Brevet FR2663697A1 — publié le 19911227

"Dispositif d'accouplement à entraînement par fric- tion, pour relier deux parties amovibles et les rendre solidaires en rotation, par exemple un moyeu et un ar- bre". L'invention concerne un dispositif d'accou- plement à entraînement par friction pour relier, de façon amovible pour les rendre solidaires en rotation, 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 tournée vers l'arbre entourent un espace an- nulaire de forme 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 envelop- pes de l'espace annulaire, et qui est susceptible de coulisser axialement dans cet espace annulaire, tandis que ses faces frontales délimitent avec l'espace annulaire, des chambres de pression, c) à chaque chambre de pression aboutit un canal pour amener du fluide sous pression, qui peut alimenter à partir d'une source haute pression, respective- ment une des deux chambres de 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 incluent entre elles un espace annulaire conique en direction axiale et étanche à la pression Dans cet espace annulaire, est disposé, de façon à pouvoir coulisser axialement, un piston annulaire conique de même type Le coulissement s'effectue par alimentation d'un fluide sous pression sur respectivement une des deux faces frontales du piston annulaire, grâce à quoi, un effort radial de serrage est exercé par exemple sur l'arbre pour trans- mettre un couple par entraînement à friction La par- tie externe de ce dispositif d'accouplement connu, peut être conçue, soit pour sa mise en oeuvre dans le moyeu d'une autre partie constitutive, ou bien en tant qu'élément constitutif autonome avec une fixation côté frontale, par exemple à un arbre articulé L'ajuste- ment entre les surfaces participant à l'entraînement par friction, doit en conséquence être déterminé de façon précise Dans ce cas, l'aptitude complète de transmission du couple entre les surfaces participant à l'entraînement par friction, notamment sur les sur- faces de l'arbre, n'est garantie que lorsque le piston annulaire placé à l'intérieur accomplit une course suffisante Cette course elle-même ne peut pas être détectée de l'extérieur et une sollicitation du piston annulaire par des pressions différentes pour obtenir un entraînement par friction déterminé, est affectée de tolérances importantes Le dimensionnement du dis- positif d'accouplement à entraînement par friction pour une liaison arbremoyeu, est en conséquence tel, en règle générale, que le couple complet peut être transmis lorsque le piston annulaire a également ac- compli cette course maximale dans l'espace interne. Il serait dans ce cas, certes concevable, de détecter la position du piston annulaire placé à l'in- térieur, par exemple au moyen d'une sonde mécanique. Mais cette procédure se heurte au fait qu'il n'y a pas d'espace axial utilisable disponible à côté du dispo- sitif d'accouplement à entraînement par friction En outre, ceci entraîne le risque que de la crasse par- vienne dans l'espace interne et facilite des perturba- tions ultérieures. Le but de l'invention est de perfectionner le dispositif d'accouplement connu, de façon qu'il soit possible, d'une façon simple et sûre, de détermi- ner la position terminale atteinte par le piston annu- laire dans l'espace interne. Ce but est atteint, conformément à l'inven- tion par la combinaison des caractéristiques suivan- tes: d) à chaque chambre de pression aboutit une autre ca- nalisation de mesure susceptible d'être reliée à une source de basse pression, et qui débouche sur la face frontale axiale de chaque chambre de pres- sion, e) le débouché de la canalisation de mesure est sus- ceptible d'être fermé par le piston annulaire, f) sur la canalisation d'alimentation allant de la source basse pression au dispositif d'accouplement à entraînement par friction, est disposé un appa- reil de détection de l'accroissement de pression dans la canalisation de mesure. Conformément à l'invention, une autre cana- lisation de fluide sous pression, qui est en communi- cation avec une source basse pression, aboutit dans chacune des chambres de pression ménagées frontalement entre le piston annulaire et l'espace interne Le dé- bouché dans la zone terminale des deux chambres de pression de cette canalisation de fluide sous pression utilisée comme canalisation de mesure, est susceptible d'être fermé par le piston annulaire lorsque la posi- tion terminale est atteinte Dans la canalisation al- lant de la source basse pression aux chambres de pres- sion du dispositif d'accouplement à entraînement par friction, est disposé un appareil de détection qui surveille l'augmentation de la pression dans cette ca- nalisation, et qui, lorsqu'une valeur déterminée est atteinte, délivre un signal approprié. Avec cette disposition, on obtient le résul- tat suivant: Le dispositif d'accouplement à entraînement par friction comporte désormais, un raccordement haute pression et un raccordement basse pression Au moyen du fluide se trouvant sous haute pression, le piston annulaire doit être amené dans l'autre position termi- nale par alimentation de l'une des chambres de pres- sion L'autre chambre de pression, par contre, est en communication avec la source basse pression, de sorte qu'il se produit une circulation permanente de fluide sous pression Si le piston se déplace sous l'action de la haute pression, d'une part, le fluide sous pres- sion se trouvant dans l'autre chambre de pression est expulsé, et, d'autre part, également, le fluide ali- menté par la source basse pression qui est amené par un canal distinct Le fluide expulsé et le fluide nou- vellement amené peuvent s'écouler dans un réservoir collecteur par le canal prévu pour l'amenée du fluide sous haute pression Si, sous l'action de la pression dans une chambre de pression, le piston annulaire at- teint sa position terminale dans l'autre chambre de pression, le piston annulaire ferme alors lui-même le débouché pour le fluide sous pression arrivant de la source basse pression La conséquence en est, une aug- mentation de la pression dans la canalisation d'ame- née, qui a la fonction d'une canalisation de mesure, entre la source de pression et le dispositif d'accou- plement à entraînement par friction L'appareil de dé- tection disposé sur cette canalisation de mesure, réa- git à l'augmentation de la pression et délivre lorsqu'une valeur de pression déterminée est atteinte, un signal qui indique que le piston annulaire a at- teint sa position terminale Ceci n'est réellement le cas que lorsque le piston annulaire a fermé le débou- ché de la canalisation de mesure à l'intérieur de la chambre de pression, de sorte qu'une élévation de pression est mesurable sur l'appareil de détection Ce mode de fonctionnement est prévu de façon identique dans les deux sens de déplacement du piston annulaire, à l'intérieur de l'espace interne On peut utiliser comme fluide sous pression, dans chaque cas, le même fluide, qui doit simplement être amené à une pression différente aux différents points de raccordement sur le dispositif d'accouplement à entraînement par fric- tion Le signal délivré par l'appareil de détection lorsque le piston annulaire atteint sa position termi- nale, peut par exemple être également utilisé pour ar- rêter l'équipement de pompage pour la haute pression et pour la basse pression Lorsque la position termi- nale du piston annulaire est atteinte, la pression est de toute façon, comme cela est connu, détendue dans les chambres de pression. D'autres caractéristiques de l'invention permettent des compléments avantageux de celle-ci. Dans la canalisation d'amenée du fluide sous pression entre l'appareil de détection et le dispositif d'ac- couplement à entraînement par friction, est disposé un agencement de soupapes grâce auquel respectivement une des deux chambres de pression est fermée, tandis que l'autre chambre de pression est alimentée en fluide sous pression en provenance de la source basse pres- sion Cet agencement de soupapes peut être constitué par deux soupapes de retenue qui ne laissent s'écouler le fluide sous pression qu'en direction des chambres de pression, ou bien il peut être un type de construc- tion de soupapes avec deux positions terminales par exemple une soupape à tiroir, qui, dans chaque posi- tion terminale, libère le passage vers une des deux chambres de pression L'agencement de soupapes pour la canalisation de mesure basse pression vers les cham- bres de pression peut, conformément à des caractéris- tiques de l'invention être couplé avec une combinaison de soupapes pour l'alimentation à haute pression vers les chambres de pression, auquel cas, l'agencement est tel que respectivement une des deux chambres de pres- sion est en communication avec la source haute pres- sion, tandis que l'autre chambre de pression est en communication avec la source basse pression Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les raccor- dements des canalisations haute pression et basse pression peuvent être disposés sur la surface envelop- pe externe du dispositif d'accouplement à entraînement par friction, auquel cas, les canaux pour l'alimenta- tion haute pression peuvent également déboucher radia- lement dans l'espace interne. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion, il est prévu que les canalisations de mesure basse pression débouchent sur les surfaces frontales, constituées par des surfaces perpendiculaires à l'axe, des chambres de pression, auquel cas le piston annu- laire est également réalisé avec des faces frontales planes perpendiculaires à l'axe Ainsi, les faces frontales du piston annulaire constituent des surfaces planes d'étanchement pour les faces frontales des chambres de pression ou bien pour les débouchés des canalisations de mesure basse pression, de sorte que pour une course minimale du piston annulaire à l'inté- rieur de l'espace interne, on peut déjà reconnaître par l'intermédiaire de l'appareil de détection si le piston annulaire a atteint définitivement ou non, sa position terminale à l'intérieur de l'espace interne. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, il est prévu que dans le système basse pression, doit régner une pression dont la valeur se situe à peu près entre 5 et 10 % de la haute pression Il doit en effet, être empêché ainsi qu'une pression trop élevée sur la face basse pression, empêche le déplacement axial du piston annulaire sous l'action de la haute pression, de sorte que dans certains cas, le piston annulaire n'atteint pas du tout sa position terminale Ceci remettrait en question l'établissement complet de l'entraînement par friction. L'invention va être exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins qui représentent des exem- ples de réalisation. les figures 1 et 2 représentent schémati- quement un dispositif d'accouplement dans une position de demi-embrayage et dans une position d'embrayage complet avec une combinaison de soupapes de retenue sur la canalisation de mesure basse pression, les figures 3 et 4 sont une représentation correspondante dans une position de demidébrayage et une position de débrayage complet avec une combinaison de soupapes à tiroirs sur la canalisation de mesure basse pression. A la figure 1 est représenté, sous la forme d'une partie constitutive autonome, un dispositif d'accouplement à entraînement par friction 1, qui pour transmettre un couple est monté entre un arbre 2 et une bride 3, par exemple une bride d'un arbre articu- lé Il comprend une partie externe 4 et une partie in- terne 5 qui sont reliées ensemble, de façon étanche à la pression, et qui délimitent entre elles un espace interne 6 Cet espace interne 6 a, au voisinage de la partie externe 4, une paroi conique 8, et un piston annulaire 7 de même conicité, et susceptible de cou- lisser longitudinalement dans l'espace interne 6 Ce piston annulaire 7 divise l'espace interne 6 de façon que ses faces frontales délimitent deux chambres de pression 9, 10 Par alimentation de fluide sous pres- sion dans respectivement une des chambres de pression 9 ou 10, le piston annulaire peut être déplacé axiale- ment, de sorte que par l'intermédiaire de la paroi co- nique 8, un effort de serrage radial est crée entre la partie externe 4 et la partie interne 5, grâce à quoi un contact de friction entre la partie interne 5 et l'arbre 2 est établi. Pour envoyer le fluide sous pression dans les chambres de pression 9, 10, il est prévu une sour- ce haute pression 19 à partir de laquelle du fluide sous haute pression peut être amené dans la partie ex- terne 4, par l'intermédiaire d'une canalisation haute pression 17, de raccords à vis 14 et de canaux 15 a, b Sur la canalisation haute pression 17 sont dispo- sées des soupapes 24, 25 qui ne libèrent respective- ment l'écoulement du fluide sous pression par l'inter- médiaire de canalisations 17 a, 17 b, que vers une des deux chambres de pression 9, 10 On a représenté la position dans laquelle la chambre de pression 9 est sous haute pression La chambre de pression 10 ne se trouvant pas en communication avec la source haute pression 19, est en communication par l'intermédiaire du canal 15 b avec le domaine extérieur sans pression, c'est-à-dire que le fluide sous pression refoulé peut s'écouler par l'intermédiaire d'une canalisation d'é- vacuation 26 dans un réservoir 27. Dans les chambres de pression 9, 10 débou- chent respectivement d'autres canaux 16 a et 16 b qui sont reliés au moyen de raccords 14 et par l'intermé- diaire de canalisations basse pression 18, 18 a, 18 b à une source basse pression 20 Dans la canalisation basse pression 18 des soupapes de retenue 22 a, 22 b sont placées en amont du débouché dans les canaux 16 a, 16 b et ne libèrent le fluide sous pression en prove- nance de la source basse pression 20 que dans la di- rection de la chambre de pression 9 ou 10 A la cana- lisation basse pression 18 est en outre, relié un ap- pareil de détection 21 qui délivre un signal pour une élévation déterminée de la pression. Si le piston annulaire 7 se trouve, comme représenté à la figure 1, dans une position médiane se trouvant entre les deux positions terminales, et si la combinaison de soupapes 24, 25 est établie de façon telle que la soupape 24 libère le passage pour le fluide sous pression vers la chambre de pression 9, alors la soupape 25 se trouve dans la position o l'intérieur de la chambre de pression 10 est relié au réservoir 27 Sous l'action de la haute pression, le piston annulaire 7 est alors déplacé vers la gauche dans le sens de la flèche Simultanément, cette haute pression agit également dans le canal 16 a et dans la canalisation 18 a grâce à quoi la soupape de retenue 22 a est fermée Le fluide sous pression refoulé à par- tir de la source basse pression 20 s'écoule en cons- équence de la canalisation 18 à travers la soupape de retenue 22 b, la canalisation 18 b et le canal 16 dans la chambre de pression 10 De là, il est à nouveau re- foulé par le canal 15 b, la soupape 25 et la canalisa- tion d'évacuation 26 dans le réservoir 27. A la figure 2 est représentée la situation dans laquelle le piston annulaire 7 a atteint, tout a fait à gauche, sa position terminale extrême La face frontale du piston annulaire 7 est désormais en con- tact avec la face frontale 12 de la chambre de pres- sion 10 et ferme, dans ce cas, le débouché 13 du canal 16 b Ceci provoque une augmentation de la pression dans la canalisation 18 en amont de l'appareil de dé- tection 21 Celui-ci convertit alors un signal de pression p en un signal mécanique ou électrique u, ce qui indique que le piston annulaire 7 a atteint sa po- sition terminale et que l'entraînement par friction complet est établi entre le dispositif d'accouplement à entraînement par friction 1 et l'arbre 2 Le signal u indiquant la position terminale du piston annulaire 7, peut également être utilisé pour arrêter l'entraî- nement des sources de pression 19, 20 réalisées sous forme de pompes. Les figures 3 et 4 montrent le dispositif d'accouplement à entraînement par friction 1 avec en principe la même constitution que dans les figures 1 et 2, mais au lieu des soupapes de retenue 22 a, 22 b, il est prévu un distributeur 23 sur la canalisation basse pression 18 entre la source basse pression 20 et les canaux 16 a, 16 b Ce distributeur 23 pour la basse pression peut avantageusement être couplé avec les soupapes 24, 25 pour la haute pression, de sorte qu'il est simultanément actionné ou bien inversé avec cel- les-ci A la figure 3, le piston annulaire est à nou- veau représenté dans une position médiane dans l'espa- ce interne 6 du dispositif d'accouplement à entraîne- ment par friction Les soupapes 24 et 25 sont dans une position dans laquelle le fluide se trouvant sous hau- te pression est envoyé, par l'intermédiaire de la ca- nalisation 17, la soupape 25 et le canal 15 b, dans la chambre de pression 10 La chambre de pression 9 est il détendue dans le récipient 27, par l'intermédiaire du canal 15 a, de la soupape 24 et de la canalisation d'é- vacuation 26 Grâce au couplage permanent de la soupa- pe 23 aux soupapes 24, 25, la première est dans la po- sition dans laquelle le fluide se trouvant sous basse pression est forcément amené à la chambre de pression qui n'est pas sous haute pression Dans le cas pré- sent, c'est la chambre de pression 9 La haute pres- sion qui se propage par le canal 16 b jusqu'à la soupa- pe 23 provoque le déplacement axial du piston annulai- re 7 dans le sens de la flèche vers la droite, c'est- à-dire vers la position de débrayage du dispositif d'accouplement. Si le piston annulaire 7 a atteint sa posi- tion terminale, alors, de façon analogue au fonction- nement selon les figures 1 et 2, le débouché 13 du ca- nal 16 a est fermé par la face frontale du piston annu- laire Il s'établit, de ce fait, à nouveau une pres- sion dans la canalisation 18, grâce à quoi l'appareil de détection 21 convertit la pression p en un signal u. Comme mentionné initialement, l'effort de serrage radial du dispositif d'accouplement dépend fortement de la position effectivement prise par le piston annulaire avec la paroi conique Il s'en suit que l'arrivée à la position terminale n'est effective- ment annoncée que lorsque le piston n'a également ef- fectivement atteinte, donc avec de faibles tolérances de course Les faces frontales 11, 12 des chambres de pression sont, en conséquence, réalisées de préférence sous la forme de surfaces circulaires dont le plan est perpendiculaire à l'axe et dans lesquelles débouchent les canaux 16 a, 16 b en direction axiale Les faces frontales du piston annulaire 7 sont également réali- sées sous la forme de surfaces frontales perpendicu- laires à l'axe, de sorte qu'elles sont en mesure d'a- gir en tant que surfaces d'étanchement devant les dé- bouchés 13 des canaux 16 a, 16 b On est ainsi certain qu'un contrôle de position terminale pour une très pe- tite course du piston a lieu, auquel cas l'effort exercé par la haute pression sur la face arrière du piston, se manifeste également comme un effort d'étan- chement sur les débouchés 13. Tandis que la pression en provenance de la source haute pression 19 peut, selon le cas d'applica- tion et le type de construction du dispositif d'accou- plement à entraînement par friction, s'élever jusqu'à plusieurs centaines de bars, la pression en provenance de la source basse pression 20 ne doit s'élever au maximum qu'à 10 % de la haute pression Il s'agit alors en effet, seulement d'une fonction de mesure à partir de la source basse pression 20, auquel cas la pression dans la chambre de pression allant respecti- vement en diminuant ne doit pas gêner le déplacement du piston annulaire En règle générale, une pression au voisinage de 10 bars est atteinte dans la partie basse pression En variante de la forme de réalisation présentée est également possible de ne prévoir qu'une source de pression unique, auquel cas la basse pres- sion dans la canalisation 18 est prélevée dans la ca- nalisation de pression 17 au moyen d'un appareil de réduction de la pression. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement à entraînement par friction pour relier de façon amovible pour les rendre solidaires en rotation, deux parties constitu- tives 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 entourent un espace annulaire de forme conique s'étendant axia- lement et étanche à la pression vers l'extérieur, b) dans cet espace annulaire se trouve un piston annu- laire conique dont les surfaces enveloppes d'appli- quent de façon étanche contre les surfaces envelop- pes de l'espace annulaire, et qui est susceptible de coulisser axialement dans cet espace annulaire, tandis que ses faces frontales délimitent avec l'espace annulaire des chambres de pression, c) à chaque chambre de pression aboutit un canal pour amener du fluide sous pression, qui peut alimenter à partir d'une source haute pression respectivement une des deux chambres de pression, dispositif d'accouplement caractérisé par la combinai- son des autres particularités suivantes: d) à chaque chambre de pression ( 9, 10) aboutit une autre canalisation ( 18, 18 a, 18 b) de mesure suscep- tible d'être reliée à une source de basse pression ( 20), et qui débouche sur la face frontale axiale ( 12, 13) de chaque chambre de pression ( 9, 10), e) le débouché ( 13) de la canalisation de mesure ( 18, 18 a, 18 b, 16 a, 16 b) est susceptible d'être fermé par le piston annulaire ( 7), f) sur la canalisation d'alimentation ( 18) allant de la source de basse pression ( 20) au dispositif d'accouplement à entraînement par friction ( 1) est disposé un appareil de détection ( 21) de l'accrois- sement de pression dans la canalisation de mesure ( 18, 18 a, 18 b). 2. Dispositif d'accouplement selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un agencement de soupapes ( 22 a, 22 b, 23) sur la canalisa- tion de mesure ( 18 a, 18 b) entre l'appareil de détec- tion ( 21) et le dispositif d'accouplement à entraîne- ment par friction ( 1), de sorte que respectivement l'écoulement du fluide sous pression vers une des deux chambres de pression ( 9, 10) est fermé. 3. Dispositif d'accouplement selon la re- vendication 2, caractérisé en ce que sur chaque cana- lisation de mesure ( 18 a, 18 b) vers les chambres de pression ( 9, 10) est incorporée une soupape de retenue ( 22 a, 22 b) qui ne libère l'écoulement du fluide sous pression que dans la direction de la chambre de pres- sion respective ( 9, 10). 4. Dispositif d'accouplement selon la re- vendication 2, caractérisé en ce que l'agencement de soupape est constitué par une soupape ( 23) avec deux positions terminales, dans chacune desquelles le pas- sage du fluide sous pression vers une des deux cham- bres de pression ( 9, 10) est libéré. 5. Dispositif d'accouplement selon la re- vendication 4, caractérisé en ce que la soupape ( 23) pour la canalisation de mesure ( 18 a, 18 b) est couplée avec une combinaison de soupapes ( 24, 25) pour la ca- nalisation d'alimentation à haute pression ( 17, 17 a, 17 b) vers les chambres de pression ( 9, 10). 6 Dispositif d'accouplement selon la re- vendication 5, caractérisé en ce que la combinaison de soupapes ( 23, 24, 25) est réalisée de façon que res- pectivement une des chambres de pression ( 9, 10) est reliée à la source haute pression ( 19), tandis que l'autre des chambres de pression est reliée à la sour- ce basse pression ( 20), tandis que le canal ne se trouvant pas sous haute pression ( 15 a, 15 b) est relié par un réservoir collecteur ( 27) à la chambre de pres- sion alimentée en basse pression. 7 Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu des raccordements ( 14) pour amener du fluide sous haute pression ou sous basse pression à la surface enveloppe externe. 8 Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les canaux ( 15 a, 15 b) pour amener du fluide sous haute pression, débouchent radialement dans les cham- bres de pression ( 9, 10). 9 Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les canalisations de mesure ( 18 a, 18 b) débouchent sur les faces frontales ( 11, 12) des chambres de pres- sion ( 9, 10) avec des plans perpendiculaires à l'axe et en ce que le piston annulaire comporte des faces frontales perpendiculaires à l'axe pour l'étanchement des débouchés ( 13). 10. Dispositif d'accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la pression dans la canalisation basse pression ( 18) a une valeur se situant entre 5 et 10 % de la pression dans la canalisation haute pression ( 17).