Brevet FR2947599A1 — publié le 20110107

L'invention est relative à un dispositif d'accouplement bistable à débrayage automatique en cas de dépassement de couple. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION On connaît des dispositifs d'accouplement bistables comportant deux éléments liés chacun en rotation à des arbres coaxiaux, par exemple des disques de friction. L'un au moins des éléments est axialement mobile entre une position d'embrayage dans laquelle les deux éléments coopèrent pour lier les deux arbres en rotation, et une position débrayée dans laquelle les deux éléments sont éloignés l'un de l'autre pour laisser les deux arbres indépendants en rotation. Ces deux positions sont des positions stables, et des moyens commandés sont agencés pour faire passer sélectivement l'élément mobile de l'une à l'autre des positions, en passant par une position intermédiaire instable. Certains embrayages comportent un organe ressort bistable agissant sur l'élément mobile pour rappeler celui-ci vers l'une ou l'autre des positions stables. Un tel agencement permet une limitation naturelle de couple lorsque les disques coopèrent, par glissement des disques l'un contre l'autre lorsque le couple transmis atteint ou dépasse un couple seuil. Cependant, les deux disques restent en prise, de sorte que les deux arbres sont toujours liés en rotation. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet de proposer un embrayage bistable à débrayage automatique en cas de dépassement de couple. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif d'accouplement bistable comportant deux éléments coupleurs pour sélectivement coupler en rotation deux arbres, l'un au moins des éléments coupleurs étant mobile entre une position d'embrayage stable dans laquelle les deux éléments coupleurs coopèrent pour lier les deux arbres en rotation, et une position débrayée stable dans laquelle les deux éléments coupleurs sont éloignés l'un de l'autre pour laisser les deux arbres indépendants en rotation, des moyens commandés étant agencés pour faire passer sélectivement l'élément mobile de l'une à l'autre des positions, en lui faisant franchir une position instable intermédiaire, et dans lequel, selon l'invention, les deux éléments coupleurs coopèrent entre eux selon des surfaces obliques adaptées à provoquer un écartement lors d'un glissement relatif des deux éléments coupleurs en réponse à une augmentation du couple transmis, jusqu'à un couple critique pour lequel l'élément coupleur mobile atteint ou dépasse la position intermédiaire instable. Ainsi, tant que le couple transmis est inférieur au couple seuil, l'embrayage permet une transmission du couple, même si les deux éléments s'écartent légèrement par l'effet d'un glissement. Cependant, si le couple atteint le couple seuil, le glissement des deux éléments provoque un écartement tel que l'élément mobile atteint la position intermédiaire instable. L'élément mobile se dirige alors vers la position débrayée stable, de sorte que le dépassement du couple a provoqué un débrayage automatique, sans aucune intervention extérieure. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit des figures des dessins annexés, parmi lesquelles : - La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'accouplement selon un premier mode particulier de réalisation de l'invention, le dispositif d'actionnement ayant été omis ; - Les figures 2a à 2c sont des schémas de principe du dispositif de la figure 1, montrant différentes étapes d'un débrayage automatique selon l'invention ; - Les figures 3A et 3B sont des vues en coupe schématique d'un dispositif d'accouplement selon un deuxième mode particulier de réalisation de l'invention, montrant le dispositif respectivement dans la position embrayée, et en position débrayée. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES En référence à la figure 1, et conformément à un premier mode particulier de réalisation, le dispositif d'accouplement est destiné à lier en rotation deux éléments, par exemple ici deux arbres 1, 2. A cet effet le dispositif comporte deux coupleurs complémentaires dont un coupleur fixe 3 solidaire de l'arbre 1 et un coupleur mobile 4 pouvant se déplacer axialement le long de l'arbre 2, tout en étant lié en rotation à ce dernier, par exemple par une liaison à cannelures comme illustré. Les coupleurs 3, 4 sont généralement de révolution et comportent des faces en regard ayant des profils dentés complémentaires. Le coupleur mobile 4 est ici associé à un organe stabilisateur 5 comportant ici deux ressorts 6 attelés au coupleur mobile 4 en s'étendant de part et d'autre de celui-ci. Les ressorts 6 sont attelés à des points d'ancrage 7 (qui sont solidaires de l'arbre 2) qui définissent un plan P, et d'autre part au coupleur mobile 4 en des points d'attelage 8. Dans la position illustrée ici, les ressorts 6 exercent un effort de poussée qui stabilise le coupleur mobile 4 dans une position éloignée du coupleur fixe 3, dite position débrayée. On remarquera que les points d'attelage 8 des ressorts 6 sur le coupleur mobile 4 sont d'un côté du plan P. Un moyen d'actionnement non représenté permet de faire passer à volonté le coupleur mobile 4 de la position débrayée illustrée à la figure 1 à la position embrayée illustrée à la figure 2A. Ce moyen d'actionnement peut être de type électromagnétique, mécanique, hydraulique... On remarquera sur la figure 2A que dans la position embrayée, les points d'attelage des ressorts 6 (un seul ressort est ici représenté) se situent de l'autre côté du plan P, de sorte que les ressorts 6 exerce un effort de poussée qui stabilise le coupleur mobile 4 dans la position embrayée. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Partant de la position embrayée illustrée à la figure 2A, l'arbre 1 moteur impose un couple. Celui-ci est transmis à l'arbre 2 par coopération des profiles dentés des coupleurs 3,4. Les coupleurs 3,4 coopèrent selon des surfaces obliques 13,14 définies par les côtés des dents. La pente de ces dents est choisie pour autoriser un glissement des surfaces lors d'une rotation relative des deux coupleurs lorsqu'ils sont en position embrayée. Le couple augmentant, les coupleurs 3,4 vont se mettre à glisser l'un contre l'autre des que le couple dépasse un premier seuil, appelé seuil de décollement. Ce glissement a pour effet d'éloigner les coupleurs à l'encontre de la poussée exercée par les ressorts 6. Sous l'effet de l'augmentation du couple, les coupleurs 3,4 s'éloignent jusqu'à la position illustrée à la figure 2B atteint pour un couple critique donné et dans laquelle les points d'attelage des ressorts 6 sur le coupleur mobile 4 arrivent dans le plan P. Cette position correspond à une compressions maximale de ressorts, et donc à un maximum d'énergie potentielle emmagasinée par les ressorts 6, de sorte que la position correspondante est une position d'équilibre instable. Si le couple continue à augmenter au delà du couple critique, les ressorts 6 vont repousser le coupleur mobile 4 vers la position débrayée et l'y stabiliser. Les arbres 1 et 2 sont alors découplés, ce de façon automatique. Pour accoupler de nouveau les deux arbres, il convient de commander l'organe d'actionnement pour faire revenir le coupleur mobile 4 en position embrayée. Selon maintenant un deuxième mode de réalisation illustré par les figures 3A et 3B sur lesquelles les éléments communs avec les figures précédents ont des références augmentées d'une centaine, le dispositif comporte toujours un coupleur fixe 103 et un coupleur mobile 104, reliés respectivement aux arbres 101 et 102. Comme auparavant, les coupleurs coopèrent, dans la position embrayée illustrée à la figure 3A, par des surfaces ondulées complémentaires présentant des parties obliques aptes à autoriser un glissement relatif des coupleurs lors d'une rotation relative de ceux-ci. Ici, le coupleur mobile 104 forme l'armature mobile d'un électroaimant 110 comportant une bobine 111, un noyau ferromagnétique 112 en deux parties 112a, 112b, entre lesquelles es inséré un aimant permanent 113. Un ressort 106 repousse le coupleur mobile 104 vers la position embrayée et stabilise le coupleur mobile dans cette position. Comme auparavant, l'augmentation de couple transmis provoque un glissement des coupleurs mobiles 103,104 et donc un éloignement de ceux-ci. Pour un couple critique donné, le coupleur mobile 104 est si rapproché du noyau 112 que le flux de l'aimant permanent 113 bouclant dans le coupleur mobile 103 développe une force électromagnétique égale à la poussée qu'exerce le ressort 106. Cette position est une position d'équilibre instable, et si le couple continue à augmenter au-delà du couple critique, l'attraction électromagnétique va contraindre le coupleur mobile à venir se coller contre le noyau 112 à l'encontre du ressort 106, comme illustré à la figure 3B. Dans cette position, qui est une position stable, les coupleurs sont éloignés, de sorte que les arbres sont débrayés. Ici, l'organe stabilisateur est donc constitué du ressort 106 et de l'aimant permanent 113 qui définissent ensemble un maximum d'énergie potentielle correspondant à la position stable intermédiaire. Pour embrayer de nouveau, il suffit d'alimenter la bobine 114 de sorte que son flux magnétique contre le flux magnétique de l'aimant permanent 113, ce qui a pour effet d'affaiblir l'attraction électromagnétique exercée sur le coupleur mobile 104, jusqu'à ce que l'attraction devienne plus faible que la poussée exercée par le ressort 106. Le coupleur mobile est alors repoussé par le ressort 106 vers la position débrayée de la figure 3A. Pour débrayer de façon commandée, il suffit d'alimenter la bobine 114 de sorte que son flux magnétique s'ajoute au flux magnétique de l'aimant permanent 113 pour attirer le coupleur mobile 104 à l'encontre de la poussée du ressort 106. Un tel dispositif trouve une application intéressante dans la liaison entre des actionneurs électromécaniques d'orientation et la partie orientable d'un atterrisseur. En effet, il se peut que, lorsque l'aéronef est tracté au sol, le tracteur impose à la partie basse orientable des couples importants risquant de détériorer les actionneurs d'orientation. En interposant un dispositif selon l'invention entre chaque actionneur d'orientation et la partie basse orientable, les couples importants peuvent être filtrés au-delà d'un seuil défini par le couple critique du dispositif, qui protège les actionneurs en débrayant automatiquement. Il suffira dès lors d'embrayer de nouveau, une fois le déplacement tracté terminé, pour permettre aux actionneurs d'orientation d'agir de nouveau sur la partie basse orientable de l'atterrisseur. Ce dispositif peut également être utilisé comme un organe de freinage disposé entre une partie de l'atterrisseur solidaire en rotation de la tige coulissante de celui-ci, et une partie fixe de l'atterrisseur, par exemple le caisson, afin de maintenir la tige, et donc les roues, à un angle d'orientation nul. Ainsi, cet angle est tenu lors des phases de vol, sans aucun apport d'énergie. Le dispositif peut être forcé de façon automatique en commandant le pivotement de la tige coulissante à l'aide des actionneurs d'orientation et ne risque donc pas de s'opposer à l'orientation volontaire des roues. Il conviendra alors de ramener le dispositif dans la position embrayée quand l'aéronef aura décollé et les roues auront été ramenées et détectées en position d'orientation nulle. En outre, il est avantageux de prévoir des moyens de détection de l'état du dispositif, soit par détection de la position de l'élément mobile, soit par détection de la présence d'un champ magnétique dans l'élément mobile, ou tout autre moyen. Le dispositif remplace avantageusement les roues d'alignement habituellement disposées entre la tige coulissante et la caisson. REVENDICATIONS1. Dispositif d'accouplement bistable comportant deux éléments coupleurs (3, 4 ; 103, 104) pour sélectivement coupler en rotation deux arbres, l'un au moins des éléments coupleurs (4 ; 104) étant mobile entre une position d'embrayage stable dans laquelle les deux éléments coupleurs coopèrent pour lier les deux arbres en rotation, et une position débrayée stable dans laquelle les deux éléments sont éloignés l'un de l'autre pour laisser les deux arbres indépendants en rotation, en lui faisant franchir une position instable intermédiaire, caractérisé en ce que les deux éléments coupleurs coopèrent entre eux selon des surfaces obliques adaptées à provoquer un écartement lors d'un glissement relatif des deux éléments à l'encontre d'une force de rappel vers la position embrayée en réponse à une augmentation du couple transmis, jusqu'à un couple critique pour lequel l'élément coupleur mobile atteint ou dépasse la position intermédiaire instable. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'élément coupleur mobile est rappelé vers la position d'embrayage ou vers la position de débrayage par un organe stabilisateur (6 ; 106, 113) dont la courbe d'énergie potentielle présente un maximum local correspondant à la position intermédiaire instable. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'organe stabilisateur comporte au moins un ressort attelé (6) à l'élément coupleur mobile de sorte que pour la position intermédiaire instable, il présente une compression maximale. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'organe stabilisateur comporte un organe élastique (106) monté pour rappeler l'élément coupleur mobile vers la position d'embrayage, et un organe électromécanique(113) monté pour attirer l'élément coupleur mobile vers la position de débrayage.