Accouplement mécanique La présente invention a trait<B>à</B> un accouplement mécanique dit Joint d'Oldham destiné<B>à</B> -transmettre un couple de l'un<B>à</B> l'autre de deux arbres pouvant être mal alignés.
Les joints d'Oldham sont bien connus et sont très employés et diverses modifications de détails ont été <B>déjà</B> proposées qui n'ont pas entraîné<B>de</B> modifica tions<B>de</B> leur structure, Cependant, dam le cas de servo-mécanismes <B>à</B> réponse rapide, les joints d'Oldham classiques ont présenté certains inconvénients se manifestant par la q,uas,!-i#m,possi,bi,lité <B> & </B> transmettre des couples, avec un fort degré de linéarité et une absence<B>à</B> la fois d'inertie et de jeu entre les !arbres.
L'objet de la présente invention est donc -un per fectionnement des joints d'Oldham palliant les incon- vénients rappelés ci-dessus.
Conformément<B>à</B> l'invention, l'accouplement mé canique destiné<B>à</B> accoupler deux arbres pax-allèles pouvant être mal alignés, comprend deux plateaux latéraux tournants respectivement avec les arbres aux quels ils sont connectés et un organe central situé entre eux, cet organe central présentant quatre -enco ches réparties de façon symétrique sur sa périphérie aux extrémités respectivement de deux diamètres peT- pendiculaires l'un<B>à</B> lautre, chacun des plateaux laté raux comportant deux tenons s'étendant dans la<B>di-</B> rection de l'axe et situés aux,extrénutés d"un même diamètre,
ces deux -tenons s'engageant dans les en coches correspondantes de l'organe central, cette dis position autorisant un déplacement radial limité de l'organe central par rapport aux plateaux latéraux tournant avec leurs arbres respectifs et corrigeant de cette façon<B>le</B> mauvais alignement entre eux.
De façon préférentielle, l'organecentral estun, pla teau plat et les plateaux latéraux sont profiles de façon<B>à</B> -transmettre les forces appliquées sur leurs tenons d'extrémité<B>à</B> parbre coirrespondant suivant les lignes droites et sous un angle tel que ces plateaux travaillent en flexion plutôt qu#entorsion comme cela est habituellement<B>le</B> cas.
Le dessin annexé représente un accouplement connu et,<B>à</B> titre d'exemple, des fonnes & exécution de l'accouplement objet de l'invention: La fig. <B>1</B> est une vue en élévation eun joint d'Oldham connu, la fig. 2 est une coupe axiale dune première forme d'exécution, la fig. <B>3</B> est une vue de face d'un organe repré senté<B>à</B> la fig. 2, la fig. 4 est une coupe axiale suivant IV-IV de la fig. <B>3,
</B> la fig. <B>5</B> est une vue encoupe axiale, d#,un organe représenté aux fig. <B>1</B> et 2, suivant V-V <B>de</B> la fig. <B>6,</B> Jù fig. <B>6</B> est une vue de, face correspondant<B>à</B> la fig. <B>5,</B> la fig. <B>7</B> est une coupe amiale 6clat6e d'une se conde forme d#exécution,
la fig. <B>8</B> est une vue de face d'un organe repré- senté <B>à</B> la fig. <B>7,</B> la fig. <B>9</B> est une vue schématique en perspective d'une structure mécanique équivalente<B>à</B> la stmct= d'un organe représenté<B>à</B> lafig. <B>7,</B> la fig. <B>10</B> est une coupe axiale d'une troisième forme dexécution, la fig. <B>11</B> est unie vue de face d'un organe repre- senté <B>à</B> la fig. <B>10,
</B> la fig. 12 est une coupe suivant XII-XII de la fig. <B>11,</B> la fig. <B>13</B> est undiagramme, en peespecuve, mon trant les relations géométriques existant entreles qua tre points d'application des forces dans un organe représenté<B>à</B> la fig., <B><I>10</I> ;
</B> lia fi-. 14 est une vue de face e-un autre organe représenté<B>à</B> la fig. <B>10,</B> la fig. <B>15</B> est une vue de côté correspondant<B>à</B> la figg. 14, -et la fig. <B>16</B> est une autre vue -de côté de l'organe montré aux fig. 14 et<B>15,</B> projeté sur un plan, per pendiculaire au plan de projection ide la fig. <B>15.</B>
Le joint classique d'Oldham ou -accouplement<B>à</B> goupilles croisées montré fig. <B>1</B> etMîterconnectant les arbres la<I>et</I><B>lb</B> comporte deux pièces 2a et<B>2b</B> cla- votées chacune sur un arbre et une pièce centrale<B>3.</B> Les deux pièces latérales 2a et<B>2b</B> sont identiques, cha cune d'elles comprenant une bride en forme de dis que sur la face duquel est découpée une cannelure <I>4a, 4b</I> le long d'undiamètre. La pièce centrale<B>3</B> a la forme d7un disque avec deux languettes diamétrales ou clavettes<I>5a,
<B>5b</B></I> perpendiculaires l'une<B>à</B> l'autre et situées sur les faces opposées pouvant s'engager en glissant dans les cannelures respectives 4a et 4b. Comme cela est bien connu, un accouplement<B>de</B> la sorte transmet un couple d7un des arbres<I>la,<B>lb</B></I> <B>à</B> l#autre même s'ils ne sont pastrès bien afignés mais <B>à</B> la condition qu'ils soient parallèles. Ceci est une conséquence du fait que la pièce intermédiaire<B>3</B> pré sente un certain jeu par rapport aux pièces latérales 2a,<B>2b</B> pendant la rotation des arbres tout en main tenant de façon correcte la transmission du couple entre les deux pièces latérales.
La fig. 2 représente un accouplement<B>à</B> gou pilles croisées. Cet accouplement comporte des piè ces identiques 2a et<B>2b</B> ainsi que la pièce centrale<B>3.</B> Cette pièce centrale est représentée fig. <B>3</B> et 4 et une deis- pièces latérales 2a est représentée fig. <B>5</B> et<B>6.</B> En se reportant d'abord<B>à</B> la construction -des pièces latérales 2a,<B>2b,
</B> on voit que chacune delles corn- porte un manchon<B>6</B> formé par un alésage conique<B>7</B> pour permettre un engagement par force avec un em bout conique correspondantsur l#arbre. Deux bras<B>8</B> et<B>9</B> s'étendent radialement <B>à</B> partir du manchon, cha cun d'eux comportant des tenons ou clavettes<B>10-11</B> s'étendant parallèlement<B>à</B> l'axe. La pièce centrale est un disque plat ayant la forme approximative d7unc croix de malte. La pièce<B>3</B> présente un alésage cen tral 12 et son périmètre extérieur comporte quatre encoches<B>13</B> placées<B>à 900</B> l'une de l'autre.
Les -côtés externes des encoches<B>13</B> se rejoignent par des sur faces concaves 14 pour réduire l'inertie. Les encoi- ches <B>13</B> sont dimensionnéesde façon<B>à</B> pouvoir enga ger pair glissement des clavettes ou tenons<B>10</B> et<B>11</B> des pièces latérales<B>de</B> l'accouplement.
On constate ainsi en comparant -ce joint avec celui ,classique de la fig. <B>1</B> quil <B>y</B> a deux modifications principales introduites.
La première est que lie couplage entre la pièce centrale<B>3</B> et les pièces latérales 2a,<B>2b</B> est réalisé <B>à</B> l'aide de petites portions,de cannelures limitées aux extrémité<B>de</B> deux diamètres croisés et non plus par des cannelures s'étendant tout le long des diamètres. La correction de ralignement des arbres la et<B>lb</B> sera la même dans les deux cas.
Elles sera faite par des clavettes<B>1</B> Oa et<B>1<I>l</I></B>a de la pièce latérale 2a effectuant radi,a#lem#m,t de légers mouvements glissants dans les canine] lures correspondantes 13 -et 14 de la pièce cen- ,
trale <B>3</B> et par les clavettes<B>1</B> Ob et<B>1<I>1</I> b</B> de la pièce<B>2b</B> et glissant de la même façon dans -les cannelures<B>15</B> et l6de la pièce<B>3.</B> Toutefois lalimitation du glissement entre les trois pièces<B>à</B> des courtes portions radiales de cannelures situées le plus loin possible de Paxe, rend possible un positionnement extrêmement précis des points d'application ctde transmissiondes. forces d'une pièce latérale<B>à</B> la pièce centrale, puis, àl'autre pièce latérale<B>;
</B> cette disposition contribue<B>à</B> réduire Ir, jeu angulaire qui tend<B>à</B> exister dans l'accouplement et améliore iles opérations d'usinage des pièces. En même temps, la rigiditéangulaire étant augmentée, Pinertic du système est réduite.
La seconde modification réside dans le fait que l'accouplement -ne subit pas -deffort de torsion pen dant son fonctionnement, comme c#esit <B>le</B> cas avec l'accouplement classique<B>de</B> la fig. <B>1</B> où latransmis- sion du couple entre lies pièces 2a et<B>2b</B> et la pièce centrale est effectuée dans deux plans transversaux déplacés axialement l'un par rapport<B>à</B> l'autre, et en opposition par rapport au plan médian transversal de<B>la</B> pièce<B>3 ;
</B> ces plans sont déterminés par les posi tions des centres de pression également déplacés<B>le</B> long de l'axe des cannelures 4a-5act 4b-5b respecti vement. Les moments de torsion appliqués<B>à</B> la pièce centrale<B>3</B> peuvent avoirdes valeurs -importantes pré judiciables au fonctionnement précis de Paccouple- ment, on particulier associés<B>à</B> des siervo-mécamsines délicats.
Dans l'accouplement<B>de</B> la fi#g. 2, les points par où se transmet le couple sont tous situés dans le plan transvezsal médian dela pièce centrale<B>3</B> de sorte que les efforts de torsion sont complètement suppri més ou du moins fortement réduits. Comme le montre le diagramme vectoriel de la fig. <B>3,</B> les quatre hras ide la pièce<B>3</B> travaillent seulement<B>à</B> la compression et<B>à</B> la tension, les forces étant transmises entre les quatre points d'application suivant des lignes droites dans un plan commun, le long des côtés d'un carré.
Dans ces conditions, comme la pièce centrale de Pac- couplement ne subit plus -d'effort de torsion,, son épaisseur peut être réduite ainsi que son inertie.
La fig. <B>7</B> apporte une modification<B>à</B> l'accouple ment présenté fig. 2. Non seulement la pièce centrale <B>3</B> ne subit plus d7efforts de torsion, mais également les pièces latérales 2a et<B>2b,</B> dont les formes sont modifiées.
De fait, dans ce cas, les surfaces exter- nies <B>15</B> et<B>16</B> des pièces latérales 2a et<B>2b</B> présentent, dans un plan axial, une inclinaison allant des tenons <B>10-11</B> transmettant les forces,<B>à</B> la région externe du manchon<B>6.</B> Ces.
surfaces inclinées contribuent àtrans- mettre au manchon<B>6</B> les forces appliquées aux te nons<B>10-11,</B> le long des lignes droites faisant avec raxe de l'accouplement un angle inférieur #à <B>900.</B> On comprendra ce phénomène plus, facilementen -se ile- portant au diagramme de la fig. <B>9</B> où chacun des bras inclinés<B>15,
16</B> est assilrnlhl'é <B>à</B> une poutre en console ayant une extrémité fixée<B>à</B> l'arbre et son extréinflté libre sen éloignant vers les points d'application<B>10</B> et<B>11 de</B> lia force. En outre, chacune des poutres ci ancrée, en un point lintermédiaire de sa longueur,<B>à</B> une traverse<B>17</B> représentant les flasques des pièces latérales 2a et<B>2b</B> de l#accou.plement représenté fig. <B>7.</B> Dans ces conditions,
il appardit que les -forces appJi- quées aux tenons<B>10-11</B> feront travailler les bras<B>15</B> et<B>16</B> -on flexion qui lestrammettront <B>à</B> Parbre, <B>1</B> sans qu'aucune partir, -de lia structure soit soumise<B>à</B> un effort de torsion. Un accouplement de<B>ce</B> type pré- santera une rigidité beaucoup plus grande et une inertie beaucoup plus petite pour un couple donné.
L'accouplement mécanique peut être équipé d'un dispositif limitant<B>le</B> couple appliqué, consistant en des éléments travaillant en cisaillement au-delà dune valeur de couple prédéterminée. Un dispositif -de <B>ce</B> genre -est -montré fig. <B>10</B> qui n'estpas essentiellement différente de la fig. <B>7,</B> les pièces 2a et<B>3</B> n'étant pas modifiées.
La pièce latérale<B>2b</B> test remplacée par un ensemble de, deux éléments<B>18</B> -et<B>19</B> interconnectés par l'intermédiaire des éléments<B>à</B> cis#,lement 20 et 2<B>1.</B> L#6l6men;t <B>18</B> (fig. <B>10, 11</B> et 12) a la forme, d'un, manchon 24,avec un,al,6sage,coniqu;e 7bdans lequel on peut introduire<B>à</B> force un embout<B>de</B> forme cor respondante de l'arbre<B>lb</B> ;
,cemanchon possède,6ga, lement deux bras en cône<B>25</B> s'étendant dans deux directions opposées présentant des trous<B>26, 27</B> pro ches de leursextrémités externes. Lautre élément<B>19</B> coopérant avec Pélément <B>18</B> comporte une portion d'un manchon cylindrique<B>28</B> entourant<B>le</B> manchon 24<B>de</B> l'élément<B>18</B> et -des brides radiales engageant les brides<B>25</B> de l'élément<B>18,</B> des trous<B>29, 30</B> corres pondant aux trous<B>26, 27</B> des flasques<B>25.</B> Des gou- pill, es de cisaillement 20,
21 peuvent être insérées dans les trous aliignés <B>26-29</B> :et<B>27-30</B> pour inter connecter les 61éments <B>18-19</B> en rotation aussi long temps que le wuplie transmis entre eux ne dépasse pas la résistance au cisaillement dos goupilles 20-21 convenablement calibrées.
Deux tenons axiaux 22,<B>23</B> (seul 22 étant repré senté fi-.<B>10)</B> protubienit de Pautre extrémité du man chon<B>28</B> de l'élément<B>19</B> et peuvent s'engager dans les encoches<B>13</B> correspondantes de la pièce cen- traie <B>3.</B>
En fonctionnement,<B>il</B> est évident qu'aussi long temps que le couplietransmis ne dépasse pas la force <B>de</B> cisaillement des goupilles 20, 21, les éléments<B>18</B> et<B>19</B> tournant fixés l'un<B>à</B> l'autre et que l'accouple ment de la fig. <B>10</B> fonctionne alors comme celui -de la fig. <B>7.</B> Si le couple dépasse cette force de cisiaille- ment, les goupilles se rompent et l'élément<B>19</B> peut tourner librement par rapport<B>à</B> l'élément<B>18</B> et<B>à</B> l'arbre<B>lb<I>;
</I></B> il n'y a plus transmission de couple entre les goupilles 22,<B>23</B> de l'élément<B>19</B> let lapièce cen trale<B>3, le,</B> couplage entre les arbres la<I>et<B>lb</B></I> -est rompu.
On notera que les -éléments de cisaillement 20, 21 sont de préférence situés -le plus loin possible #de, -l'axe de l'accouplement, commemontré, defaçon <B>à</B> dimi- nuer le moins possible la rigiditéde l'ensemble.
Dans ces conditions, les tenons 22 et<B>23</B> étant également situés le plus loin possible de 1%xe, on trouve avan tageux. de placer les quatre points 20, 21, 22 et<B>23</B> aux sommets d'un tétraèdre régulior, comme. -indiqué schématiquement fig. <B>13</B> où les directions des forces appliquêcsaux goupilles de cisaillement et aux tenons lors du fonctionnement, sont représentées par des vecteurs. En, fonctionnement, les forces sont trans mises des goupilles 20, 21 baux tenons 22,<B>23</B> si<B><I>lb</I></B> est Parbre moteur, ou vice versa, exclusivement le long des arêtes du tétraèdre.
L'élément<B>19</B> est,cons- & ui,t de façon<B>à</B> matérialiser les arêtes de ce tétraèdre qui constitue les portions de dimensions nlM'M"iales transmettant les forces. Un exemple de cet élément <B>19</B> est donné fig. 14<B>à 16.</B> En plus de la portion cylindrique du manchon<B>28 déjà</B> mentionnée, et des tenons 22 a<B>23,</B> cet élément<B>19</B> comprend deux portions, généralement -triangulaires<B>31</B> et<B>32</B> cntou- ran,t complètement ce manchon pourdéfinir la sitruc- turc du tétraèdre mentionné.
La pièce qui en ir-6sulte ne sera soumise qu'à des efforts en compression et en tension s#Pxerçant <B>-le</B> long des jarêtesdaitétraëdre, tout effoit de torsion étant supprimé<B>; il</B> en résulte une très grande rigidité et la masse ainsi que Piner- tie de cette pièce sera maintenue àun minùnum. par rappo,rt au couple pouvant être transmis.