Brevet FR2802998A1 — publié le 20010629

L'invention concerne un système d'entraînement comprenant un arbre d'entraînement en deux tronçons d'arbre, qui sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un accouplement à diaphragme comprenant un empilement de diaphragmes. Des systèmes d'entraînement de ce type servent à entraîner des arbres d'entraînement de manière élastique. A cet effet, une machine d'entraînement ou machine motrice agit directement sur le premier tronçon d'arbre, tandis que le second tronçon d'arbre est relié par l'intermédiaire d'un embrayage, à un entraînement auxiliaire. Si dans un tel système d'entraînement, la machine motrice tombe en panne, l'entraînement auxiliaire prend en charge l'entraînement de l'arbre d'entraînement, dans la plupart des cas toutefois avec une puissance moindre. Dans un tel cas, l'accouplement à diaphragme doit être ouvert. Un domaine d'utilisation privilégié du système d'entraînement dont il est ici question, est l'entraînement de navires. Le système d'entraînement comprend alors en guise de machine d'entraînmement, un moteur deux temps ou un moteur Diesel, qui entraine l'arbre d'hélice. Dans un système d'entraînement de navire, connu du document DE-A-197 29 046, l'accouplement à diaphragme comprend une liaison par vis réalisée par des boulons filetés coniques bloqués à l'aide d'écrous. L'accouplement à diaphragme est désaccouplé par interruption de cette liaison par vis. Cela nécessite un travail manuel de longue haleine. Dans le document DE-A-198 47 771 est décrit un dispositif de séparation destiné à interrompre la liaison par vis de l'accouplement à diaphragme connu du document DE-A-197 29 046. Ce dispositif de séparation est constitué par un flasque de guidage, qui porte une liaison par vis et qui peut coulisser axialement sur l'arbre d'hélice. Cette liaison par vis réalise un pontage de la liaison par vis qui assemble l'empilement de diaphragmes de l'accouplement à diaphragme. Pour désaccoupler l'accouplement à diaphragme, la liaison par vis du dispositif de séparation est interrompue et le flasque de guidage est déplacé sur l'arbre d'hélice. Grâce à l'utilisation de ce dispositif de séparation, l'empilement de diaphragmes reste certes assemblé de manière fixe, mais l'interruption de la liaison nécessite toujours un travail manuel. 2 2802998 Le but de l'invention consiste à fournir pour un système d'entraînement du type de celui mentionné en introduction, un dispositif de séparation, qui peut être commandé à distance, permettant de désaccoupler l'accouplement à diaphragme. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un système d'entraînement du type de celui mentionné en introduction par le fait que l'extrémité extérieure de l'empilement de diaphragmes est liée à un disque muni, sur une face frontale, d'une denture, qui sous l'effet de la précontrainte axiale de l'empilement de diaphragmes vient en prise dans une denture correspondante d'un flasque lié au premier tronçon d'arbre, et par le fait que pour produire la précontrainte, le disque est soumis à l'action d'un dispositif d'application sous pression qui peut être commandé à distance, à l'arrêt. Selon une configuration avantageuse de l'invention, le dispositif d'application sous pression comprend un vérin hydraulique, qui est fixé à l'extérieur sur un anneau en forme d'étrier et dont le piston agit sur ledit disque, l'anneau en forme d'étrier surmonte, avec deux ailes, le disque et ledit flasque dans la zone de la denture et est fixé au disque ou au flasque, et la distance entre les ailes est supérieure, d'au moins une valeur correspondant à la course d'élasticité de l'empilement de diaphragmes, à l'épaisseur axiale du disque et du flasque, dans la zone de la denture. Ledit piston peut être bloqué mécaniquement dans la position rentrée et dans la position sortie. Selon un mode de réalisation avantageux, la denture est réalisée sous forme de denture radiale, sans jeu, du type denture de Hirth. Dans le système d'entraînement conforme à l'invention, la liaison de l'accouplement à diaphragme est réalisée par la denture et par la précontrainte axiale de l'empilement de diaphragmes. Cette précontrainte axiale peut être établie et interrompue à l'aide d'un dispositif hydraulique d'application sous pression, qui peut être actionné à distance. L'invention concerne également un système d'entraînement de navire comprenant une machine d'entraînmement ou machine motrice et, relié directement à celle-ci, un arbre d'hélice doté d'une hélice dont la poussée est absorbée par un palier de butée, ainsi qu'un entraînement auxiliaire constitué d'une machine électrique pouvant fonctionner sélectivement en 3 2802998 tant que générateur ou en tant que moteur, qui est relié par l'intermédiaire d'un embrayage à une boite de transmission, dont une roue dentée entoure l'arbre intermédiaire d'hélice en y étant reliée par l'intermédiaire d'un accouplement flexible, une liaison mécanique positive sans jeu et susceptible d'être interrompue, étant prévue sur un arbre de compression entre la boite de transmission et la machine d'entraînement dotée d'un flasque d'entraînement, et étant combinée à un palier de butée auxiliaire présentant des patins de compression avant et des patins de compression arrière, la poussée de l'hélice réduite de manière correspondante étant transférée par l'intermédiaire du palier de butée auxiliaire à un palier de butée placé dans la machine d'entraînement et à la coque du navire, la liaison mécanique positive sans jeu étant constituée par un accouplement à diaphragme rigide en rotation mais souple dans la direction axiale, pourvu d'un empilement de diaphragmes et relié à l'arbre intermédiaire d'hélice et au palier de butée intermédiaire, et le palier de butée auxiliaire étant serré, en fonctionnement normal, au moyen des patins de compression, contre les flasques d'entraînement et de l'arbre de compression. Conformément à l'invention, dans ce système d'entraînement de navire, l'extrémité extérieure de l'empilement de diaphragmes est liée à un disque muni, sur une face frontale, d'une denture qui sous l'effet de la précontrainte axiale de l'empilement de diaphragmes vient en prise dans une denture correspondante d'un flasque lié au premier tronçon d'arbre. Pour produire la précontrainte, le disque est soumis à l'action d'un dispositif d'application sous pression commandé à distance. A titre auxiliaire, ce dispositif d'application peut être commandé manuellement. Plusieurs exemples de réalisation sont représentés sur les dessins annexés, et vont être explicités plus en détail dans la suite. Les dessins montrent: Fig. i un arbre d'entrainement comprenant un accouplement à diaphragme et un dispositif de séparation, Fig. 2 le dispositif de séparation dans deux états de fonctionnement, et Fig. 3 un système d'entraîmement de navire. Un arbre d'entraînement est constitué de deux tronçons d'arbre 100, 101. Le premier tronçon d'arbre 100 est pourvu à une des ses extrémités, d'un flasque d'entramement 102 auquel est bridé directement une machine 4 2802998 d'entraînement non représentée, par exemple un moteur Diesel ou de préférence un moteur deux temps. Sur le second tronçon d'arbre 101 peut être fixé un arbre creux 30, par l'intermédiaire d'un accouplement élastique 20. L'arbre creux 30 peut porter une roue dentée 103 qui est en liaison avec un entraînement auxiliaire non représenté, par l'intermédiaire d'une boite de transmission. La liaison des deux tronçons d'arbre 100, 101 s'effectue par l'intermédiaire d'un accouplement à diaphragme 104, qui est rigide en rotation, mais est souple dans la direction axiale. L'accouplement à diaphragme 104 comprend un empilement de diaphragmes 105, dont l'extrémité située à l'intérieur est enserrée, par l'intermédiaire de vis, entre deux flasques 106, 107 qui sont prévus aux extrémités en regard l'une de l'autre, des tronçons d'arbre 100, 101. L'extrémité de l'empilement de diaphragmes 105, située radialement à l'extérieur, est vissée sur un disque 109 de forme annulaire, par l'intermédiaire d'une bague conjuguée 108. Comme le laisse entrevoir de manière détaillée, la figure 2, le disque 109 est pourvu sur une face frontale, d'une denture radiale 110, qui de préférence est réalisée sous forme de denture plane, sans jeu, dite denture de Hirth. La denture 110 du disque 109 est adaptée à venir en prise dans une denture 111 correspondante, qui est prévue sur un flasque 112 en forme de couvercle ou de chapeau. Ce flasque 112 en forme de couvercle est fixé au premier tronçon d'arbre 100. Le disque 109 et le flasque 112 sont surmontés, dans la zone des dentures 110, 111, par deux ailes 114, 115 d'un anneau 113 en forme d'étrier. L'anneau 113 en forme d'étrier est relié de manière fixe au flasque 112 (figure 2). Sur le côté extérieur de l'une des ailes de l'anneau 113 en forme d'étrier, est fixé un dispositif d'application sous pression comprenant un vérin hydraulique 116. Le piston 117 du vérin 116 agit directement ou indirectement par l'intermédiaire de l'anneau 113 en forme d'étrier, sur le disque 109. En actionnant le vérin 116 le piston 117 sort du vérin et produit une précontrainte axiale de l'empilement de diaphragmes 105. Dans la position sortie du piston 117 et en raison de la précontrainte de l'empilement de diaphragmes 105 ainsi produite (partie supérieure de la figure 2), la denture 110 du disque 109 vient en prise avec la denture 111 du 2802998 flasque 112. Dans cette position, une liaison est établie entre les deux tronçons d'arbre 100, 101. Dans la position de sortie, le piston 117 est bloqué mécaniquement dans le cylindre pour maintenir l'accouplement à diaphragme 104 en prise dans le cas d'une disparition accidentelle de la pression. La distance entre les côtés intérieurs des ailes 114, 115 est supérieure d'au moins une valeur correspondant à la course de déplacement élastique de l'empilement de diaphragmes 105, à l'épaisseur axiale du disque 109 et du flasque 112 dans la zone des dentures 110, 111. Dans la position de retrait du piston 117 (partie inférieure de la figure 2), la précontrainte de l'empilement de diaphragmes 105 est supprimée. Les dentures 110,1 1 du disque 109 et du flasque 112 sont ainsi désengagées l'une de l'autre, de sorte que les deux tronçons d'arbre 100, 101 sont séparés l'un de l'autre. Des conduites hydrauliques 118 conduisent au vérin 116, et incluent des vannes 119. Ces vannes 119 peuvent être commandées à distance et ne sont couplées qu'à l'arrêt. Pour une position d'appui en rotation, le piston est bloqué mécaniquement, ce blocage étant supprimé à l'arrêt. En-dehors du cas d'un arbre d'entramement ou de transmission constitué de deux tronçons d'arbre, le dispositif de séparation ou de sectionnement décrit pour l'accouplement à diaphragme 104 d'un système d'entraînement, peut être utilisé de manière générale dans des ensembles d'arbres pour lesquels le transfert du couple doit être interrompu par commande à distance. Une application préférée est constituée par des navires monomoteurs à moteur deux temps, qui est relié directement à l'hélice par l'intermédiaire d'une ligne d'arbre. Un tel système d'entraînement de navire est représenté sur la figure 3. La machine d'entraînement ou machine motrice, non représentée sur la figure 3, d'un système d'entraînement de navire et qui est un moteur Diesel à faible vitesse ou de préférence un moteur à combustion interne à deux temps, est relié, par l'intermédiaire du flasque d'entraînement 1 placé sur l'arbre de compression 2 (premier tronçon d'arbre) et par l'intermédiaire de l'accouplement à diaphragme 104, à un arbre intermédiaire d'hélice 22 (second tronçon d'arbre). La liaison de l'arbre intermédiaire d'hélice 22 à 6 2802998 l'arbre d'hélice proprement dit avec l'hélice qui y est fixée, n'est ici pas représentée. L'essentiel est uniquement qu'il s'agisse d'un entraînement dit direct, pour lequel le réglage de la vitesse de rotation souhaitée de l'hélice, s'effectue par une régulation de la vitesse de rotation de la machine d'entraînement. Il n'est pas nécessaire de disposer une boite de transmission entre la machine d'entraînement et l'hélice. Pour que le navire, en cas de panne de la machine d'entrainement, reste apte à effectuer des manoeuvres, on a prévu un entraînmement auxiliaire. Celui-ci est composé d'une machine électrique 40 que l'on peut faire fonctionner sélectivement en tant que moteur ou générateur, et qui est reliée à une boite de transmission 32 par l'intermédiaire d'un embrayage. Dans cet exemple de réalisation, la boite de transmission 32 est réalisée sous forme de boite à deux étages d'entrée et la grande roue dentée 31 est fixée sur un arbre creux 30 qui entoure l'arbre intermédiaire d'hélice 22. La liaison de la boite de transmission 32 à l'arbre intermédiaire d'hélice 22, s'effectue par l'intermédiaire d'un accouplement hautement élastique, qui est relié à l'arbre intermédiaire d'hélice au moyen d'un flasque divisé 21. A cet effet, l'arbre intermédiaire d'hélice 22 comporte également un flasque 23. La transmission de la poussée de l'hélice vers un palier de butée (ici non représenté) disposé dans la machine d'entraînement, est effectuée par l'intermédiaire de patins de compression avant 8 et de patins de compression arrière 7. Les patins de compression avant 8 sont fixés sur une face frontale du flasque 13 de l'arbre de compression 2, qui est située en regard du flasque d'entraînement 1. Les patins de compression arrière 7 sont fixés sur une face frontale d'un flasque 15 d'une embase de support 5, qui est située en regard du flasque 13 de l'arbre de compression 2. L'embase de support 5 est disposé de manière axialement coulissante sur un palier lisse 16 fixé sur l'arbre de compression 2. L'embase de support 5 est pourvue sur la partie cylindrique, d'un tronçon fileté 17. Sur celui-ci est placé de manière rotative, un anneau fileté 5. L'anneau fileté 6 s'appuie, par une face frontale opposée à celle en regard du côté entraînement, sur la surface intérieure d'une embase d'appui 3 en forme de cloche. L'embase d'appui 3 est reliée de manière fixe au flasque d'entraînmement 1, au moyen de vis 18. Le coulissement axial de l'embase de support 5 s'effectue par l'intermédiaire d'une clavette 12, qui est placée dans un évidement de la 7 2802998 partie cylindrique de l'embase de support 5, et vient s'engager dans une rainure d'étendue axiale de l'embase d'appui 3. L'embase d'appui 3 est montée sur l'arbre de compression 2 par l'intermédiaire de la partie cylindrique de l'embase de support 5 et d'un palier lisse 16. L'embase d'appui 3 est constituée de deux moitiés d'anneau qui sont reliées par un vissage de joint d'assemblage 19. La lubrification des patins de compression 7, 8 s'effectue par l'intermédiaire de canaux 11 disposés dans l'embase d'appui 3, dans l'embase de support 5 et dans l'arbre de compression 2, et débouchant dans des chambres intermédiaires dans lesquelles sont placés les patins de compression 7, 8. En fonctionnement normal, les patins de compression 7, 8 sont serrés contre les flasques 1, 13 par rotation de l'anneau fileté 6, de sorte que la poussée de l'hélice soit envoyée, par l'intermédiaire de cette liaison, dans le palier de butée déjà évoqué, placé dans la machine d'entraînement. La transmission du couple est assurée par l'accouplement à diaphragme 104 rigide en rotation mais axialement souple, qui est représenté sur les figures 1 et 2 et qui a été explicitée de manière détaillée précédemment. L'empilement de diaphragmes 105 de l'accouplement à diaphragme 104 est enserré entre le flasque 23 de l'arbre intermédiaire d'hélice 22 d'une part, et le flasque 26 de l'arbre de compression 2 d'autre part. La liaison nécessaire de l'accouplement à diaphragme 104 au palier de butée auxiliaire, est effectuée par l'intermédiaire de vis 34, qui assemblent le flasque 112 en forme de couvercle de l'accouplement à diaphragme 104, au corps d'appui 3. Pour un fonctionnement d'urgence, on rend actif l'entraînmement auxiliaire décrit en introduction, et le moteur électrique 40 entraîne, par l'intermédiaire de l'embrayage 33 fermé, la boite de transmission 32, et par l'intermédiaire de l'accouplement élastique 20, l'arbre intermédiaire d'hélice 22. Comme cet entraînement auxiliaire présente une puissance sensiblement moindre que celle de la machine d'entraînement, la poussée de l'hélice est également réduite en conséquence. Malgré tout, celle-ci doit être absorbée. Cela s'effectue de la manière suivante. Au moyen d'une ouverture 9 produite dans la zone périphérique extérieure de l'embase d'appui 3, le serrage est interrompu en tournant l'anneau fileté 6 en sens inverse. Avant cela, il est nécessaire de retirer le recouvrement de protection 10 se trouvant 8 2802998 sur l'ouverture 9. En outre, il faut interrompre l'accouplement à diaphragme 104 de la manière ayant été décrite plus haut, pour qu'aucun couple ne puisse être transmis entre l'arbre intermédiaire d'hélice 22 et l'embase d'appui 3. Après suppression des serrages, les patins de compression 7, 8 ont du jeu. Dans le cas d'une marche avant en fonctionnement d'urgence, les patins de compression avant 8 viennent s'appuyer sur le flasque d'entraînement 1 immobile, et transfèrent statiquement la poussée réduite de l'hélice. La chaleur de friction engendrée doit être évacuée. Suivant la puissance à transmettre, un remplissage total du palier de butée auxiliaire est suffisant, ou il est nécessaire de réaliser une lubrification sous pression par l'intermédiaire des canaux 11 déjà évoqués. Lors d'une marche arrière en fonctionnement d'urgence, le flasque 13 de l'arbre de compression 2 vient se mettre en appui contre les patins de compression arrière 7, et la poussée réduite de l'hélice est transférée dans le palier de butée disposé dans la machine d'entraînement, par l'intermédiaire de l'embase de support inmmobile, l'anneau fileté 6, l'embase d'appui 3 et le flasque d'entraînement 1 qui y est lié. 9 2802998 REVENDICATIONS 1. Système d'entraînement comprenant un arbre d'entraînement en deux tronçons d'arbre (100, 101), qui sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un accouplement à diaphragme (104) comprenant un empilement de diaphragmes (105), caractérisé en ce que l'extrémité extérieure de l'empilement de diaphragmes (105) est liée à un disque (109) muni, sur une face frontale, d'une denture (110), qui sous l'effet de la précontrainte axiale de l'empilement de diaphragmes (105) vient en prise dans une denture correspondante (111) d'un flasque (112) lié au premier tronçon d'arbre (100), et en ce que pour produire la précontrainte, le disque (109) est soumis à l'action d'un dispositif d'application sous pression qui peut être commandé à distance, à l'arrêt. 2. Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'application sous pression comprend un vérin hydraulique (116), qui est fixé à l'extérieur sur un anneau en forme d'étrier (113), et dont le piston (117) agit sur le disque (109), en ce que l'anneau en forme d'étrier (113) surmonte, avec deux ailes (114, 115), le disque (109) et le flasque (112) dans la zone de la denture (110, 111), et est fixé au disque (109) ou au flasque (112), et en ce que la distance entre les ailes (114, 115) est supérieure, d'au moins une valeur correspondant à la course de déplacement élastique de l'empilement de diaphragmes (105), à l'épaisseur axiale du disque (109) et du flasque (112) dans la zone de la denture (110, 111). 3. Système d'entraînement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston (117) peut être bloqué mécaniquement dans la position rentrée et dans la position sortie. 4. Système d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la denture (110, 111) est réalisée sous forme de denture radiale, sans jeu, du type denture de Hirth. 2802998 5. Système d'entraînement de navire comprenant une machine d'entraîmement ou machine motrice et, relié directement à celle-ci, un arbre d'hélice (22) doté d'une hélice dont la poussée est absorbée par un palier de butée, ainsi qu'un entraînement auxiliaire (40) constitué d'une machine électrique pouvant fonctionner sélectivement en tant que générateur ou en tant que moteur, qui est relié par l'intermédiaire d'un embrayage (33) à une boite de transmission, dont une roue dentée entoure l'arbre intermédiaire d'hélice (22) en y étant reliée par l'intermédiaire d'un accouplement flexible (20), une liaison mécanique positive sans jeu et susceptible d'être interrompue, étant prévue sur un arbre de compression (2) entre la boite de transmission (32) et la machine d'entraînement dotée d'un flasque (1) d'entraîmement, et étant combinée à un palier de butée auxiliaire présentant des patins de compression avant (8) et des patins de compression arrière (7), la poussée de l'hélice réduite de manière correspondante étant transférée par l'intermédiaire du palier de butée auxiliaire à un palier de butée placé dans la machine d'entraînement et à la coque du navire, la liaison mécanique positive sans jeu étant constituée par un accouplement à diaphragme (104) rigide en rotation mais souple dans la direction axiale, pourvu d'un empilement de diaphragmes (105) et relié à l'arbre intermédiaire d'hélice (22) et au palier de butée intermédiaire, et le palier de butée auxiliaire étant serré, en fonctionnement normal, au moyen des patins de compression (7, 8) , contre les flasques (1, 13) d'entraînement et de l'arbre de compression (2), caractérisé en ce que l'extrémité extérieure de l'empilement de diaphragmes (105) est liée à un disque (109) muni, sur une face frontale, d'une denture qui sous l'effet de la précontrainte axiale de l'empilement de diaphragmes (105) vient en prise dans une denture correspondante d'un flasque (112) lié au premier tronçon d'arbre, et en ce que pour produire la précontrainte, le disque (109) est soumis à l'action d'un dispositif d'application sous pression commandé à distance.