Brevet FR2663698A1 — publié le 19911227

i "Dispositif d'accouplement à entraînement par fric- tion, pour rendre solidaires en rotation deux parties constitutives coaxiales, par exemple, un moyeu et un arbre". L'invention concerne un dispositif d'accou- plement à entraînement par friction pour rendre soli- daires en rotation, de façon amovible, deux parties constitutives coaxiales, par exemple un moyeu et un arbre, avec les particularités suivantes: a) une partie externe tournée vers le moyeu et une partie interne tournée vers l'arbre délimitent un espace annulaire conique s'étendant axialement et étanche à la pression vers l'extérieur, b) dans cet espace annulaire se trouve un piston annu- laire conique dont les surfaces enveloppes s'appli- quent, de façon étanche contre les surfaces enve- loppes de l'espace annulaire, et qui est suscepti- ble de se déplacer axialement dans l'espace annu- laire, tandis que ses faces frontales délimitent avec cet espace annulaire, des chambres de pres- sion, c) à chaque chambre de pression aboutit un canal pour amener du fluide sous pression, qui est susceptible d'être envoyé dans respectivement une des deux chambres de pression, à partir d'une source haute pression. Un dispositif d'accouplement de ce type est connu par le document EP-0 178 300 (US-4 616 948) Ce dispositif d'accouplement connu comporte une partie externe et une partie interne qui délimitent entre elles en direction axiale, un espace annulaire conique et étanche à la pression Dans cet espace annulaire est disposé, de façon à pouvoir coulisser axialement, un piston annulaire de conicité identique Le déplace- ment s'effectue par alimentation d'un fluide sous pression sur respectivement une des deux faces fronta- les du piston annulaire, grâce à quoi un effort radial de serrage est exercé par exemple sur l'arbre pour la transmission d'un couple par entraînement de friction. La partie externe de ce dispositif d'accouplement con- nu peut être prévue, soit pour sa mise en place dans le moyeu d'une autre partie constitutive, ou bien en tant qu'élément constitutif autonome avec une fixation côté frontal, par exemple un arbre articulé L'ajuste- ment entre les surfaces participant à l'entraînement par friction doit, en conséquence, être déterminé de façon précise L'aptitude complète à la transmission du couple entre les surfaces participant à l'entraîne- ment par friction, notamment sur la surface de l'ar- bre, n'est alors possible que lorsque le piston annu- laire pendant sa course axiale, peut engendrer dans sa coopération avec la paroi conique, une tension radiale suffisante. La course du piston annulaire ou bien sa po- sition à l'intérieur de l'espace annulaire, ne peut pas être détectée de l'extérieur Il serait certes concevable de doser la pression d'alimentation dans l'espace annulaire, de façon que seule une course par- tielle préalablement calculée du piston annulaire, et donc une tension radiale correspondante, ait lieu. Mais ceci, en considérant les conditions de frottement ne pouvant pas être appréhendées de façon précise à l'intérieur du dispositif d'accouplement par entraîne- ment de friction, notamment entre le piston annulaire et la paroi conique, et en considérant les tolérances de fabrication, est trop imprécis et en conséquence, non fiable pour la détermination du couple susceptible d'être transmis par le dispositif d'accouplement à en- traînement par friction. En conséquence, le dispositif d'accouplement à entraînement par friction est conçu de façon que la tension radiale la plus élevée, et donc le couple transmissible le plus élevé, soit obtenue lorsque le piston annulaire a accompli toute sa course à l'inté- rieur de l'espace annulaire, auquel cas, la pression en actionnement maximal est constamment alimentée dans l'une des chambres pour le déplacement du piston annu- laire. Il serait théoriquement également possible, en mesurant la quantité de fluide sous pression ali- mentée, de déterminer le déplacement ou bien la posi- tion du piston à l'intérieur de la chambre annulaire. Mais, du fait des fuites aux raccords, des tolérances d'indication du dispositif de mesure pour le fluide sous pression et des déformations élastiques sous hau- te pression des parties constitutives participantes, qui faussent la valeur de mesure, ce procédé de mesure n'est également pas fiable. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif d'accouplement à entraînement par friction du type initialement décrit, de sorte qu'il soit pos- sible de façon simple et sûre de déterminer la posi- tion terminale atteinte par le piston annulaire dans l'espace interne. Ce but est atteint grâce à la combinaison des particularités suivantes d) la partie externe comporte au moins un indicateur mobile guidé, dont la position à l'intérieur de la partie externe est susceptible d'être modifiée, e) le piston annulaire est relié à l'indicateur de fa- çon que lorsque le piston annulaire atteint sa po- sition terminale dans une des chambres de pression, l'indicateur a atteint une position terminale ex- terne, f) en dehors de la partie externe se trouve un détec- teur qui est susceptible de réagir à une modifica- tion de la position de l'indicateur, lorsque celui- ci a également atteint sa position terminale quand le piston annulaire a atteint la sienne. En conséquence, un indicateur mobile guidé est rapporté dans la partie externe du dispositif d'accouplement de façon que par l'intermédiaire d'une liaison indirecte au piston annulaire se trouvant à l'intérieur, il puisse modifier sa position, et que lorsque le piston annulaire atteint sa position termi- nale, il atteigne également la sienne Cette position terminale de l'indicateur est détectée par un détec- teur disposé à l'extérieur de la partie externe Entre la course du piston annulaire et le trajet de l'indi- cateur, il est au moins crée dans la zone terminale de la course du piston, un couplage qui correspond à une indication pour la position du piston annulaire dans l'espace annulaire, et qui peut être détecté pour vé- rification lors du montage Ceci rend inutile une me- sure mécanique, par exemple au moyen d'une sonde dans l'espace interne ou bien dans une des chambres de pression, qui serait, dans certain cas, difficile du fait de la place utilisable limitée et qui serait sou- vent également impossible. D'autres caractéristiques de l'invention in- diquent des possibilités avantageuses de réalisation de l'invention Selon de premières caractéristiques, un dispositif de mesure comprenant un indicateur et un détecteur peut être associé à chaque chambre de pres- sion sur les faces frontales du piston annulaire Se- lon d'autres caractéristiques, le couplage entre le piston annulaire et l'indicateur peut s'effectuer au moyen d'un dispositif piston-cylindre, à savoir un cy- lindre émetteur tourné vers le piston annulaire avec un piston émetteur correspondant, qui, par l'intermé- diaire d'un canal rempli d'un fluide incompressible, est en communication avec un cylindre récepteur com- portant un piston récepteur L'indicateur est alors intégré au piston du cylindre récepteur, tandis que le piston émetteur est directement sollicité par le pis- ton annulaire Entre l'indicateur et le piston annu- laire, il est ainsi crée une liaison rigide du type d'une tringlerie hydraulique Selon d'autres caracté- ristiques, l'indicateur doit être constitué par un ma- tériau susceptible d'influencer un détecteur, un maté- riau magnétique étant notamment indiqué à cet effet. Le cylindre récepteur est disposé sur la partie exter- ne avec son axe en direction radiale, l'indicateur étant disposé dans la zone radiale extrême du piston récepteur et pouvant être déplacé jusqu'à sa position terminale extrême dans la zone de la périphérie exter- ne de la partie externe Dans la zone périphérique de la partie externe, est disposé à poste fixe, donc non entraîné en rotation avec cette partie externe, le dé- tecteur qui réagit sans contact à la position radiale de l'indicateur à l'intérieur du cylindre récepteur, ce détecteur pouvant être réalisé sous la forme d'un commutateur de proximité. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion, il est prévu dans la partie externe du disposi- tif d'accouplement au voisinage de l'indicateur, ou du cylindre récepteur, une zone neutre pour le détecteur, de façon que le détecteur n'indique, de façon fiable, que la position de l'indicateur Cette zone neutre pour le détecteur peut être réalisée sous la forme d'une plaque de fixation en un matériau non magnétique pour le piston récepteur avec l'indicateur Tandis que la direction d'action du cylindre récepteur n'est pas forcément radiale mais peut, par exemple être égale- ment axiale, le cylindre émetteur, dans la zone des chambres de pression, est, selon d'autres caractéris- tiques de l'invention, de préférence prévu avec une direction d'action axiale Ainsi, la course axiale du piston annulaire peut être directement détectée, le piston émetteur étant en liaison avec le piston annu- laire par l'intermédiaire d'un poussoir longiforme, dès que le piston annulaire s'est suffisamment rappro- ché de sa position terminale Le poussoir est alors complètement enfoncé dans la face frontale de la cham- bre de pression lorsque le piston annulaire atteint sa position terminale et le piston récepteur, avec l'in- dicateur, doit alors également avoir atteint sa posi- tion terminale pour être détecté par le détecteur Se- lon d'autres caractéristiques de l'invention, il est prévu que le cylindre émetteur a un diamètre plus grand que le cylindre récepteur, un rapport de surface de l'ordre de 1 à 8 étant possible, ce qui correspond à une multiplication du trajet de la même valeur entre le piston émetteur et le piston récepteur Il est pré- vu une course d'environ 1 à 3 mm pour le piston émet- teur, de préférence entre 1 et 1,5 mm Ainsi, le pis- ton récepteur avec l'indicateur peut accomplir une course d'environ 10 mm Grâce à cette multiplication du trajet, on crée une exploration fine du déplacement du piston annulaire et donc, une mesure de la position terminale avec une sensibilité élevée Le poussoir pé- nétrant dans l'espace interne dans la zone de la cham- bre de pression ne vient ainsi en contact avec le pis- ton annulaire que lorsque celui-ci s'est rapproché de sa position terminale à l'exception des derniers 1 à 3 mm. Selon encore d'autres caractéristiques de l'invention, le poussoir est étanché vis à vis de la haute pression régnant dans la chambre de pression, et de même les pistons émetteurs et récepteurs sont étan- chés vis à vis du domaine extérieur Entre l'étanche- ment du poussoir et le piston émetteur, il peut être prévu une détente aboutissant à l'air libre Au moins un des cylindres émetteurs ou récepteurs comporte un ressort de rappel pour le piston correspondant afin que le dispositif piston-cylindre atteigne à nouveau sa position de départ pour une nouvelle opération. L'invention va être exposée plus en détail ci-après à l'aide du dessin représentant un exemple de réalisation. Un dispositif d'accouplement à entraînement par friction 1 est représenté en coupe longitudinale, ce dispositif reliant un arbre 2 avec une bride 3 d'un arbre articulé Le dispositif d'accouplement à entraî- nement par friction 1, représente ainsi une partie constitutive autonome avec une partie externe 4 qui est reliée de façon étanche à la pression à une partie interne 5 et qui comporte à l'intérieur, une surface enveloppe conique 8 La partie externe 4 et la partie interne 5 délimitent entre elles, un espace interne 6 étanche à la pression, dans lequel il est prévu un piston annulaire 7 avec une surface enveloppe externe conique dont la conicité correspond à celle de la pa- roi 8 Sur les deux faces frontales du piston annulai- re 7 susceptible de coulisser axialement, sont ména- gées des chambre de pression 9, 10, qui par l'intermé- diaire de canaux 11 peuvent être alimentées chacune tour à tour de l'extérieur par un fluide sous pres- sion De ce fait, le piston annulaire peut être dépla- cé dans l'une de ses deux positions terminales respec- tives Au dessin est représentée la position terminale du piston annulaire 7 dans laquelle le dispositif d'accouplement à entraînement par friction est déten- du, et n'est donc plus relié à l'arbre 2 Lorsque du fluide sous pression est amené par le canal 11 à la chambre de pression 9, le piston annulaire 7 est dé- placé vers la chambre de pression 10 non alimentée et ainsi un effort de serrage radial entre la partie ex- terne 4 et la partie interne 5 est engendré pour la transmission d'un couple par entraînement de friction entre l'arbre 2 et la bride 3. A l'extrémité frontale des deux chambres de pression 9, 10, se trouve respectivement un cylindre émetteur 12 dont l'axe est parallèle à l'axe de rota- tion du dispositif d'accouplement A l'intérieur du cylindre émetteur 12, se trouve un piston émetteur 13 avec un poussoir 14 qui est orienté vers la face fron- tale de la chambre de pression correspondante ou du piston annulaire Dans l'exemple de réalisation repré- senté, la partie externe 4 ou bien la partie interne 5 sont réalisées de façon que respectivement un des cy- lindres émetteurs 12 est disposé sur la partie externe 4, à savoir le cylindre émetteur associé à la chambre de pression 10, tandis que le cylindre émetteur asso- cié à la chambre de pression 9 est disposé sur la par- tie interne 5 A chacun des cylindres émetteurs 12 est associé sur la partie externe 4 ou bien sur la partie interne 5, avec son axe en direction radiale, un cy- lindre récepteur 16 avec un piston 17 Les cylindres émetteurs et/ou récepteurs 12, 16 disposés respective- ment sur la partie externe 4 ou bien sur la partie in- terne 5, sont reliés ensemble par l'intermédiaire d'un canal 15 rempli d'un fluide incompressible Sur le piston 17 du cylindre récepteur 16 considéré, est dis- posé en allant radialement vers la périphérie externe du dispositif d'accouplement à entraînement par fric- tion, un indicateur 20 Celui-ci est constitué d'un matériau susceptible d'influencer le détecteur, par exemple un métal magnétique Derrière chacun des pis- tons 13 et 17 des cylindres émetteurs et récepteurs 12, 16, est disposé un ressort de rappel 18 Le piston 17 et le ressort 18 du cylindre récepteur 16 sont fixés par une plaque de fixation 19 à la périphérie externe du dispositif d'accouplement Cette plaque de fixation 19 est constituée, de préférence, d'un maté- riau neutre pour le détecteur Au voisinage du cylin- dre récepteur 16 se trouve un détecteur 21 Celui-ci est fixé à l'extérieur du dispositif d'accouplement et ne tourne donc pas avec lui et il est de préférence réalisé sous la forme d'un commutateur de proximité, grâce à quoi il peut détecter sans contact à faible distance de la surface du dispositif d'accouplement, la présente de l'indicateur 20. Sur l'exemple de réalisation représenté, on peut voir que le piston annulaire 7, dans sa position détendue, a complètement refoulé vers l'intérieur le poussoir 14 du piston 13 dans le cylindre émetteur 12 associé à la chambre de pression 9 Le piston 13 a re- foulé, par le canal 15, le fluide sous pression conte- nu dans le cylindre récepteur 16, de sorte que le pis- ton 17 avec l'indicateur 20 fixé sur lui s'est déplacé radialement vers l'extérieur De ce fait, l'indicateur est venu à proximité du détecteur 21 o il peut être détecté, si bien que ce détecteur peut indiquer que le piston annulaire 7 a atteint sa position termi- nale Si, par contre, du fluide sous haute pression est amené par le canal 11 à la chambre de pression 9, la chambre de pression 10 étant détendue, alors le piston annulaire 7 se déplace vers la gauche dans la position o une contrainte radiale est obtenue entre la partie externe 4 et la partie interne 5 pour réali- ser l'entraînement par friction sur la surface de l'arbre 2 Peu avant que la position terminale gauche ait été atteinte à l'intérieur de la chambre de pres- sion détendue 10, le poussoir 14 du piston émetteur 13 se trouvant à cet endroit, est enfoncé dans le cylin- dre émetteur 12, de sorte qu'à son tour le piston 17 du cylindre récepteur 16 est déplacé radialement vers l'extérieur avec l'autre indicateur 20 pour être dé- tecté par l'autre détecteur 21 de façon analogue à la détection de la position du piston annulaire dans la chambre de pression 9. Il est suffisant que le poussoir 14 ne pénè- tre que de quelques millimètres dans la chambre de pression correspondante, et détecte ainsi seulement la partie terminale de la course du piston annulaire 7. Il est avantageux d'avoir une multiplication du trajet entre le piston 13 du cylindre émetteur 12 et le pis- ton 17 du cylindre récepteur 16 A cet effet, la sur- face effective du piston 13 est prévue au moins cinq fois plus grande que la surface du piston 17 dans le cylindre récepteur 16 Le rapport de surface d'environ 1 à 8 s'est avéré favorable Cela présente l'avantage que, d'une part, même de petits déplacements du piston annulaire 7 peuvent encore être détectés, tandis que, d'autre part, on a une course suffisamment grande du piston 17 dans le cylindre récepteur 16 et qu'ainsi on a une détection fiable de la position radiale de l'in- dicateur 20 ou de la position axiale du piston annu- laire 7 au moyen du détecteur 21 Une réalisation de la plaque de fixation 19 sur le cylindre récepteur 16 en un matériau neutre pour le détecteur, présente l'a- vantage que le détecteur détecte, de façon fiable, uniquement la proximité de l'indicateur 20 Pendant le montage, pour un cycle de fonctionnement du piston 7, c'est-à-dire un déplacement dans l'un ou l'autre sens de déplacement, un détecteur unique est seulement né- cessaire On peut ainsi respectivement utiliser le même détecteur pour l'exploration de l'indicateur 20 pour la chambre de pression 9, ou pour la chambre de pression 10 Pour un montage télécommandé, il peut être également nécessaire d'utiliser dans un but de simplification, deux détecteurs 21 qui sont placés en commun dans un dispositif de support (non représenté) sur le dispositif d'accouplement. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement à entraînement par friction pour rendre solidaires en rotation, de façon amovible, deux parties constitutives coaxiales, par exemple un moyeu et un arbre, avec les particula- rités suivantes: a) une partie externe tournée vers le moyeu et une partie interne tournée vers l'arbre, délimitent un espace annulaire conique s'étendant axialement et étanche à la pression vers l'extérieur, b) dans cet espace annulaire se trouve un piston annu- laire conique, dont les surfaces enveloppes s'ap- pliquent de façon étanche, contre les surfaces en- veloppes de l'espace annulaire, et qui est suscep- tible de se déplacer axialement dans l'espace annu- laire tandis que ses faces frontales délimitent avec cet espace annulaire des chambres de pression, c) à chaque chambre de pression aboutit un canal pour amener du fluide sous pression, qui est susceptible d'être envoyé dans respectivement une des deux chambres de pression à partir d'une source haute pression, dispositif d'accouplement caractérisé en ce qu'il com- porte la combinaison des autres particularité suivan- tes: d) la partie externe ( 4) comporte au moins un indica- teur mobile guidé ( 20), dont la position à l'inté- rieur de la partie externe ( 4) est susceptible d'ê- tre modifiée, e) le piston annulaire ( 7) est relié à l'indicateur ( 20) de façon que lorsque le piston annulaire ( 7) atteint sa position terminale dans une des chambres de pression ( 9, 10), l'indicateur ( 20) a atteint une position terminale externe, f) en dehors de la partie externe ( 4), se trouve un détecteur ( 21) qui est susceptible de réagir à une modification de la position de l'indicateur ( 20), lorsque celui-ci a également atteint sa position terminale quand le piston annulaire ( 7) a atteint la sienne. 2. Dispositif d'accouplement selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'un indicateur ( 20) ainsi qu'un détecteur ( 21) sont associés à chacune des chambres de pression ( 9, 10). 3 Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'entre le piston annulaire ( 7) et l'indicateur ( 20) est disposée une combinaison piston-cylindre, qui comporte un cylindre émetteur ( 12) avec un piston ( 13) tourné vers le piston annulaire ( 7), ainsi qu'un cy- lindre récepteur ( 16) avec un piston ( 17), ces cylin- dres étant reliés par un canal de liaison ( 15) et étant remplis d'un fluide incompressible. 4. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'indicateur ( 20) est intégré au piston ( 17) du cylindre récepteur ( 16). 5. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'indicateur ( 20) sur le piston ( 17) est constitué par un matériau dont la présence peut être perçue par un détecteur, de préférence un matériau magnétique. 6. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cylindre récepteur ( 16) est disposé sur la par- tie externe ( 4) avec son axe en direction radiale, tandis que l'indicateur ( 20) en regard de la périphé- rie externe de la partie externe ( 4) est disposé sur le piston ( 17) du cylindre récepteur ( 16) et que la position radiale extrême du piston ( 17) correspond à la position terminale du piston annulaire ( 7) dans une des chambres de pression ( 9, 10). 7. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le détecteur ( 21) est disposé à poste fixe dans la zone périphérique de la partie externe ( 4) sans tour- ner avec elle et sans contact avec elle, et il est ré- alisé sous la forme d'un commutateur de proximité ré- agissant à la position de l'indicateur ( 20). 8 Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la zone autour du cylindre récepteur ( 16) à la pé- riphérie externe de la partie externe ( 4) est réalisée en un matériau neutre pour le détecteur et sous la forme d'une plaque de fixation ( 19). 9. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le cylindre émetteur ( 12) est disposé de façon à agir dans le sens axial sur la face frontale de la chambre de pression ( 9, 10), tandis que sur le piston ( 13) du cylindre émetteur ( 12) est rapporté un pous- soir ( 14), au moyen duquel le piston ( 13) est suscep- tible de se déplacer axialement lorsque le piston an- nulaire ( 7) arrive dans sa position terminale. 10 Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le poussoir ( 14), dans la position terminale du piston annulaire ( 7) dans la chambre de pression ( 9, ), est complètement enfoncé dans la face frontale de la chambre de pression ( 9, 10), tandis que le piston ( 17) du cylindre récepteur ( 16) avec l'indicateur ( 20) a atteint sa position terminale extrême devant le dé- tecteur ( 21). 11. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le cylindre émetteur ( 12) a un plus grand dia- mètre que le cylindre récepteur ( 16). 12. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la surface efficace du piston ( 13) du cylindre émetteur ( 12) est plusieurs fois plus grande que la surface efficace du piston ( 17) du cylindre récepteur ( 16). 13. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la course du piston ( 13) du cylindre émetteur ( 12) est d'un nombre de grandeur entre 1 et 3 mm, de préférence entre 1 et 1,5 mm. 14. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'espace interne du cylindre émetteur ( 12) est étanché vis à vis de la haute pression régnant dans la chambre de pression ( 9, 10). 15. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'au moins un des deux pistons ( 13, 17) du cylin- dre émetteur ou du cylindre récepteur ( 12, 16) compor- te un ressort de rappel.