Brevet FR3040452A1 — publié le 20170303

Système d'accouplement étanche L'invention concerne le domaine de la transmission de mouvement. Elle concerne plus particulièrement un système étanche d'accouplement en rotation d'un arbre moteur et d'un arbre récepteur. L'art antérieur nous enseigne qu'il existe déjà des dispositifs d'accouplement en rotation d'un arbre moteur vers un arbre récepteur. L'arbre moteur est généralement mû par un moteur de type électrique, à combustion, pneumatique, hydraulique, etc. Un certain nombre de dispositifs d'accouplement existe tels que les accouplements de type rigide tels que comprenant un manchon à clavettes, les accouplements de type souple tel que ceux commercialisés par la marque déposée Rotex. Quand une étanchéité d'un arbre en rotation est nécessaire, elle est généralement assurée par un joint d'étanchéité ou une garniture dite « dynamique ». Il s'agit généralement de joints constitués d'une partie fixe frottant sur une partie mobile en rotation tels que les systèmes à lèvre, à feutre, gonflable, graphite, de roulement, à labyrinthe, à chicane, etc. Par nature, cette étanchéité n'est pas parfaite et se dégrade avec le temps. En effet, tout frottement abouti à une usure qui s'accentue avec le temps jusqu'à ne plus assurer sa fonction. De plus, l'utilisation de joints dynamiques pour assurer l'étanchéité n'est pas toujours possible. En effet, dans des cas très spécifiques, l'utilisation d'élastomère n'est pas possible, cela peut, par exemple, être dû à des solvants particuliers ou par des températures d'utilisation trop élevées. C'est pour répondre à ces inconvénients de l'art antérieur, qu'a été développé l'accouplement magnétique. Il permet d'obtenir une étanchéité statique parfaite. Il comprend généralement un coupleur externe fixé à l'extrémité d'un arbre moteur et un coupleur interne fixé à l'extrémité d'un arbre récepteur. Le coupleur externe peut être en forme de tube, tapissé 3040452 2 d'aimants sur sa paroi intérieure et le coupleur interne, aussi en forme de tube peut être tapissé d'aimants à sa périphérie. Une pièce intermédiaire reliée à une paroi assure l'étanchéité. La présente invention a pour objet de proposer de nouveaux moyens, 5 différents de l'accouplement magnétique afin de pouvoir répondre aux inconvénients de l'art antérieur d'une manière différente pour des applications où un accouplement magnétique n'est pas adapté ou trouve ses limites comme par exemple une perte ou des perturbations du magnétisme, une capacité de transmission d'effort par champ magnétique insuffisante, 10 etc. Ainsi, il s'agit de proposer un système étanche d'accouplement en rotation d'un arbre moteur et d'un arbre récepteur, lesdits arbres étant mobiles en rotation selon un même axe, caractérisé en ce que les extrémités en regard desdits arbres présentent des surfaces parallèles inclinées par rapport audit 15 axe, lesdites surfaces étant séparées par une pièce intermédiaire reliée auxdites extrémités en maintenant d'une part le parallélisme desdites surfaces inclinées et d'autre part un écart sensiblement constant entre elles, des premiers moyens de déplacement en rotation étant prévus entre lesdites surfaces inclinées et ladite pièce intermédiaire, tandis que ladite pièce 20 intermédiaire est reliée par sa périphérie à une paroi prévue apte à isoler de manière étanche les milieux dans lesquels évoluent chacun desdits deux arbres. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre se rapportant à un exemple 25 de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin joint, dans lequel : la figure 1 représente schématiquement une vue latérale en coupe d'un système d'accouplement étanche selon l'invention. 30 Ainsi et tel que visible sur la figure 1, la présente invention concerne tout d'abord un système étanche d'accouplement 1 en rotation d'un arbre moteur 3040452 3 2 et d'un arbre récepteur 3, lesdits arbres 2 et 3 étant mobiles en rotation selon un même axe 4. L'arbre moteur 2 peut être mû par un dispositif moteur de n'importe quel type tel un moteur électrique, à combustion, etc. L'arbre moteur 2 peut aussi 5 être relié à un autre arbre moteur, l'arbre moteur 2 jouant alors les rôles d'arbres récepteur et moteur. De même l'arbre récepteur 3 peut être relié à un arbre récepteur, l'arbre récepteur 3 jouant alors lui aussi les rôles d'arbres récepteur et moteur. Dans un système comprenant plus de deux arbres, certains de ces arbres peuvent ne pas être coaxiaux. 10 11 est aussi à noter que les défauts de coaxialité occasionnés par la construction intrinsèque de tels systèmes peuvent être traités selon les connaissances de l'homme du métier comme par exemple avec l'ajout d'un accouplement flexible. Ce système d'accouplement 1 est caractérisé en ce que les extrémités 20 et 15 30 en regard des arbres 2 et 3 présentent des surfaces 21 et 31 parallèles inclinées par rapport audit axe 4, lesdites surfaces 21 et 31 étant séparées par une pièce intermédiaire 5 reliée auxdites extrémités 20 et 30 en maintenant d'une part le parallélisme desdites surfaces inclinées 21 et 31 et d'autre part un écart sensiblement constant entre elles, des premiers moyens 20 de déplacement en rotation 6 étant prévus entre lesdites surfaces inclinées 21 et 31 et ladite pièce intermédiaire 5, tandis que ladite pièce intermédiaire 5 est reliée par sa périphérie 7 à une paroi 8 prévue apte à isoler de manière étanche les milieux dans lesquels évoluent chacun desdits deux arbres 2 et 3. La périphérie 7 de la pièce intermédiaire 5 est la zone la plus externe de la 25 pièce 5 par rapport à son centre O. L'étanchéité du système d'accouplement 1 selon l'invention est parfaitement hermétique et comparable sur ce point à un accouplement magnétique sans les inconvénients cité ci-dessus. Les organes reliés respectivement reliés aux arbres 2 et 3 peuvent être ainsi isolés de façon 30 hermétique. 3040452 4 La pièce intermédiaire 5 peut présenter une forme de cylindre droit dont les bases sont parallèles aux surfaces inclinées 21 et 31. Avantageusement, le système étanche d'accouplement 1 comprend des moyens de blocage 8 de l'un des axes de rotation de ladite pièce 5 intermédiaire 5. Grâce à ces moyens de blocage, la pièce intermédiaire 5 peut osciller autour de son centre O dans une direction sans subir de mouvement de rotation autour de l'axe de rotation des arbres 2 et 3. Le mouvement de l'ensemble des droites de type diamétral de la pièce intermédiaire 5, c'est-à-dire les 10 droites parallèles aux surfaces inclinées 21 et 31 et passant par le centre O, peut dessiner un double cône ayant pour sommet le centre O et pour bases deux plans qui sont à la fois parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe de rotation 4 des arbres 2 et 3. Le point O peut s'inscrire dans l'axe de rotation 4. 15 D'autre part, chaque point de la pièce intermédiaire 5 peut décrire un arc de cercle ayant pour centre le point O. Cet arc de cercle se situe dans un plan parallèle à l'axe 4. Préférentiellement, le système étanche d'accouplement 1 comprend des moyens d'étanchéité 91 mobiles dans la direction dudit axe 4 de rotation 20 desdits arbres 2 et 3. Selon d'autres mise en oeuvre du système 1, les moyens de blocage 8 peuvent être associés ou indépendants des moyens d'étanchéité 91. Les moyens d'étanchéité 91 peuvent ainsi être simplifiés grâce à ces moyens de blocage 8. 25 Les moyens d'étanchéité 91 peuvent être mobiles au moins en translation dans la direction de l'axe de rotation des arbres 2 et 3. Ceci permet de suivre l'oscillation de la pièce intermédiaire 5 et ainsi assurer une étanchéité parfaite. 3040452 5 Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, ladite pièce intermédiaire 5 comprend des moyens de solidarisation 50 avec au moins un desdits arbres 2 et 3. Dans un souci d'une mise en oeuvre facilitée du système d'accouplement 1, 5 la pièce intermédiaire 5 peut ainsi être solidarisée aux extrémités 20 et 30 des deux arbres 2 et 3. Cette disposition stabilise la construction du système 1, d'une part, mais dans sa version avec deux dispositifs de maintien de contact, respectivement pour les arbres 2 et 3, permet également une reprise des efforts de transmission à l'intérieur de l'accouplement et non par les 10 organes moteur et/ou récepteur. En effet, les moyens de solidarisation 50 permettent de reprendre les efforts de type axiaux nécessaires au bon fonctionnement du système 1. Ainsi il n'est pas nécessaire d'apporter des efforts axiaux sur les deux arbres 2 et 3 pour maintenir le système 1 en place. 15 De façon avantageuse, lesdits moyens de solidarisation 50 comprennent des seconds moyens de déplacement en rotation 51. Ces seconds moyens de déplacement 51 facilitent le fonctionnement du système 1. Ils permettent la rotation relative de la pièce intermédiaire 5 par rapport aux extrémités 20 et 30 des arbres 2 et 3. 20 De façon préférentielle, lesdits moyens de déplacement 6 et 51 comprennent des moyens de roulement et/ou des moyens de glissement. Les moyens de roulement et/ou les moyens de glissement facilitent la rotation des surfaces les unes sur les autres. Selon un autre mode particulier de réalisation, lesdits moyens d'étanchéité 25 mobile 91 comprennent un soufflet et/ou une membrane. Le soufflet et/ou la membrane peuvent être réalisés dans un alliage métallique et/ou polymère tel qu'un élastomère ou toute autre matière ayant des propriétés élastiques. Un soufflet et/ou une membrane ont la particularité de pouvoir s'étendre et 30 se compresser à la manière d'un ressort. Ils peuvent ainsi suivre facilement 3040452 6 le mouvement d'oscillation de la pièce intermédiaire 5. Une composition métallique peut être ajoutée afin de les rigidifier. Le soufflet peut aussi avoir le rôle de moyens de blocage 8. Selon encore un autre mode de réalisation, lesdits moyens de solidarisation 5 50 comprennent des moyens élastiques 52 de solidarisation de type axiale logés sur deux épaulements 53 de ladite pièce intermédiaire 5. La pièce intermédiaire 5 peut comprendre deux épaulements 53. Ces épaulements 53 peuvent s'emboiter dans les surfaces inclinées 21 et 31 des extrémités des arbres 2 et 3. Ces emboitements peuvent permettre ainsi de 10 solidariser le système 1. Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de déplacement 6 et 51 comprennent un revêtement à coefficient de frottement faible comme par exemple inférieur à 0.1. Un tel revêtement permet de minimiser les frottements des parties du 15 système 1 étant en mouvement les unes sur les autres. Selon un mode de réalisation avantageux, lesdits moyens de roulement comprennent des roulements à contacts ponctuels et/ou à contacts linéiques, lesdits roulements étant de type à butée axiale. Une butée axiale selon l'invention signifie que le contact entre les 20 roulements et les surfaces sur lesquelles il se produit est de part et d'autre de la pièce intermédiaire 5, c'est-à-dire à l'interface entre les surfaces 21 et 31 et les surfaces latérales 54 de la pièce intermédiaire 5. Ce contact n'est donc pas radial. Avantageusement, lesdits moyens de solidarisation 50 comprennent des 25 moyens de butée radiale 55. Des moyens de butée radiale 55 permettent d'éviter à la pièce 5 de se déplacer hors des zones de contact avec les surfaces 21 et 31. Ce maintien est de type radial, c'est-à-dire qu'il se trouve dans une direction parallèle aux rayons passant par le centre O et s'étendant vers la périphérie 7 30 de la pièce 5. 3040452 7 Un avantage supplémentaire à l'utilisation de roulements de type à butée axiale en tant que premiers moyens de déplacement en rotation 6 se trouve dans la mise en place d'un maintien supplémentaire de la pièce 5 au contact des surfaces 21 et 31. 5 Selon une autre variante de réalisation, lesdites extrémités 20 et 30 des arbres 2 et 3 présentent une cavité dans laquelle sont logés lesdits moyens élastiques 52 de solidarisation. Ces cavités permettent une simplification de la mise en oeuvre de l'invention. 10 Les extrémités 20 et/ou 30 peuvent être amovibles sur les arbres 2 et/ou 3 pour simplifier la réalisation et la mise en oeuvre du système 1. Les extrémités 20 et/ou 30 peuvent se déplacer en translation sur les arbres 2 et/ou 3 dans la direction de l'axe 4 afin de pouvoir compenser tout effort axial sur les arbres pendant l'accouplement. Grâce à cette caractéristique 15 technique, tout effort axial est porté uniquement sur le système pièce intermédiaire et extrémités 20 et 30, et non sur les arbres 2 et/ou 3. REVENDICATIONS1. Système étanche d'accouplement (1) en rotation d'un arbre moteur (2) et d'un arbre récepteur (3), lesdits arbres étant mobiles en rotation selon un même axe (4), caractérisé en ce que les extrémités (20, 30) en regard desdits arbres (2, 3) présentent des surfaces parallèles inclinées (21, 31) par rapport audit axe (4), lesdites surfaces (21, 31) étant séparées par une pièce intermédiaire (5) reliée auxdites extrémités (20, 30) en maintenant d'une part le parallélisme desdites surfaces inclinées (21, 31) et d'autre part un écart sensiblement constant entre elles, des premiers moyens de déplacement en rotation étant prévus entre lesdites surfaces inclinées (21, 31) et ladite pièce intermédiaire (5), tandis que ladite pièce intermédiaire (5) est reliée par sa périphérie (7) à une paroi (8) prévue apte à isoler de manière étanche les milieux dans lesquels évoluent chacun desdits deux arbres (2, 3). 2. Système étanche d'accouplement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de blocage (9) de l'un des axes de rotation de ladite pièce intermédiaire (5). 3. Système étanche d'accouplement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'étanchéité (91) mobiles dans la direction dudit axe de rotation (4) desdits arbres (2, 3). 4. Système étanche d'accouplement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pièce (5) intermédiaire comprend des moyens de solidarisation (50) avec au moins un desdits arbres (2, 3). 5. Système étanche d'accouplement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation (50) comprennent des seconds moyens de déplacement en rotation (51). 3040452 9 6. Système étanche d'accouplement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement (6, 51) comprennent des moyens de roulement et/ou des moyens de glissement. 5 7. Système étanche d'accouplement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité mobile (91) comprennent un soufflet et/ou une membrane. 8. Système étanche d'accouplement (1) selon l'une quelconque des 10 revendications 4 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation (50) comprennent des moyens élastiques (52) de solidarisation de type axiale logés sur deux épaulements (53) de ladite pièce intermédiaire (5). 9. Système étanche d'accouplement (1) selon l'une quelconque des 15 revendications 4 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation (50) comprennent des moyens de butée radiale (55). 10. Système étanche d'accouplement (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de roulement comprennent des roulements à contacts ponctuels et/ou à 20 contacts linéiques, lesdits roulements étant de type à butée axiale.