Dispositif déformable pour la transmission d'un couple de rotation L'objet de la présente invention est un dispositif capable de transmettre un couple de rotation et de se déformer à volonté. De tels dispositifs déjà con nus sont constitués, par exemples par les arbres ou les accouplements flexibles.
Dans ces dispositifs déjà connus, on utilise, en général, un ressort à boudin, mais ces ressorts pré sentent, dans certains cas, des inconvénients dus aux propriétés particulières des éléments utilisés.
Ainsi, les ressorts à boudin ne sont pas suscep tibles d'être fabriqués à des dimensions extrêmement petites, de façon à pouvoir, dans de telles condi tions, transmettre un couple appréciable de l'un des éléments qu'ils relient à l'autre.
En outre, un ressort à boudin présentant une flexibilité suffisante dans le sens axial ou dans le sens latéral, est par là même, susceptible d'un cer tain enroulement, c'est-à-dire que les deux éléments entre lesquels ce ressort est fixé peuvent se mou voir en rotation l'un par rapport à l'autre d'un cer tain angle, ce qui est désavantageux lors de certaines utilisations.
Un ressort à boudin présentant les propriétés dé sirées à la torsion, soumet les arbres et les paliers adjacents à de fortes contraintes.
Lorsqu'on utilise des ressorts à boudins pour transmettre un couple de rotation, il est nécessaire d'avoir recours à des dispositifs supplémentaires pour assujettir les extrémités du ressort, ce qui com plique ces dispositifs connus et peut empêcher leur utilisation dans certains cas où la place disponible est limitée ou lorsqu'il est nécessaire que le dispositif présente une très grande sécurité de service.
La présente invention a pour but de créer un dispositif déformable de transmission d'un couple qui ne présente aucun des inconvénients mention nés plus haut et qui soit capable de transmettre d'une façon tout à fait sûre un couple d'importance rela tivement grande sans déformation angulaire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diverses sortes d'exécution du dispositif selon l'in vention.
La fig. 1 est une vue en élévation de la première forme d'exécution ; la fig. 2 en est une vue en coupe perpendicu laire à. l'axe, selon la ligne 2-2 de la fig. 1 ; la fig. 3, une vue en coupe longitudinale partielle selon la ligne 3-3 de la fig. 1 ; la fig. 4, une vue analogue à celle de la fig. 3, de la seconde forme d'exécution ;
les fig. 5 et 6, des vues en coupe analogues à celle de la fig. 3, d'une troisième et d'une quatrième formes d'exécution, et la fig. 7, une vue en élévation partielle analo gue à celle de la fig. 1 d'une cinquième forme d7exé- cution.
Le dispositif représenté au dessin constitue un accouplement flexible. Cet accouplement peut être utilisé pour relier un arbre entraînant à un arbre entraîné, mais le dispositif qui va être décrit, pour rait aussi être fabriqué sous une forme différente, et former, par exemple, lui-même un arbre flexible. Il ne différerait alors d'un accouplement flexible que par le fait qu'il serait plus long.
L'accouplement représenté à la fig. 1, comprend une paire d'éléments extrêmes 10 et 11, reliés par une portion centrale 12 flexible. Chacun des élé ments extrêmes 10 et 11 est relié à un arbre 13, 14 dont l'un est un arbre entraînant tandis que l'autre est un arbre entraîné.
Les extrémités 10 et 11 du dispositif décrit peu vent être reliées de différentes façons aux organes entraînant et entraîné. Ainsi, ces éléments pour raient être fixés à des brides solidaires respective- ment des extrémités des arbres 13 et 14. Ils peu vent être clavetés sur ces arbres, se trouver en prise avec des éléments d'engrenage, être reliés à des bielles, etc.
Dans le dispositif de la fig. 1, les éléments 10 et 11 présentent chacun une fente 15 qui s'étend radialement et qui leur donne une certaine élasti cité, les éléments extrêmes 13 et 14 étant engagés à force et maintenus élastiquement dans des ouver tures axiales de ces éléments.
La portion centrale flexible 12 du dispositif d'ac couplement décrit est venue d'une seule pièce avec les éléments 10 et 11. Elle forme, comme on le voit à la fig. 3, une bande de matière 16 en forme d'hé lice dont les deux extrémités se rattachent respecti vement aux éléments 10 et 11.
La bande 16 présente une section rectangulaire et s'étend en hélice autour de l'axe du dispositif. La section rectangulaire de cette bande présente une épaisseur b qui se mesure dans le sens axial et une largeur a qui se mesure dans le sens radial. La lar geur<I>a</I> est supérieure à l'épaisseur<I>b.</I> Comme on le voit en outre à la fig. 3, l'espace compris entre deux spires de la bande hélicoïdale 16 est approximati vement égal en largeur à l'épaisseur de la bande b.
De cette façon, il est possible d'obtenir une certaine flexibilité dans le sens latéral, qui permet à l'ac couplement de se déformer à volonté tout en con servant une rigidité suffisante dans le sens de la ro tation, de sorte que cet accouplement est capable de transmettre un couple relativement important de l'arbre 13 à l'arbre 14 sans que ses extrémités ne subissent une rotation relative importante.
Le dispositif représenté à la fig. 1 est de lon gueur relativement courte. Toutefois, dans une va riante, il pourrait naturellement être beaucoup plus long, la portion flexible 12 pouvant alors être dé formée de façon à transmettre un couple de rotation entre deux arbres dont les axes sont orientés à 1800, l'un de l'autre. La largeur dans le sens radial de la bande 16, indiquée par a peut selon les formes d'exécution possibles, varier dans une grande me sure. Dans une autre forme d'exécution, cette bande 16 pourrait s'étendre jusqu'à l'axe du dispositif.
D'autre part, dans certains types d'installations, il peut être nécessaire que la fente hélicoïdale formée entre les spires de la bande 16 s'étende elle-même jusqu'au voisinage de l'axe du dispositif.
Dans l'exécution représentée à la fig. 4, on voit que la bande 16 s'étend jusqu'à l'axe de l'accouple ment et que des portions 17 de matières qui s'éten dent entre les différentes spires de la bande 16, re lient ces spires.les unes aux autres selon l'axe du dispositif. Ainsi, la distance entre les différentes spi res reste invariable grâce aux éléments 17, ce qui assure une disposition régulière des contraintes à l'intérieur du dispositif.
En outre, la présence de ces portions 17 stabilise les arêtes intérieures des élé ments du dispositif, ce qui, dans certaines installa tions particulières est particulièrement indiqué. Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 5, la bande 16 présente une section trapézoïdale. Les faces antérieures et postérieures 18 et 19 de cette bande, ne sont pas parallèles. Elles sont incli nées l'une vers l'autre lorsqu'on se rapproche de l'axe. Ainsi, la distance entre les arêtes intérieures de la bande hélicoïdale 16 est supérieure à la dis tance entre les arêtes extérieures des différentes spi res de cette bande.
Dans la forme d'exécution repré sentée à la fig. 6, la disposition est inverse en ce sens que les faces 18' et 19' antérieures et posté rieures de chaque bande divergent en se rapprochant de l'axe, de sorte que la distance entre les arêtes extérieures des deux spires successives est supérieure à la distance entre les arêtes intérieures de deux spires successives. Cette dernière disposition est par ticulièrement avantageuse lorsque le dispositif est fabriqué selon certains procédés tels que l'injection ou le moulage.
Enfin, dans la fig. 7, est représenté un accouple ment dont la portion centrale élastique 12 forme une bande 16' qui diffère de celle qui est repré sentée à la fig. 1 par le fait que l'épaisseur de cette bande selon l'axe du dispositif augmente à mesure qu'on se rapproche de la portion extrême 10 de l'accouplement qui est relié à l'arbre 13. Cette aug mentation de l'épaisseur de la bande 16' assure une rigidité accrue de l'accouplement au voisinage de son point de connexion. Il est évident qu'à l'autre extré mité du dispositif, c'est-à-dire au voisinage du point où la bande 16' est reliée à l'extrémité 11 l'épais seur de la bande 16' augmente également.
Les dispositifs décrits plus haut présentent de nombreux avantages.
Tout d'abord, ils peuvent être fabriqués à des dimensions extrêmement réduites et servir donc à accoupler les arbres miniatures. En outre, ils peu vent être fabriqués d'une façon remarquablement simple puisqu'ils sont tous constitués d'une seule pièce, dont les deux extrémités sont rigides alors que la portion centrale est flexible. Les extrémités des arbres reliés par l'accouplement flexible peuvent être facilement assujetties à ces extrémités rigides. Du fait que la bande décrite présente sa plus grande dimen sion dans le sens radial, la déformation du dispositif décrit dans le sens d'une rotation reste extrêmement faible. Le couple de rotation est donc transmis sans déformation bien que les axes entre lesquels le cou ple est transmis puissent faire entre eux des angles variant dans de grandes limites.
Enfin, dans la forme d'exécution représentée à la fi-. 4, les connexions qui sont ménagées entre les différentes spires selon l'axe du dispositif assurent une stabilisation parfaite du dispositif flexible.
Deformable device for transmitting a rotational torque The object of the present invention is a device capable of transmitting a rotational torque and of being deformed at will. Such devices already known consist, for example, of shafts or flexible couplings.
In these already known devices, a coil spring is generally used, but these springs present, in certain cases, drawbacks due to the particular properties of the elements used.
Thus, coil springs are not capable of being manufactured to extremely small dimensions, so as to be able, under such conditions, to transmit an appreciable torque from one of the elements which they connect to the other. .
In addition, a coil spring having sufficient flexibility in the axial direction or in the lateral direction, is thereby capable of a certain winding, that is to say that the two elements between which this spring is fixed can be seen to rotate relative to each other at a certain angle, which is disadvantageous in certain uses.
A coil spring with the desired torsional properties subjects shafts and adjacent bearings to high stress.
When using coil springs to transmit rotational torque, it is necessary to resort to additional devices for securing the ends of the spring, which complicates these known devices and may prevent their use in certain cases where the available space is limited or when it is necessary for the device to have very high operating safety.
The object of the present invention is to create a deformable device for transmitting a torque which does not exhibit any of the drawbacks mentioned above and which is capable of transmitting a torque of relatively large importance in a completely safe manner without angular deformation.
The appended drawing shows, by way of example, various kinds of execution of the device according to the invention.
Fig. 1 is an elevational view of the first embodiment; fig. 2 is a section view perpendicular to it. the axis, along line 2-2 of FIG. 1; fig. 3, a view in partial longitudinal section along line 3-3 of FIG. 1; fig. 4, a view similar to that of FIG. 3, of the second embodiment;
figs. 5 and 6, sectional views similar to that of FIG. 3, of a third and of a fourth embodiments, and FIG. 7, a partial elevational view similar to that of FIG. 1 of a fifth embodiment.
The device shown in the drawing constitutes a flexible coupling. This coupling can be used to connect a driving shaft to a driven shaft, but the device which will be described, could also be manufactured in a different form, and form, for example, itself a flexible shaft. It would then differ from a flexible coupling only in that it would be longer.
The coupling shown in fig. 1, comprises a pair of end elements 10 and 11, connected by a flexible central portion 12. Each of the end elements 10 and 11 is connected to a shaft 13, 14, one of which is a driving shaft while the other is a driven shaft.
The ends 10 and 11 of the device described can be connected in different ways to the driving and driven members. Thus, these elements could be fixed to flanges integral with the ends of the shafts 13 and 14 respectively. They can be keyed to these shafts, be in engagement with gear elements, be connected to connecting rods, etc. .
In the device of FIG. 1, the elements 10 and 11 each have a slot 15 which extends radially and which gives them a certain elasticity, the end elements 13 and 14 being forcibly engaged and held elastically in the axial openings of these elements.
The flexible central portion 12 of the coupling device described is formed in one piece with the elements 10 and 11. It forms, as seen in FIG. 3, a band of material 16 in the form of a helix, the two ends of which are attached to the elements 10 and 11 respectively.
The strip 16 has a rectangular section and extends in a helix around the axis of the device. The rectangular section of this strip has a thickness b which is measured in the axial direction and a width a which is measured in the radial direction. The width <I> a </I> is greater than the thickness <I> b. </I> As can also be seen in fig. 3, the space between two turns of the helical strip 16 is approximately equal in width to the thickness of the strip b.
In this way, it is possible to obtain a certain flexibility in the lateral direction, which allows the coupling to deform at will while retaining sufficient rigidity in the direction of rotation, so that this coupling is capable of transmitting a relatively large torque from the shaft 13 to the shaft 14 without its ends undergoing significant relative rotation.
The device shown in FIG. 1 is relatively short in length. However, in a variant, it could naturally be much longer, the flexible portion 12 then being able to be deformed so as to transmit a torque between two shafts whose axes are oriented at 1800, one from the other. . The radial width of the strip 16, indicated by a, may vary to a great extent depending on the possible embodiments. In another embodiment, this strip 16 could extend as far as the axis of the device.
On the other hand, in certain types of installations, it may be necessary for the helical slot formed between the turns of the strip 16 to extend itself to the vicinity of the axis of the device.
In the execution shown in FIG. 4, it can be seen that the strip 16 extends as far as the axis of the coupling and that portions 17 of material which extend between the different turns of the strip 16, link these turns. to others along the axis of the device. Thus, the distance between the various turns remains invariable thanks to the elements 17, which ensures a regular arrangement of the stresses inside the device.
In addition, the presence of these portions 17 stabilizes the internal edges of the elements of the device, which, in certain particular installations, is particularly indicated. In the embodiment shown in FIG. 5, the strip 16 has a trapezoidal section. The anterior and posterior faces 18 and 19 of this strip are not parallel. They are inclined towards each other when approaching the axis. Thus, the distance between the interior edges of the helical strip 16 is greater than the distance between the exterior edges of the various turns of this strip.
In the embodiment shown in FIG. 6, the arrangement is the reverse in the sense that the front and rear faces 18 'and 19' of each strip diverge as they approach the axis, so that the distance between the outer edges of the two successive turns is greater than the distance between the interior edges of two successive turns. This latter arrangement is particularly advantageous when the device is manufactured according to certain processes such as injection or molding.
Finally, in fig. 7, a coupling is shown, the resilient central portion 12 of which forms a strip 16 'which differs from that which is shown in FIG. 1 by the fact that the thickness of this strip along the axis of the device increases as one approaches the end portion 10 of the coupling which is connected to the shaft 13. This increase in thickness of the strip 16 'ensures increased rigidity of the coupling in the vicinity of its connection point. It is obvious that at the other end of the device, that is to say in the vicinity of the point where the strip 16 'is connected to the end 11, the thickness of the strip 16' also increases.
The devices described above have many advantages.
First of all, they can be made to extremely small dimensions and therefore serve to couple miniature shafts. In addition, they can wind be manufactured in a remarkably simple way since they are all made of a single piece, the two ends of which are rigid while the central portion is flexible. The ends of the shafts connected by the flexible coupling can be easily secured to these rigid ends. Due to the fact that the strip described has its largest dimension in the radial direction, the deformation of the device described in the direction of rotation remains extremely low. The torque is therefore transmitted without deformation although the axes between which the neck is transmitted can form between them angles varying within large limits.
Finally, in the embodiment shown in fi-. 4, the connections which are made between the different turns along the axis of the device ensure perfect stabilization of the flexible device.