Mécanisme d'accouplement à ressort hélicoïdal La présente invention a pour objet un mécanisme d'accouplement à ressort hélicoïdal, destiné à être utilisé, par exemple, avec un arbre menant tournant continuellement, en vue de déterminer un entraîne ment intermittent du mécanisme de sortie, au gré de l'utilisateur ou au moyen d'un dispositif de com mande automatique.
Les mécanismes d'accouplement à ressort de type connu, dans lesquels des tambours d'accouplement menant et mené coaxiaux, circulaires et pouvant tourner l'un par rapport à l'autre sont, par exemple, entourés par les spires d'un ressort d'accouplement hélicoïdal à friction dans une relation d'ajustement à charge préalable, sans être par ailleurs reliés à ceux- ci, entrent automatiquement en action pour trans mettre le couple dans un seul sens entre le tambour menant et le tambour mené (étant entendu que le tambour menant tourne continuellement) et cessent d'agir, comme dans le cas d'une libération dans une position, définie,
par l'interruption de la rotation des spires du ressort associées au tambour menant. Si l'inertie ou la force vive du dispositif relié au tam bour mené est suffisante, ce dispositif; au cours de la désolidarisation de l'accouplement, amènera les spires du ressort d'accouplement associées au tam bour menant à se dérouler ou à s'écarter radialement de ce tambour, ce qui fait qu'elles n'exerceront pas un blocage par dépassement de course sur celui-ci mais, à moins que le dispositif mené soit alors empê ché de tourner en sens inverse,
par exemple grâce à un dispositif de verrouillage ou de blocage s7oppo- sant à une telle rotation ou bien grâce à un dispositif de friction monté dans le dispositif mené, les spires du ressort associées au tambour menant seront ra menées, grâce à l'énergie emmagasinée dans le res- sort (action de rebondissement), en contact de fric tion (dépassement de course) avec le tambour me nant, ce qui provoque un broutement, une corrosion par usure ou attrition et un échauffement indésira ble des éléments constitutifs de l'accouplement.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. Le mécanisme d'accouple- ment qui en fait l'objet comprend un tambour me nant entraîné en rotation dans un seul sens à une vitesse prédéterminée, un tambour mené situé dans le même axe que le tambour menant, un ressort héli coïdal d'accouplement dont les parties de spires. sont appliquées par une charge préalable radialement con tre les tambours respectifs avec lesquels elles ne sont pas reliées d'une.
autre manière, ce qui fait que le ressort a une action d'autoserrage pour entrainer le tambour mené à ladite vitesse, un épaulement de li bération, qui vient en prise avec une spire du ressort associée au tambour menant et qui est disposé cir- conférentiellement en face du ressort dans le sens d'entraînement, un dispositif de désolidarisation de l'accouplement, comprenant un organe d'arrêt pou vant venir en contact avec l'épaulement de libération pour désolidariser le mécanisme d'accouplement.
Le mécanisme selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un organe d'inertie, relié à la spire du ressort associée au tambour mené et sup porté de manière à tourner librement autour de l'axe des tambours par rapport à ceux-ci, cet organe d'iner tie ayant une masse suffisante, en fonction de la vi tesse prédéterminée précitée, pour pouvoir tourner par rapport à l'organe d'arrêt et pour écarter les spires, associées au tambour menant, radialement du tambour menant, après que l'épaulement de libéra tion est arrêté par l'organe d'arrêt,
l'organe d'inertie comportant un épauleront de verrouillage qui est orienté circonférentiellement à l'opposé du sens d'en traînement, et des surfaces de verrouillage étant dis posées pour venir en prise avec l'épaulement de ver rouillage, de manière à empêcher un rebondissement de l'organe d'inertie qui serait suffisant pour per mettre la remise en contact partielle ou totale avec le tambour menant des spires associées à ce dernier.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du mécanisme d'accouplement objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe centrale longitudinale de ce mécanisme d'accouplement.
La fig. 2 est une vue, principalement en coupe transversale, faite par 2-2 de la fig. 1.
On a illustré sur le dessin un tambour menant 1 qui est supporté par un arbre menant 2 tournant de façon continue dans ses paliers (non représentés). Le tambour 1 est fixé au moyen d'une clavette 3. Un tambour mené 5, illustré sous forme du moyeu d'une poulie située dans l'axe du tambour menant 1, est supporté par un palier 6 sur une partie tubulaire 7 du tambour menant 1. Les tambours sont mainte nus associés par un dispositif, tel que l'ensemble 8, qui comprend une bague élastique et une rondelle et qui est fixé à la partie tubulaire 7 du tambour 1.
La surface 10 du tambour menant 1 et la sur face 11 du tambour mené 5 sont, de préférence, des surfaces de cylindres ayant le même diamètre, for mées respectivement sur les tambours 1 et 5 entre des épaulements 13 et 15, qui sont situés axialement en face l'un de l'autre et qui fixent la position d'un res sort d'accouplement 20 en vue de son fonctionne ment contre les surfaces 10 et 11.
Le diamètre de la surface périphérique interne des spires du ressort 20 est, lorsque celui-ci est détendu, inférieur au dia mètre des surfaces 10 et 11 des tambours, ce qui fait que chaque partie terminale du ressort est sou mise à une action d'autoserrage sur le tambour cor respondant. -De ce fait, le ressort 20 se serre de lui= même automatiquement pour entrainer la poulie (le tambour 5) dans le sens de rotation de l'arbre 2 qui, si le ressort est enroulé à gauche, est le sens indiqué par les flèches des fig. 1 et 2.
Pour désolidariser l'accouplement, on a prévu comme représenté, un élément d'arrêt, tel qu'un plon geur 22. La face de droite 22a du plongeur, par rap port à la fig. 2, est disposée dans le trajet de rota tion d'un épaulement de libération 24 que présente une couronne 25, qui est supportée de manière à tourner librement par rapport au tambour menant 1 et qui est coaxiale à ce dernier quant à une surface circulaire 26 formée sur ce tambour.
Le plongeur 22 est actionné pour être amené dans une position de désolidarisation de l'accouplement par un dispositif élastique, de préférence un ressort hélicoïdal 30 qui, comme illustré, est soumis à une action antagoniste par un mécanisme à solénoïde 31. Le solénoïde est excité par un courant provenant d'une source pour que le mécanisme d'accouplement puisse transmettre un couple.
On voit que la couronne de libération 25 est fixée à la spire terminale du ressort d'accouple ment 20 qui est associée au tambour menant, par exemple par un doigt 27, courbé vers l'extérieur et appartenant à la spire terminale, qui est logé dans un évidement 28 de la couronne 25.
Un organe d'inertie 32 est représenté comme étant constitué par une couronne, qui est supportée de manière à tourner librement sur une surface cir culaire 33 du tambour mené 5, coaxialement à celle- ci. On voit que les deux couronnes 25 et 32 sont en gagées télescopiquement en 33' pour maintenir les extrémités juxtaposées des couronnep en alignement tout en permettant un mouvement angulaire libre en tre les deux couronnes.
Les surfaces périphériques internes des couronnes 25 et 32, lorsque les diverses spires du ressort d'accouplement 20 (fig. 1) sont ser rées sur les tambours, sont approximativement à la même distance radiale des surfaces périphériques ex ternes des spires. De ce fait, les couronnes servent à empêcher un mouvement de déroulement indésira ble des diverses. spires du ressort pendant la désoli- darisation de l'accouplement qu'on va maintenant dé crire.
L'organe d'inertie 32 est fixé à la partie termi nale extrême du ressort d'accouplement 20 qui est as sociée au tambour mené, du fait que son doigt 34 est engagé dans un évidement 35 de la couronne 32.
Pendant le fonctionnement, on voit que lorsque la face d'arrêt 22a du plongeur porte contre l'épau lement de libération 24 de la couronne 25, l'organe d'inertie 32 peut tourner au-delà de la partie termi nale arrêtée du ressort d'accouplement 20 qui est associée au tambour menant, et dérouler le ressort pour qu'il cesse de porter contre les surfaces 10 et 11 des tambours.
Le dispositif est conçu de manière que le mouvement de dépassement de course de l'or gane d'inertie 32 fasse passer un épaulement de ver rouillage 36 de l'organe d'inertie de sa position il lustrée par un trait interrompu sur la fig. 2, qu'il oc cupe pendant le contact de serrage du ressort d'ac couplement avec les surfaces des. tambours, à une position (non représentée) située un peu au-delà de la face de verrouillage 22b du plongeur 22.
Grâce au dépassement de course dans le sens des aiguilles d'une montre, la surface de verrouillage de l'épaule ment 36 peut venir buter contre la face 22b du plon geur pendant le rebondissement suivant du ressort lorsqu'il tente de s'appliquer de nouveau contre les surfaces 10 et 11 des tambours d'accouplement.
On peut utiliser un seul plongeur, ou un élément analogue, pour désolidariser l'accouplement et pour bloquer le ressort 20 d'accouplement dans une posi tion de libération des tambours, représentée sur la fig. 2, du fait que l'épaulement de libération 24 de la couronne 25 est conçu de manière à s'étendre ra- diâlement plus loin à partir de l'axe du tambour que l'épaulement de verrouillage 36 de la couronne 32, et du fait qu'on a prévu, au voisinage de l'épaule- ment 36,à gauche de celui-ci, par rapport à la fig. 2,
.une rampe 40 qui se rapproche progressivement de l'axe du tambour et qui se raccorde à la périphérie extérieure de la couronne 32. De ce fait, quand le solénoïde 31 est désexcité, l'extrémité supérieure du plongeur 22, comme illustré sur la fig. 2, est amenée par le ressort 30 complètement en contact de sur face contre l'épaulement de libération 24 de la cou ronne 25.
Ensuite, pendant que l'épaulement de ver rouillage 36 dépasse l'extrémité arrêtée du ressort d'accouplement, l'extrémité supérieure du plongeur est progressivement déplacée vers l'extérieur par la rampe 40, grâce à quoi le ressort 30 peut amener le plongeur 22 contre l'épaulement de verrouillage, dans une position empêchant le rebondissement du ressort.
On choisit la masse de l'organe d'inertie 32 en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre 2 et des caractéristiques d'élasticité du ressort d'accouplement 20, de manière que l'épaulement de verrouillage 36 dépasse toujours la couronne 25 en venant dans la position de verrouillage.
Il est difficile de réaliser des ressorts d'accouple- ment de manière que les parties de leurs spires ter minales situées aux extrémités opposées, c'est-à-dire les doigts 27 et 34, conservent toujours entre elles une inclinaison particulière par rapport à l'axe du ressort. Une manière de remédier à cette difficulté, tout en maintenant une inclinaison mutuelle pouvant être prédéterminée entre l'épaulement de libération 24 de la couronne 25 et l'épaulement de verrouillage 36 de la couronne 32 avant la désolidarisation de l'accouplement,
consiste à prévoir une série d'évide ments dans l'une ou l'autre des couronnes, par exem ple les évidements 28a et 28b, etc., pratiqués dans la couronne 25 (fig. 2) ou dans les deux. Il en résulte que l'évidement approprié est choisi pour recevoir le doigt du ressort, ce qui fait que, lorsque le ressort se contracte en s'appliquant sur les surfaces 10 et 11 des tambours, l'épaulement de verrouillage 36 est dans une relation appropriée de retard dans son dé placement vis-à-vis de la surface que présente l'épau lement de libération 24 par rapport au sens de rota tion.
Ce qui précède permet de voir que le tambour mené 5 et le mécanisme qui y est relié peuvent être arrêtés brusquement dès que le plongeur 22 porte contre l'épaulement de libération 24, bien que le ressort soit dilaté et verrouillé à distance des tam bours d'accouplement associés. En outre, la charge peut avoir n'importe quelle valeur désirée de dépas sement de course libre et non nécessairement une va leur particulière, sans influencer de manière nuisible la dilatation et le verrouillage du ressort d'accouple ment.
Bien que la surface 22a d'arrêt de l'accouple- ment et la surface 22b verrouillant l'organe d'inertie soient prévues sur un élément commun, ce qui rend la structure plus économique, on peut prévoir des élé ments distincts (non représentés) munis de surfaces d'arrêt et de verrouillage appropriées, destinées à por- ter contre les épaulements des couronnes, auquel cas il est évident que les plans de rotation des épaule ments des couronnes seront plus espacés que ceux qui sont illustrés ici.
Etant donné que le ressort d'accouplement 20 n'est relié aux surfaces 10 et 11 des tambours que par une liaison par friction, il peut se déplacer axia- lement à ces surfaces, particulièrement quand toutes ses spires cessent d'être bloquées sur les surfaces des tambours au cours de la désolidarisation, comme dé crit ci-avant. Il est opportun d'empêcher un contact axial du ressort arrêté 20 de l'accouplement avec le tambour rotatif menant 1, par exemple avec son épaulement 13. Une nervure annulaire 37, fraisée dans la couronne de libération 25, empêche ce con tact.
Coil Spring Coupling Mechanism The present invention relates to a coil spring coupling mechanism, for use, for example, with a continuously rotating drive shaft, to determine intermittent drive of the output mechanism, at the option of the user or by means of an automatic control device.
Spring coupling mechanisms of known type, in which drive and driven coupling drums which are coaxial, circular and rotatable with respect to each other are, for example, surrounded by the turns of a spring of The helical friction coupling in a preloaded adjustment relationship, without otherwise being connected thereto, automatically kicks in to transmit torque in one direction only between the driving drum and the driven drum (it being understood that the leading drum rotates continuously) and cease to act, as in the case of a release in a defined position,
by interrupting the rotation of the coils of the spring associated with the driving drum. If the inertia or the live force of the device connected to the driven drum is sufficient, this device; during the disconnection of the coupling, will cause the coils of the coupling spring associated with the drum leading to unwind or to move away radially from this drum, which means that they will not exert a blocking by protrusion of stroke on it but, unless the driven device is then prevented from turning in the opposite direction,
for example, thanks to a locking or blocking device opposing such a rotation or else thanks to a friction device mounted in the driven device, the turns of the spring associated with the driving drum will be driven, thanks to the stored energy in the spring (rebounding action), in frictional contact (overrun) with the driving drum, which causes chattering, corrosion by wear or attrition and undesirable heating of the components of the coupling.
The object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks. The coupling mechanism which forms the subject of it comprises a rotating drum driven in one direction at a predetermined speed, a driven drum situated in the same axis as the driving drum, a cooidal coil spring for coupling including parts of turns. are pre-loaded radially against the respective drums with which they are not connected with one.
another way, whereby the spring has a self-clamping action to drive the driven drum at said speed, a release shoulder, which engages with a coil of the spring associated with the driving drum and which is disposed circumferentially in front of the spring in the driving direction, a device for disconnecting the coupling, comprising a stop member able to come into contact with the releasing shoulder to disconnect the coupling mechanism.
The mechanism according to the invention is characterized in that it comprises an inertia member, connected to the coil of the spring associated with the driven drum and supported so as to rotate freely around the axis of the drums with respect to them. Ci, this inertia member having sufficient mass, as a function of the above-mentioned predetermined speed, to be able to rotate relative to the stop member and to separate the turns, associated with the driving drum, radially from the driving drum, after the release shoulder is stopped by the stopper,
the inertia member comprising a locking shoulder which is oriented circumferentially opposite to the direction of dragging, and locking surfaces being arranged to engage with the worm shoulder, so as to prevent rebounding of the inertia member which would be sufficient to allow partial or total return to contact with the drum leading the turns associated with the latter.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the coupling mechanism which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a longitudinal central section of this coupling mechanism.
Fig. 2 is a view, mainly in cross section, taken at 2-2 of FIG. 1.
There is illustrated in the drawing a driving drum 1 which is supported by a driving shaft 2 rotating continuously in its bearings (not shown). The drum 1 is fixed by means of a key 3. A driven drum 5, illustrated in the form of the hub of a pulley located in the axis of the driving drum 1, is supported by a bearing 6 on a tubular part 7 of the drum. driving 1. The drums are kept associated by a device, such as the assembly 8, which comprises an elastic ring and a washer and which is fixed to the tubular part 7 of the drum 1.
The surface 10 of the driving drum 1 and the surface 11 of the driven drum 5 are preferably surfaces of rolls having the same diameter, formed respectively on the drums 1 and 5 between shoulders 13 and 15, which are located axially. opposite each other and which fix the position of a coupling resistor 20 for its operation against surfaces 10 and 11.
The diameter of the inner peripheral surface of the coils of the spring 20 is, when the latter is relaxed, less than the diameter of the surfaces 10 and 11 of the drums, so that each end part of the spring is subjected to a spring action. self-tightening on the corre sponding drum. -Therefore, the spring 20 tightens itself automatically to drive the pulley (drum 5) in the direction of rotation of shaft 2 which, if the spring is wound on the left, is the direction indicated by the arrows in fig. 1 and 2.
In order to separate the coupling, there is provided, as shown, a stop element, such as a plunger 22. The right face 22a of the plunger, with respect to FIG. 2, is disposed in the rotational path of a release shoulder 24 provided by a ring 25, which is supported so as to rotate freely with respect to the driving drum 1 and which is coaxial with the latter with respect to a circular surface 26 formed on this drum.
The plunger 22 is actuated to be brought into a position of disconnection from the coupling by an elastic device, preferably a coil spring 30 which, as illustrated, is subjected to an antagonistic action by a solenoid mechanism 31. The solenoid is energized. by current from a source so that the coupling mechanism can transmit torque.
It can be seen that the release crown 25 is fixed to the end turn of the coupling spring 20 which is associated with the driving drum, for example by a finger 27, bent outwards and belonging to the end turn, which is housed in a recess 28 of the crown 25.
An inertia member 32 is shown as being constituted by a ring, which is supported so as to rotate freely on a circular surface 33 of the driven drum 5, coaxially therewith. It can be seen that the two rings 25 and 32 are telescopically secured at 33 ′ to keep the juxtaposed ends of the rings in alignment while allowing free angular movement between the two rings.
The inner peripheral surfaces of the rings 25 and 32, when the various turns of the coupling spring 20 (Fig. 1) are clamped to the drums, are approximately the same radial distance from the outer peripheral surfaces of the turns. Therefore, the crowns serve to prevent unwanted unwinding movement of the various. turns of the spring during the desolidarization of the coupling which will now be described.
The inertia member 32 is fixed to the extreme end part of the coupling spring 20 which is associated with the driven drum, due to the fact that its finger 34 is engaged in a recess 35 of the crown 32.
During operation, it can be seen that when the stop face 22a of the plunger bears against the release shoulder 24 of the crown 25, the inertia member 32 can rotate beyond the stopped end part of the spring. coupling 20 which is associated with the driving drum, and unwind the spring so that it stops bearing against the surfaces 10 and 11 of the drums.
The device is designed so that the movement of exceeding the stroke of the inertia member 32 causes a worm shoulder 36 of the inertia member to pass from its position it is shiny by a dotted line in FIG. 2, which it oc cupe during the clamping contact of the coupling spring with the surfaces of. drums, in a position (not shown) located a little beyond the locking face 22b of the plunger 22.
Thanks to the clockwise overrun, the locking surface of the shoulder 36 can come up against the plunger face 22b during the next rebound of the spring when it attempts to apply pressure. again against the surfaces 10 and 11 of the coupling drums.
A single plunger, or the like, can be used to disengage the coupling and to lock the coupling spring 20 in a drums release position, shown in FIG. 2, because the release shoulder 24 of the crown 25 is designed to extend considerably farther from the axis of the drum than the locking shoulder 36 of the crown 32, and so that provision has been made, in the vicinity of the shoulder 36, to the left thereof, with respect to FIG. 2,
.a ramp 40 which gradually approaches the axis of the drum and which connects to the outer periphery of the ring 32. Therefore, when the solenoid 31 is de-energized, the upper end of the plunger 22, as illustrated in the figure fig. 2, is brought by the spring 30 completely in surface contact against the release shoulder 24 of the crown 25.
Then, as the rusting worm shoulder 36 passes the stopped end of the coupling spring, the upper end of the plunger is gradually moved outward by the ramp 40, whereby the spring 30 can bring the plunger 22 against the locking shoulder, in a position preventing spring rebound.
The mass of the inertia member 32 is chosen as a function of the speed of rotation of the shaft 2 and of the elasticity characteristics of the coupling spring 20, so that the locking shoulder 36 always exceeds the crown 25 coming into the locked position.
It is difficult to make coupling springs in such a way that the parts of their terminal turns located at the opposite ends, that is to say the fingers 27 and 34, always maintain a particular inclination between them with respect to the spring axis. One way of overcoming this difficulty, while maintaining a mutual inclination which can be predetermined between the release shoulder 24 of the crown 25 and the locking shoulder 36 of the crown 32 before the coupling is disconnected,
consists in providing a series of recesses in one or the other of the crowns, for example the recesses 28a and 28b, etc., made in the crown 25 (fig. 2) or in both. As a result, the appropriate recess is chosen to receive the spring finger, so that when the spring contracts by pressing on the surfaces 10 and 11 of the drums, the locking shoulder 36 is in a relationship. appropriate delay in its displacement vis-à-vis the surface presented by the release shoulder 24 with respect to the direction of rotation.
From the above it can be seen that the driven drum 5 and the mechanism connected to it can be stopped abruptly as soon as the plunger 22 bears against the release shoulder 24, although the spring is expanded and locked away from the drums d. 'associated mating. Further, the load can have any desired amount of free stroke overshoot and not necessarily a particular one, without adversely affecting the expansion and locking of the coupling spring.
Although the mating stop surface 22a and the inertia member locking surface 22b are provided on a common element, which makes the structure more economical, separate elements can be provided (not shown. ) provided with suitable stopping and locking surfaces intended to bear against the crown shoulders, in which case it is obvious that the planes of rotation of the crown shoulders will be more spaced than those illustrated here.
Since the coupling spring 20 is connected to the surfaces 10 and 11 of the drums only by a friction connection, it can move axially to these surfaces, particularly when all of its turns cease to be blocked on the sides. surfaces of the drums during separation, as described above. It is expedient to prevent axial contact of the stopped spring 20 of the coupling with the driving rotary drum 1, for example with its shoulder 13. An annular rib 37, milled into the release ring 25, prevents this contact.