Brevet FR2981711A1 — publié le 20130426

L'invention concerne une noix d'accouplement d'un arbre moteur et d'un arbre résistant, avec rattrapage des désaxages entre les arbres, comprenant un corps cylindrique qui comporte deux rainures, pratiquées respectivement dans les deux faces frontales de la noix et s'étendant perpendiculairement l'une à l'autre, les bouts d'arbre ou tenons s'engageant dans les rainures ayant une section transversale rectangulaire. Des noix d'accouplement de ce type dit de Oldham qui sont connues présentent l'inconvénient que l'ensemble formé par l'arbre moteur, la noix d'accouplement et l'arbre résistant ont une fréquence propre de l'ordre de 1100 Hz, qui, dans le cas d'une pompe à engrenage externe de 22 dents, correspond à la fréquence fondamentale des vibrations de la pompe tournant à une vitesse de rotation de l'ordre de 3000 tours par minute (rpm). La fréquence propre dudit ensemble provoque une amplification importante des vibrations de la pompe et donc du bruit. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient. Pour atteindre ce but, une noix d'accouplement selon l'invention est caractérisée en ce qu'au moins une rainure est configurée de façon que la largeur de contact du bout d'arbre ou tenon engagé dans cette rainure, dans le sens de la direction longitudinale de celle-ci, avec les faces internes de la rainure, soit inférieure à la largeur de contact dans une rainure de forme rectangulaire dans ce sens, pour réduire la raideur de l'accouplement. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une noix d'accouplement selon l'invention et des extrémités des arbres accouplés par celle-ci ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale de la 5 noix d'accouplement selon la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en direction de la flèche III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en direction de la flèche IV de la figure 2, et 10 - les figures 5 et 6 sont deux vues schématiques pour illustrer les faits techniques procurés par l'invention, les figures étant relatives respectivement à l'état de la technique et à l'invention. - les figures 7 et 8 montrent sous forme de courbes 15 le bruit généré par les vibrations d'une pompe dans un véhicule équipée d'une noix de type OLDHAM d'une part, selon l'état de la technique et, d'autre part, selon l'invention, en fonction de la vitesse de rotation de la pompe. 20 Comme le montre la figure 1, la noix d'accouplement selon l'invention, notée 1, est destinée à accoupler deux arbres, à savoir un arbre moteur 2 et un arbre résistant 3 par exemple d'un pignon menant d'une pompe à engrenage externe. Les arbres 2 et 3 sont alignés et la noix a pour 25 fonction de rattraper un désaxage éventuel entre les deux arbres. La noix est du type noix de OLDHAM, c'est-à-dire elle comprend un corps cylindrique et deux rainures 5 et 6 qui sont pratiquées respectivement dans les deux faces frontales 7 et 8 de la noix. Selon la figure 1 les 30 rainures s'étendent dans l'axe de la noix chacune jusqu'à la moitié de celle-ci et leurs axes longitudinaux sont orientés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre et à l'axe de la noix. Les embouts ou tenons 10, 11 des arbres 2, 3 35 engagés dans les rainures 5, 6 présentent une forme générale rectangulaire et un jeu suffisant pour permettre le glissement entre les arbres et la noix. La noix est réalisée en un matériau assurant une bonne tenue mécanique aux sollicitations statiques et en fatigue et susceptible de tenir à des températures importantes et aux agressions extérieures (humidité, graisse). A titre d'exemple, la noix est réalisée en la matière plastique connue sous la dénomination PEEK pour satisfaire au mieux aux exigences mécaniques et chimiques. Bien entendu ce choix de matière n'est pas exclusif et l'invention pourrait être réalisée en tout autre matériau approprié. La particularité de la noix d'accouplement selon l'invention réside dans le fait qu'au moins une des rainures, le cas échéant celle recevant le tenon 10 de l'arbre moteur 2, dans le cas présent la rainure 5, présente une forme particulière dans le plan perpendiculaire à l'axe de la noix, qui est différente de la forme rectangulaire habituelle. Comme le montrent les figures, notamment la figure 3, la rainure 5 présente dans ce plan perpendiculaire à l'axe de la noix 1 une forme spécifique comprenant une partie centrale 15 de largeur a constante et de la longueur b prédéterminée et, de part et d'autre de cette partie centrale 15, des parties arrondies respectivement 16 et 17 en forme de lobe dont la largeur augmente jusqu'à une valeur maximale pour diminuer ensuite. On obtient ainsi une forme générale, qui ressemble au nombre 8. Les figures 5 et 6 illustrent pourquoi cette configuration particulière de la rainure 5 produit l'effet technique escompté et qui consiste à réduire la raideur de l'accouplement des deux arbres dans le but d'abaisser la fréquence propre, c'est- à-dire de résonance de l'ensemble formé par les deux arbres et la noix d'accouplement. Il est connu que la fréquence propre est déterminée par la formule suivante. f=AA-âTI où A est une constante, k la raideur de l'ensemble arbres/noix d'accouplement et m la masse de cet ensemble, la raideur k étant déterminée par la noix et la masse m étant déterminée par les arbres. Il est à noter que l'ensemble formé par l'arbre moteur et l'arbre mené, qui sont accouplés par une noix d'accouplement standard, présente une fréquence propre de l'ordre de 1100 Hz, qui amplifie, lorsque cet ensemble est appliqué à des pompes hydrauliques à engrenage externe de 22 dents, les vibrations de la pompe également à une fréquence de l'ordre de 1100 Hz correspondant à une vitesse de rotation de 3000 tours par minute (rpm). Or cette vitesse de rotation se trouve dans la plage de vitesse de fonctionnement normal pour certains véhicules automobiles. L'invention est fondée sur le raisonnement, découlant de l'équation indiquée plus haut, que la fréquence propre d'un ensemble formé par deux arbres accouplés par une noix d'accouplement peut être abaissée avantageusement en réduisant la raideur k de la noix. La configuration spécifique, conformément à l'invention, de la noix telle qu'elle est représentée sur les figures et telle qu'elle vient d'être décrite est choisie dans le but de l'abaissement de la raideur de la noix. Dans le cadre de l'invention il s'est avéré que la raideur de l'ensemble peut être réduite en diminuant la largeur du contact au moins du tenon de l'arbre moteur ou résistant avec les faces délimitant la rainure de la noix, dans laquelle ce tenon est engagé. La figure 5 illustre schématiquement un tenon noté 10' engagé dans une rainure rectangulaire notée 5' d'une noix d'accouplement standard noté 1'. Le tenon est en contact avec les faces de la rainure à ses deux coins situés diagonalement opposés, notés 18 et 19. La largeur de contact est donnée par la ligne c. La figure 6 montre le tenon 10 d'arbre moteur 2 35 dans son engagement dans la rainure 5 selon l'invention, ayant la forme générale d'un 8. On constate que le tenon est en contact avec les faces de la rainure aux points 21 et 22 et que la largeur de contact déterminée par la longueur b de la partie centrale 15 de la rainure est nettement inférieure à la largeur de contact c dans le cas de la figure 5. Bien entendu la longueur b doit être dimensionnée de façon que la diminution de la rigidité de l'ensemble par la réduction de la largeur du contact entre l'arbre moteur et la rainure de la noix ne dégrade pas la tenue mécanique. Grâce à cette forme de la rainure 5, la résonance vibratoire liée au mode propre de torsion de la noix, c'est-à-dire grâce à la diminution de la largeur du contact a donc pu être décalée dans une plage de vitesse de fonctionnement de la pompe qui est moins utilisée sur les véhicules, ce qui améliore donc la réponse acoustique du groupe électro-pompe. Pour maintenir un bon niveau de tenue mécanique de la noix, un surplus de matière, par rapport à une noix standard, peut être apporté au niveau des extrémités de la noix, comme cela est fait pour la noix représentée aux figures, où un bourrelet annulaire 24 est prévu du côté de l'arbre résistant. L'effet de l'abaissement de la fréquence propre de l'ensemble arbres/noix d'accouplement est confirmé par les figures 7 et 8 qui illustrent le profil du bruit en dB en fonction de la vitesse de rotation rpm d'un groupe électro-pompe. La courbe Cl illustre le bruit en fonction de la vitesse de rotation pour une noix standard et la courbe C2 pour une noix conforme à l'invention. Les mesures ont été faites sur un véhicule du type Peugeot 3008, devant la calandre (figure 7), et face à l'aile avant droite (figure 8). On constate que, dans le cas de la courbe Cl représentative de l'utilisation d'une noix d'accouplement standard, le bruit global est maximal à la vitesse de rotation de 3000 rpm, et que l'invention représentée par la courbe C2 permet d'abaisser le bruit maximal, dans le cas de la figure 7 à une vitesse de l'ordre de 1800 rpm, et dans le cas de la figure 8 à une vitesse de 2400 rpm. On observe un gain de 9dB à 2700 rpm devant la calandre (figure 7) et de 3dB en face de l'aile avant droite (figure 8). Il est à noter que l'invention n'a été décrite ci-5 avant en se référant aux figures 1 à 6 qu'à titre d'exemple et que de multiples modifications peuvent être apportées à l'invention. Ainsi la rainure côté arbre résistant peut être configurée conformément à l'invention ou cette configuration peut être choisie pour les deux 10 rainures. La noix peut être réalisée en tout autre matériau mécaniquement et chimiquement résistant que la matière PEEK. REVENDICATIONS1. Noix d'accouplement d'un arbre moteur et d'un arbre résistant, avec rattrapage des désaxages entre les arbres, du type comprenant un corps cylindrique qui comporte deux rainures pratiquées respectivement dans ses deux faces frontales et s'étendant perpendiculairement l'une à l'autre, les bouts d'arbre ou tenons s'engageant dans les rainures ayant une section transversale sensiblement rectangulaire, caractérisée en ce qu'au moins une rainure (5, 6) est configurée de façon que la largeur de contact (21, 22) du bout d'arbre ou tenon engagé dans la rainure, avec les faces internes de celle-ci, dans le sens de la direction longitudinale de la rainure, soit inférieure à la largeur de contact d'une rainure de forme rectangulaire dans ce sens, pour réduire la raideur de l'accouplement. 2. Noix d'accouplement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rainure précitée comprend une partie centrale et, de part et d'autre de cette partie centrale, des portions plus larges de façon que le bout d'arbre ou tenon soit en contact avec les faces de la partie centrale de la rainure. 3. Noix d'accouplement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la rainure présente la forme générale du nombre 8 dont la partie centrale est considérée comme étant formée par la partie centrale précitée. 4. Noix d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la rainure ayant la configuration spécifique d'abaissement de la raideur est la rainure dans laquelle s'engage l'arbre moteur. 5. Noix d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la rainure de configuration d'abaissement de la raideur est la rainure dans laquelle est engagée l'arbre résistant. 6. Noix d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les deux rainures présentent une configuration d'abaissement de la raideur d'accouplement. 7. Noix d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la noix est réalisée en la matière plastique connue sous la dénomination PEEK. 10