Brevet FR2724430A1 — publié le 19960315

La présente invention concerne un dispositif de transmission à limitation de couple destiné en particulier à assurer l'entraînement en rotation d'une broche de vissage. Dans un dispositif de vissage de type courant, assurant par exemple le vissage d'un bouchon sur le goulot d'une bouteille, une broche mobile en translation suivant un axe vertical et comportant une tête de vissage munie de mâchoires de préhension est entraînée en rotation par un moteur électrique. Afin de limiter le couple de serrage en fin de vissage, on dispose parfois entre le moteur électrique et la broche un dispositif de transmission à limitation de couple. On connaît des systèmes de limitation de couple à disques de friction. Ils présentent l'inconvénient de subir une usure due aux frottements des disques l'un contre l'autre à chaque dépassement du couple limite d'entraînement. Du fait de cette usure, la limitation du couple transmis est peu fidèle dans le temps. Elle est en outre sujette à des écarts dus à des variations de température importantes des disques de friction. On connaît par ailleurs des dispositifs de transmission par couplage magnétique. Ces dispositifs comportent généralement deux ensembles annulaires d'éléments magnétiques montés pour tourner autour d'un axe commun en regard l'un de l'autre. L'un de ces ensembles est relié à un organe rotatif menant tandis que l'autre ensemble magnétique est relié à un organe rotatif mené. Les deux ensembles magnétiques réalisent ainsi un couplage magnétique de l'organe menant avec l'organe mené, couplage dans lequel le couple transmis est fonction de l'intensité du champ magnétique d'interaction entre ces deux ensembles magnétiques. Ce type de dispositif à couplage magnétique présente l'avantage, par rapport aux systèmes à disques de friction, de supprimer tout contact entre les pièces couplées et donc d'éliminer l'usure et les variations de température dues aux frottements des disques. La limitation du couple transmis est ainsi très précise et fidèle dans le temps. Toutefois, lorsque le couple résistant sur l'organe mené atteint le couple limite, il se produit un glissement des ensembles d'éléments magnétiques l'un par rapport à l'autre. Comme pour chaque ensemble les polarités de deux éléments magnétiques adjacents sont opposées, les éléments magnétiques en regard sont alternativement de polarités identiques ou opposées. Il se produit ainsi de brèves inversions périodiques du couple transmis.Ce phénomène est particulièrement sensible lorsque les vitesses de rotation des ensembles magnétiques sont faibles, c'est-à-dire principalement à chaque période transitoire de démarrage et d'arrêt de la machine équipée du dispositif de transmission. Pour une broche de vissage en particulier, si, en fin de vissage, les mâchoires de serrage s'ouvrent juste après que les éléments magnétiques de l'organe menant aient dépassé les éléments magnétiques de même polarité de l'organe mené, il se produit un couple inverse sur l'organe mené et donc un léger desserrage du bouchon. L'objectif principal de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif de transmission à limitation de couple du type à couplage magnétique dont la structure interdise toute inversion du couple transmis. En vue de la réalisation de ce but on prévoit selon l'invention, un dispositif de transmission à limitation de couple comprenant un premier ensemble annulaire d'éléments magnétiques relié à un organe rotatif menant, et un second ensemble annulaire d'éléments magnétiques relié à un organe rotatif mené et disposé coaxialement au premier ensemble annulaire d'éléments magnétiques en regard de celui-ci, dispositif dans lequel au moins un des ensembles annulaires d'éléments magnétiques est relié à l'organe correspondant par l'intermédiaire d'une roue libre. Ainsi, la roue libre, qui ne peut transmettre le couple d'entraînement que dans une seule direction, permet à l'ensemble annulaire d'éléments magnétiques auquel elle est associée d'entraîner l'organe correspondant exclusivement selon un sens de rotation prédéterminé. Pour des vitesses de rotation lentes avec glissement entre les deux ensembles annulaires d'éléments magnétiques, l'ensemble qui est associé à la roue libre peut tourner librement en sens inverse du sens d'entraînement pendant un court instant à chaque inversion du couple d'interaction magnétique entre les deux ensembles annulaires d'éléments magnétiques, sans entraîner l'organe auquel il est relié par l'intermédiaire de la roue libre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif en liaison avec les figures en annexe, parmi lesquelles - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une broche de vissage entraînée en rotation par l'intermédiaire du dispositif de transmission à limitation de couple de la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de transmission à limitation de couple de la présente invention selon la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 - la figure 4 est une vue analogue à la figure III, illustrant une inversion du couple d'interaction entre les ensembles annulaires d'éléments magnétiques. A la figure 1, on a représenté schématiquement une broche de vissage 1 montée pour tourner et coulisser selon un axe 3 et comportant une tête de vissage 5 ayant des mâchoires de préhension 7 serrant entre elles un bouchon 9 destiné à être vissé sur le goulot d'une bouteille 11. Une telle broche est bien connue et ne sera donc pas davantage décrite. La broche 1 est entraînée en rotation par un moteur électrique 13 d'axe 15 parallèle à l'axe 3, par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission selon l'invention, désigné dans son ensemble par la référence 17. Ce dispositif, qui n'est ici que schématiquement représenté, possède un axe 19 parallèle aux axes 3 et 15 et comporte un pignon d'entrée 21 entraîné par le moteur 13, et un pignon de sortie 23 qui entraîne la broche de vissage 1. La fonction du dispositif de transmission 17 consiste à limiter le couple transmis à la broche 1 à une valeur prédéterminée, afin d'appliquer au bouchon 9 un couple de serrage souhaité sur le goulot de bouteille 11. La figure 2 est une vue en coupe plus détaillée du dispositif de transmission 17, objet de la présente invention. Il comporte un corps 25 solidaire d'un socle de fixation 27 solidaire du bâti de la broche de vissage. Un arbre menant 29 est monté à l'intérieur du corps 25 pour pivoter autour de l'axe 19 en débouchant de part et d'autre du corps 25. L'arbre menant 29 comporte extérieurement au corps 25 une courte portion d'extrémité 31 sur laquelle est fixé le pignon d'entrée 21, et, à l'opposé du pignon d'entrée 21, une portion allongée 33 sur laquelle le pignon de sortie 23 est monté pour tourner autour de l'axe 19. La portion allongée 33 de l'arbre menant 29 est terminée par une portion filetée 35 sur laquelle est vissé un premier ensemble annulaire d'éléments magnétiques, désigné dans son ensemble par la référence 37, qui est en butée contre un épaulement 39 de l'arbre menant 29. Ce premier ensemble 37, qui est également visible en coupe transversale aux figures 3 et 4, est ici constitué d'un corps annulaire 41 coaxial au corps 25, dans lequel sont ménagés des logements 43 en forme de rainures sensi blement axiales, régulièrement réparties sur la périphérie du corps annulaire 41. A l'intérieur de ces logements 43 sont disposés des éléments magnétiques 45 qui sont ici des aimants permanents en forme de barreaux. Classiquement, les polarités de deux aimants 45 adjacents sont opposées. Un second ensemble d'éléments magnétiques, désigné dans son ensemble par la référence 47, est monté sur le pignon de sortie 23 par l'intermédiaire d'une roue libre 49, de sorte qu'entre le second ensemble 47 et le pignon de sortie 23, une transmission unidirectionnelle du couple appliqué par l'arbre 29. Autrement dit, le second ensemble 47 entraîne en rotation le pignon de sortie 23 autour de l'axe 19 lorsque le second ensemble 47 est entraîné dans un sens assurant le blocage de la roue libre 49, mais tourne librement autour de l'axe 19 indépendamment du pignon de sortie 23 dans le sens inverse. Le second ensemble 47 est ici constitué d'un corps annulaire 51 ayant une partie principale 52 dans laquelle sont ménagés des logements 53 en forme d'encoches axiales débouchant sur la face interne du corps annulaire 51. Comme cela est mieux visible aux figures 3 et 4, ces logements sont régulièrement répartis selon un nombre égal à celui des logements 43 du premier ensemble d'éléments magnétiques 37. Des éléments magnétiques 55, tels que des aimants analogues aux éléments magnétiques 45 du premier ensemble 37, sont disposés à l'intérieur des logements 53, les polarités de deux aimants 55 adjacents étant opposées. La partie principale 52 du corps annulaire 51 a un diamètre intérieur légèrement plus grand que le diamètre extérieur du corps annulaire 41 du premier ensemble 37 et s'étend autour de celui-ci, de sorte que les éléments magnétiques 45 et 55, respectivement des premier et second ensembles 37 et 47, s'étendent en regard les uns des autres pour réaliser un couplage magnétique des deux ensembles. Le corps annulaire 51 comporte de plus une partie d'extrémité 56 emmanchée à force sur la bague intérieure de la roue libre 49 mais pouvant tourner librement par rapport à l'arbre menant 39 qui la traverse. En service, le couple de rotation de l'arbre menant 29 est transmis par le premier ensemble d'éléments magnétiques 37 au second ensemble d'éléments magnétiques 47. Le couple transmis est limité à une valeur qui dépend de l'intensité du champ magnétique d'interaction entre les éléments magnétiques de ces deux ensembles. Pour un sens de rotation de l'ensemble 47 assurant un blocage de la roue libre 49 le couple du second ensemble 47 est intégralement transmis au pignon de sortie 23. Lorsque le couple sur l'arbre de sortie 23 atteint la valeur limite du couplage magnétique entre les ensembles 37 et 47, il se produit un glissement des deux ensembles d'éléments magnétiques l'un par rapport à l'autre de sorte que les éléments magnétiques de chaque ensemble passent alternativement en regard des éléments magnétiques de même polarité et de polarité opposée de l'autre ensemble.Lorsqu'un élément magnétique 45 du premier ensemble 37, par exemple un élément magnétique présentant une face N se trouve, par référence à un sens d'entraînement de l'arbre menant 29 symbolisé par la flèche A, entre un élément magnétique amont 55.1 de polarité opposée S, et un élément magnétique 55.2 aval de même polarité comme illustré par la figure 3, il existe une force magnétique d'attraction entre l'élément magnétique 45 et l'élément magnétique amont 55.1, et une force magnétique de répulsion entre l'élément magnétique 45 et l'élément magnétique aval 55.2.Dans ce cas le premier ensemble 37 entraîne en rotation le second ensemble 47 selon un sens de rotation, symbolisé par la flèche B, qui est le même que le sens d'entraînement A de l'arbre menant 29 de sorte que la roue libre 29 est bloquée et un couple correspondant au couple limite continue à être appliqué au pignon de sortie 23. En revanche, lorsqu'un élément magnétique 45 du premier ensemble 37 se trouve entre un élément magnétique amont 55.1 de même polarité N et un élément magnétique aval 55.2 de polarité opposée S, comme illustré par la figure 4, il existe une force magnétique de répulsion entre l'élément magnétique 45 et l'élément magnétique amont 55.1, et une force magnétique d'attraction entre l'élément magnétique 45 et l'élément magnétique aval 55.2.De ce fait, le premier ensemble 37 tend à repousser le second ensemble 47 en sens inverse du sens d'entraînement A de l'arbre menant 29, comme symbolisé par la flèche C. La roue libre 49 est alors débloquée et le pignon de sortie 23 n'est soumis à aucun couple, c'est-à-dire que le couple de serrage du bouchon reste le couple limite atteint précédemment. Dans un dispositif classique cette inversion de sens du couple transmis au second ensemble 47 serait intégralement répercutée au pignon de sortie 23 et provoquerait un desserrage du bouchon pour chaque phase d'inversion de couple de sorte que si l'arbre menant est arrêté à ce moment-là le serrage final du bouchon est à un couple inférieur au couple limite recherché. L'invention permet donc d'assurer que le couple limite reste maintenu quel que soit la position relative des ensembles 37 et 47 au moment de l'arrêt de l'arbre menant 29. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit mais englobe au contraire tout dispositif reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles telles que revendiquées. Par exemple, bien que l'invention ait été décrite précédemment avec une roue libre interposée entre le second ensemble 47 et l'organe mené 23, il est possible de réaliser un dispositif analogue dans lequel une roue libre serait disposée entre l'arbre menant 29 et le premier ensemble 37, le second ensemble 47 étant alors être solidaire du pignon de sortie 23. REVENDICATION 1. Dispositif de transmission à limitation de couple (17) magnétique comprenant un premier ensemble annulaire (37) d'éléments magnétiques (45) relié à un organe rotatif menant (29), et un second ensemble annulaire (47) d'éléments magnétiques (55) relié à un organe rotatif mené (23) et disposé coaxialement au premier ensemble annulaire (37) d'éléments magnétiques (45) en regard de celui-ci, caractérisé en ce qu'au moins un (47) des ensembles annulaires d'éléments magnétiques est relié à l'organe correspondant par l'intermédiaire d'une roue libre (49).