Brevet FR2682730A1 — publié le 19930423

-f Forme des dents d'un embrayage à crabotage La présente invention concerne la forme des dents d'un embrayage à crabotage destiné à transmettre une puissance motrice. En ce qui concerne la forme des dents sur une surface coopérante d'un embrayage à crabotage conventionnel, on a jusqu'ici principalement fait attention seulement à son angle d'inclinaison Un exemple de la technique antérieure de ce type est décrit dans la publication examinée de Modèle d'Utilité japonais No 58-32578. Les embrayagesà crabotage sont largement utilisés dans divers domaines industriels, car leurs structures sont simples et la puissance motrice est transmise de façon fiable Toutefois, les embrayages à crabotage conventionnels soulèvent des problèmes décrits ci-après On doit noter que la manière d'actionnement d'un embrayage à crabotage varie en fonction de son application; les dents peuvent être engagées et dégagées pendant que la force d'entraînement de la machine est supprimée ou bien lorsque la machine continue à être entraînée Dans le premier cas, les problèmes considérés dans l'invention se rencontreront rarement. Dans le dernier cas, c'est-à-dire dans le cas o l'embrayage est embrayé et débrayé pendant que la machine continue à être entraînée, l'angle d'inclinaison est diminué pour réduire au minimum la force d'actionnement Toutefois, l'embrayage est susceptible de prendre facilement du jeu En outre, en ce qui concerne la force de débrayage et la force de maintien de l'embrayage, les valeurs de ces forces sont notablement différentes selon que l'embrayage est neuf ou après quelque temps d'utilisation. Pour ces raisons, l'embrayage conventionnel a un angle d'inclinaison qui est plus important que nécessaire par crainte de sa tendance à prendre du jeu ou l'analogue, de sorte qu'il n'est pas facile de débrayer l'embrayage. Toutefois, ceci implique que la force d'actionnement de l'embrayage sera augmentée Cet inconvénient affecte une augmentation ou une diminution de la force d'actionnement lorsque l'embrayage est actionné manuellement et il affecte la valeur de la force motrice et la puissance d'un actionneur lorsque l'embrayage est d'un type de commande à distance avec un actionneur En outre, une série d'appareils à fonctionnement automatique et l'analogue, comportant un embrayage à crabotage, ne peuvent fonctionner correctement que si l'embrayage à crabotage fonctionne de façon fiable. Les facteurs principaux provoquant ces problèmes de l'embrayage à crabotage conventionnel sont la position de contact et la zone de contact d'une surface inclinée de chaque dent à l'endroit o cette dent est en contact avec la dent associée. L'embrayage à crabotage conventionnel comporte une surface de contact qui est pratiquement plane et qui a généralement une configuration telle que représentée par exemple sur les figures 5 et 6 Lorsque sont définis les segments de lignes droites d, e, f, seul le segment d, qui passe par la racine de la dent, coupe l'axe y du corps de l'embrayage en un point Xi, tandis que les deux autres segments ne le coupent pas, comme on le voit sur les figures 5 et 6 a et 6 b. De façon plus spécifique, en se reportant à la figure 6 c qui est une vue latérale montrant un état de coopération d'une dent d'embrayage, la plage de contact Ql de coopération entre les dents supérieure et inférieure s'étend habituellement en une portion intermédiaire de chaque dent entre sa portion proximale et sa portion distale; le segment d de cette portion proximale se trouve à l'extérieur de la plage Qi Ainsi, l'embrayage à crabotage conventionnel est réalisé de telle manière que seul le segment d coupe l'axe y du corps d'embrayage En conséquence, le segment e d'une portion intermédiaire du plan Pl (hachuré en lignes obliques) contenant la surface coopérante S de la portion de dent d'embrayage et le segment f d'une portion distale de ce plan ne coupent pas l'axe y du corps d'embrayage. Dans ce type d'enclenchement de l'embrayage, les dents ne sont en contact l'une avec l'autre que dans les coins périphériques extérieurs de leur extrémité distale, d'o il résulte une trace de contact repérée par une portion B sur les figures 5 et 6 (b) La zone de contact devient plus petite lorsque l'angle d'inclinaison est réduit. Les inventeurs de la présente Demande semblent avoir été les premiers à analyser la forme des dents de l'embrayage à crabotage conventionnel décrit ci-dessus, en constatant qu'aucun document sur ce point de vue ne pouvait être trouvé. Une recherche plus approfondie a conduit à la conclusion que la forme des dents est déterminée par le fait que les points de référence des dents d'une matrice d'embrayage à crabotage et les lignes de référence pour l'usinage des dents se trouvent toutes sur la portion proximale de la dent, c'est-à- dire sur le segment radial d décrit ci-dessus. De cette manière, les lignes de référence d'usinage ont conventionnellement constitué le facteur qui détermine la forme des dents Dans les présentes circonstances, le fonctionnement de l'embrayage à crabotage lui-même n'est pas évalué en fonction de la position de contact et de la zone de contact de la surface de contact d'enclenchement de l'embrayage à crabotage. En ce qui concerne l'embrayage à crabotage conventionnel, la surface inclinée est habituellement fixée à environ O à 50 dans le cas o l'embrayage n'est pas actionné pendant que la machine est entraînée, mais seulement lorsque la force d'entraînement est supprimée Toutefois, dans le cas envisagé par l'invention, dans lequel l'embrayage est actionné pendant que la machine est entraînée, l'angle mentionné ci- dessus est réduit de façon appropriée, car on ne peut pas débrayer facilement un embrayage ayant cet angle pendant que la machine est entraînée Lorsque l'angle d'inclinaison est réduit, seule une partie de la surface inclinée de contact entre en contact avec la surface inclinée de la dent associée pour la raison décrite ci-dessus, de sorte que la zone de contact est faible et que la portion de contact s'use aisément, ce qui entraîne l'inconvénient que la performance de l'embrayage risque d'être modifiée. Afin de résoudre les problèmes décrits ci-dessus, la présente invention procure un embrayage à crabotage comprenant des portions de dent 1 et un corps 2 dans lequel un plan Pi, contenant une surface coopérante S de chaque portion de dent d'embrayage coupe l'axe central y du corps de l'embrayage en un point, et dans lequel un segment radial h passant par ce point d'intersection est situé à l'intérieur d'une plage de contact Qi de coopération entre les dents, plage qui s'étend dans la direction du mouvement de l'embrayage, c'est-à-dire dans une position intermédiaire de la dent entre sa portion proximale et sa portion distale. En outre, l'invention procure un embrayage à crabotage dans lequel la totalité du plan de coopération Pi, constituée par un jeu de segments arbitraires dans la direction radiale, segments qui sont définis sur une surface de contact S de chaque portion de dent d'embrayage, coupe l'axe central y du corps de l'embrayage Avec une telle structure, dans laquelle la surface de contact de chaque portion de dent d'embrayage est située dans une position optimale telle que la zone de contact est augmentée pour supprimer l'usure et que la dent est formée pour avoir un angle d'inclinaison permettant à l'embrayage à crabotage de présenter la performance recherchée depuis le début de son utilisation, l'invention permet à l'embrayage à crabotage de fonctionner de façon régulière et très précise. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint sur lequel: la figure 1 est une vue en perspective montrant des parties essentielles des portions de dent d'un embrayage à crabotage; la figure 2 (a) est une vue en plan de l'embrayage à crabotage, la figure 2 (b) est une vue en coupe transversale montrant une surface coopérante d'une portion de dent, et la figure 2 (c) est une vue latérale partielle de la portion de dent; les figures 3 et 4 (a), (b) et (c) sont des vues d'un embrayage à crabotage idéal selon une deuxième réalisation de la présente invention, vues qui correspondent aux figures 1 et 2 respectivement; les figures 5 et 6 montrent un embrayage à crabotage conventionnel, la figure 5 étant une vue de l'embrayage à crabotage conventionnel qui est équivalente à la figure 1 et la figure 6 étant des vues de l'embrayage à crabotage conventionnel correspondant à la figure 2; les figures 7 et 8 montrent un exemple comparatif d'un embrayage à crabotage, la figure 7 étant une vue correspondant à la figure 1 et la figure 8 étant des vues correspondant à la figure 2; et la figure 9 (a) est une vue en plan montrant une tondeuse automotrice à commande par radio et la figure 9 (b) est une vue latérale de cette même tondeuse. La réalisation préférée de la présente invention, qui est montée sur une unité d'entraînement de déplacement d'une tondeuse automotrice à commande par radio est représentée sur les figures 9 (a) et (b) De façon plus spécifique, un embrayage de la structure suivante est prévu sur la tondeuse automotrice comprenant une lame de coupe 14, qui est fixée sur l'extrémité inférieure d'un arbre de sortie 13 d'un moteur 12 monté dans un carter 11, un récepteur radio 15 et un actionneur 17 qui actionnent une transmission de déplacement 16 et des roues d'orientation en réponse à des signaux en provenance du récepteur 15 La tondeuse automotrice à commande radio est employée dans cette réalisation, car il est désavantageux d'utiliser un actionneur puissant pour l'embrayage lorsque l'appareil lui- même doit être réalisé en tant qu'appareil compact et léger et du fait que la tondeuse convient le mieux pour comparer les performances d'embrayages qui n'exigent qu'une force d'entraînement minimale. Tout d'abord, en se reportant aux figures 1 et 2, un embrayage à crabotage, constitué de portions de dent 1 et d'un corps 2, est réalisé de telle manière que le point d'intersection X 5, o une surface S de l'embrayage comprenant une surface inclinée coupe l'axe central y du corps d'embrayage, occupe cette position dans la direction du mouvement de l'embrayage, c'est-à-dire cette position sur l'axe y qui est située à l'intérieur d'une plage de contact Q 5 de coopération entre les dents Les figures 1 et 2 illustrent le cas dans lequel un segment central h orienté radialement s'étend au niveau d'une portion intermédiaire de la plage de contact de coopération entre les dents Q 5 La surface de contact de coopération de l'embrayage est usinée sans difficultés, car c'est une surface plane. Dans cet embrayage, une trace de contact indiquée par le repère D sur le dessin est disposée pratiquement au niveau du centre de la surface de contact S Du fait que l'influence de l'angle d'inclinaison sur la zone de contact peut être réduite au minimum, la zone de contact est grande et l'usure de la portion de contact est faible En conséquence, l'embrayage peut être formé de telle manière que sa performance lorsqu'il est neuf ne change pas après utilisation et que l'embrayage présente une performance idéale depuis le début de son utilisation, l'usure ne modifiant qu'au minimum cette performance. En outre, la coopération incomplète qui pourrait survenir lorsque l'embrayage est raccordé à une source de puissance, provoque souvent un impact important sur la surface de contact de coopération Il en résulte une usure, une tendance à prendre du jeu, etc. L'embrayage de l'invention peut résoudre ce problème par le fait que la zone de contact lors d'une position de coopération incomplète est importante En conséquence, le risque d'usure et de prise de jeu est faible et la résistance mécanique de l'embrayage est également importante. Pour tenir compte d'une telle coopération incomplète, on modifie la forme de l'extrémité distale de la dent pour faciliter l'enclenchement en coupant cette surface distale, comme il est indiqué par le repère R sur la figure 2 (c), de telle sorte qu'on peut encore renforcer la résistance mécanique de l'embrayage. On va maintenant décrire un embrayage ayant une surface de contact formée pour avoir la zone de contact maximale dans une deuxième réalisation en se reportant aux figures 3 et 4. Des segments radiaux arbitraires a, b et c définis sur une surface de contact d'enclenchement S coupent tous l'axe du corps de l'embrayage, comme on le voit sur les figures 3 et 4 (a) Lorsque la surface de contact d'un tel embrayage à crabotage a cette forme, les surfaces de contact des dents seront totalement en prise l'une avec l'autre, de sorte que la position de contact s'étend sur toute la longueur de la surface de contact, la zone de contact étant ainsi maximale. La trace de contact est représentée par la portion A sur la figure 4 (b) Du fait que la surface S est incurvée, sa formation et son usinage sont plus compliqués que l'usinage d'une surface plane Toutefois, elle est plus avantageusecar la tendance à la prise de jeu de l'embrayage et sa durée de vie peuvent être améliorées. De cette manière, les portions A sur toutes les zones de surfaces de contact S des dents sont en prise l'une avec l'autre En conséquence, la dimension des dents peut être réduite par rapport à la dimension des dents conventionnelles et la course de débrayage et d'embrayage peut être réduite, ce qui réduit la dimension de l'embrayage à crabotage Dans la réalisation ainsi décrite, la performance de l'embrayage à crabotage peut être notablement améliorée, ce qui permet d'obtenir un excellent embrayage au prix minimal Pour usiner l'embrayage à crabotage, on peut utiliser un centre d'usinage à commande numérique pour usiner relativement facilement une telle surface incurvée. A des fins de comparaison avec l'embrayage représenté sur les figures 5 et 6, les figures 7 et 8 illustrent un embrayage dans lequel, sur un plan Pl contenant une surface de coopération S d'une portion de dent de l'embrayage, un seul segment g s'étendant sur l'extrémité distale de la dent coupe l'axe Y du corps de l'embrayage en un point X 2 Comme le trace de contact est indiquée par la portion C sur les figures 7 et 8, on voit que les dents sont en contact l'une avec l'autre au niveau des coins périphériques intérieurs de l'extrémité distale de ces dents La zone dans laquelle les dents sont en contact l'une avec l'autre est réduite de pratiquement la même manière que dans l'embrayage conventionnel représenté sur les figures 5 et 6 et par ailleurs cette zone de contact est encore réduite lorsqu'on diminue l'angle d'inclinaison Ainsi, l'exemple comparatif est défavorable. En outre, selon l'invention, la dimension de l'embrayage peut être réduite et la performance de l'embrayage peut être maintenue de telle sorte qu'il peut être débrayé avec une force peu importante En outre, la tendance à la prise de jeu est éliminée et on peut réduire la course de l'embrayage Il en résulte qu'on peut employer un actionneur de petites dimensions peu coûteux pour actionner l'embrayage et, lorsque le fonctionnement de cet embrayage est associé à celui d'un frein pour arrêter le déplacement, il n'y a pas risque de retard dans le débrayage, de sorte qu'on peut actionner rapidement celui-ci de façon fiable. Revendications 1. Forme des dents d'un embrayage à crabotage servant d'embrayage pour un déplacement, qui comprend des portions de dent ( 1) et un corps ( 2), caractérisée en ce qu'un plan contenant une surface de coopération (S) de chaque portion de dent ( 1) de l'embrayage coupe l'axe (y) du corps d'embrayage en un point (X 5) qui est situé à l'intérieur d'une plage de contact (Q 5) de coopération des dents s'étendant dans la direction de mouvement de l'embrayage. 2. Forme des dents d'un embrayage à crabotage servant d'embrayage pour un déplacement, qui comprend des portions de dent et un corps, caractérisée en ce que des segments arbitraires (a), (b) et (c) orientés radialement, définis sur une surface de contact (S) de chaque portion de dent ( 1) de l'embrayage, coupent l'axe (y) du corps ( 2) de l'embrayage.