Brevet FR2668224A1 — publié le 19920424

L'invention concerne un accouplement d'arbre élastique qui comprend un corps annulaire élastique fait d'un matériau composite fibreux et au moins un élément d'accouplement destiné à fixer l'accouplmeent à un arbre qu'il s'agit d'accoupler et qui est fixé au corps annu- laire en plusieurs points répartis sur la circonférence, et elle concerne aussi un procédé de fabrication de cet accouplement. Jusqu'à présent, pour fixer de tels accouple- ments d'arbres, on fixe les flasques au disque d'articu- lation élastique par des assemblages boulonnés Ceci exi- ge des frais relativement grands en montage et en matiè- re On connaît, par le brevet DE 30 41 064 Al, un corps annulaire élastique fait d'un matériau composite fi- breux, dans lequel différents éléments d'accouplement constitués par des vis sont incorporés au cours de la fa- brication Le corps annulaire est alors fabriqué à par- tir d'un élément pré-imorégnê ("preprecrs") et il possède une forme à peu près torique, les vis faisant saillie vers l'extérieur sur les deux faces frontales A ce corps annulaire, on peut ensuite visser des éléments d'accouplement présentant la forme de flasques et desti- nés à être fixés à un arbre, d'une façon connue Le mode de fabrication d'un corps annulaire comportant un noyau à éliminer par fusion est compliqué On ne peut pas y voir une simplification par rapport à l'habituel établis- sement d'un boulonnage des flasques. On connaît, par le US-A-3 901 047, un amortis- seur de vibrations élastique dans lequel des flasques d'accouplement dirigés face à face sont assemblés l'un à l'autre avec interposition d'un corps annulaire élasti- que Ici, le corps annulaire élastique est composé d'une matière possédant l'élasticité du caoutchouc, qui est te- nue entourée extérieurement par un élément d'accouple- ment Dans ce cas, la liaison de solidarisation en rota- tion entre le corps annulaire et l'élément d'accouple- ment ne semble être garantie que dans les formes de réa- lisation dans lesquelles des moyens de liaison addition- nels traversent les deux éléments, ces moyens de liaison constitués par des douilles de passage pour vis, servant en même temps à la fixation des arbres ou équivalents qu'il s'agit d'accoupler. Le but de la présente invention est de créer un accouplement d'arbre élastique du genre cité au début qui présente un mode d'assemblage entre le flasque et l'élément annulaire qui soit simple, avantageux du point de vue des matériaux et des coûts, et qui résiste à un couple élevé. Ce problème est résolu par le fait qu'au moins un élément d'accouplement est en une seule pièce et pos- sède plusieurs bras de flasque et le corps annulaire élastique est un disque d'articulation polygonal qui est noyé par moulage dans les bras de flasque de l'élément d'accouplement de telle manière que ces bras entourent entièrement les régions de liaison du disque d'articula- tion Grâce à ces dispositions, on crée un accouplement d'arbre élastique dans lequel le disque d'accouplement ou de liaison élastique et au moins un élément d'accou- plement sont assemblés en une seule phase de travail aux nécessaires moyens d'accouplement utilisés pour établir la liaison avec un arbre, en formant ainsi un élément composite. On connaît déjà des disques d'articulation élas- tiques en tant que tels sous une forme analogue, par le brevet DE 37 25 957 A 1 Ces disques d'articulation sont fabriquas, par exemple, à partir d'éléments pré-impré- gnés ("prepregs") et ils représentent un élément de cons- truction capable de transmettre des couples élevés, mais qui est cependant très souple pour absorber les transla- tions axiales et les variations d'angulation des axes. Habituellement, les disques d'articulation de ce genre ont un profil polygonal et, aux angles, ils comportent des régions de montage renforcées, en particulier pour recevoir des perçages traversants, tandis que les entre- toises qui les relient sont plus élastiques et sont limi- tées dans la direction perpendiculaire à leur axe longi- tudinal, de sorte qu'on obtient une déformabilité aussi peu détériorée que possible. Selon le cas de contrainte, les fibres peuvent être disposées de différentes façons dans le disque d'ar- ticulation; en général, dans le plan médian, on prévoit une orientation longitudinale parallèlement à la direc- tion des entretoises et, dans les couches extérieures, la disposition des fibres s'étend éventuellement en for- mant un angle avec l'axe longitudinal des entretoises ou en croisant cet axe. Avec l'objet selon la présente invention, il est avantageusement possible de simplifier la fixation sur l'élément d'accouplement grâce à une avantageuse pé- nétration par moulage, cependant que la mobilité des en- tretoises n'est aucunement gênée par la formation des bras de flasque Ici, il est préférable que les bras de flasque précités entourent entièrement les régions de liaison du disque d'articulation Pour éviter les points de faiblesse, à partir desquels il pourrait s'amorcer des déchirures dans la partie des bras de flasque qui en- robe le disque d'articulation, il est prévu de former sur les bras de flasque, à l'intérieur du disque d'arti- culation, des entretoises axiales complémentaires, qui s'élargissent en particulier vers l'intérieur Ces entre- toises peuvent encore être raidies davantage par des ner- vures radiales ou circonférentielles qui se réunissent l'une à l'autre On peut réaliser une liaison par sûreté de forme perfectionnée en conservant les trous de fixa- tion des disques d'articulation de type connu, trous qui sont alors remplis par les bouchons de matière des bras de flasque dans l'opération d'assemblage On obtient une liaison par sûreté de forme encore meilleure lorsque des goujons débordants sont emmanchés à force ou vissés dans les trous de fixation déjà présents, ces goujons étant ensuite enrobés par la matière des bras de flasque On obtient de cette façon une liaison qui peut résister en particulier à des couples élevés. On obtient des conditions de charge améliorées dans le disque d'articulation, grâce à la superposition des forces de traction et des forces de flexion, lorsque les trous de fixation sont déportés radialement vers l'intérieur par rapport aux axes médians des entretoi- ses. On peut envisager comme matière pour l'élément d'accouplement n'importe quelle matière appropriée, qui peut être injectée, façonnée ou mise en forme Il s'agit en premier lieu de matières plastiques, éventuellement renforcée de fibres courtes, et qui, en tant que thermo- plastes, peuvent être transformées par le procédé de mou- lage par injection Toutefois, il est également possible d'adopter un procédé de frittage de granulats, dans le- quel le disque d'articulation préfabriqué est disposé dans un moule correspondant puis enrobé par l'élément d'accouplement qu'il s'agit de former Un tel élément d'accouplement fritté peut aussi comporter des parties métalliques ou être entièrement métallique lorsque le ma- tériau du disque d'articulation autorise l'application ce type de procédé. Dans une forme de réalisation préférée, les dis- ques d'articulation sont réalisés sous la forme d'un an- neau hexagonal qui est attaqué par trois bras de flasque décalés de 1200, l'élément d'accouplement présentant en outre en général un téton tubulaire qui peut être assem- blé à un arbre à accoupler par une liaison opérant par emmanchement à force ou par collage. Dans le cas normal, trois zones de fixation res- tent libres en des points décalés selon la circonférence par rapport aux bras de flasque, et ces zones peuvent être boulonnées à un deuxième élément d'accouplement pos- sédant une configuration analogue. Si l'accouplement d'arbre élastique ne doit pas nécessairement constituer en même temps un joint démonta- ble, il est avantageusement possible de monter sur les deux faces du disque d'articulation élastique, des élé- ments d'accouplement venus de moulage et dont les bras de flasques sont décalés les uns par rapport aux autres le long de la circonférence. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation, en se ré- férant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue axiale d'un accouple- ment d'arbre élastique dans lequel le disque d'articula- tion élastique et les bras de flasque d'un élément d'ac- couplement forment une pièce composite, dans une premiè- re forme de réalisation; la figure 2 est une coupe axiale d'un accouple- ment d'arbre élastique selon la figure 1; la figure 3 est une vue axiale d'un accouple- ment d'arbre élastique dans lequel le disque d'articula- tion élastique et les bras de flasque d'un élément d'ac- couplement forment une pièce composite, dans une deuxiè- me forme de réalisation; la figure 4 est une coupe axiale d'un accouple- ment d'arbre élastique selon la figure 3. L'accouplement d'arbre élastique représenté sur les figures 1 et 2 est essentiellement composé d'un élé- ment d'accouplement 10 fait d'une matière susceptible d'être mise en forme par moulage ou coulée, et d'un dis- que d'articulation élastique hexagonal 11 qui est fabri- qué en une matière plastique renforcée de fibres A ses angles, le disque d'articulation élastique 11 présente des régions d'accouplement 16 de plus forte épaisseur à travers lesquelles s'étendent les perçages axiaux 14 des moyens d'accouplement Sur ses côtés rectilignes, le dis- que d'articulation élastique présente des régions for- mant entretoises 17 de faible épaisseur dans lesquelles il peut se produire une déformation élastique. Des bras de flasque 12 sont associés à trois des régions d'accouplement épaissies 16 en des positions décalées de 120 Le disque d'articulation élastique 11 est noyé dans la région des bras de flasque 12 pour don- ner naissance à une pièce composite Pour renforcer l'en- robage, des entretoises axiales 18 s'élargissant vers l'intérieur sont venues de moulage sur les bras de flas- que 12 Des évidements 19 prévus chacun entre deux bras de flasque 12 ménagent de la place pour les moyens de fixation prévus au droit des perçages libres 14 prévus pour les moyens d'accouplement Il est prévu un téton tu- bulaire 13 s'étendant axialement, réuni aux bras de flas- que 12 en une seule pièce, et qui est prévu pour la fixa- tion sur un arbre creux non représenté, par exemple, sur un arbre moteur. Dans la région des bras de flasque 12, les per- çages du disque d'articulation élastique 11 qui sont nor- malement destinés à recevoir les moyens d'accouplement renferment des bouchons de matière 15 qui sont formés de la matière de l'élément d'accouplement 10. L'accouplement d'arbre élastique représenté sur les figures 3 et 4 présente sensiblement les mêmes parti- cularités que celles qui sont représentées sur les figu- res 1 et 2, les détails correspondants étant désignés par les mêmes numéros de référence, majorés de 100. A la différence, les entretoises axiales 18 sont aussi assemblées les unes aux autres par une entre- toise annulaire 120 et des entretoises radiales 121 et raidies par ce moyen Dans les régions d'accouplement 116 noyées dans les bras de flasque 112, sont encastrés des goujons en acier 122 qui assurent une meilleure liai- son par sûreté de forme. Dans un procédé de fabrication d'un tel accou- plement d'arbre élastique, on place le disque d'articula- tion élastique 11, 111 dans un moule de telle manière que l'élément d'accouplement 10, 110 composé d'une matiè- re pouvant être injectée ou moulée puisse être coulé ou injecté par ses bras de flasque 12, 112 autour de trois des régions d'accouplement 16, 116 décalées de 1200 les unes par rapport aux autres Ce type de liaison entre le disque d'articulation élastique 11, 111 et l'élément d'accouplement 10, 110 est entièrement dépourvu de jeu et les problèmes de déséquilibre qui peuvent se poser sont extrêmement réduits. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Accouplement d'arbre élastique comprenant un corps annulaire élastique fait d'un matériau composite fibreux et au moins un élément d'accouplement destiné à la fixation à un arbre qu'il s'agit d'accoupler, élément qui est assemblé au corps annulaire en plusieurs points répartis sur la périphérie, caractérisé en ce qu'au moins un élément d'accouplement est d'une seule pièce et présente plusieurs bras de flasque ( 12) et le corps annulaire élastique est un disque d'articula- tion polygonal ( 11) qui est noyé par moulage dans les bras de flasque ( 12) de l'élément d'accouplement ( 10) de telle manière que ces bras entourent entièrement les ré- gions de liaison du disque d'articulation ( 11). 2 Accouplement d'arbre élastique selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le disque d'articulation élastique ( 11) est mu- ni de plusieurs perçages ( 14) de réception des moyens d'assemblage, dont au moins certains sont prévus pour établir des liaisons opérant par sûreté de forme avec les bras de flasque ( 12). 3 Accouplement d'arbre élastique selon la re- vendication 2, caractérisé en ce que des goujons ( 122) sont encastrés dans les per- çages ( 14) de réception des moyens d'assemblage, ces gou- jons participant à la liaison opérant par sûreté de for- me qui est établie avec les bras de flasque ( 12). 4 Accouplement d'arbre élastique selon la re- vendication 2, caractérisé en ce que les bouchons de matière ( 15) des bras de flas- que établissent la liaison opérant par sûreté de forme avec les perçages ( 14) de réception des moyens d'assem- blage. Accouplement d'arbre élastique selon la re- vendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, sur le disque d'articulation élas- tique ( 11), des liaisons opérant par sûreté de forme avec les perçages ( 14) de réception des bras de flasque ( 12) et des perçages ( 14) libres, de réception des moyens d'assemblage, en alternance dans la direction cir- conférentielle. 6 Accouplement d'arbre élastique selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, sur les deux faces du disque d'articulation élastique ( 11) sont montés sur ce disque des éléments d'accouplement ( 13) dont les bras de flasque sont déca- lés les uns par rapport aux autres dans la direction cir- conférentielle. 7 Accouplement d'arbre élastique selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que trois bras de flasque ( 12) sont prévus sur un élément d'accouplement, décalés de 1200 les uns par rap- port aux autres, sur la circonférence du disque d'articu- lation élastique ( 11). 8 Accouplement d'arbre élastique selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement ( 13) est fait d'une matière plastique pouvant être injectée ou moulée, ou de métal. 9 Accouplement d'arbre élastique selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le disque d'articulation ( 11) est de forme po- lygonale et que l'assemblage avec les bras de flasque ( 12) s'effectue aux sommets des angles. Accouplement d'arbre élastique selon la re- vendication 8, caractérisé en ce que les entretoises libres du disque d'articula- tion ( 11) sont limitées, perpendiculairement à leur di- rection longitudinale par les bras de flasque ( 12) entou- rant les sommets d'angles. 11 Accouplement d'arbre élastique selon une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les bras de flasque ( 12) sont complétés, radia- lement à l'intérieur du disque d'articulation élastique ( 11), par des entretoises axiales ( 18) qui s' élargis- sent en particulier vers l'intérieur qui renforcent l'enrobage du disque d'articulation ( 11). 12 Accouplement d'arbre élastique selon la re- vendication 11, caractérisé en ce que les entretoises axiales ( 18) sont reliées en- tre elles pour le renforcement en particulier par une nervure circulaire ( 120) et/ou par des nervures radiales ( 121). 13 Procédé de fabrication d'un accouplement d'arbre élastique composé d'un disque d'articulation élastique et d'un flasque fabriqué en une matière plasti- que, carctérisé en ce qu'on place le disque d'articulation ( 11), formant un insert, dans un outil de moulage par injection, et que ce disque est directement enrobé par injection par la matière formant l'élément d'accouplement ( 10) muni des bras de flasque ( 12). 14 Procédé de fabrication d'un accouplement d'arbre élastique composé d'un disque d'articulation il élastique et d'un flasque fabriqué en une matière plasti- que, caractérisé en ce qu'on place le disque d'articulation ( 11), formant un insert, dans un outil de moulage et qu'on moule sur ce disque la matière qui forme l'élément d'accouplement ( 10) muni de bras de flasque ( 12).