentrer la surface de portée sur une aire minimum de sorte qu'on évite le risque de formation de rouille sous la tôle On peut reconnaître également sur les figures 1 et 2 que les deux zones de fixation 11, 12 sont disposées l'une à la suite de l'autre dans la direction de la rotation de l'arbre articulé 1. Sur les figures 3 et 3a, on peut voir une pre- mière forme de réalisation de la tôle d'équilibrage 10. La tôle d'équilibrage 10 est de configuration rectangu- laire. Les surfaces latérales sont désignées par 10a, b, 10c et 10d. Il est prévu deux groupes de fentes 13, 14. Les fentes 13, 14 diminuent la section effective, de sorte que, grâce à la souplesse qui résulte des fentes 13, 14, les déformations qui se produisent dans le tube de liaison peuvent être compensées par une déformation de la tôle d'équilibrage 10. Il est facile de voir que, grace à la présence de fentes 13 et 14 dans un même groupe, on obtient une sorte de double H. Une fente 13 d'un premier groupe et une fente 14 de l'autre groupe possèdent un axe médian 18 comnun. Les fentes 13 et 14 partent des surfaces latérales opposées 10c et 10d res- pectivement de la tôle d'équilibrage 10. Les fentes 13, 14 et les zones de fixation 11, 12 sont agencées de ma- nitre qu'une ligne de jonction fictive 16 qui joint les zones de fixation 11 et 12 coupe les fentes 13, 14 et leur ligne médiane 18. Cet agencement donne la souplesse particulière. Il est visible que la ligne de jonction 16 forme la diagonale de la tôle d'équilibrage rectangulai- re 10. On peut voir sur la figure 3a que, en supplé- ment, le segment intermédiaire 19 compris entre les zo- nes de fixation 11, 12 présente la forme d'un U, sur les branches 20 duquel les régions d'appui 21 sont formées par rabattement. Gr&ce à cette configuration, on obtient une sorte de pont qui admet en outre des variations des positions relatives des deux zones de fixation 11, 12 en présence d'une sollicitation du tube de liaison 9, et qui facilite donc une déformation de la tôle d'équilibra- ge 10. Par ailleurs, les régions d'appui 21 de la tôle d'équilibrage 10 sur le tube de liaison 9 sont concen- trées sur des petites surfaces, de sorte qu'on obtient dans le segment intermédiaire 19 une fente entre la sur- face extérieure du tube de liaison 9 et la tôle d'équili- brage 10. Cette fente agrandie empêche la formation de rouille sous la tôle. En même temps, on réduit ainsi le risque de formation de criques prenant origine dans les zones de fixation 11, 12. Dans la forme de réalisation selon les figures 4 et 4a, il est prévu deux fentes 13, 14 dont l'une part de la surface latérale 10c et l'autre de la surface laté- rale 10d. On obtient de cette façon une configuration en Z. Les deux zones de fixation 11, 12 sont ici aussi dis- posées sur une ligne de jonction 16 s'étendant en diago- nale. Les fentes 13, 14 sont elles aussi d'une configura- tion telle qu'on obtienne une souplesse aussi grande que possible et, de cette façon, une aptitude à la déforma- tion de la tôle d'équilibrage et une adaptation aux con- ditions de tension et de sollicitation du tube de liai- son 9 également aussi grandes que possible. On peut voir sur la figure 4a qui lui correspond que la tôle d'équili- brage 10 est elle aussi d'une configuration en pont. Dans la forme de réalisation selon les figures et 5a, il n'est prévu ici aussi que deux fentes 13, 14 mais ces fentes ne partent pas des surfaces étroites mais au contraire des surfaces latérales larges 10a et lOb et sont disposées au milieu de ces surfaces. La sec- tion résiduelle qui subsiste dans la région centrale per- met avantageusement aux deux segments de la tôle d'équi- librage 10 qui sont fixés au tube de liaison 9 par les zones de fixation 11 et 12 de se déformer. La figure 6 montre encore une autre variante de réalisation de la tôle d'équilibrage 10, dans laquelle il est également prévu deux fentes 13, 14. Les deux fen- tes 13, 14 s'étendent obliquement en partant de surfaces latérales longues opposées lOa et lO0b de la tôle d'équi- librage 10. Les deux zones de fixation 11 et 12 sont dis- posées à peu près au milieu de la dimension longitudina- le des deux fentes 13 et 14, et décalées en direction des surfaces latérales 10c et l0d. Les deux fentes 13, 14 s'étendent parallèlement l'une à l'autre. Dans la forme de réalisation selon la figure 7, il est également prévu deux fentes 13, 14 et ces fentes s'étendent tout d'abord perpendiculairement aux surfaces latérales 10a, lO0b d'o elles partent et, ensuite, paral- lèlement à ces mêmes surfaces latérales 10a, 0lob. La li- gne de jonction 16 passe par les deux zones de fixation 11 et 12 et coupe les fentes 13 et 14. L'orientation des fentes 13, 14 donne naissance à deux petits segments rec- tangulaires au centre desquels sont disposées les zones de fixation 11, 12. Dans la forme de réalisation selon la figure 8, il est prévu deux ajours 13, 14 servant à donner à la tô- le d'équilibrage 10 l'aptitude à la déformation qui est nécessaire. Les deux ajours 13, 14 sont d'une forme en UJ. Les branches 17 de chaque U pointent vers l'une des surfaces latérales courtes, 10c ou l0d respectivement. Dans la région comprise entre deux branches 17 d'un ajour 13 ou 14, est disposé le point de soudure corres- pondant, qui joue le rôle de zone de fixation 11 ou 12. Les deux zones de fixation 11 et 12 sont disposées sur l'axe médian correspondant à la grande dimension longitu- dinale de la tôle d'équilibrage rectangulaire 10. On peut voir que la ligne de jonction 16 coupe les ajours 13 et 14. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1. Masselotte d'équilibrage pour arbres rota- tifs, notamment pour arbres articulés, composée d'une tô- le d'équilibrage représentant la masselotte et qui est fixée à l'arbre par des zones de fixation, caractérisée en ce que, pour la fixation, il est prévu deux zones de fixation ponctuelles (11, 12) espacées l'une de l'autre et en ce que la tôle d'équilibrage (10) présente au moins une fente ou un ajour (13, 14) dans la région com- prise entre les deux zones de fixation (11, 12). 2. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les zones de fixation (11, 12) sont constituées par des points de soudure. 3. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la tdle d'équilibrage (10) est de configuration rectangulaire. 4. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les zones de fixation (11, 12) sont disposées sur une diagonale (16) de la tô- le d'équilibrage (10). 5. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les zones de fixation (11, 12) et la ou chaque fente (13, 14) ou l'ajour ou chaque ajours sont disposés de manière que la ligne de jonction (16) qui joint les zones de fixation (11, 12) coupe la fente ou les fentes ou l'ajour ou les ajours. 6. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que la fente ou chaque fente (13, 14) part d'une surface latérale (10a, b, c, d) de la tôle d'équilibrage (10). 7. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 5, caractérisée en ce que, pour le cas o la t6ôle d'équilibrage (10) présente deux fentes (13, 14), ces fentes partent respectivement des deux surfaces latéra- les opposées (10a, b ou 10c, d) de la tôle d'équilibrage (10). 8. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 6, caractérisée en ce qu'il est prévu deux groupes de fentes (13, 14) qui partent respectivement des des surfaces latérales (10c, dY de la tôle d'équilibrage (10). 9. Masselotte d'équilibrage selon les revendica- tions 1, 3 et 5, caractérisée en ce qu'il est prévu deux ajours (13, 14) en forme de U qui sont disposés à proxi- mité de surfaces latérales opposées (10c, d) de la tôle d'équilibrage (10) et dont les branches (17) sont dispo- sées oour pointer, dans chaque U, vers l'un des deux sur- faces latérales opposées (10a, lob) et les zones de fixa- tion (11, 12) sont disposées entre les branches (17). 10. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 8, caractérisée en ce qu'une fente (13) d'un groupe et une fente (14) de l'autre groupe présentent un ligne médiane commune (18). Il. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce que les deux fentes (13, 14) présentent une ligne médiane (18) commune. 12. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce que les fentes (13, 14) s'étendent tout d'abord perpendiculairement à la surface latérale (10a, b) d'o elles partent et, ensuite, paral- lèlement à'cette même surface latérale (10a, b). 13. Masselotte d'équilibrage selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la tôle d'équilibrage (10) est d'une configuration en U dans la région (19) comprise entre les zones de fixation (11, 12) et les zo- nes de fixation (11, 12) sont associées à des régions d'appui (21) formées par rabattement à partir des bran- ches (20).