Brevet FR2856123A1 — publié le 20041217

La présente invention concerne un accouplement destiné à la transmission de couples entre une pièce menante et une pièce menée tout en absorbant les vibrations de torsion et les couples trop importants pour la longévité mécanique des récepteurs et de l'arbre 5 mené. Cet accouplement comporte une pompe volumétrique hydraulique dont le carter est solidaire de l'arbre menant et l'arbre d'entraînement solidaire de l'arbre mené. Le carter étanche est partiellement rempli d'un fluide qui circule entre les cavités de stockage, d'aspiration, de refoulement et des ouvertures d'étranglement reliant le I o refoulement à l'aspiration. Ces ouvertures permettent un débrayage relatif en autorisant le débit à faible vitesse; un glissement très limité en interrompant le débit, un effet de roue libre en cas d'inversion de couple par exemple et un glissement en cas de couple trop élevé. Des accouplements destinés à limiter les vibrations existent. Ils 15 utilisent des éléments à absorption et restitution d'énergie comme les ressorts ou les élastomères mais l'amplitude angulaire est limitée; ou des dispositif à friction dont le glissement, l'usure, sont délicats ainsi que le comportement à basse et grande vitesse, ou enfin des convertisseurs de couple hydrauliques. D'autre part en position 20 débrayée leur inertie est réduite ce qui amplifie les vibrations au ralenti côté moteur. Ils ne donnent donc pas entièrement satisfaction simultanément sur tous les critères de rendement, progressivité, limitation de couple, inertie globale, amortissement à toutes fréquences d'utilisation, amplitude angulaire en absorption d'énergie. Ceci se 25 ressent particulièrement dans la maise au point des moteur diesel en aviation o la résistance des hélices ou des réducteurs est insuffisante par rapport à la variation de couple cyclique des moteurs. Une première utilisation peut donc être faite pour la liaison des moteurs d'avion à hélice en remplacement du volant d'inertie 30 indispensable à bas régime et en particulier pour les à-coups violents des phases de démarrage et d'arrêts du moteur diesel. Le glissement permanent dû aux fuites internes de la pompe volumétrique est négligeable par rapport aux gains de consommation par rapport aux motorisations classiques. Une deuxième utilisation peut être faite pour l'entraînement de matériels générant des chocs comme les concasseurs. Enfin son utilisation correspond à tous les cas o pour des raisons de légèreté la fragilité du matériel mené peut être incompatible avec les vibrations de l'arbre menant, cas générai des diesels à fort rapport volumétrique. A partir de là, le but de l'invention consiste à fournir un 10 accouplement utilisant des éléments techniques et prouvés et fiables mais satisfaisant les impératifs de poids et de puissance transmises grâce à des éléments de pompage disposés dans le volant d'inertie, servant de carter, en nombre et dimension correspondant aux couples transmissibles. Le éléments de commande comprennent l'une ou plusieurs des ouvertures d'étranglement qui désignent indifféremment les soupapes, clapets, valves, décrites et schématisés. Un exemple de réalisation de l'invention va être explicité plus en 20 détail dans la suite au regard des figures annexés qui montrent: Fig. 1 Le schéma en coupe dans le plan de l'axe d'un accouplement conforme à l'invention utilisant une pompe à engrenage à un seul satellite ( 1). Fig. 2 Idem de la figure 1 mais en coupe transversaie. Fig. 3 Une coupe transversale C de l'accouplement conforme à l'invention, utilisant une pompe à engrenage à 4 satellites extérieurs. Les entrées et sorties de la pompe laissent visibles les dentures. Les cavités de stockage d'aspiration communiquent entre-elles en continu dans l'épaisseur du carter (ce qui n'est pas visible sur la figure). Fig. 4 Une coupe longitudinale suivant les plans a, b de la figure 3. Fig. 5 Une coupe longitudinale suivant le plan d de la figure 3 représentant l'ouverture d'étranglement de la fonction roue libre. Ne figure pas sur ces plans de principe les élément annexes qui accompagnent ces matériels comme les orifices de vidange, de contrôle de niveau, de remplissage, de refroidissement, les reniflards, les orifices d'équilibrage de pression sur les satellites, la conception des 5 joints, des plans de joint, des paliers, mais qui sont présents dans la mise en oeuvre de l'invention. Pour simplifier la description des figures 1-2-3-4-5 se référeront au cas d'une pompe à engrenages mais l'objet de l'invention est transposable aux autres types de pompes volumétriques. Suivant ces figures l'accouplement comporte un carter (2) solidaire d'un des deux arbres (3) avec un ou des logements des éléments de la pompe hydraulique. Ce carter contient également les ouvertures d'étranglement (7), (8), (9), (13) et les réservoirs hydrauliques hautes (16) et basse pression 15 (14) concentriques à l'axe principal. Un pignon solaire (10) solidaire du deuxième arbre (1) engraine avec un jeu réduit avec le ou les pignons satellites (1 1). Les cavités formant un réservoir sont situés d'un côté ou des deux côtés des zones d'engrainement et disposées de façon à alimenter en 20 fluide sous l'effet de la force centrifuge les zones d'aspiration et de refoulement dites haute pression. L'air (6) s'accumule donc dans le réservoir haute pression (16) o il joue le rôle d'amortisseur des vibrations de faible amplitude comparables aux ressorts ou élastomères des accouplements 25 classiques. Un ou des distributeurs tarés (8) restent ouverts à l'arrêt et au faibles vitesses. Ils mettent en communication contrôlé, éventuellement avec un gicleur (12), les réservoirs haute et basse pression à basse vitesse provoquant un débrayage relatif entre les arbres menant et menés. Ils 30 se ferment successivement sous l'effet de la force centrifuge lorsque la vitesse est suffisante pour obtenir une vitesse plus stable du moteur. Un clapet de sécurité (9)insensible à la force centrifuge et aux accélérations angulaires, c'est-à-dire en se déplaçant parallèlement à l'axe principal de (1) et (3) est taré pour ne s'ouvrir que si la pression du fluide dépasse la valeur correspondant au couple maxi acceptable mécaniquement (exemple: mise en drapeau accidentel d'une hélice à grande vitesse). Eventuellement pour éviter les vibrations de grande amplitude un clapet (7) en parallèle avec le précédent mais en sens contraire permet un effet de cliquet on dit aussi roue libre autorise également la rotation en sens normal du récepteur. Ceci peut être utile en cas de blocage du moteur. Un distributeur (15) à commande manuelle extérieure à l'arrêt, détail figure 5, ou électrique à distance et normalement ouvert et disposé en série avec le précédent. Fermé il permet le brassage par inversion de couple et du sens de rotation pour les opérations d'entretient ou de préparation au démarrage. En cas d'oubli de remise 15 manuelle en position ouvert un piston le repousse sous l'effet de la haute pression et de la force centrifuge. Il peut être verrouillé en position fermé par la vis (20) fig. 5 (blocage de la fonction roue libre). Une cavité (17) recueille les fuites du liquide hydraulique. Un clapet (13) fig. 4 permet à l'huile sous l'effet de la force centrifuge de 20 retourner au réservoir basse pression. Le clapet (13) est fermé à l'arrêt. Le volume des cavités (14), (16), (17) est tel qu'à l'arrêt le liquide ne puisse atteindre le joint de l'arbre du solaire (1). L'inertie côté (1) étant inférieur à celle du côté (3) le comportement dynamique de l'ensemble du moteur plus récepteur décidera du choix 25 de l'arbre moteur. Suivant le type de pompe hydraulique le sens de rotation utilisable sera défini ou indéfini REVENDICATIONS 1) Accouplement de sécurité destiné à la transmission de couples entre une pièce menante et une pièce menée caractérisé par le regroupement dans un seul sous ensemble d'une pompe hydraulique volumétrique, des capacités de réserve de fluide hydraulique (17), des 5 capacités d'aspiration (14) et de refoulement (16) sous pression, des organes de contrôle et de régulation de débit, afin de faire varier le glissement angulaire entre les arbres menant et menés pour absorber les vibrations de faible et forte amplitude, les couples anormalement importants et les inversions de couple. 2) Accouplement suivant revendication 1, caractérisé en ce que la pompe volumétrique comprend une roue dentée solaire entraînée par l'arbre mené et un ou des engrenages satellites dont les axes sont solidaires de l'arbre menant. 3) Accouplement suivant revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'une ou des soupapes (8) sont prédisposées radialement pour réguler le glissement en fonction de la vitesse. 4) Accouplement suivant revendication 1, caractérisé par une soupape (9) disposée pour avoir un déplacement parallèle à l'axe de rotation de l'arbre menant et tarée pour limiter la pression engendrée 20 par la pompe volumétrique à une valeur compatible au couple transmis admissible. 5) Dispositif suivant revendication 1, caractérisé en ce que l'inversion de couple provoque un effet de roue libre par ouverture du clapet (7) dont le déplacement est parallèle à l'axe de rotation libérant le 25 passage du fluide de la capacité d'aspiration normale (4) vers celle de refoulement (5). En série avec le clapet (7) l'obturateur (15) a un déplacement radial entrouvert en utilisation normale. Une poussée vers le centre à l'arrêt à l'aide de l'outil (20) provoque sa fermeture. La force centrifuge en rotation et/ou la pression de refoulement de la pompe le 30 ramenant en position ouvert. 6) Accouplement selon la revendication 1, caractérisé par une capacité de refoulement dont la forme favorise la formation d'une poche de gaz (6) jouant le rôle d'amortisseur oléopneumrnatique de pression. 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes 35 caractérisé par un clapet radial (13) ouvert en rotation pour renvoyer le fluide de la capacité de réserve (17) vers celle d'aspiration (14) 8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé par une capacité (17) de réserve du fluide hydraulique suffisante pour que le niveau à l'arrêt ne s'écoule pas par le joint entre 40 l'arbre (1) et le carter (2).