CH701208A2 - Dispositif d'embrayage, de freinage, de limitation de couple et de blocage mecanique. - Google Patents

Dispositif d'embrayage, de freinage, de limitation de couple et de blocage mecanique. Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un dispositif d’embrayage, de freinage, de limitation de couple et de blocage mécanique (10) comportant un corps (11) formé d’un premier élément de boîtier (11a) et d’un second élément de boîtier (11b). Le premier élément de boîtier (11a) a une forme cylindrique creuse agencée pour contenir un noyau central (12) de section circulaire, solidaire d’un arbre entraîné (13) et logé dans une cavité intérieure du premier élément de boîtier (11a), le noyau central (12) portant au moins un organe glissant (14) logé dans un alésage (15) ménagé dans le noyau central (12). Le second élément de boîtier (11b) a une forme cylindrique creuse agencée pour contenir un bloc central (16), mobile axialement à l’intérieur d’une cavité coaxiale (17), ménagée dans le second élément de boîtier (11b). Le bloc central (16) comporte au moins une encoche (21) disposée en regard de l’organe glissant (14) et agencée pour coopérer avec lui. Des moyens ressorts (18) sont agencés pour solliciter le noyau central (12) du premier élément de boîtier (11a) en direction du bloc central (16) du second élément de boîtier (11b) pour tendre à amener l’organe glissant (14) au moins partiellement dans l’encoche (21).

Description

Domaine technique
[0001] La présente invention concerne un dispositif d’embrayage, de freinage, ce limitation de couple et de blocage mécanique comportant un corps formé d’un premier élément de boîtier et d’un second élément de boîtier, ledit premier élément de boîtier ayant une forme cylindrique creuse agencée pour contenir un noyau central de section circulaire, solidaire d’un arbre entraîné et logé dans une cavité intérieure dudit premier élément de boîtier, ledit noyau central portant au moins un organe glissant logé dans un alésage ménagé dans ledit noyau central, et ledit second élément de boîtier ayant une forme cylindrique creuse agencée pour contenir un bloc central, mobile axialement à l’intérieur d’une cavité coaxiale ménagée dans ledit second élément de boîtier, ledit bloc central comportant au moins une encoche disposée en regard dudit organe glissant et agencée pour coopérer avec lui.
Technique antérieure
[0002] Pour de nombreuses applications, il est utile de pouvoir utiliser un dispositif d’embrayage, de limiteur de couple, de freinage d’un mouvement, notamment d’un mouvement rotatif, ou de blocage, ce dispositif étant agencé pour déconnecter instantanément une prise de force ou pour appliquer une force progressive pouvant aller jusqu’au blocage intégral empêchant tout déplacement. Les dispositifs connus de ce type comportent habituellement au moins un moyen de friction tel que par exemple au moins un disque et des mâchoires de freinage qui enserrent avec plus ou moins de force le ou les disques.
[0003] Un des inconvénients de ces systèmes connus provient de ce qu’il suffit d’une simple goutte de lubrifiant versé accidentellement sur les mâchoires de freinage ou sur le disque, ou un liquide tel que l’eau par exemple, pour modifier complètement les caractéristiques de freinage du dispositif ou même les annuler. Le dépôt de poussière peut avoir des effets similaires à des produits lubrifiants.
[0004] Enfin, le blocage mécanique complet ne peut pas être garanti avec ce type de dispositif, notamment par le fait que des agents extérieurs peuvent modifier fondamentalement les caractéristiques et l’efficacité du système. En outre, le débrayage d’urgence d’une prise de force de machine, par exemple d’une machine agricole, d’un treuil ou similaire, ne peut être obtenu de façon certaine, même au prix d’équipements complémentaires lourds et coûteux.
Exposé de l’invention
[0005] La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en réalisant un dispositif qui permet d’obtenir un débrayage sûr d’une prise de force, une limitation de couple, un freinage progressif, et éventuellement un blocage complet sans risque de rupture de pièces mécaniques, par des moyens mécaniques dont les caractéristiques sont définies de façon prédéterminée par sa construction et indépendamment de toute présence d’agents extérieurs. Ce dispositif permet en outre de garantir un blocage complet, la force de blocage ou de verrouillage étant définie en fonction des caractéristiques constructives et dimensionnelles de ses composants et sur la base de réglages simples et sûrs.
[0006] Ce but est atteint par le dispositif selon l’invention, tel que défini en préambule, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens ressorts agencés pour solliciter ledit noyau central dudit premier élément de boîtier en direction dudit bloc central dudit second élément de boîtier pour tendre à amener ledit organe glissant au moins partiellement dans ladite encoche.
[0007] Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comporte des moyens de réglage agencés pour provoquer un déplacement axial relatif dudit noyau central et dudit bloc central en fonction du freinage et/ou du blocage mécanique recherchés.
[0008] D’une manière préférée, lesdits moyens ressorts comportent au moins un élément ressort agencé pour agir globalement sur l’ensemble desdits organes glissants.
[0009] Lesdits moyens ressorts comportent avantageusement au moins une rondelle Belleville.
[0010] D’une manière particulièrement avantageuse, le dispositif comporte des moyens de réglage agencés pour provoquer un déplacement axial relatif dudit noyau central et dudit bloc central en fonction d’un seuil de limitation de couple d’un arbre de sortie du dispositif.
[0011] Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de réglage peuvent comprendre un bloc rotatif, cylindrique fileté qui prend appui sur la surface correspondante du bloc central.
[0012] Selon un autre mode de réalisation, lesdits moyens de réglage peuvent comprendre une tige filetée agencée pour agir sur le filetage périphérique d’une douille solidaire du noyau central.
[0013] D’une manière très avantageuse, le dispositif peut comporter des moyens de déclenchement agencés pour ouvrir ce dispositif lorsqu’une valeur de seuil agissant sur un arbre entraîné du dispositif est atteinte.
[0014] Avantageusement, lesdits moyens de déclenchement peuvent comportent deux cames solidaires de deux axes pivotants et couplées à deux tringles actionnées automatiquement par le noyau central pour permettre auxdits organes glissants de sortir des encoches lorsqu’une valeur de seuil agissant sur un arbre entraîné du dispositif est atteinte.
[0015] Selon une variante très avantageuse, le dispositif comporte une chambre hydraulique et des moyens pour relier cette chambre hydraulique avec une source de fluide hydraulique pour commander le déplacement du noyau central et permettre auxdits organes glissants de pénétrer ou de sortir des encoches.
Description sommaire des dessins
[0016] La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre préférées du dispositif de l’invention, en référence aux dessins annexés donnés à titre indicatif et non limitatif, dans lesquels: <tb>la fig. 1a<sep>représente une vue en coupe axiale d’une forme de réalisation du dispositif selon l’invention, dans une position dite ouverte, <tb>la fig. 1b<sep>représente une vue en coupe axiale de la forme de réalisation du dispositif de la fig. 1, dans une position dite fermée, <tb>la fig. 2<sep>représente une variante du dispositif de l’invention selon les fig. 1a et 1B, <tb>les fig. 3a et 3b<sep>sont des vues qui illustrent une variante hydraulique du dispositif de la fig. 2, respectivement en positions dites ouverte et fermée, <tb>la fig. 4<sep>représente une autre variante constructive du dispositif selon l’invention représentée dans le cadre d’une application spécifique, et <tb>la fig. 5<sep>est une vue en perspective qui représente une forme de réalisation avantageuse du noyau central du premier élément de boîtier du dispositif de l’invention.
Meilleures manières de réaliser l’invention
[0017] En référence à la fig. 1a, le dispositif 10 comprend un corps 11 composé d’un premier élément de boîtier 11a et d’un second élément de boîtier 11b contenant un ensemble de composants qui seront décrits ci-dessous. Les deux éléments de boîtiers 11a et 11b ont une forme cylindrique et sont creux. Ils sont positionnées l’un par rapport à l’autre pour former le corps 11, par une série de boulons 11c logés dans des alésages 11d.
[0018] Ledit premier élément de boîtier 11a est agencé pour contenir un noyau central 12 de section circulaire, disposé coaxialement par rapport audit élément de boîtier 11a. Ce noyau central 12 est solidaire d’un arbre 13 qui traverse axialement le premier élément de boîtier 11a. L’arbre 13 est entraîné et, à cet effet, est destiné à être couplé à un mécanisme d’entraînement approprié (non représenté). Le noyau central 12 comporte au moins une série d’organes glissants 14 qui sont montés de façon fixe ou mobile dans ce noyau central 12. Dans l’exemple représenté, les organes glissants 14 sont des galets 14a qui sont montés sur un axe 14b engagé dans un alésage approprié qui est fraisé dans le noyau central 12. Le dispositif comporte de préférence au moins une couronne de galets 14a. Les organes glissants 14 ne sont pas obligatoirement des galets, mais ils pourraient également être des goupilles avec une tête arrondie ou une tête à bille, sollicitée ou non par un ressort.
[0019] Ledit second élément de boîtier 11b contient un bloc central 16, logé dans une cavité 17, et il est pourvu d’au moins une encoche 21, mais de préférence d’un ensemble d’encoches 21 disposées en cercle et correspondant respectivement aux organes glissants 14 du noyau central 12. Le noyau central 12 peut être plus ou moins rapproché du bloc central 16 à l’aide de moyens de réglage 20 agencés pour provoquer un déplacement axial relatif dudit noyau central 12 et dudit bloc central 16 en fonction notamment du seuil de la limitation du couple recherché. Dans l’exemple représenté, les moyens de réglage 20 comportent un bloc rotatif, cylindrique fileté 20a qui prend appui sur la surface correspondante du bloc central 16 et le déplace axialement à l’intérieur de ladite cavité 17, lorsqu’il est mis en rotation.
[0020] Le noyau central 12 est constamment sollicité par des moyens ressorts 18 qui, dans l’exemple représenté, comportent un ou plusieurs ressorts du type rondelles Belleville ou similaires, qui exercent une pression constante et symétrique sur le noyau central et par conséquent sur les organes glissants 14.
[0021] La fig. 1a représente le dispositif 10 dans la position dite ouverte, c’est-à-dire que les organes glissants, en l’occurrence les galets, ne sont pas engagés dans les encoches 21.
[0022] Cette construction est particulièrement simple, économique et efficace parce qu’elle permet de garantir une pression uniforme sur l’ensemble des organes glissants par un réglage unique. Selon le diamètre du corps 11, les éléments glissants peuvent être multipliés et pourraient par exemple être disposés selon deux ou plusieurs couronnes concentriques. Le nombre des ressorts peut également être augmenté selon les dimensions de l’ensemble et selon les limites de couple que l’on souhaite atteindre en fonction des applications envisagées et les contraintes mécaniques concernées. A titre d’exemple, lorsque l’arbre 13 entraîné est une prise de force d’un tracteur agricole, les contraintes sont relativement élevées de sorte que les moyens ressorts mis en œuvre seront relativement importants.
[0023] La fig. 1b est similaire à la fig. 1a, mais le dispositif 10 est en position dite fermée, c’est-à-dire que les organes glissants, en l’occurrence les galets, sont engagés dans les encoches 21. Dans cette position, l’arbre entraîné 13 solidahe du noyau central 12 est couplé à l’arbre 22 solidaire du bloc central 16, de sorte que les deux arbres sont liés. A contrario, dans la position illustrée par la fig. 1a, l’arbre entraîné 13 solidaire du noyau central 12 n’est pas couplé à l’arbre 22 solidaire du bloc central 16, de sorte que les deux arbres sont libres l’un par rapport à l’autre.
[0024] La construction représentée par la fig. 2diffère de la réalisation précédente en ce que le dispositif 10 est équipé de moyens de déclenchement ou «d’ouverture» automatique, qui débrayent automatiquement le dispositif lorsqu’un seuil prédéterminé du couple est atteint. Ces moyens de déclenchement comportent, dans l’exemple illustré, avantageusement deux cames 30 solidaires de deux axes pivotants 31 et coopérant avec deux tringles 32 dont la fonction est décrite ci-dessous. Lorsque la valeur limite ou seuil du couple admis est atteinte, les organes glissants 14 ou galets sortent des encoches 21 et le noyau central 12 remonte (sur la figure) en poussant les tringles 32. Les cames, qui sont de préférence disposées symétriquement de part et d’autre de l’arbre 13, sont actionnées et libèrent le noyau central 12 qui remonte de manière suffisante pour dégager entièrement les galets 14 des encoches 21 et débrayer l’arbre 22 de l’arbre 13. Les cames 30 ont pour fonction d’assurer un débrayage automatique de l’arbre entraîné 22 par rapport à l’arbre moteur 13.
[0025] Une variante dite pneumatique est représentée par les fig. 3a et 3b qui illustrent respectivement la position dite ouverte et la position dite fermée. Dans la position dite ouverte, les organes glissants 14 ne sont pas engagés dans les encoches 21 et dans la position dite fermée, les organes glissants 14 sont engagés dans les encoches 21. Dans cette variante, le déplacement du noyau central 12 est commandé par une chambre hydraulique 40 comportant par exemple une entrée de fluide hydraulique 41 et une sortie 42, l’entrée 41 et la sortie 42 communiquant avec une source de fluide hydraulique (non représentée). La chambre hydraulique pourrait également être pourvue d’une seule embouchure ayant une fonction d’entrée et de sortie. Dans ce cas, elle serait équipée d’une vanne réglable pour déterminer la pression seuil régnant dans la chambre 40. Une entrée de fluide hydraulique dans la chambre 40 provoque le déplacement du noyau central 12 et la pénétration des organes glissants 14 dans les encoches 21. L’évacuation du fluide hydraulique de la chambre 40 permet le déplacement du noyau central dans le sens opposé et le retrait des organes glissants 14 des encoches 21. L’entrée et la sortie de fluide hydraulique peuvent être commandées par tous moyens connus, soit à la demande de l’utilisateur, soit de manière automatique, suite à la détection d’une valeur seuil d’un paramètre au moyen d’un capteur approprié.
[0026] La fig. 4 représente une variante du dispositif 10 adaptée à une application spécifique qui est, par exemple, le couplage d’une poulie de treuil 50 ou similaire. Dans ce cas, l’arbre 13 est entraîné par un moteur 60 auquel il est couplé de manière permanente et l’arbre 22 est couplé à la poulie de treuil 50 de manière permanente. La liaison entre le moteur d’entraînement 60 et la poulie de treuil 50 est sécurisée par l’interposition du dispositif 10 qui assure à la fois la fonction d’embrayage, de limiteur de couple, de freinage et de blocage. Le réglage du seuil limite du couple est effectué par la position relative du noyau central 12 et du bloc central 16. Cette position relative est réglée par une tige filetée ou vis de réglage 51 agissant sur le filetage périphérique d’une douille 52 solidaire du noyau central 12.
[0027] Le noyau central 12 est représenté en perspective par la fig. 5 qui montre la forme cylindrique de cet élément, l’arbre 13 coaxial par rapport audit noyau central 12 et les galets, par exemple au nombre de quatre, qui sont disposés symétriquement par rapport à l’axe de l’arbre 13 et du noyau central 12. Le nombre d’organes glissants 14 et leur forme ne sont pas critiques et dépendent des applications et des dimensions du dispositif.
[0028] L’invention n’est pas limitée aux réalisations individuelles décrites mais s’étend aux combinaisons de réalisations illustrées par les figures ou à des variantes évidentes pour l’homme de l’art, s’inscrivant dans la définition selon les revendications.

Claims (10)

1. Dispositif d’embrayage, de freinage, de limitation de couple et de blocage mécanique (10), comportant un corps (11) formé d’un premier élément de boîtier (11a) et d’un second élément de boîtier (11b), ledit premier élément de boîtier (11a) ayant une forme cylindrique creuse agencée pour contenir un noyau central (12) de section circulaire, solidaire d’un arbre entraîné (13) et logé dans une cavité intérieure dudit premier élément de boîtier (11a), ledit noyau central (12) portant au moins un organe glissant (14) logé dans un alésage (15) ménagé dans ledit noyau central (12), et le second élément de boîtier (11b) ayant une forme cylindrique creuse agencée pour contenir un bloc central (16), mobile axialement à l’intérieur d’une cavité coaxiale (17), ménagée dans ledit second élément de boîtier (11b), ledit bloc central (16) comportant au moins une encoche (21) disposée en regard dudit organe glissant (14) et agencée pour coopérer avec lui, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens ressorts (18) agencés pour solliciter ledit noyau central (12) dudit premier élément de boîtier (11a) en direction dudit bloc central (16) dudit second élément de boîtier (11b) pour tendre à amener ledit organe glissant (14) au moins partiellement dans ladite encoche (21).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de réglage (20) agencés pour provoquer un déplacement axial relatif dudit noyau central (12) et dudit bloc central (16) en fonction du freinage et/ou du blocage mécanique recherchés.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que moyens ressorts (18) comportent au moins un élément ressort agencé pour agir globalement sur l’ensemble desdits organes glissants (14).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens ressorts comportent au moins une rondelle Belleville.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de réglage (20) agencés pour provoquer un déplacement axial relatif dudit noyau central (12) et dudit bloc central (16) en fonction d’un seuil de limitation de couple d’un arbre de sortie (22) du dispositif (10).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage (20) comprennent un bloc rotatif, cylindrique fileté (20a) qui prend appui sur la surface correspondante du bloc central (16).
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage (20) comprennent une tige filetée (51) agencée pour agir sur le filetage périphérique d’une douille (52) solidaire du noyau central (12).
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de déclenchement agencés pour ouvrir le dispositif (10) lorsqu’une valeur de seuil agissant sur un arbre entraîné (22) du dispositif (10) est atteinte.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de déclenchement comportent deux cames (30) solidaires de deux axes pivotants (31) et couplées à deux tringles (32) actionnées automatiquement par le noyau central (12) pour permettre auxdits organes glissants (14) de sortir des encoches (21) lorsqu’une valeur de seuil agissant sur un arbre entraîné (22) du dispositif (10) est atteinte.
10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte une chambre hydraulique (40) et des moyens agencés pour relier ladite chambre hydraulique avec une source de fluide hydraulique pour commander le déplacement du noyau central (12) et permettre auxdits organes glissants (14) de pénétrer ou de sortir des encoches (21).
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