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" Accouplement élastique Il. priorité de la demande de brevet en Allemagne déposée
L'invention concerne un accouplement élastique que l'on peut également rendre mobile à la cardan, comportant un corps élastique axial qui, lorsque l'accouplement est à l'état de repos, est dépourvu de tension ou se trouve sous une tension -primitive et qui est chargé par deux bagues de pression cen- trées sur l'arbre qui peuvent se visser en sens opposa sur l'une des moitiés de l'accouplement et qui peuvent se déplacer en sens opposé mais non pas tourner sur l'autre moitié de l'ac- couplement;
les corps élastiques peuvent être formées par deux groupes de ressorts ou plus ( constitués par des ressorts de même force montés en série ) à portée croissante dans la direc- tion de la charge et qui se mettent hors d'action quand le mo- ment de rotation croit.
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Les accouplements élastiques à ressort axial qui est char- gé en fonction du moment de rotation par l'intermédiaire de fi- lets, de denture oblique ou de griffes taillées en oblique sont connus en soi, mais ils ont des inconvénients considérables.
Les accouplements pourvus d'un filet hélicoïdal, par ex- emple, dont la transmission de force s'effectue donc par le frot- tement donné par le filet, exigent de grandes pressions élasti- ques, ce qui provoque de grandes pressions des surfaces et par- tant présentent les dangers du grippage dans le filet et du re- fus des accouplements. Par suite des charges considérables pe- sant sur les ressorts, les construotions de ce genre ne oonvien- nent pas pour transmettre des puissances assez considérables.
Les accouplements à denture oblique sont connus dans les modalités où ils transmettent la poussée axiale engendrée par la denture oblique simple d'une moitié de l'accouplement, par 1'intermédiaire d'une boîte assemblée avec l'autre moitié de l'accouplement par une denture droite, à un ressort axial.
Les accouplements à griffes inclinées transmettent élas- tiquement la force périphérique de telle façon que les griffes obliques assemblées à demeure avec l'une des moitiés déplacent axialement les organes à griffes assemblés non rotativement avec ltautre moitié et qui sont influencés par des ressorts axi- aux. Grâce au fait que les pressions des ressorts sont peu éle- vées, les accouplements à denture taillée en oblique et à grif- fes inclinées conviennent pour des puissances assez grandes, nais ils ont les mènes inconvénients que ceux des accouplements à pas de vis.
Tous les accouplements à ressorts axiaux connus jusqu'à l'heure actuelle ne sont libérés de la poussée axiale que dans l'état d'inertie)tandis que quand le moment de rotation varie, les parties de l'accouplement qui doivent être déplacées sous charge telles que la boite, les écrous de l'axe, les roues de
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renvoi, les griffes, etc..., créent des poussées axiales d'im- portance variables qui ne peuvent pas être supportées par les paliers normaux des arbres. De plus, ils n'amortissent pas les oscillations par suite du fait que leur angle de torsion est proportionnel au mouvement de rotation et ne satisfont pas à ltexigenoe qui se pose fréquemment de l'amortissement supplé- mentaire des chocs par une destruction de l'énergie, à l'inté- rieur du système élastique.
Ensuite, ils ne conviennent pas, parfois, pour les cas où la direction de la rotation et de la. oroe varient ou,tout au moins, on ne peut les employer pour ces fins qu'en leur appliquant des mesures de construction dé- favorables.
L'invention a pour but de porter remède à ces inconvénients.
Conformément à l'invention, on assure la transmission élastique exempte de poussée axiale, de la puissance, avec une force élastique réduite grâce au fait que deux bagues de pres- sion centrées sur ltarbre se vissent en sens opposé sur l'une des moitiés de l'accouplement, par exemple à l'aide d'une den- ture double taillée en oblique et sont assemblées aveo l'autre moitié de 1''accouplement sans pouvoir tourner et à déplacement longitudinal en sens opposé, par l'intermédiaire d'un chapeau, par une denture droite par exemple, de manière que lors de la transmission du moment de rotation,
les bagues de pression se vissent l'une vers l'autre sur l'une des moitiés de l'accouple- ment et se rapprochent l'une de l'autre par rapport à l'autre moitié de l'accouplement. Par suite de la charge agissant sur le corps élastique disposé entre les bagues de pression ainsi provoquée, les moitiés de l'accouplement tournent élastiquement @ l'une par rapport à l'autre et les forces de friction, de même ' grandeur et dirigées l'une vers l'autre, qui se manifestent sur les bagues de pression s équilibrent réciproquement.
Comme chacune des deux bagues de pression n'est chargée que par la
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moitié de la force périphérique, la tension de ressort est ré- duite à la moitié de la valeur de celle qui se manifeste dans les accouplements connus à corps élastiques axiaux. En outre, l'angle de la torsion élastique de l'accouplement peut varier dans de larges limites avec l'angle de la denture oblique double et la variation de la longueur du corps élastique.
Pour réaliser une transmission de force qui amortit les oscillations qui, ainsi que lton sait, se caractérise par une forme de la ligne d'élasticité qui n'est pas proportionnelle au moment de rotation, on a proposé des organes à ressorts à lames, quand ceci n'est pas réalisable avec le corps du ressort lui- même, organes àressorts qui se composent de lames de ressorts séparées de force croissant graduellement dans le sens de la charge et qui sont séparées les unes des autres par des garni- tures intermédiaires.
Ces corps élastiques qui reposent libre- ment aux deux extrémités, ou qui sont fixés par celles-ci, sont soumis à des efforts de flexion, de manière appropriée, par l'autre moitié de l'accouplement, Quand le moment de rotation est peu élevé, seuls les ressorts les plus faibles sont soumis à la charge et ce n'est qu'après que l'on a dépassé la flexion déterminée par les couches intermédiaires que les ressorts à lames voisins sont mis en service, de sorte que finalement, tous les ressorts à lames participent à la charge, lorsque le moment de rotation maximum est atteint.
Mais ceci offre l'in- convénient que lorsque les moments de rotation sont élevés, les ressorts faibles doivent être soumis à des efforts très élevés, tandis qu'en dépit de ces efforts très considérables, on ne peut réaliser qutune flèche relativement réduite et partant seulement une élasticité réduite de l'accouplement.
L'application de sys- tèmes élastiques de ce genre à des accouplements à corps de res- sorts axiaux exige l'emploi d'un grand nombre d'organes à res- sorts à lames fonctionnant en parallèle et partant un grand
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volume de ressorts et une construction d'accouplement de gran- des dimensions.'Les organes à ressorts à lames doivent, en ce qui concerne leur épaisseur et en ce qui concerne les garnitures intermédiaires, être montés dans l'ordre de succession exacte car quand on intervertit cet ordre, on orée une ligne d'élasti- cité défectueuse.
Quand on veut modifier subséquemment la carac- téristique de l'accouplement, on doit enlever de tous les orga- nismes à ressort qui fonctionnent en parallèle, les différents ressorts et les différentes couches intermédiaires intéressas, ce qui est délicat et entraîne des pertes de temps.
conformément à l'invention, on réalise une forme de la ligne d'élasticité non proportionnelle au moment de rotation à l'aide d'un corps élastique cylindrique composé de deux groupes de ressorts ou plus à épaisseur croissant graduellement dans le sens de la charge, chacun de ces groupes pouvant être, à son tour, composé de plusieurs ressorts de même épaisseur montés en série, la mise hors d'action des groupes de ressorts lors de l'augmentation du moment de rotation, dans l'ordre successif de la puissance des ressorts, se faisant à l'aide de bagues d'é- oartement montées librement ou à l'aide des éléments élastiques eux-mêmes.
Quand le moment de rotation est peu élevé, tous les diffé- rents ressorts sont donc soumis à la charge. Quand le moment de rotation croit, le groupe des ressorts les plus faibles est mis hors d'action du fait de la limitation de l'élasticité et ainsi de suite, de sorte que finalement, quand le moment de rotation maximum, est atteint, seul le groupe de ressorts le plus puissant participe à la charge. Les groupes de ressorts qui ont été mis hors d'action jouent en l'occurrence le rôle de bagues d'espace- ment déplacables.
Cette mise hors d'action en fonction du moment de rotation prévient entièrement l'éventualité où les ressorts faibles sont
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soumis è. des efforts exagéras de sorte que des bris de ressorts ne peuvent pas se produire. En outre, le montage en série de plusieurs ressorts de même puissance réalise l'addition des différentes élasticités, de sorte que l'on forme ainsi un ac- couplenent de grande élasticité.
Comme éléments élastiques convenant particulièrement bien, on connaît les ressorts coniques à cuvettes et les ressorts fer- més en forme d'anneaux de section trapézoïdale, les ressorts dé- nommés ressorts annulaires d'Urdingen ou la combinaison de ces deux éléments élastiques. La limitation de l'élasticité se fait, dans le cas des ressorts à cuvettes, par des bagues d'espacement disposées librement entre les ressorts places par paires avec une inclinaison réciproque et,dans le cas des ressorts annulai- res d'Urdingen, à l'aide des ressorts aux-mêmes,étant donné que les éléments s'emboîtent les uns dans les autres jusqu'à ce que l'appui soit réalisé sur les côtés frontaux.
Les ressorts à cuvettes et particulièrement les ressorts annulaires d'Urdingen avec leurs efforts de traction et de com- pression pure conviennent pour supporter des forces considéra- bles, avec un volume de ressort plusieurs fois plus petit que celui des ressorts de torsion et de flexion. De ce fait, dispa- rait aussi la nécessita, pour les accouplements de grandes di- nensions, de prévoir plusieurs ressorts fonctionnant en paral- lèle, répartis régulièrement surla périphérie de l'accouplement.
Le corps du ressort peut être centré sur l'arbre, ce qui permet d'obtenir une construction d'accouplement extrêmement petite avec un faible moment de volant. En outre, il est possible d'a- dapter de façon simple à des conditions opératoires spéciales pour obtenir une caractéristique d'accouplement variable en ce qui concerne le moment de rotation, la forme de la ligne d'élas- ticité et la grandeur de l'angle d'élasticité du fait qu'il suf- fit simplement chaque fois de remplacer quelques ressorts isolés
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pu des groupes de ressorts et non pas un grand nombre de res- sorts répartis sur la périphérie.
La disposition des différents groupes de ressorts dans le corps élastique est alors, à l'oppo- sé des dispositifs à ressorts à lames, indifférente, car dans chaque cas, la mise hors d'action en fonction du moment de ro- tation se produit de façon exacte. Grâce à la disparition des bagues d'espacement la construction et, particulièrement, le remplacement dans le cas des ressorts annulaires d'Urdingen, de- viennent plus simples.
Souvent, il convient que la transmission de la force s'ef- fectue avec une déviation réduite de l'accouplement en cas de marche à vide et de faible charge. Avec des lignes d'élasticité normales partant du zéro, il se produit alors par suite des de- grés d'irrégularité défavorables des machines motrices ou des machines-outils fonctionnant par à-coups, des déviations d'ac- oouplements indésirablement élevées. On arrive à réduire oonsi- dérablement ces torsions pendulaires des moitiés de l'accouple- ment, conformément à l'invention, en recourant à une tension primitive des corps de ressorts réalisée à l'aide de butées fixes ou d'écrous filetés réglables, corps élastiques dont les différents éléments élastiques précités sont connus en soi.
Toutefois sont nouveaux leur emploi et particulièrement la con- formation décrite pour les fins de l'obtention d'une caractéris- tique façonnable ad hoc et amortissant les oscillations et les chocs avec possibilité de mise sous tension primitive pour les accouplements élastiques à rotation.
Pour que l'on puisse employer la construction d'accouple- ment décrite également pour une direction de rotation et de force variables ce qui, tout d'abord, était impossible, car quand le sens de la rotation change, le système élastique reste non char- gé, on munit, conformément à l'invention, les bagues d'espace- ment de prolongements unilatéraux du genre de manchons aux
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extrémités extérieures desquels se trouvent des écrous filetas, des bagues élastiques et des bagues de réglage et analogues qui délimitent le corps élastique également de l'autre côté.
Le corps élastique,qui est ainsi enfermé de toutes parts par les bagues d'espace.rient.est,de ce fait,chargé dans tous les sens de rota- tion et de direction de la force et oonséquemment les moitiés de l'accouplement subissent une torsion élastique.
Pour réaliser une conception d'accouplement mobile à la cardan en vue de supporter des déplacements parallèles et angu- laires, les deux bagues d'espacement peuvent se visser, oonfor- mément à l'invention, en sens opposé sur ltune des moitiés de l'accouplement et sont assemblées,par l'intermédiaire du chapeau conçu de manière à pouvoir osciller dans tous les sens, dans le- quel les bagues d'espacement peuvent se déplacer en sens opposé sans pouvoir tourner, avec l'autre moitié de l'accouplement,, par exemple par une denture droite, ensuite de quoi, les corps élas- tiques ne sont pas soumis à un effort primitif lors des change- !lents de position.
Le dessin représente quelques exemples de réalisation de l'invention.
Le figure 1 illustre un accouplement à ressorts à cuvettes à action unilatérale.
La. figure 2 montre le même accouplement mais muni de res- sorts d'Urdingen.
Les figures la et 2a sont les schémas correspondant au fonctionnement de ces accouplements.
La figure 3 illustre un accouplement à action bilatérale dans une réalisation mobile à la cardan, avec, par exemple, des ressorts annulaires sous tension primitive et
La figure 3a est le schéma correspondant au fonctionnement de cet accouplement.
Dans les figures 1 et 2, la moitié d'accouplement 1 com-
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mande dans le sens de rotation indiqua. Dans le ohapeau envelop- pant rassemblé à demeure avec 1, les deux bagues de pression 4 peuvent se déplacer dans le sens de la longueur grâce à une denture droite 3, par exemple, mais sans pouvoir tourner;
elles peuvent se visser, par exemple, grâce à une denture à double inclinaison 5, en sens opposé sur l'autre moitié d'accouplement, la moitié 6.-Entre les deux bagues de pression 4 se trouvent les corps élastiques 7 qui, en l'occurrence, sont disposés oon- centriquement à l'axe de l'arbre, dans le but de rendre le dia- mètre de l'accouplement particulièrement petite ils comportent suivant la figure 1, par exemple, trois ressorts en cuvettes ou plateaux a., b et o d'épaisseur différente et; suivant la figure 2, par exemple, quatre ressorts annulaires d'épaisseur différen- te a, b, c et d.
Lors de la transmission du moment de rotation., les bagues de pression ! font agir sur les corps élastiques 7 une composan- te proportionnelle à la force périphérique, en se vissant en sens opposé vers l'intérieur sur la moitié d'accouplement 6 et en se déplaçant de ce fait en sens opposé vers l'intérieur, dans le @ chapeau 2 assemblé avec l'autre moitié d'accouplement 1. Les deux moitiés d'accouplement 1 et 6 prennent donc ainsi une tor- sion élastique l'une par rapport à l'autre.
Avec le ohangement de sens de rotation de la moitié d'ac- couplement motrice 1,les composantes de la force périphérique changent également de direction; les bagues de pression 4 se dé- plaoent vers l'extérieur jusqu'aux butées !3;,de telle sorte que le corps élastique ne subit pas de charge et que la transmission de la force est rigide.
Les corps élastiques 7 peuvent aussi être répartis unifor- mément sur la périphérie. On doit reconnaître ensuite que le mode de fonctionnement reste le même quand la denture droite est prévue sur la moitié d'accouplement 6¯ et la denture à double
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inclinaison sur le chapeau 2.
Dans les figures la et 2a apparaît le flambage répète de la ligne d'élasticité et ainsi 1*'allure non proportionnelle de l'angle de torsion par rapport au moment de rotation suivant le nombre et la zone d'action des différents ressorts. En cas d'emploi de ressorts à cuvettes suivant les figures 1 et la, la mise hors d'action automatique des différentes paires de res- sorts a, b et c est assurée par des bagues libres 9 lit-citatrices des ressorts. Il existe deux points de flambage de la ligne d'élasticité.
En cas d'emploi de ressorts annulaires suivant les figures
2 et 2a, la limitation de l'élasticité est assurée en calculant convenablement les trajets d'élasticité des différents ressorts des groupes élastiques a, b, o et d. Les surfaces cunéiformes des ressorts annulaires fermés glissent l'une dans l'autre:, avec expansion des bagues extérieures et refoulement des bagues inté- rieures, jusqu'à ce que les côtés frontaux des bagues prennent appui,et sont ainsi automatiquement soustraite à l'action Glas- tique restante. Il se forme trois points de flambage de la ligne d'élasticité.
Suivant la figure 3,les bagues de pression 4 sont égale- . ment placées à déplacement longitudinal,mais sans possibilité de rotation,dans le chapeau rassemblé avec le moyeu d'accouple- ment 1, par exemple par la denture droite 3, chape-au appuyé par des couvercles 12 et 13 et oscillable de t.ou.s côtés, ces bagues pouvant se visser en sens opposé sur ltautre moyeu d'accouple- ment 6 par exemple, grâce à une denture à double inclinaison.
Les bagues de pression 4 sont munies de prolongements unilaté- raux du genre de manchons 8, qui sont fixés par des filets sur les bagues de pression 4, ou qui peuvent aussi être d'une pièce avec celles-ci, de manière que le corps élastique 1 qui se oom- pose ici, par exemple, de différents ressorts identiques soit
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limité des deux cotés, sursa longueur et entouré de toutes parts, à l'une de leurs extrémités, par exemple par des bagues élastiques 9 et à l'autre extrémité, par des épaulements spéci- aux 10 par l'intermédiaire de rondelles obturatrices de ressorts 11.
Lorsque le moyeu d'accouplement 1 entraîne dans le sens de rotation illustré par ,le dessin, la force périphérique est transmise par la denture 3 et le chapeau 2 aux bagues de pres- sion 4,qui se déplacent en sens opposé vers l'intérieur et qui compriment le corps élastique 7 par l'intermédiaire des épaule- ments 10. Si le moyeu dtaccouplement 1 entraine, au contraire, dans le sens de rotation opposé, les bagues de pression 4 se dé- placent vers l'extérieur. De ce fait, les bagues à ressort 9 deviennent actives et elles provoquent à nouveau la oompression du corps élastique 7 par l'intermédiaire des rondelles obtura- trioes des ressorts 11.
Si les bagues à ressort 9,qui peuvent aussi être rempla- cées par des éorous filetés, sont placées sur les prolongements genre manchons 8 des bagues de pression 4 de manière que l'on confère déjà au corps ,élastique 1 une certaine tension primitive, on forme le diagramme d'élasticité illustré par la figure 3a qui dans ce cas n'est, par exemple, que proportionnel au moment de rotation. Quand les moments de rotation sont plus faibles que celui qui correspond à la tension primitive du ressort, l'ac- couplement n'effectue pas de déviation; quand les moments de ro- tation sont petits, l'angle de torsion de l'accouplement dimi- nue, ce qui est désirable pour les commandes par des moteurs à combustion interne.
Les figures la à 3a illustrent de manière représentative les diverses possibilités de la conformation de la caractéris- tique de l'accouplement qui sont rendues possibles par ltinven- tion déorite oi-dessus, uniquement en modifiant les corps êlas-
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tiques, sans faire varier les autres parties de l'accouplement.
Les surfaces hachurées des diagrammes représentent la mesure de la grandeur de l'ensemble de l'action d'amortissement des chocs.
Pour les lignes d'élasticité des figures la et 2a, on peut égale- ment prévoir de la tension primitive.
REVENDICATIONS.
1.) Accouplement élastique à corps élastiques se trouvant dans la direction de l'axe, caractérisé par le fait que deux ba- gues de pression (4) concentriques à l'arbre peuvent se visser en sens opposé sur ltune des moitiés (6) de l'accouplement et sont assemblées avec l'autre moitié (1) de l'accouplement par un chapeau (2) de manière à se déplacer en sens opposé, mais sans pouvoir tourner.