Brevet FR2654783A1 — publié le 19910524

i La présente invention se rapporte à un dispositif d'accou- plement d'arbres, doué d'une grande élasticité, notamment pour entraînements de moteurs Diesel, se composant pour l'essentiel d'un moyeu côté menant ou côté mené, d'un anneau de solidari- sation situé sur l'autre côté considéré, et d'un agencement en succession de pièces annulaires intercalaires élastiques et identiques, remplissant la fonction d'une liaison rotative élas- tique entre le moyeu et l'anneau de solidarisation, chaque piè- ce annulaire intercalaire étant formée de deux demi-bagues dis- posées spéculairement en juxtaposition dans le sens axial, et dont chacune présente des disques annulaires métalliques exter- nes qui sont composés de segments annulaires, des segments an- nulaires à coïncidence exacte étant reliés par l'intermédiaire de segments en caoutchouc de même superficie, qui sont implan- tés par vulcanisation sur lesdits segments annulaires et pos- sèdent, dans un plan axial, une section trapézoïdale de largeur croissant vers l'extérieur, les segments annulaires de l'une des demi-bagues étant décalés et les disques annulaires métal- liques centraux des deux demi-bagues, de même que les disques annulaires métalliques externes de pièces annulaires interca- laires voisines, qui portent les uns contre les autres, étant solidarisés mutuellement par blocage sur leurs bords périphéri- ques, et un système de soutien radial étant par ailleurs prévu sur le moyeu. Des dispositifs d'accouplement d'arbres, doués d'une gran- de élasticité et présentant des pièces annulaires intercalaires élastiques entre les parties d'accouplement rigides, sont con- nus sous des réalisations différentes Par exemple, la demande de brevet DE-A-37 10 390 illustre un dispositif d'accouplement d'arbres élastique dans une réalisation présentant une seule et unique pièce annulaire intercalaire élastique Toutefois, lorsque des propriétés d'élasticité rotatoire particulièrement grandes sont exigées, cela ne peut être obtenu, en règle géné- rale, que par un agencement en succession de plusieurs pièces annulaires intercalaires élastiques Dans ce cas, pour éviter des masses à flottement libre sur les pièces annulaires inter- calaires élastiques ajoutées, ainsi que les problèmes corréla- tifs de déséquilibre, il est nécessaire de prévoir sur au moins une partie d'accouplement rigide, pour les pièces annulaires intercalaires élastiques supplémentaires, des systèmes de sou- tien radial des disques annulaires métalliques qui confèrent, à ces disques annulaires métalliques, une souplesse axiale avec mobilité rotatoire. Dans un dispositif d'accouplement d'arbres du type préci- té, doué d'une grande élasticité et comprenant plusieurs ran- gées, l'exigence d'une possibilité de déplacement universel, c'est-à-dire axialement, radialement et angulairement, conti- nue d'être imposée aux arbres Des déplacements angulaires s'accompagnent, sur le dispositif d'accouplement d'arbres, de déplacements radiaux et axiaux combinés, la composante axiale et la composante radiale étant respectivement absorbées, en règle générale, par un accouplement métallique doué de sou- plesse axiale et agencé en succession, et par les éléments en élastomère. Dans un dispositif d'accouplement d'arbres du type décrit ci-avant, doué d'une grande élasticité et muni d'un agencement en succession de pièces annulaires intercalaires élastiques, des déplacements radiaux et angulaires ne peuvent, en perma- nence, être absorbés que par la pièce annulaire intercalaire élastique qui est située le plus à l'avant et enjambe la zone de séparation des arbres, étant donné que, sur les pièces an- nulaires intercalaires élastiques successives, la mobilité an- gulaire est bloquée par le système de soutien radial rigide sur l'une des deux parties d'accouplement rigides En consé- quence, la mobilité angulaire du dispositif d'accouplement d'arbres élastique, dans son ensemble, est respectivement dé- terminée par la pièce annulaire intercalaire élastique consi- dérée qui est située le plus à l'avant, ou par la moitié de cette pièce. Dans de tels dispositifs d'accouplement d'arbres, doués d'une grande élasticité, les forces de réaction appliquées, suite à des déplacements angulaires, à la pièce annulaire in- tercalaire élastique la plus antérieure, ne sont pas sans exer- cer une influence sur la pièce annulaire intercalaire élasti- que suivante dans l'agencement en succession Il en résulte alors, comparativement à un dispositif élastique d'accouple- ment d'arbres de type simple, c'est-à-dire un dispositif pré- sentant une seule et unique pièce annulaire intercalaire élas- tique, des problèmes inattendus qui peuvent affecter négative- ment aussi bien la mobilité angulaire que la fiabilité fonc- tionnelle de l'ensemble d'un dispositif d'accouplement d'arbres doué d'une grande élasticité et comprenant plusieurs rangées. L'invention a par conséquent pour objet, dans un disposi- tif d'accouplement d'arbres doué d'une grande élasticité et équipé d'un agencement en succession de pièces annulaires in- tercalaires élastiques, de réaliser structurellement les sys- tèmes de soutien radial, par eux-mêmes nécessaires sur les piè- ces annulaires intercalaires ajoutées, de telle sorte que la mobilité angulaire de l'ensemble du dispositif d'accouplement ne soit pas dégradée comparativement à un dispositif élastique de type simple. Conformément à l'invention, dans un dispositif du type dé- crit en introduction, cet objet est atteint par le fait qu'une membrane annulaire métallique respective est bloquée, entre les bords périphériques, entre deux pièces annulaires interca- laires axialement voisines, ladite membrane étant en appui ra- dialement rigide sur le moyeu, par son perçage entourant inti- mement ledit moyeu, mais toutefois en appui avec mobilité axia- le et dans le sens périphérique, et étant de surcroît mobile angulairement. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse du système de soutien radial, une bride annulaire à étendue ra- diale d'un coussinet de glissement ou de portée est fixée, au moyen de boulons, sur le perçage de chaque membrane annulaire métallique individuelle; ledit coussinet est à son tour mon- té, sur le moyeu, avec mobilité axiale et rotatoire. En outre, les membranes annulaires métalliques indivi- duelles sont avantageusement réalisées sous la forme de mem- branes annulaires en deux ou plusieurs parties, de façon à autoriser le remplacement d'une membrane annulaire défectueuse sans aucun démontage du dispositif d'accouplement d'arbres. L'avantage essentiel, pouvant être obtenu grâce à l'in- vention, consiste en ce que, tout en conservant le soutien ri- gide dans le sens radial, grâce à l'utilisation de membranes annulaires métalliques mobiles angulairement, les pièces annu- laires intercalaires élastiques individuelles peuvent, en cas de survenance de déplacements angulaires, s'adapter aux mouve- ments consécutifs de la pièce annulaire intercalaire élastique occupant la position la plus antérieure dans l'agencement en succession, si bien que la mobilité angulaire de tout le dis- positif d'accouplement s'en trouve favorablement influencée et notablement améliorée Un autre avantage prodigué consiste en ce que, dans la réalisation classique des pièces annulaires intercalaires élastiques individuelles respectivement consti- tuées de deux demi-bagues spéculairement identiques, une mem- brane annulaire métallique mobile angulairement est nécessaire uniquement entre les pièces annulaires intercalaires élastiques qui sont respectivement voisines dans le sens axial, c'est-à- dire qu'il est possible de renoncer à un système de soutien radial des disques annulaires métalliques respectivement cen- traux des moitiés d'une pièce annulaire intercalaire élasti- que, appliquées l'une contre l'autre. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins an- nexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale, selon la ligne I-I de la figure 2, du dispositif d'accouplement d'arbres doué d'une grande élasticité; et la figure 2 est une vue en bout de la pièce annulaire in- tercalaire élastique située le plus à l'avant, sans l'anneau de solidarisation qui forme la seconde partie d'accouplement rigide à côté du moyeu. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les dessins, il s'agit d'un dispositif d'accouplement d'arbres qui est doué d'une grande élasticité, et comprend trois pièces annulaires intercalaires élastiques, identiques les unes aux autres et agencées en succession L'une des parties rigides d'accouple- ment est réalisée sous la forme d'un moyeu 1 s'étendant, dans le sens axial, jusqu'à proximité de la seconde partie rigide d'accouplement matérialisée, dans ce cas, par un anneau de so- lidarisation 2 Une aile extérieure 3, ménagée solidairement sur l'extrémité externe du moyeu 1, sert à la fixation d'une bague d'entraînement 4 L'organe de liaison, entre l'aile ex- térieure 3 et la bague d'entraînement 4, est une bague 5 du type membrane, qui consiste en de l'acier à ressorts et auto- rise, entre le moyeu 1 et l'anneau de solidarisation 2, une certaine mobilité axiale qui est nécessaire pour contrebalan- cer d'éventuels déplacements axiaux des arbres devant être so- lidarisés. La bague 5 du type membrane est assujettie en rotation à l'aile extérieure 3 au moyen d'un anneau de serrage 6, la for- ce de serrage étant engendrée par un certain nombre de boulons de blocage 7 respectivement retenus dans des perçages traver- sants qui sont ménagés dans l'aile extérieure 3 et dans l'an- neau de serrage 6, et se succèdent à des intervalles égaux sur le pourtour Sur un cercle primitif intérieur, l'aile extérieu- re 3 et l'anneau de serrage 6 présentent d'autres perçages traversants coïncidents dans lesquels sont logés, mécanique- ment, des coussinets de blocage 8 connus par eux-mêmes et as- surant, en association avec les boulons de blocage 7, l'asser- vissement en rotation entre les parties 3 et 6. La bague d'entraînement 4 présente, sur un cercle primi- tif intérieur, un certain nombre de perçages traversants dans lesquels est retenu, à chaque fois, un boulon de liaison 9 dont les extrémités font saillie vers l'extérieur L'extrémité saillante des boulons de liaison 9 traverse un élément respec- tif de portée 10 à souplesse limitée, dans un perçage d'une bague de liaison Il reliée en souplesse, à la bague 5 du type membrane, par l'entremise des éléments de portée 10 Cette réalisation autorise une flexion de la bague 5 du type membra- ne dans des directions axialement opposées, sans qu'il soit à craindre que des contraintes transversales soient respective- ment imposées aux boulons de liaison 9 ou à la bague d'entrai- nement 4. Les éléments constitutifs décrits ci-avant forment un ac- couplement métallique rigide en rotation, mais toutefois sou- ple axialement et angulairement Cet accouplement métallique peut, tout aussi bien, être réalisé sous la forme d'un accou- plement classique à éclisses. Comme déjà mentionné, trois pièces annulaires intercalai- res élastiques A, B et C sont agencées en succession pour as- surer la souplesse élastique rotatoire du dispositif d'accou- plement d'arbres Chaque pièce annulaire intercalaire élasti- que individuelle est formée de deux demi-bagues identiques qui sont disposées spéculairement en juxtaposition par rapport à leur plan de séparation, transversal à l'axe de rotation du dispositif d'accouplement Chaque demi-bague respective Ai ou A 2 est subdivisée, dans le sens circonférentiel, en un même nombre de segments annulaires (il en va de même pour les piè- ces annulaires intercalaires B et C) Dans l'exemple de réali- sation, chaque demi-bague considérée Ai ou A 2 se compose, à chaque fois, de quatre segments annulaires mutuellement iden- tiques La configuration de section transversale de segments annulaires métalliques externe et interne 12 et 13, faisant partie d'une demi-bague, est mise en évidence sur la figure 2. Entre les segments annulaires métalliques à coïncidence exacte 12, 13 d'une demi-bague considérée Ai ou A 2, des segments 14 en caoutchouc, présentant pour l'essentiel la même superficie, sont respectivement implantés par vulcanisation sur les surfa- ces internes des parois desdits segments annulaires métalli- ques 12 et 13. Les pièces annulaires intercalaires élastiques A, B et C possèdent, en coupe transversale dans un plan axial, la forme trapézoïdale visible sur la figure 1 Une telle configuration est fondamentalement connue Elle sert à économiser du caout- chouc et, par conséquent, à réduire simultanément le poids. Les segments annulaires métalliques 12 et 13 présentent, sur leur pourtour extérieur, des rebords de solidarisation 15 et 16 qui font radialement saillie par rapport au segment 14 en caoutchouc, et comportent chacun un certain nombre de per- çages traversants 18 répartis, sur la circonférence, selon un espacement égal Sur chaque pièce annulaire intercalaire indi- viduelle A, B ou C, les segments des demi-bagues sont mutuel- lement décalés de la moitié de l'espacement nominal entre seg- ments Lorsque les segments annulaires ainsi disposés sont as- sujettis les uns aux autres par blocage, au moyen de boulons 19, sur les segments annulaires métalliques internes 13 en contact mutuel, il est donné naissance à un corps annulaire fermé, c'est-à-dire à une pièce annulaire intercalaire A, B ou C fermée et autonome Les pièces annulaires intercalaires A, B et C ainsi formées sont rassemblées en un empilement de pièces annulaires intercalaires appliquées les unes contre les autres, comme l'illustre la figure 1 Le blocage réciproque est assuré à l'aide de boulons 20 logés, par concordance de formes, dans deux perçages traversants respectifs 17 pratiqués dans les re- bords externes 15 de deux pièces annulaires intercalaires A et B ou B et C, portant respectivement l'une contre l'autre Il convient de noter que les bords périphériques des segments an- nulaires métalliques externes 12 sont perpendiculaires à l'axe de rotation, et présentent des surfaces extérieures de contact dont le plan s'étend parallèlement à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, et donc aussi parallèlement aux surfaces de contact ménagées sur l'anneau de solidarisation 2 et sur la bague d'entraînement 4. Entre les surfaces extérieures de contact susmentionnées, une membrane annulaire métallique respective 21 ou 22 mobile angulairement est bloquée, par son bord périphérique, entre deux pièces annulaires intercalaires voisines A et B ou B et C. La membrane annulaire métallique 21 ou 22 présente un perçage interne, respectivement une ouverture circulaire qui entoure intimement l'enveloppe externe du moyeu 1 Une bride annulaire 23 est bloquée, sur ce perçage interne, à l'aide d'une bague de pression 24 et au moyen d'un certain nombre de boulons 25. La bride annulaire 23 est façonnée d'une seule pièce, exté- rieurement, sur un coussinet de glissement 26 monté, sur la surface de l'enveloppe du moyeu 1, avec faculté de rotation et avec mobilité limitée dans le sens axial Le système de soutien des pièces annulaires intercalaires A, B et C sur le moyeu 1, ainsi obtenu, est radialement rigide mais mobile d'une course angulaire limitée. Les pièces annulaires intercalaires A, B et C agencées en succession, qui sont reliées rigidement les unes aux autres et matérialisent, conjointement, l'organe de liaison à élasticité rotatoire entre l'anneau de solidarisation 2 et le moyeu 1, sont assujetties par les rebords périphériques axialement ex- ternes 15, à l'aide de boulons 27 et 28, d'une part à l'anneau de solidarisation 2 et d'autre part à la bague d'entraînement 4. Comme le montrent les dessins, chaque segment annulaire individuel présente des évidements 29 qui s'étendent axiale- ment, respectivement d'une face externe à la face externe op- posée, c'est-à-dire traversent avec coïncidence exacte les segments annulaires métalliques 12, 13 et le segment interne 14 en caoutchouc Les évidements 29 peuvent être ménagés d'une longueur plus ou moins grande dans le sens circonférentiel. Toutefois, leur longueur doit être calculée de telle sorte que les évidements 29 concordent au moins partiellement lorsque les segments annulaires sont agencés avec décalage dans les deux demi-bagues d'une pièce annulaire intercalaire élastique A, B ou C, ce qui ménage, dans la zone de concordance, un pas- sage s'étendant d'une face externe à l'autre face externe de la pièce annulaire intercalaire élastique A, B ou C considérée. Ces évidements 29 agissent comme des canaux de ventilation, qui contribuent à améliorer la dissipation de chaleur hors de la région centrale des segments individuels 14 en caoutchouc. Les segments annulaires métalliques internes 13 présen- tent, dans le rebord externe 16, des échancrures rentrantes semi-circulaires 30 dont le nombre correspond à celui des per- çages traversants 17 pratiqués dans les segments annulaires métalliques externes 12, et qui sont alignées avec lesdits perçages 17 dans le sens axial Grâce à ces échancrures ren- trantes 30, les boulons 20, 27 et 28 peuvent être déposés et posés sans problème dans un dispositif d'accouplement d'arbres en service, doué d'une grande élasticité De la sorte, les pié- ces annulaires intercalaires élastiques A, B et C peuvent être interchangées totalement ou partiellement sur le lieu d'utili- sation Si nécessaire, par exemple lorsque les moitiés des piè- ces annulaires intercalaires A, B et C sont relativement étroi- tes dans le sens axial, des échancrures rentrantes correspon- dantes peuvent également être prévues dans les rebords péri- phériques 15 des segments annulaires métalliques externes 12. Comme le met clairement en évidence la figure 1, la pièce annulaire intercalaire élastique A occupant la position la plus antérieure est retenue rigidement dans le sens radial, d'une part sur le moyeu 1 par l'intermédiaire de ses segments annu- laires métalliques 12, et d'autre part sur l'anneau de solida- risation 2, également par l'intermédiaire de ses segments an- nulaires métalliques 12 Cette pièce annulaire intercalaire élastique enjambe ainsi la zone de séparation entre les arbres solidarisés et elle détermine, par sa propre faculté de dépla- cement radial et angulaire, les propriétés corrélatives de tout le dispositif d'accouplement d'arbres, doué d'une grande élas- ticité Grâce aux membranes annulaires métalliques 21 et 22 mobiles angulairement, les forces, qui sont répercutées lors de déplacements angulaires sur les pièces annulaires interca- laires élastiques ajoutées B et C, à partir de la pièce annu- laire intercalaire élastique A la plus antérieure, peuvent être absorbées avec souplesse élastique en concordance avec les exigences considérées. Le système de soutien radial des pièces annulaires inter- calaires élastiques ajoutées, mobile angulairement et d'un ty- pe nouveau, peut tout aussi bien être appliqué à des disposi- tifs d'accouplement d'arbres dans lesquels les pièces annulai- res intercalaires agencées en succession sont d'une réalisa- tion structurelle autre, dans lesquelles, par exemple, les seg- ments en caoutchouc présentent une section transversale autre, ou bien sont conçus comme des bagues fermées monobloc. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. -R E V E N D I C A T I O N S- 1 Dispositif d'accouplement d'arbres, doué d'une grande élasticité, notamment pour entraînements de moteurs Diesel, se composant pour l'essentiel d'un moyeu côté menant ou côté mené, d'un anneau de solidarisation situé sur l'autre côté considéré, et d'un agencement en succession de pièces annulaires interca- laires élastiques et identiques, remplissant la fonction d'une liaison rotative élastique entre le moyeu et l'anneau de soli- darisation, chaque pièce annulaire intercalaire étant formée de deux demibagues disposées spéculairement en juxtaposition dans le sens axial, et dont chacune présente des disques annu- laires métalliques externes qui sont composés de segments annu- laires, des segments annulaires à coïncidence exacte étant re- liés par l'intermédiaire de segments en caoutchouc de même su- perficie, qui sont implantés par vulcanisation sur lesdits seg- ments annulaires et possèdent, dans un plan axial, une section trapézoïdale de largeur croissant vers l'extérieur, les segments annulaires de l'une des demi-bagues étant décalés et les disques annulaires métalliques centraux des deux demi-bagues, de même que les disques annulaires métalliques externes de pièces annu- laires intercalaires voisines, qui portent les uns contre les autres, étant solidarisés mutuellement par blocage sur leurs bords périphériques, et un système de soutien radial étant par ailleurs prévu sur le moyeu, dispositif caractérisé parle fait qu'une membrane annulaire métallique respective ( 21 ou 22) est bloquée, entre les bords périphériques ( 15), entre deux pièces annulaires intercalaires (A, B, C) axialement voisines, ladite membrane étant en appui radialement rigide sur le moyeu, par son perçage entourant intimement ledit moyeu ( 1), mais toute- fois en appui avec mobilité axiale et dans le sens périphéri- que, et étant de surcroît mobile angulairement. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une bride annulaire ( 23) à étendue radiale d'un coussinet de glissement ( 26) monté sur le moyeu ( 1) est fixée, au moyen de boulons ( 25), sur le perçage de chaque membrane annulaire métallique ( 21, respectivement 22). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque membrane annulaire métallique ( 21, res- pectivement 22) est réalisée, dans le sens circonférentiel, sous la forme d'une bague en deux ou plusieurs parties.