Accouplement limiteur de couple La présente invention a pour objet un accouplement limiteur de couple à débrayage automatique selon la revendication du brevet principal, c'est-à-dire compre nant deux plateaux coaxiaux meneur et mené mobiles axialement l'un par rapport à l'autre, des billes serrées élastiquement entre ces plateaux, ces billes engagées par tiellement dans des cavités des plateaux rendant ces der niers solidaires en rotation tant que les cavités des deux plateaux sont en regard, et des moyens de guidage,
soli daires en rotation de l'un des plateaux et formant pour les billes des fentes de guidage destinées à déplacer ra- dialement les billes dégagées des cavités pour les amener à rouler sur des zones continues des plateaux lors du déclenchement de l'accouplement, dans lequel, en posi tion enclenchée de l'accouplement, chaque bille est ser rée entre deux sièges circulaires d'un diamètre plus petit que celui de la bille, et les fentes de guidage, dans leurs parties en regard des sièges du plateau, solidaire des moyens de guidage, sont agencées de façon que les billes basculant hors de leurs sièges en écartant les plateaux soient libres de rouler pendant leur basculement,
cha cune uniquement au contact de points de ces sièges dia métralement opposés par rapport au centre de la bille.
Dans une forme d'exécution de cet accouplement, après le déclenchement de l'accouplement, l'organe de guidage central, entraîné par les billes, tourne à la moitié de la vitesse de rotation du plateau meneur, pratiquement sans offrir de résistance apréciable et partant, sans pro voquer l'usure des billes. Le plateau meneur peut ainsi rester en mouvement sans inconvénient après le déclen chement de l'accouplement.
Du fait que l'organe de guidage tourne par rapport aux plateaux meneur et mené, on rencontre toutefois quelques difficultés lors du réenclenchement de l'accou plement, car il s'agit alors de ramener dans une position angulaire relative définie les trois organes de l'accouple- ment tout en ramenant également les billes dans les cavi tés des plateaux meneur et mené.
Pour atteindre ce résultat, il est nécessaire de main tenir l'organe de guidage et l'un des plateaux dans une position relative telle que les fentes de guidage coïncident avec les cavités de ce plateau pendant qu'on fait tourner l'autre plateau par rapport au premier plateau dans le sens opposé à celui de leur mouvement relatif se pro duisant lors du déclenchement, pour ramener les billes dans la partie des fentes en regard des cavités.
Cette exigence a conduit à prévoir un outil spécial permettant de tenir l'organe de guidage et le plateau associé dans une position relative déterminée pendant qu'on fait tour ner l'autre plateau. La nécessité de recourir à un outil spécial rend le réenclenchement peu aisé et il est en outre indispensable que l'accouplement soit alors acces sible.
L'invention vise à fournir un accouplement dans le quel le réenclenchement soit plus facile et puisse être effectué par une simple rotation de l'un ou l'autre des plateaux, meneur ou mené, rotation qui peut éventuelle ment être provoquée à distance et ne nécessite l'emploi d'aucun outil.
A cette fin, l'accouplement objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'entraîne ment unidirectionnel établi entre un organe central com portant les fentes et l'un des plateaux et qui est agencé de manière qu'après déclenchement de l'accouplement, l'organe central vienne s'accoupler à ce plateau lorsque les plateaux sont tournés l'un par rapport à l'autre dans le sens opposé à celui de leur mouvement relatif se pro duisant lors du déclenchement de l'accouplement,
le dis positif d'entraînement étant agencé de manière que l'accouplement de l'organe central et du plateau se pro duise uniquement pour une ou plusieurs positions angu laires dans lesquelles les fentes de guidage sont en regard des cavités du plateau, et les fentes étant agencées de sorte que cette rotation de l'organe central ramène les billes dans les cavités des deux plateaux meneur et mené, en vue de réenclencher l'accouplement.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'accouplement objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan d'un mécanisme d'en traînement d'un tapis roulant comprenant cette forme d'exécution de l'accouplement.
La fig. 2 est une coupe .axiale de l'accouplement en position enclenchée.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne M-111 dé la fig. 2. - _ La fig. 4 est une vue analogue à la fig. 3, montrant la position des pièces alors que l'accouplement est dé clenché et que l'organe meneur tourne encore.
Les fig. 5 et 6 sont des coupes suivant les lignes V-V et VI-VI des fig. 3 et 4, à plus grande échelle. - L'installation représentée à la fig. 1 comporte un accouplement limiteur de couple 9 comprenant des pla teaux d'accouplement meneur 10 et mené 11, montés pour tourner autour<U>d'un</U> -axe commun =12. Le- plateau meneur 10 est relié à un moteur 13 par un arbre 13a et un train d'engrenages 13b, tandis que-le-plateau mené 11 est relié à un rouleau d'entraînement d'un tapis 14, par un manchon 14a_ et un arbre 14b,
le plateau. meneur 10 étant libre en rotation sur le manchon 14a.
Le plateau mené 11 est claveté sur le manchon 14a de façon à pouvoir coulisser axialement sur celui-ci. Il est poussé élastiquement vers le plateau 10 par un res sort 15 (fig. 2). Les plateaux 10 et 11 comportent des séries de cavités 16 et 17 dont les embouchures cons tituent des sièges 16a, 17a pour des billes 18 servant à transmettre le couple d'un plateau à l'autre.
Entre les plateaux latéraux 10 et l l est disposé- un plateau de guidage central 19 qui peut tourner par rap port aux deux plateaux meneur et mené.
Le plateau 19 comporte des fentes de guidage 20 dont les deux bords opposés 20a et 20b rectilignes et parallèles sont orientés suivant une direction inclinée d'un angle compris entre 40 et 50o par rapport à un rayon R passant par le centre de la partie terminale intérieure 20c de chaque fente (fig. 3).
La partie terminale intérieure 20e de chaque fente coïncide avec les cavités 16, 17 tandis que leur partie terminale extérieure 20d est décalée radialement par rap port à ces cavités. La largeur des lumières est légèrement supérieure au diamètre des billes 18, de sorte que les billes peuvent non seulement avancer librement le long des fentes mais aussi, au moment du déclenchement de l'accouplement, basculer initialement suivant une direc tion angulaire correspondant à la direction instantanée du mouvement relatif entre les cavités 16 et 17. Ceci per met le dégagement des billes par roulement hors des cavités 16 et 17.
L'inclinaison de chaque fente 20 par rapport au rayon R correspondant est telle que l'extrémité extérieure 20d est située à l'arrière de l'extrémité intérieure 20e, pour le sens de rotation normal du plateau meneur 10 indiqué par la flèche A (fig. 3). Le plateau meneur 10 comporte une came en étoile 21 fixée au plateau par des vis 22. La came 21 a un nombre de bosses 23 et de creux 24 égal à celui des fentes 20, les creux 24 étant alignés radia lement avec les parties terminales intérieures 20c des fentes, tandis que les bosses s'étendent entre les fentes.
Lorsqu'une surcharge se produit et que le plateau meneur 10 commence à dépasser le plateau 19, les bos ses 23 de la came 21 solidaire de ce plateau 10 viennent porter contre les billes et les repoussent vers les parties terminales extérieures 20d des fentes 20, hors de l'ali gnement des cavités. Comme visible à la fig. 5, chaque creux 24 de la came 21 dépasse radialement d'une petite distance la partie terminale intérieure 20c de la fente.
20 voisine, mais de manière à rester hors du contact de la bille 18 engagée dans les sièges l6a et 17a pour ne gêner en aucune façon le mouvement de roulement circonfé- rentiel initial de la bille à l'instant où elle se dégage des cavités 16, 17.
L'angle de la came 21 est aussi chanfreiné en 26 (fig. 5 et 6), de sorte que les billes ne touchent pas une arête extérieure vive, mais une face d'appui 25 (fig. 6), ce qui évite une usure indésirable de la came.
Un dispositif d'entraînement à < c roue libre est pré vu entre le plateau de guidage 19 et le plateau meneur 10. Ce dispositif comprend trois cliquets 27 pivotés cha cun sur une goupille 28 fichée dans le plateau 10. Les cliquets 27 sont dirigés vers l'arrière par rapport au sens de rotation normal du plateau meneur 10, indiqué par la - flèche A sur la fig. 3 et peuvent s'engager dans des dents de rochet 29 découpées à la périphérie du plateau de .guidage 19.
- Les dents 29 comprennent des faces d'appui 30 orientées radialement et contre lesquelles viennent buter des faces d'extrémité 31 des cliquets 27 qui sont sollicités par des ressorts de rappel 32.
Ainsi, lorsqu'une surcharge se produit et que le pla teau meneur 10 commence à tourner dans le sens de la flèche A par rapport au plateau mené -11, le plateau meneur 10 reste libre de tourner dans ce sens par rap port au plateau de guidage 19.
Les billes 18 sont alors déplacées par la came 21 jusque dans les parties terminales extérieures 20d des fentes 20, comme représenté à la fig. 4, et roulent dans le sens de rotation du plateau meneur 10 (flèche A) mais à la, moitié -de la vitesse angulaire de ce plateau. Sous la poussée des billes 18 qui roulent contre les extrémités extérieures 20d des fentes 20, -le plateau de guidage 19 tourne alors dans le même sens que le plateau meneur 10, mais à la demi-vitesse de ce dernier correspondant à la vitesse d'avancement des billes, et les cliquets 27 sautent sur les dents de rochet 29.
Lorsque les billes 18 atteignent les-- extrémités extérieures 20d des fentes 20, l'usure des billes et des extrémités des fentes restera né gligeable du fait que les billes roulent sur les surfaces des plateaux entre lesquelles elles sont serrées et ne font que porter légèrement contre les extrémités des fentes du plateau de guidage 19 alors libre de tourner.
Pour réenclencher l'accouplement, après arrêt du pla teau meneur 10, on fait tourner l'un des deux plateaux extérieurs de façon à produire une rotation relative entre ces deux plateaux qui soit en sens opposé à la rotation relative se produisant quand le plateau meneur 10 dépas se le plateau mené 11 lors du déclenchement. Si on désire rétablir l'enclenchement en tournant le plateau meneur 10, il convient ainsi de le tourner dans le sens opposé à celui indiqué par la flèche A (fig. 3).
La rotation relative inversée des deux plateaux 10 et 11a poux conséquence de faire rouler les billes à demi- vitesse dans un sens opposé à celui indiqué par la flèche A. Par suite de leur contact avec les extrémités exté rieures 20d des fentes, les billes 18 exercent alors un couple sur le plateau dé guidage 19 qui tourne alors dans le sens de déplacement des billes et à la même vites se que ces dernières, c'est-à-dire à la moitié de la vitesse du plateau meneur 10 qui, par conséquent, tourne alors par rapport au plateau de guidage 19, en sens opposé à celui indiqué par la flèche A, jusqu'à ce que les cliquets 27 tombent dans les dents de rochet 29.
L'engagement des cliquets 27 contre la face 30 accouple le plateau de guidage 19 et le plateau meneur 10 dans une position angulaire dans laquelle les extrémités intérieures 20c des fentes 20 côincident avec les cavités 16 du plateau me neur 10.
Alors que le plateau de guidage 19 a tourné avec les billes 18 roulant selon une trajectoire circonférentielle, les billes sont restées aux extrémités extérieures 20d des fentes 20. Dès que le plateau de guidage 19 est entraîné par les cliquets 27 du plateau meneur 10, lequel continue de tourner en arrière par rapport au plateau mené 11, les bords extérieurs inclinés des fentes 20 exercent sur les billes 18 une force dirigée selon la flèche F (fig. 4) qui a une composante dirigée vers l'axe de l'accouplement, qui oblige les billes 18 à se déplacer le long des fentes 20,
vers leurs extrémités intérieures 20e alors alignées avec les cavités 16 du plateau meneur 10.
La poursuite du mouvement de rotation en sens oppo sé à celui indiqué par la flèche A amène alors les billes dans les cavités 17 du plateau mené 11, dès que les cavi tés 16 et 17 sont en regard, de sorte que l'accouplement est alors réenclenché.
On remarque que cette rotation relative en sens inver se des organes d'entrée et de sortie de l'accouplement peut être effectuée d'un point situé à distance de l'ac couplement, en faisant tourner l'arbre d'entrée 13a ou l'arbre de sortie 14b par exemple. Elle ne nécessite l'emploi d'aucun outil et l'accouplement peut être logé sans inconvénient dans un carter fermé.
Dans une variante, l'accouplement représenté pour rait être utilisé de manière que le plateau 10 constitue l'organe mené et le plateau 11 l'organe meneur. Les cli- quets 27 constituant un dispositif d'entraînement uni directionnel entre un des plateaux latéraux et le plateau de guidage central pourraient également être disposés sur le plateau central pour coopérer avec une denture établie sur un plateau latéral. Enfin, d'autres types de dispositifs d'entraînement unidirectionnel pourraient être établis entre ces organes.
The present invention relates to a torque limiting coupling with automatic disengagement according to the claim of the main patent, that is to say comprising two coaxial lead and driven plates movable axially with respect to the another, balls clamped elastically between these plates, these balls partially engaged in cavities of the plates making these latter integral in rotation as long as the cavities of the two plates are facing each other, and guide means,
rotating solids of one of the plates and forming guide slots for the balls intended to radically displace the balls released from the cavities to cause them to roll on continuous zones of the plates when the coupling is triggered, in which, in the engaged position of the coupling, each ball is clamped between two circular seats of a diameter smaller than that of the ball, and the guide slots, in their parts facing the seats of the plate, integral with the guide means, are arranged so that the balls tilting out of their seats by moving the plates apart are free to roll during their tilting,
each only in contact with points of these seats diametrically opposed to the center of the ball.
In one embodiment of this coupling, after the coupling is triggered, the central guide member, driven by the balls, rotates at half the speed of rotation of the leader plate, practically without offering appreciable resistance and hence, without causing wear of the balls. The leader plate can thus remain in motion without inconvenience after the coupling has been released.
Due to the fact that the guide member rotates relative to the driver and driven plates, there are however some difficulties during the re-engagement of the coupling, because it is then a matter of bringing the three members of the coupling into a defined relative angular position. coupling while also bringing the balls back into the cavities of the leader and driven plates.
To achieve this result, it is necessary to hold the guide member and one of the plates in a relative position such that the guide slots coincide with the cavities of this plate while the other plate is rotated by relative to the first plate in the direction opposite to that of their relative movement produced during triggering, to bring the balls back into the part of the slots facing the cavities.
This requirement has led to the provision of a special tool making it possible to hold the guide member and the associated plate in a determined relative position while the other plate is rotated. The need to use a special tool makes reclosing not very easy and it is also essential that the coupling be accessible.
The invention aims to provide a coupling in which reclosing is easier and can be carried out by a simple rotation of one or the other of the plates, driver or driven, rotation which can possibly be caused remotely and not requires the use of no tools.
To this end, the coupling object of the invention is characterized in that it comprises a unidirectional drive device established between a central member comprising the slots and one of the plates and which is arranged so that after triggering of the coupling, the central member comes to couple to this plate when the plates are rotated with respect to each other in the direction opposite to that of their relative movement occurring when the plate is released. 'coupling,
the drive device being arranged so that the coupling of the central member and the plate occurs only for one or more angular positions in which the guide slots face the cavities of the plate, and the slots being arranged so that this rotation of the central member brings the balls back into the cavities of the two leader and driven plates, with a view to re-engaging the coupling.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the coupling object of the invention.
Fig. 1 is a plan view of a driving mechanism of a treadmill comprising this embodiment of the coupling.
Fig. 2 is an axial section of the coupling in the engaged position.
Fig. 3 is a section taken along line M-111 of FIG. 2. - _ Fig. 4 is a view similar to FIG. 3, showing the position of the parts while the coupling is disengaged and the driver is still rotating.
Figs. 5 and 6 are sections along lines V-V and VI-VI of fig. 3 and 4, on a larger scale. - The installation shown in fig. 1 comprises a torque limiter coupling 9 comprising driver 10 and driven 11 coupling plates, mounted to rotate around <U> a </U> -common axis = 12. The drive plate 10 is connected to a motor 13 by a shaft 13a and a gear train 13b, while the driven plate 11 is connected to a drive roller of a belt 14, by a sleeve 14a and a tree 14b,
the tray. leader 10 being free to rotate on sleeve 14a.
The driven plate 11 is keyed on the sleeve 14a so as to be able to slide axially on the latter. It is pushed elastically towards the plate 10 by a res out 15 (fig. 2). The plates 10 and 11 include a series of cavities 16 and 17, the mouths of which constitute seats 16a, 17a for balls 18 serving to transmit the torque from one plate to the other.
Between the side plates 10 and 11 is disposed a central guide plate 19 which can rotate with respect to the two leading and driven plates.
The plate 19 has guide slots 20, the two opposite edges 20a and 20b of which are rectilinear and parallel are oriented in a direction inclined at an angle of between 40 and 50o with respect to a radius R passing through the center of the inner terminal part 20c of each slot (fig. 3).
The inner end part 20e of each slot coincides with the cavities 16, 17 while their outer end part 20d is radially offset with respect to these cavities. The width of the slots is slightly greater than the diameter of the balls 18, so that the balls can not only advance freely along the slots but also, when the coupling is released, initially tilt in an angular direction corresponding to the direction instantaneous movement of the relative movement between the cavities 16 and 17. This allows the release of the balls by rolling out of the cavities 16 and 17.
The inclination of each slot 20 with respect to the corresponding radius R is such that the outer end 20d is located behind the inner end 20e, for the normal direction of rotation of the leader plate 10 indicated by the arrow A ( fig. 3). The driver plate 10 has a star cam 21 fixed to the plate by screws 22. The cam 21 has a number of bosses 23 and recesses 24 equal to that of the slots 20, the recesses 24 being radially aligned with the inner end portions. 20c of the slits, while the bumps extend between the slits.
When an overload occurs and the leader plate 10 begins to exceed the plate 19, the bos ses 23 of the cam 21 integral with this plate 10 come to bear against the balls and push them back towards the outer end parts 20d of the slots 20, out of the alignment of the cavities. As visible in fig. 5, each hollow 24 of the cam 21 radially protrudes a small distance from the inner end part 20c of the slot.
20 adjacent, but so as to remain out of contact with the ball 18 engaged in the seats 16a and 17a so as not to interfere in any way with the initial circumferential rolling movement of the ball as it emerges from the cavities 16 , 17.
The angle of the cam 21 is also chamfered at 26 (fig. 5 and 6), so that the balls do not touch a sharp outer edge, but a bearing face 25 (fig. 6), which avoids a unwanted cam wear.
A freewheel drive device is provided between the guide plate 19 and the driver plate 10. This device comprises three pawls 27 each pivoted on a pin 28 inserted in the plate 10. The pawls 27 are directed towards the rear with respect to the normal direction of rotation of the driver plate 10, indicated by the - arrow A in fig. 3 and can engage in ratchet teeth 29 cut at the periphery of the guide plate 19.
- The teeth 29 comprise bearing faces 30 oriented radially and against which abut the end faces 31 of the pawls 27 which are biased by return springs 32.
Thus, when an overload occurs and the leader plate 10 begins to rotate in the direction of arrow A relative to the driven plate -11, the leader plate 10 remains free to rotate in this direction with respect to the control plate. guidance 19.
The balls 18 are then moved by the cam 21 as far as the outer end parts 20d of the slots 20, as shown in FIG. 4, and roll in the direction of rotation of the leader plate 10 (arrow A) but at half the angular speed of this plate. Under the pressure of the balls 18 which roll against the outer ends 20d of the slots 20, the guide plate 19 then rotates in the same direction as the leader plate 10, but at the half-speed of the latter corresponding to the speed of advancement of the balls, and the pawls 27 jump on the ratchet teeth 29.
When the balls 18 reach the outer ends 20d of the slots 20, wear on the balls and the ends of the slots will remain negligible because the balls roll on the surfaces of the plates between which they are clamped and only wear slightly. against the ends of the slots of the guide plate 19 then free to rotate.
To re-engage the coupling, after stopping the leader plate 10, one of the two outer plates is rotated so as to produce a relative rotation between these two plates which is in the opposite direction to the relative rotation occurring when the leader plate 10 exceeds the driven plate 11 when triggering. If you wish to restore the engagement by turning the driver plate 10, it should thus be turned in the direction opposite to that indicated by arrow A (fig. 3).
The reverse relative rotation of the two plates 10 and 11a results in the balls rolling at half speed in a direction opposite to that indicated by the arrow A. As a result of their contact with the outer ends 20d of the slots, the balls 18 then exert a torque on the guide plate 19 which then rotates in the direction of movement of the balls and at the same speed as the latter, that is to say at half the speed of the leader plate 10 which, by Therefore, then rotates relative to the guide plate 19, in the direction opposite to that indicated by the arrow A, until the pawls 27 fall into the ratchet teeth 29.
The engagement of the pawls 27 against the face 30 couples the guide plate 19 and the driver plate 10 in an angular position in which the inner ends 20c of the slots 20 coincide with the cavities 16 of the leader plate 10.
While the guide plate 19 has rotated with the balls 18 rolling in a circumferential path, the balls have remained at the outer ends 20d of the slots 20. As soon as the guide plate 19 is driven by the pawls 27 of the driver plate 10, which continues to rotate backwards with respect to the driven plate 11, the inclined outer edges of the slots 20 exert on the balls 18 a force directed according to the arrow F (fig. 4) which has a component directed towards the axis of the coupling, which forces the balls 18 to move along the slots 20,
towards their interior ends 20e then aligned with the cavities 16 of the leader plate 10.
The continuation of the rotational movement in the direction opposite to that indicated by the arrow A then brings the balls into the cavities 17 of the driven plate 11, as soon as the cavities 16 and 17 are facing each other, so that the coupling is then re-engaged.
Note that this relative rotation in the reverse direction of the input and output members of the coupling can be performed from a point located at a distance from the coupling, by rotating the input shaft 13a or l 'output shaft 14b for example. It does not require the use of any tools and the coupling can be accommodated without inconvenience in a closed housing.
In a variant, the coupling shown could be used so that the plate 10 constitutes the driven member and the plate 11 the lead member. The pawls 27 constituting a uni-directional drive device between one of the side plates and the central guide plate could also be placed on the central plate to cooperate with a set of teeth established on a side plate. Finally, other types of unidirectional drive devices could be established between these members.