Brevet FR2891330A1 — publié le 20070330

La présente invention concerne un module de sécurité pour transmission, du type comprenant: - deux paliers; et - un axe de liaison adapté pour être supporté par les deux paliers. Elle s'applique notamment aux transmissions à coulissement libre, à tripode, sur des lignes, qui assure la connexion, entre le moteur et le bogie, dans des trains. On connaît des joints tripodes qui sont adaptés au dispositif coulissant de la ligne de transmission, reliant le moteur et le pont du bogie, par exemple dans des Trains à Grande Vitesse (TGV). Ces joints comportent une tige cannelée sur laquelle est monté un tripode muni de trois galets de roulement. Le joint comporte aussi une pièce femelle complémentaire du tripode comportant des pistes sur lesquelles roulent les galets. Ce joint tripode comporte un dispositif de sécurité réalisé à partir d'une gorge calibrée ménagée dans la tige au niveau de la cannelure, ainsi que de deux paliers bronze de guidage de la tige qui sont disposés dans un manchon solidaire de la pièce femelle et qui réduise l'articulation tripode à son seul degré de liberté axiale. Lors d'un incident mécanique sur la ligne cinématique de transfert de puissance, la tige utilisée comme fusible de sécurité, se rompt au niveau de la gorge calibrée. Ainsi, les deux éléments de la transmission à coulissement tripode deviennent indépendants par la mise en rotation libre de la tige sur ses deux paliers bronze. Toutefois, bien qu'efficient, ce système de sécurité n'autorise qu'une vitesse de roulage, en service commercial, très faible, d'environ 60 km/h pendant une heure. Un autre inconvénient du dispositif de sécurité connu est le fait qu'après rupture de la tige, l'ensemble du système coulissant tripode doit être démonté afin de permettre un accès à la tige cassée. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients et de proposer un module de sécurité qui soit éventuellement, plus facile à changer, mais permette, surtout, de maintenir sa vitesse commerciale (320 km/h) plus élevée après rupture du fusible de sécurité. A cet effet, l'invention a pour objet un module de sécurité du type indiqué ci-dessus, caractérisé en ce que le 10 module comporte: - deux brides de liaison dont chacune porte l'un des deux paliers, et - des moyens de fixation libérables des deux brides de liaison fixant les deux brides de liaison l'une à l'autre et adaptés pour libérer les deux brides de liaison l'une de l'autre et de permettre une rotation relative des deux brides de liaison l'une par rapport à l'autre lors d'un dépassement d'un couple prédéterminé entre les deux brides de liaison, et en ce que l'axe de liaison et les deux paliers sont adaptés pour permettre la rotation relative des deux brides de liaison l'une par rapport à l'autre après la libération des moyens de fixation. Selon d'autres modes de réalisation, le module de 25 sécurité comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - au moins l'un des paliers, et de préférence les deux paliers, est/sont des paliers à roulement; - les brides de liaison entourent les paliers, et 30 les paliers entourent l'axe de liaison; - les moyens de fixation libérables comprennent un organe sécable adapté pour rompre lors du dépassement du couple prédéterminé en formant deux organes sécables partiels; - l'organe sécable est fabriqué d'un seul tenant avec au moins l'une des brides de liaison et de préférence avec les deux brides de liaison; - l'organe sécable comporte un affaiblissement de 5 matière, notamment en forme de striction; - le module de sécurité pour transmission comporte des moyens d'écartement adaptés pour écarter les brides de liaison l'une de l'autre lors d'une libération des moyens de fixation libérables et pour les amener dans une position écartée; - le module de sécurité pour transmission comporte des moyens de blocage adaptés pour bloquer axialement les deux brides de liaison dans leur position écartée; - les moyens de blocage comportent un organe de blocage coopérant par complémentarité de formes avec l'un des paliers; - l'une des brides de liaison porte un élément d'un joint d'articulation, notamment d'un joint homocinétique ou hétérocinétique; et - l'élément du joint d'articulation est relié d'une seule pièce à la bride de liaison. Par ailleurs, l'invention a pour objet un assemblage, du type comportant un joint d'articulation et un système coulissant, notamment à tripode, caractérisé en ce qu'il comporte un module de sécurité tel que décrit cidessus, et en ce que le système coulissant à tripode est relié au système coulissant au moyen du module de sécurité L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en coupe partielle longitudinale d'un ensemble de transmission comportant un module de sécurité selon l'invention; 2891330 4 - la Figure 2 montre un joint cardan et le module de sécurité selon l'invention de la Figure 1 à plus grande échelle; - la Figure 3 montre le module de sécurité selon 5 l'invention avant la rupture; - la Figure 4 montre le module de la Figure 3 après rupture; et -la Figure 5 montre une variante d'un module de sécurité selon l'invention où une des brides a été remplacée 10 par la fourche du joint de cardan. Sur la Figure 1 est représenté un assemblage de transmission selon l'invention, désigné par la référence générale 2. L'assemblage 2 s'étend le long d'un axe central X-X. Dans ce qui suit, les expressions radialement , axialement et circonférentiellement seront utilisées par rapport à cet axe X-X. L'assemblage 2 comporte un premier et un deuxième joint cardan 4, 6, un système coulissant à tripode 8 ainsi 20 qu'un module de sécurité 10. Chacun des joints cardan 4, 6 comporte une fourche 12, 14, ces deux fourches 12, 14 étant reliées l'une à l'autre fixe en rotation au moyen du système coulissant à tripode 8 et du module de sécurité 10. Le système coulissant à tripode 8 comporte une tige 16, qui, d'un côté, est liée solidairement à la fourche 12 et qui, de l'autre côté, comporte un embout cannelé 18, sur lequel est fixé un tripode 20. Le tripode 20 peut coulisser dans un élément femelle 22 du système coulissant à tripode 8 qui est fermé par un fourreau de centrage 24. La tige 16 s'étend à travers le fourreau de centrage 24. Le système coulissant à tripode 8 comporte en outre deux paliers de glissement 26 montés sur le fourreau de centrage 24 et qui supportent la tige 16. Ces paliers de glissement 26 sont fabriqués, par exemple, en bronze. Le module de sécurité 10 est fixé d'un côté au système coulissant à tripode 8, en l'occurrence à l'élément 5 femelle 22, et de l'autre côté à la fourche 14. Sur la Figure 4 est représenté plus en détail le module de sécurité 10 selon l'invention. Le module de sécurité 10 comporte une première bride de liaison 30 et une seconde bride de liaison 32 qui 10 s'étendent autour d'un axe central X-X. Les brides 30, 32 sont reliées l'une à l'autre par des moyens de fixation libérables 34 qui sont adaptées pour permettre une libération ou séparation des deux brides de liaison 30, 32 l'une par rapport à l'autre lors d'un dépassement d'un couple prédéterminé, et pour permettre une libre rotation indépendante des deux brides de liaison 30, 32 autour de l'axe X-X après la libération. Les moyens de fixation libérables 34 sont constitués par un organe ou une liaison cassable ou sécable. Cet organe sécable comporte une réduction locale d'épaisseur de paroi formé d'une gorge extérieure 35A et d'une gorge intérieure 35B. L'organe cassable se constitue ainsi de deux organes sécables partiels 34A, 34B. Les gorges 35A et 35B forment ainsi une striction calibrée pour une rupture à un couple prédéterminé. Le module de sécurité 10 comporte en outre un axe de liaison 36, un premier 38 et un second 40 paliers, par exemple, à roulements à billes, un manchon 42 et un ressort 44. Le module de sécurité 10 comporte en outre deux écrous de fixation extérieurs 46, 48 et deux écrous de fixation intérieurs 50, 52. La première bride de liaison 30 comporte un logement intérieur 54 pour le premier palier à roulement 38, tandis que la seconde bride de liaison 32 comporte un logement intérieur 56 pour le second palier à roulement 40. Les deux logements 54, 56 sont axialement ouverts dans des sens opposés et ont de préférence un même diamètre intérieur. Ainsi, les deux paliers à roulement 38, 40 peuvent être montés dans les logements indépendamment l'un de l'autre. L'axe de liaison 36 est muni d'une première partie cylindrique 60 sur laquelle est montée de manière glissante le manchon 42 ainsi qu'une deuxième partie cylindrique 62 qui reçoit le ressort 44. L'axe de liaison 36 forme en outre une troisième partie cylindrique 64 sur laquelle s'applique la bague intérieure du palier à roulement 40. La deuxième 62 et la troisième 64 parties cylindriques sont axialement séparées par une collerette 66 portant des évidements axiaux. L'axe de liaison 36 est terminé des deux côtés axiaux par un filetage 68, 70 sur lesquels sont vissés les écrous de fixation intérieure 50, 52. Le manchon 42 comporte une première partie 20 cylindrique 72 qui est libre en coulissement sur la première partie cylindrique 60 de l'axe de liaison 36 et qui reçoit la bague interne du palier à roulement 38. Le manchon 42 comporte aussi une deuxième partie cylindrique 74 qui est séparée de la partie 72 par une 25 partie étagée. Cette deuxième partie cylindrique 74 entoure le ressort 44 et s'engage par des dents dans les évidements de la collerette 66. Ainsi, le manchon 42 est fixé en rotation autour de l'axe X-X par rapport à l'arbre 36. La bague intérieure au roulement 38 est emmanchée serrée sur le 30 manchon 42. Entre le manchon 42 et l'écrou intérieur 50 existe un interstice axial e qui permet un déplacement axial du manchon 42 par rapport à l'axe de liaison 36. Le manchon 42 comporte en outre une gorge de blocage radialement interne 80. Le module 10 est muni d'un circlips 82 qui est disposé axialement entre l'écrou 50 et la face avant de la 5 première partie cylindrique 60 de l'axe 36. Le dispositif de sécurité fonctionne de la manière suivante. Pendant le fonctionnement normal, tel que montré sur la figure 5, c'est-àdire avant rupture, le couple de rotation entre le joint cardan 6 et le système coulissant à tripode 8 est transmis de la fourche 14 à la seconde bride de liaison 32, et à travers les moyens de fixation 34 à la première bride de liaison 30, qui de sa part transmet le couple de rotation à l'élément femelle 22. Ainsi, les deux brides de liaison 30, 32, avec les bagues extérieures des paliers à roulement 38, 40 tournent à la vitesse de rotation de service de la ligne cinématique du bogie. Cette configuration est représentée notamment sur les Figures 1, 2 et 3. Le manchon 42 est poussé contre l'étage situé entre la première partie cylindrique 60 et la deuxième partie cylindrique 62 par l'écrou 46 via le palier 38, et ceci à l'encontre de la force du ressort 44. Le circlips 82 est maintenu dans une configuration 25 précontrainte radialement rétrécie, et centré dans l'alésage du manchon 42. Lors d'un dépassement du couple prédéterminé entre la première bride de liaison 30 et la seconde bride de liaison 32, les moyens de fixation libérables ou sécables 34 se cassent au niveau des gorges 35A, 35B. En conséquence, sous l'effort axial du ressort 44 l'ensemble constitué du manchon 42 et de la gorge de blocage 80, du premier palier à roulement 38, de la bride de liaison 30 et de l'écrou extérieur 46, se décale axialement dans le sens dirigé vers le système coulissant à tripode 8 par rapport au reste du module de sécurité 10, à savoir par rapport à l'axe de liaison 36, au deuxième palier à roulement 40 et à la bride de liaison 32. Après un décalage axial d'une distance e, le circlips de verrouillage 82 s'expanse radialement dans la gorge 80 du manchon 42 supprimant toute liberté axiale à la première bride de liaison 30 par rapport à la deuxième bride de liaison 32. La gorge 80 et le circlips 82 forment ainsi des moyens de blocage axial des deux brides 30, 32 dans leur position écartée. Cette configuration est montrée sur la Figure 3. Comme on le voit sur la Figure 3, le plan de rupture des moyens de fixation 34 se trouve écarté, au jeu fonctionnel près, d'une largeur égale à e. La première bride de liaison 30 et la seconde bride de liaison 32 deviennent indépendantes l'une de l'autre et libres en rotation l'une par rapport à l'autre. Le circlips de blocage 82 s'engageant dans la gorge 80 évite tout contact de frottement entre elles. Les brides de liaison 30, 32 restent rigidement centrées sur l'axe central X-X et indissociables via l'axe de liaison 36, le manchon 42 et les paliers à roulement 38, 40. Ainsi, ces deux brides 30, 32 peuvent avoir une rotation différentielle libre, allant, pour la première bride de liaison 30 de la vitesse de rupture jusqu'à la vitesse en rotation du moteur, tandis que la vitesse de rotation de la bride de liaison 32 dépendra de la vitesse de roulage du véhicule. Comme les deux brides de liaison 30, 32, après rupture, sont entre elles liées au moyen de l'axe de liaison 36 et des paliers à roulement 38, 40, le véhicule pourra poursuivre de rouler à sa vitesse commerciale de plus de 300 km/h jusqu'à sa destination sans risque d'échauffement. 2891330 9 De plus, le module de sécurité 10 étant monté entre le système coulissant à tripode 8 et le joint cardan 6, il peut être facilement changé. Sur la Figure 5 est montrée une variante d'un module 5 de sécurité selon l'invention. Cette variante diffère du module de sécurité précédemment décrit par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références. La seconde bride de liaison 32 est fabriquée d'un seul tenant et d'une seule pièce avec la fourche 14. Par ailleurs, le second palier à roulement 40 a un diamètre extérieur inférieur au diamètre extérieur du premier palier à roulement 38. La bague extérieure du second palier à roulement 40 est fixée par l'écrou 48 du côté axialement opposé de l'écrou 52. L'assemblage est donc effectué pour tous les composants du côté ouvert de la bride de liaison 32. Cette variante permet de réduire le nombre de pièces et facilite l'assemblage. REVENDICATIONS 1. Module de sécurité pour transmission, du type comprenant: -deux paliers; et - un axe de liaison (36) adapté pour être supporté par les deux paliers, caractérisé en ce que le module comporte: - deux brides de liaison (30, 32) dont chacune porte l'un des deux paliers (38, 40), et des moyens de fixation libérables (34) des deux brides de liaison (30, 32) fixant les deux brides de liaison (30, 32) l'une à l'autre et adaptés pour libérer les deux brides de liaison (30, 32) l'une de l'autre et de permettre une rotation relative des deux brides de liaison (30, 32) l'une par rapport à l'autre lors d'un dépassement d'un couple prédéterminé entre les deux brides de liaison, et en ce que l'axe de liaison (36) et les deux paliers (38, 40) sont adaptés pour permettre la rotation relative des deux brides de liaison l'une par rapport à l'autre après la libération des moyens de fixation (34). 2. Module de sécurité pour transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des paliers, et de préférence les deux paliers, est/sont des paliers à roulement (38, 40). 3. Module de sécurité pour transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les brides de liaison (30, 32) entourent les paliers (38, 40), et en ce que les paliers (38, 40) entourent l'axe de liaison (36). 4. Module de sécurité pour transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation libérables (34) comprennent un organe sécable adapté pour rompre lors du dépassement du couple prédéterminé en formant deux organes sécables partiels (34A, 34B). 5. Module de sécurité pour transmission selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe sécable (34) 5 est fabriqué d'un seul tenant avec au moins l'une des brides de liaison (30, 32) et de préférence avec les deux brides de liaison (30, 32). 6. Module de sécurité pour transmission selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'organe sécable 10 (34) comporte un affaiblissement de matière (35A, 35B), notamment en forme de striction. 7. Module de sécurité pour transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'écartement (42, 44) adaptés pour écarter les brides de liaison (30, 32) l'une de l'autre lors d'une libération des moyens de fixation libérables (34) et pour les amener dans une position écartée. 8. Module de sécurité pour transmission selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de blocage (80, 82) adaptés pour bloquer axialement les deux brides de liaison (30, 32) dans leur position écartée. 9. Module de sécurité pour transmission selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de blocage comportent un organe de blocage (82) coopérant par complémentarité de formes avec l'un des paliers (38, 40). 10. Module de sécurité pour transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des brides de liaison (30, 32) porte un élément d'un joint d'articulation (14), notamment d'un joint homocinétique ou hétérocinétique. 11. Module de sécurité pour transmission selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément du joint d'articulation (14) est relié d'une seule pièce à la bride de liaison (32). 12. Assemblage, du type comportant un joint d'articulation (14) et un système coulissant, notamment à tripode (8), caractérisé en ce qu'il comporte un module de sécurité (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et en ce que le système coulissant à tripode (8) est relié au système coulissant (14) au moyen du module de sécurité (10).