Brevet FR2660718A1 — publié le 19911011

Accouplement combiné La présente invention concerne un accouplement combiné, du type comprenant un accouplement de sécurité à entraînement par friction, servant à interrompre, en fonction de la charge, la transmission de force dans une ligne d'entraînement et comportant deux moitiés d'accouplement, coaxiales l'une à l'autre, qui sont agencées de façon à pouvoir être déplacées en rotation dans des sens opposés et sont agencées de façon à pouvoir être rendues solidaires par entraînement par friction sous l'action d'un élément hydraulique de serrage. Les accouplements de ce type sont utilisés, en particulier dans la grosse construction mécanique, dans une ligne d'entraînement qui est soumise à des sollicitations présentant de fortes fluctuations et dans laquelle le couple de rotation peut brusquement prendre une valeur qui excède la capacité de transmission du moteur d'entraînement et/ou du réduc- teur interposé, ou encore d'autres éléments composants Pour la protéger d'une détérioration et d'interruptions de fonctionnement, on interpose dans la ligne d'entraînement des accouplements de sécurité qui doivent réagir le plus rapidement possible à des couples de rotation d'une valeur élevée inacceptable. Un accouplement de sécurité de ce type est connu par DE-A-3 638 596 Cet accouplement constitue l'élément intermédiaire entre un arbre de transmission et un bout d'arbre, par exemple un bout d'arbre d'un laminoir L'agencement est dans ce cas tel que les deux moitiés d'accouple- ment sont disposées l'une dans l'autre d'une manière coaxiale et suivant un montage rotatif C'est un élément de serrage entourant la moitié extérieure d'accouplement qui sert à transmettre le couple de rotation, cet élément de serrage comportant une chambre de pression disposée intérieurement et pouvant être alimentée sous une pression élevée Lors d'une application de pression à partir de l'extérieur, les deux moitiés d'accouplement qui se trouvent à l'intérieur sont serrées, de sorte qu'elles sont en mesure de transmettre le couple de rotation par entraînement par friction. Si, dans le cas d'un excès de charge, il doit se produire un glissement entre les deux moitiés d'accouplement, la pression élevée régnant dans l'élément de serrage est annulée au moyen d'un dispositif de déclenchement, de sorte que la transmission du couple de rotation entre les deux moitiés d'accouplement se trouve interrompue Bien que, de ce fait, la transmission des forces soit interrompue de manière brusque, la machine entraînée reste toutefois en même temps dans l'état qui a conduit à la formation d'un couple de rotation maximal et au déclenchement de l'accou- plement de sécurité Ce n'est en recréant à nouveau la capacité totale de transmission de l'accouplement de sécurité qu'il est possible de remettre la machine en service A cette occasion, il se présente le risque que l'accouplement de sécurité fonctionne à nouveau immédiatement Même l'élimination des causes de dérangement peut constituer une grave gêne pour le fonctionnement, notamment lorsqu'à cette occasion, la pièce travaillée ou la machine elle-même en subit les conséquences, par exemple en raison d'un lingot pour laminage qui est porté au rouge. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un accouplement de sécurité, du type décrit, qui permette un fonctionnement de secours en dépit d'une interruption de la transmission des forces. A cet effet, l'invention a pour objet un accouplement combiné, du type précité, caractérisé en ce qu'il est associé à l'accouplement de sécurité un second accouplement, servant d'accouplement auxiliaire, qui est monté en parallèle entre lespremière et seconde moitiés d'accouplement et qui réunit cet dernières entre elles de façon à permettre la transmis- sion des forces lorsque l'entraînement par friction du premier accouplement de sécurité est interrompu. Ainsi, le second accouplement, monté en parallèle sur l'accou- plement de sécurité, complète ce dernier Pour la ligne d'entraînement, dont le couple de rotation maximale admissible à transmettre vient de se trouver dépassé, cela signifie qu'un fonctionnement de secours est possible sans limiter le couple de rotation maximal au moins jusqu'à l'élimination des causes de dérangement qui sont responsables du déclenchement du dispo- sitif de sécurité Cela facilite considérablement le déroulement du fonctionnement et permet en outre dans de nombreux cas une réactivation plus rapide de l'accouplement de sécurité proprement dit. D'une manière avantageuse, il peut être prévu que l'accouplement auxiliaire, qui est monté parallèlement à l'accouplement de sécurité, soit réalisé de façon à pouvoir faire l'objet d'un glissement. Suivant un premier mode de réalisation conforme à l'invention, que cette dernière particularité soit prévue ou non, les deux moitiés d'accouplement peuvent avantageusement être rendues solidaires en rotation en permanence par l'intermédiaire de l'accouplement auxiliaire et, dans ce cas, l'accouplement auxiliaire est de préférence réalisé sous la forme d'un embrayage conique comportant des anneaux de friction agissant axialement, sous la sollicitation d'un ressort, entre les moitiés d'accouplement. Ainsi, l'accouplement auxiliaire peut être l'objet d'une solidarisation permanente en rotation et sert d'embrayage, à l'aide des anneaux de friction, par exemple coniques, soumis à une sollicitation élastique, ces anneaux de friction se trouvant sous la force élastique axiale et réunissant entre elles les deux moitiés d'accouplement en permet- tant une solidarisation en rotation et un entraînement par friction. Suivant un autre mode de réalisation conforme à l'invention, que la particularité sus-indiquée soit prévue ou non, l'accouplement auxiliaire peut être avantageusement réalisé sous la forme d'un accouplement pouvant être mis en service De préférence, l'accouplement auxiliaire peut être réalisé sous la forme d'un embrayage de type électromagnétique à commande à distance Il peut aussi être prévu que l'accouplement auxiliaire soit réalisé sous la forme d'un embrayage commandé par un fluide sous pression. Dans ce cas, l'accouplement auxiliaire n'entre pas immédiatement en action lorsque l'accouplement de sécurité s'est déclenché, ainsi que cela est le cas dans le mode de réalisation précédent Un embrayage pouvant être mis en service a l'avantage de pouvoir être commandé de façon qu'il ne se produise pas un fonctionnement de secours dont la durée soit d'une longueur arbi- traire. Suivant encore un autre mode de réalisation conforme à l'inven- tion, il peut être prévu que l'accouplement auxiliaire soit réalisé sous la forme d'un accouplement pouvant être mise en service et agissant par complémentarité de formes De préférence, l'accouplement auxiliaire est agencé de façon à pouvoir s'embrayer sous l'effet d'une commande à distance et à pouvoir se débrayer sous l'effet d'une charge Ainsi, bien que l'accouplement auxiliaire puisse s'embrayer aussi sous l'effet d'une commande à distance, il peut se débrayer de lui-même lorsque le couple de rotation excède une valeur déterminée Dans ce cas, il peut être prévu que l'accouplement auxiliaire comprenne des pièces comportant des dentures frontales qui peuvent être amenées en prise par une translation axiale, ces dentures frontales comportant des flancs inclinés le long desquels l'accou- plement auxiliaire peut être débrayé, en cas d'excès de charge, à l'encon- tre de l'action de la force axiale de déplacement en translation (vérin de commande) L'accouplement auxiliaire peut alors être à commande électroma- gnétique Les dentures frontales à flancs inclinés étant prévues entre les deux moitiés d'accouplement, la force d'actionnement prévue pour l'embra- yage de l'accouplement auxiliaire est vaincue en cas d'excès de charge, tandis que le vérin hydraulique peut servir à l'embrayage de cet accou- plement. D'une manière avantageuse, il peut être prévu que le dispositif d'actionnement de l'accouplement auxiliaire soit disposé en une position fixe, sans être rotatif, à côté de l'accouplement combiné Ainsi, ce dispo- sitif d'actionnement de l'accouplement auxiliaire, que ce soit un électro- aimant, ou un vérin hydraulique, n'est pas disposé sur l'accouplement combiné lui-même, mais d'une manière fixe, sans être rotatif, à côté de l'accouplement combiné Cet agencement simplifie la structure interne et la commande de l'accouplement combiné et accroit en même temps la fiabilité qui est requise tout particulièrement en grosse construction mécanique. Avantageusement, le vérin d'actionnement peut être fixé sur l'accouplement combiné et peut comporter une amenée de fluide sous pression alimentée à partir de l'extérieur Avantageusement encore, lorsqu'il en est prévu un, l'aimant d'actionnement de l'embrayage peut être fixé sur l'accouplement combiné et peut être commandé au moyen d'une amenée de courant par l'intermédiaire de bagues collectrices et de balais Il s'agit là de formes de réalisation dans lesquelles, dans le but d'obtenir des ensembles prêts au montage et de faible encombrement, les dispositifs d'actionnement, à savoir le vérin hydraulique ou l'électro- aimant, sont intégrés directement dans l'accouplement auxiliaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un accouplement combiné comportant un accouplement auxiliaire agissant par complémentarités de forme et pouvant être mis en service, la figure 2 représente une structure conforme à la figure 1, comportant un actionnement hydraulique intégré, la figure 3 représente un accouplement combiné comportant un embrayage auxiliaire pouvant être mis en service par voie électromagné- tique, la figure 4 représente une structure conforme à la figure 3 comportant un électro-aimant intégré et la figure 5 représente un accouplement combiné comportant un accouplement auxiliaire dont la mise en service ne peut pas être commandée. La figure 1 représente un accouplement combiné comprenant un accouplement de sécurité 1 et un accouplement auxiliaire 12 Une première moitié d'accouplement 4 est réalisée sous la forme d'une bride d'arbre de transmission 2 qui doit transmettre un couple de rotation à un arbre 3 Une seconde moitié d'accouplement 5 est réalisée sous la forme d'un manchon tubulaire de friction 6 disposé d'une manière coaxiale à l'intérieur de la première moitié d'accouplement 4 et, au moyen d'un palier 7, elle est montée de façon à pouvoir, dans un état hors-charge, tourner à l'intérieur de cette première moitié d'accouplement Cette dernière est entourée d'une manière étanche par un élément annulaire de serrage 8 Cet élément de serrage 8 comporte une chambre de pression 9, disposée intérieurement, qui s'étend dans le sens longitudinal, mais ne possède qu'une faible étendue radiale et qui peut être remplie d'un fluide sous pression élevée par l'intermédiaire d'un raccord fileté 10 Lorsque cet élément de serrage est mis sous pression, la pression se propage radialement vers l'intérieur pour s'exercer sur la première moitié d'accouplement 4 et, par celle-ci, sur le manchon de friction 6 et l'arbre 3, de sorte qu'il se crée une liaison d'entraînement par friction entre la bride 2 et l'arbre 3 Ainsi que cela est connu en soi, l'extrémité radialement la plus extérieure du raccord fileté 10 se trouve disposée à l'intérieur d'une ouverture d'une bague de déclenchement 11 qui est fixée sur une bague d'accouplement 14 Pour sa part, cette bague d'accouplement 14 est mobile axialement, mais est fixée sur le manchon de friction 6, de façon à en être solidaire en rotation, par l'intermédiaire d'une denture d'arbre cannelé 17 De ce fait, la bague de déclenchement 11 est associée à l'état momentané du manchon de friction 6 ou de l'arbre 3 en rotation Si, entre la bride 2 et le manchon de friction 6, il se produit un phénomène de glissement dû à un couple de rotation accru, l'extrémité la plus extérieure du raccord fileté 10 se trouve cisaillée, de sorte que la chambre de pression 9 se vide, ce qui entraîne une liberté de déplacement entre la bride 2 et le manchon de friction 6. Grâce à l'élément de serrage 8, l'accouplement combiné joue le râle d'un accouplement de sécurité. En vue de permettre un fonctionnement provisoire de secours à la machine dans la ligne d'entraînement de laquelle est interposé le présent accouplement combiné, un accouplement auxiliaire pouvant être mis en service 12 est monté en pont entre les deux moitiés d'accouplement 4 et 5. A cet effet, une denture frontale 13 est prévue tant sur l'extrémité frontale de la partie tubulaire de la bride 2 que sur la bague d'accouple- ment 14 En fonctionnement normal, un ressort écarteur 18 maintient cette bague d'accouplement 14 hors de prise par un déplacement en translation sur la denture d'arbre cannelé 17 L'embrayage de l'accouplement auxiliaire 12 s'obtient sous l'action d'une bague de pression 16 prenant appui axialement sur la bague de déclenchement 11 A cet effet, il s'exerce sur la bague de pression 16 une force de déplacement axial en translation qui est fournie soit par un vérin hydraulique 15, soit, à la place de celui-ci, par un électro-aimant 26, de fonction équivalente Le dispositif d'actionnement prévu pour la bague de pression 16, c'est-à- dire le vérin hydraulique 15 ou l'électro-aimant 26, est monté d'une manière fixe, donc non rotative, à côté de l'accouplement combiné De préférence, deux vérins hydrauliques 15 ou électro-aimants 26 sont disposés sur la bague de pression 16 afin d'assurer un engrènement uniforme de la bague d'accouplement 14 dans la denture 13 Le dimensionnement de l'accouplement auxiliaire 12 est choisi, en tenant compte des dimensions extérieures, de telle façon que puisse être transmis entre les première et seconde moitiés d'accouplement 4 et 5 un couple de rotation qui soit juste suffisant pour permettre un fonctionne- ment de courte durée de la machine et l'élimination de la cause ayant fait intervenir l'accouplement de sécurité. La denture 13 est de préférence réalisée avec des flancs inclinés Il se produit de ce fait une force, due au couple de rotation et orientée axialement, s'exerçant à l'encontre de l'action du ressort écar- teur 18 Pour un couple déterminé de rotation, l'équilibre est alors vaincu et la denture 13 vient automatiquement hors de prise De ce fait, l'accou- plement auxiliaire 12 joue aussi le rôle d'un accouplement de sécurité. La figure 2 représente un accouplement combiné, analogue au mode de réalisation de la figure 1, dans lequel il est prévu un accouplement auxiliaire 22 à actionnement directement intégré A cet effet, la bague d'accouplement 24 est réalisée sous la forme d'un cylindre de vérin pouvant se déplacer axialement en translation L'amenée de fluide sous pression s'effectue, à l'aide d'une liaison par tuyau souple 23, par un joint tournant 25 qui est monté de manière étanche dans la bague d'accouplement 24 La pression introduite se propage radialement vers l'intérieur Une pièce extrême de forme coudée/,-prévue sur le manchon de friction 6, consti- tue dans ce cas le piston fixe de l'agencement de vérin de la bague d'accouplement 24 De préférence, on ne monte alors la liaison par tuyau souple 23 sur le joint tournant 25 que dès que l'accouplement de sécurité a joué son rôle et qu'un fonctionnement de secours au moyen de l'accouplement auxiliaire 22 est nécessaire La liaison par tuyau souple 23 n'est dans ce cas réalisée que pour le fonctionnement de secours suivant l'intervention de l'accouplement de sécurité 1 et elle n'est pas en permanence prête à fonctionner. La figure 3 représente un accouplement combiné dont l'accouple- ment de sécurité correspond à celui des formes de réalisation des figures 1 et 2 Il est prévu un accouplement auxiliaire pouvant être mis en service 32 qui est réalisé sous la forme d'un embrayage à friction A cet effet, il est disposé, sur la partie tubulaire de la bride 2, des plaquettes inté- rieures 33 et, à l'intérieur de la bague de déclenchement 11, des plaquettes extérieures 34, les unes et les autres plaquettes pouvant provoquer un entraînement par friction sous l'action d'une plaque d'armature 35 et d'un électro-aimant 36 disposé à l'extérieur de l'accouplement combiné Dans ce cas, la bague de déclenchement 11 est fixée sur le manchon de friction 6 sans possibilité de déplacement axial. A la figure 4, il est représenté un accouplement combiné confor- me à la réalisation de la figure 3, mais dans lequel toutefois l'accouple- ment auxiliaire 42 comporte un électro-aimant 46 fixé sur la bague de déclenchement 11 de façon à pouvoir tourner avec celui-ci L'apport de courant à l'électro-aimant 46 s'effectue dans ce cas au moyen de bagues collectrices 43 et de balais 44. Toutes les structures des accouplements combinés à accouplement auxiliaire pouvant être mis en service qui ont été décrites et correspon- dent aux figures 1 à 4 peuvent être réalisées avec un accouplement auxiliaire au choix à actionnement par fluide sous pression ou à action- nement électromagnétique Dans ce cas, il est chaque fois possible de prévoir un agencement comportant une fixation séparée, non rotative, à côté de l'accouplement auxiliaire, par exemple avec un électro-aimant sans bague collectrice, ou bien un agencement intégré comportant un joint tournant permettant le passage du fluide sous pression ou l'amenée de courant au moyen de bagues collectrices et de balais. La figure 5 montre un accouplement combiné comportant un accou- plement auxiliaire 52 dont la mise en service ne peut pas être commandée. La bague de déclenchement 11 se prolonge, vers le manchon de friction 6, par une plaque de friction 53 A l'intérieur de la bague de déclenchement 11, il est disposé des anneaux de friction 54 qui ont une forme de préfé- rence conique sur leur contour périphérique extérieur et qui, sous l'action d'un ressort écarteur 55, s'appuient sur des contre-surfaces associées prévues respectivement sur la bague de déclenchement et sur la bague de friction 53 Du côté situé vers l'intérieur dans le sens radial, ces anneaux de friction 54 prennent appui sur la partie tubulaire de la bride 2, de façon à en être solidaires en rotation, au moyen d'une denture d'arbre cannelé 56 Il existe de cette manière entre les deux moitiés d'accouplement 4 et 5 une jonction qui est permanente, à savoir par l'intermédiaire de la face frontale de la bride 2, des anneaux de friction 54 et de la bague de déclenchement 11 ou la plaque de friction 53 associée au manchon de friction Lorsqu'au moyen de l'élément de serrage 8, l'accou- plement de sécurité transmet le couple de rotation, par entraînement par friction, entre les deux moitiés d'accouplement 4 et 5, l'accouplement auxiliaire 52 est alors hors service S'il apparaît un excès de couple de rotation provoquant un déclenchement de l'accouplement de sécurité, l'accouplement auxiliaire 52 prend alors immédiatement en charge le couple de rotation entre les deux moitiés d'accouplement 4 et 5, un fonctionnement avec glissement se produisant d'abord éventuellement aussi à l'intérieur de l'accouplement auxiliaire 52 L'avantage de cette forme de réalisation réside toutefois dans le fait qu'aucune manoeuvre de mise en service, ni aucune opération correspondante de montage n'est nécessaire, étant donné qu'on se base sur le fait que l'accouplement auxiliaire 52 n'a à transmet- tre que le couple de rotation nécessaire pour un fonctionnement de secours de courte durée Il en résulte donc pour l'accouplement auxiliaire 52 une fonction supplémentaire de sécurité. REVENDICATIONS 1 Accouplement combiné, du type comprenant un accouplement de sécurité à entraînement par friction, servant à interrompre, en fonction de la charge, la transmission de force dans une ligne d'entraînement et comportant deux moitiés d'accouplement, coaxiales l'une à l'autre, qui sont agencées de façon à pouvoir être déplacées en rotation dans des sens oppo- sés et sont agencées de façon à pouvoir être rendues solidaires par entraî- nement par friction sous l'action d'un élément hydraulique de serrage, caractérisé en ce qu'il est associé à l'accouplement de sécurité ( 1) un second accouplement ( 12, 22, 32), servant d'accouplement auxiliaire, qui est monté en parallèle entre les première et seconde moitiés d'accouple- ment ( 4, 5) et qui réunit cet dernières entre elles de façon à permettre la transmission des forces lorsque l'entraînement par friction du premier accouplement de sécurité ( 1) est interrompu. 2 Accouplement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire ( 12, 22, 32) est réalisé de façon à pouvoir faire l'objet d'un glissement. 3 Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux moitiés d'accouplement ( 4, 5) sont rendues solidaires en rotation en permanence par l'intermédiaire de l'accouplement auxiliaire ( 32). 4 Accouplement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire ( 32) est réalisé sous la forme d'un embra- yage conique comportant des anneaux de friction ( 34) agissant axialement, sous la sollicitation d'un ressort, entre les moitiés d'accouplement ( 4, ). Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire ( 12, 22) est réalisé sous la forme d'un accouplement pouvant être mis en service. 6 Accouplement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire ( 32, 42) est réalisé sous la forme d'un embrayage ( 33, 34, 35, 36) de type électromagnétique à commande à distance. 7 Accouplement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire est réalisé sous la forme d'un embrayage commandé par un fluide sous pression. 8 Accouplement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire ( 12) est réalisé sous la forme d'un accou- plement ( 13, 14, 15) pouvant être mis en service et agissant par complé- mentarité de formes. 9 Accouplement suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire ( 12) est agencé de façon à pouvoir s'embrayer sous l'effet d'une commande à distance et à pouvoir se débrayer sous l'effet d'une charge. Accouplement suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire ( 12) comprend des pièces ( 2, 14) comportant des dentures frontales ( 13) qui peuvent être amenées en prise par une translation axiale, ces dentures frontales ( 13) comportant des flancs inclinés le long desquels l'accouplement auxiliaire ( 12) peut se débrayer, en cas d'excès de charge, à l'encontre de l'action de la force axiale de déplacement en translation (vérin de commande 15). 11 Accouplement suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'accouplement auxiliaire ( 12) est à commande électromagnétique. 12 Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 6 et 11, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement ( 15, 26) de l'accouplement auxiliaire ( 12, 22) est disposé en une position fixe, sans être rotatif, à côté de l'accouplement combiné. 13 Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le vérin d'actionnement est fixé sur l'accou- plement combiné ( 1, 12) et comporte une amenée de fluide sous pression ( 23, ) alimentée à partir de l'extérieur. 14 Accouplement suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'aimant ( 36) d'actionnement de l'embrayage est fixé sur l'accouplement combiné ( 1, 42) et est commandé au moyen d'une amenée de courant par l'intermédiaire de bagues collectrices ( 43) et de balais ( 44).