Brevet FR2685508A1 — publié le 19930625

"Limiteur de couPle" L'invention concerne un limiteur de couple de transmission entre un solide tournant autour d'un axe le traversant, dit "élément menant", et un solide destiné à être entraîné par cet élément menant en rotation autour du même axe le traversant également, dit "élément mené". On connaît déjà de tels limiteurs de couple solidarisant l'élément mené à l'élément menant tant que le couple à transmettre reste inférieur à un certain seuil, et désolidarisant ces deux éléments lorsque le couple atteint ce seuil. Actuellement, sont couramment utilisés des limiteurs de couple à friction, utilisant le frottement entre deux disques indépendants qui sont amenés à se désolidariser en rotation dès que le couple à transmettre dépasse le seuil désiré. Ce couple limite est réglable en ajustant par serrage la pression de contact entre les deux disques. Le principal inconvénient de ces limiteurs est l'évolution du couple limite en fonction du nombre d'utilisations et de l'usure par frottement, ce qui en affecte la fiabilité. De plus, l'étalonnage reste peu précis, et la température d'utilisation a une influence sensible sur le couple limite. Les utilisations à très basses vitesses de rotation sont pénalisées par l'influence du coefficient d'adhésion, qui peut remplacer le coefficient de frottement. Il faut noter que ces systèmes sont destinés à des arbres de transmission cylindriques et nécessitent des usinages complexes dans le cas d'arbres polygonaux. De plus, le nombre important de pièces composant ces ensembles les rendent volumineux. On connaît également un autre type de limiteurs de couple, dans lesquels des billes remplacent les disques de frottement, ce qui impose un volume encore supérieur à cause de la complexité du mécanisme interne. Les limiteurs de couple électromagnétiques, quant à eux, nécessitent une source de courant électrique. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un limiteur de couple de transmission entre un solide tournant autour d'un axe le traversant, dit "élément menant", , et un solide destiné à être entraîné par cet élément menant en rotation autour du même axe le traversant également, dit "élément mené", ce limiteur de couple étant du type comportant une pièce de couplage menante liée à l'élément menant et une pièce de couplage menée liée à l'élément mené, limiteur de couple caractérisé en ce que l'une des pièces de couplage est un bloc percé d'une cavité s'étendant autour de l'axe et l'autre pièce de couplage présente au moins une partie sous la forme d'un arbre logée dans cette cavité et présentant des dimensions extérieures permettant sa libre rotation dans la cavité autour dudit axe, le contour de l'arbre présente, en section par un plan perpendiculaire à l'axe, une forme polygonale, et le bloc comporte au moins un canal débouchant dans la cavité et dans lequel est logé un doigt mobile en direction de l'arbre et inversement entre deux positions dans lesquelles respectivement son extrémité libre est en appui contre l'arbre au plus près de l'axe et cette extrémité libre est plus éloignée de l'axe et permet des révolutions de l'arbre, ledit doigt étant soumis à une force de poussée vers ledit arbre par un moyen élastique. La limitation du couple est obtenue par suite de la rotation de l'arbre de forme non circulaire mais polygonale, déplaçant les doigts, formant pistons, jusqu'à une position extrême permettant la révolution de l'arbre par rapport au bloc, et ce dispositif est parfaitement adapté aux arbres polygonaux d'origine, ou cylindriques avec un ou plusieurs méplat(s). Comme la limitation est basée sur le déplacement radial des doigts, freinés dans leur mouvement par une force opposée obtenue par déformation élastique adaptable au besoin, il est possible de fixer précisément par construction la valeur du couple limite, qui reste constante. Les frottements ne sont alors que des phénomènes parasites qui peuvent être réduits par un choix judicieux des matériaux. La simplicité et le faible nombre de pièces permettent une miniaturisation du dispositif tout en lui conservant toute son efficacité, et en minimisant son poids et surtout son inertie. De plus, aucun entretien ni ré-étalonnage n'est nécessaire au cours de l'utilisation. Egalement, les variations de température ne modifient pas directement les conditions de fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective explosée d'un limiteur de couple selon l'invention, - la figure 2 est une section transversale du limiteur de couple de la figure 1. Le limiteur représenté sur les figures est plus particulièrement conçu pour équiper des poteaux d'affichage informatifs ou publicitaires, poteaux dont le panneau d'affichage est tournant, étant actionné en rotation par un moteur. Il est important que le panneau puisse être désaccouplé du moteur d'entraînement si sa rotation est entravée par exemple par un obstacle ou par malfaisance, car le blocage de l'arbre moteur qui en résulterait, risquerait de provoquer l'endommagement du moteur ; il est donc souhaitable d'accoupler l'arbre du moteur au panneau au moyen d'un dispositif à limitation de couple. De la sorte, si le couple qui s'oppose à la rotation du panneau dépasse une valeur prédéterminée au-delà de laquelle le moteur risquerait d'être endommagé, le moteur peut continuer sa rotation tandis que le panneau reste fixe. Naturellement ce limiteur, comme d'ailleurs les autres formes de réalisation du limiteur selon l'invention, peut connaître bien d'autres utilisations dans lesquelles il est nécessaire de créer un seuil de désaccouplement entre un solide tournant autour d'un axe le traversant, dit "élément menant", et un autre solide, destiné à être entraîné par cet élément menant, en rotation autour du même axe le traversant également, et dit "élément mené". Le limiteur représenté sur ~ les dessins comporte une pièce de couplage 1 menante sous la forme d'un bloc de forme générale cylindrique alésé axialement, fixé par exemple par une clavette ou une goupille, à l'élément menant 2 ici sous la forme d'un arbre cylindrique ; il comporte une autre pièce de couplage 3, menée, sous la forme d'un arbre de forme générale prismatique ici à section transversale droite carrée, fixé à l'élément mené (non représenté) pouvant être également un arbre, cylindrique ou non. L'arbre mené 3, ici à section carrée dont la longueur de la diagonale est légèrement inférieure au diamètre de la cavité ll alésée autour de l'axe longitudinal du bloc 1 et des éléments menant et mené, est logé dans cette cavité alésée de manière à pouvoir y tourner librement autour de l'axe en l'absence de moyen de liaison avec le bloc. La liaison débrayable de la pièce de couplage 3 menée à la pièce de couplage 1 menante est réalisée au moyen de doigts 4 allongés logés dans le bloc dans des canaux 12 cylindriques à section droite circulaire creusés radialement dans celui-ci et débouchant d'un côté dans l'alésage 11 de manière à venir en appui contre l'arbre mené 3 et de l'autre à l'extérieur du bloc 1 ; bien qu'un seul doigt 4 coopérant avec un arbre 3 à une seule face soit théoriquement suffisant, la liaison dans l'exemple décrit, où l'arbre 3, à section carrée, présente quatre faces 31, est assurée au moyen de quatre doigts mobiles 4 de forme générale cylindrique à section circulaire s'étendant en étant libres de coulisser dans quatre canaux de guidage 12 respectifs dont les axes longitudinaux sont coplanaires perpendiculairement à l'axe longitudinal de la cavité et répartis régulièrement à 90 degrés autour dudit axe de la cavité. La longueur de chaque doigt 4 est légèrement supérieure à la distance entre une face 31 de l'arbre 3 lorsqu'elle est en regard de son canal de guidage 12, et le débouché de ce canal 12 à la périphérie du bloc 1, de sorte que lorsque les doigts 4 sont logés dans leur canal 12 respectif en appui contre une face 31 correspondante de l'arbre 3 au plus près de l'axe, par l'une de leurs extrémité, leur autre extrémité dépasse légèrement à la périphérie du bloc 1 ; il est par ailleurs clair que si les doigts 4 sont maintenus en appui contre une face respective 31 au plus près de l'arbre, et si le bloc 1 tourne, il en sera de même de l'arbre 3 à section prismatique. Pour maintenir les doigts 4 en appui contre une face 31 respective au plus près de l'axe, selon l'invention, il est prévu un moyen élastique, ici sous la forme d'un collier fendu 5 en acier à ressort enfilé autour du bloc 1 et enserrant les extrémités des quatre doigts 4 dépassant à la périphérie du bloc ; les caractéristiques du collier 5 (dimensionnelles et mécaniques) sont choisies de telle sorte que pour le couple résistant appliqué à l'arbre mené 3 qui a été adopté en tant que seuil de désaccouplement, immobilisant ou ralentissant la rotation de cet arbre mené par rapport au bloc menant 1, les doigts 4 puissent coulisser vers l'extérieur du bloc à l'encontre de la force exercée par le ressort 5, en déformant celui-ci, depuis leur position en appui contre l'arbre mené au plus près de l'axe, sur une distance permettant la révolution de cet arbre mené, c'est-à-dire ici sur une distance égale à la demidifférence entre la diagonale et le côté du carré, et revenir vers l'axe jusqu'à leur position en appui au plus près de celui-ci contre une face 31 respective, sous l'action de la force de poussée exercée par le ressort 5, le mouvement de va-et-vient des doigts 4 se poursuivant tant que le couple résistant est superieur au seuil. Inversement, lorsque le couple résistant diminue et revient au-dessous de la valeur de seuil, la force exercée par le ressort 5 est suffisante pour rapprocher les doigts 4 de l'arbre 3 et les ramener en appui contre les faces 31 ainsi que pour les empêcher de s'éloigner de l'axe, ce qui interdit toute possibilité de révolution de l'arbre mené 3 par rapport au bloc menant 1. Afin de faciliter le montage et le démontage du limiteur de couple, les extrémités du collier 5 sont repliées vers l'extérieur approximativement radialement. En vue d'éviter tout glissement du collier 5 en direction axiale, le bloc 1 est muni, dans la partie de sa périphérie dans laquelle débouchent les canaux 12, d'une gorge 13 annulaire dont la largeur est à peine supérieure à celle du collier, et dont la profondeur est suffisante pour que lorsque les doigts 4 s'étendent partiellement au-delà de l'emprise des canaux, le collier 5 ne soit cependant pas déloge de la gorge 13 et ne puisse se déplacer axialement hors de celle-ci. Ce limiteur de couple dans lequel un (ou plusieurs) doigt(s) formant piston(s) se déplace(nt) radialement dans le bloc avec un mouvement de translation limité par la déformation élastique d'un collier périphérique, est particulièrement bien adapté aux faibles vitesses de rotation, mais peut être également utilisé à d'autres fins, grâce à des possibilités d'amortissement ou de cinétique de transmission de puissance. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre, par exemple en inversant pièce menante et pièce menée (la pièce menante devenant l'arbre prismatique et la pièce menée le bloc), en adoptant un arbre comportant un autre nombre de faces coopérant avec autant de doigts coulissants (par exemple trois à 120 degres), ou en remplaçant le collier déformable élastiquement par tout autre moyen élastique, (par exemple ressorts métalliques ou synthétiques hélicoïdaux disposés en butée dans les canaux, ou compression et détente d'un fluide). REVENDICATIONS 1 - Limiteur de couple de transmission entre un solide tournant autour d'un axe le traversant, dit "élément menant", et un solide destiné à être entraîné par cet élément menant en rotation autour du même axe le traversant également, dit "élément mené", ce limiteur de couple étant du type comportant une pièce de couplage menante liée à l'élément menant et une pièce de couplage menée liée à l'élément mené, limiteur de couple caractérisé en ce que l'une des pièces de couplage (1) est un bloc percé d'une cavité (11) s'étendant autour de l'axe et l'autre pièce de couplage (3) présente au moins une partie sous la forme d'un arbre logée dans cette cavité et présentant des dimensions extérieures permettant sa libre rotation dans la cavité (11) autour dudit axe, le contour de l'arbre (3) présente, en section par un plan perpendiculaire à l'axe, une forme polygonale, et le bloc (1) comporte au moins un canal (12) débouchant dans la cavité (11) et dans lequel est logé un doigt (4) mobile en direction de l'arbre et inversement entre deux positions dans lesquelles respectivement son extrémité libre est en appui contre l'arbre (3) au plus près de l'axe et cette extrémité libre est plus éloignée de l'axe et permet des révolutions de l'arbre, ledit doigt (4) étant soumis à une force de poussée vers ledit arbre par un moyen élastique (5). 2 - Limiteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc (1) est de forme générale cylindrique à section droite circulaire et comporte, autour de son axe longitudinal, une cavité (11) coaxiale elle-même cylindrique à section droite circulaire, tandis que l'arbre (3) présente une forme générale prismatique et est centré sur le même axe. 3 - Limiteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (12) sont cylindriques à section droite circulaire, leur axe longitudinal respectif passe par l'axe de rotation des éléments menant et mené, tandis que les doigts (4) sont également de forme générale cylindrique à section circulaire et présentent un diamètre légèrement inférieur à celui des canaux (12). 4 - Limiteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (12) débouchent également à la périphérie du bloc (1), les doigts (4) logés dans les canaux (12) présentent une extrémité dépassant la périphérie du bloc (1) lorsque leur autre extrémité est en appui contre l'arbre (3) au plus près de l'axe, et le moyen élastique (5) est un collier fendu formant ressort enfilé autour du bloc (1) et enserrant les extrémités des doigts (4) dépassant la périphérie du bloc. 5 - Limiteur de couple selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bloc (1) comporte une gorge annulaire (13) dans la région de sa périphérie ou débouchent les canaux (12), et le collier fendu (5) est logé dans cette gorge (13). 6 - Limiteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (3) présente une section droite carrée, et le bloc (1) comporte quatre canaux (12) presentant des axes longitudinaux respectifs répartis à 90 degrés autour de l'axe de rotation des éléments menant et mené. 7 - Limiteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre présente une section droite triangulaire, et le bloc comporte trois canaux présentant des axes longitudinaux respectifs répartis à 120 degrés autour de l'axe de rotation des éléments menant et mené. 8 - Limiteur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce menante est le bloc (1), et la pièce menée est celle qui présente au moins une partie sous la forme d'un arbre (3).