FR3041724A1

FR3041724A1 - Dispositif limiteur de couple

Info

Publication number: FR3041724A1
Application number: FR1559123A
Authority: FR
Inventors: Bertrand Sevagen
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2017-03-31
Anticipated expiration: 2035-09-28
Also published as: FR3041724B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif limiteur de couple (1) comprenant : - une pièce d'entrée (3) présentant des premiers renfoncements (11), - une pièce de sortie (4) présentant des deuxièmes renfoncements (14), - des éléments roulants (5) disposés entre la pièce d'entrée (3) et la pièce de sortie (4), chaque élément roulant (5) étant reçu dans un premier renfoncement (11) et dans un deuxième renfoncement (14) pour accoupler la pièce de sortie (4) avec la pièce d'entrée (14), dans lequel les éléments roulants (5) sont déformables de sorte que : - si un couple exercé sur la pièce d'entrée (3) est inférieur à une valeur seuil, le couple est transmis à la pièce de sortie (4) par l'intermédiaire des éléments roulants (5) reçus dans les renfoncements (11, 14) de manière à ce que la pièce de sortie (4) est fixe en rotation par rapport à la pièce d'entrée (3), et - si le couple exercé sur la pièce d'entrée est supérieur à la valeur seuil, les éléments roulants (5) se déforment suffisamment pour être capables de rouler d'un renfoncement (11, 14) à un autre de manière à autoriser une rotation de la pièce d'entrée (3) par rapport à la pièce de sortie (4).

Description

DOMAINE DE L’INVENTION L’invention concerne un dispositif limiteur de couple.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les dispositifs limiteurs de couple sont généralement utilisés pour transmettre un mouvement de rotation entre un arbre d’entrée et un arbre de sortie, tout en limitant le couple transmis à l’arbre de sortie. Autrement dit, tant que le couple à transmettre n’excède pas une valeur seuil, l’arbre de sortie est entraîné en rotation avec l’arbre d’entrée. En revanche, si le couple est supérieur à cette valeur seuil, la transmission est rompue.

De tels dispositifs permettent de protéger des pièces mécaniques environnantes des surcharges, tout en assurant la transmission d’une charge minimale nécessaire pour réaliser la fonction demandée.

Il existe actuellement plusieurs types de dispositifs limiteurs de couple.

On connaît par exemple des dispositifs limiteurs de couple incluant une pièce propre à se rompre lorsqu’elle est soumise à un couple supérieure à une valeur seuil prédéterminée. Un inconvénient de ces dispositifs est qu’ils ne sont pas réversibles et nécessitent une intervention d’un opérateur pour remplacer la pièce rompue.

Il existe également des dispositifs limiteurs de couple à friction, comprenant un disque d’entrée, un disque de sortie et un ressort exerçant une force de rappel tendant à maintenir les disques en contact l’un avec l’autre. Lorsque le couple exercé sur le disque d’entrée est inférieur à une valeur seuil, le couple est transmis au disque de sortie par frottement. En revanche, lorsque le couple exercé sur le disque d’entrée est supérieur à la valeur seuil, les disques glissent l’un par rapport à l’autre, entraînant un désaccouplement des disques. Un inconvénient de ces dispositifs est qu’ils ne permettent pas toujours d’obtenir une valeur seuil constante de déclenchement du dispositif.

Il existe également des dispositifs limiteurs de couple à billes comprenant un disque d’entrée, un disque de sortie, des billes disposées entre le disque d’entrée et le disque de sortie et un ressort exerçant une force de rappel tendant à rapprocher le disque d’entrée du disque de sortie. Les billes sont disposées dans des logements du disque d’entrée et du disque de sortie. Lorsque le couple exercé sur le disque d’entrée est inférieur à une valeur seuil, le couple est transmis au disque de sortie par l’intermédiaire des billes. Lorsque le couple exercé sur le disque d’entrée est supérieur à la valeur seuil, les billes sortent des logements, ce qui a pour effet d’écarter les disques l’un de l’autre à l’encontre de la force exercée par le ressort de rappel. L’écartement des disques entraîne leur désaccouplement.

Cependant, ces dispositifs ne permettent pas toujours d’obtenir une valeur seuil constante de déclenchement du dispositif. Cela est notamment dû aux frottements générés par le guidage en translation du disque d’entrée et/ou du disque de sortie. En pratique, ce guidage est généralement réalisé au moyen de cannelures.

RESUME DE L’INVENTION

Un but de l’invention est de proposer un dispositif limiteur de couple présentant une meilleure précision de déclenchement.

Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif limiteur de couple comprenant : - une pièce d’entrée présentant des premiers renfoncements, - une pièce de sortie présentant des deuxièmes renfoncements, - des éléments roulants disposés entre la pièce d’entrée et la pièce de sortie, chaque élément roulant étant reçu dans un premier renfoncement et dans un deuxième renfoncement pour accoupler la pièce de sortie avec la pièce d’entrée, dans lequel les éléments roulants sont déformables de sorte que : - si un couple exercé sur la pièce d’entrée est inférieur à une valeur seuil, le couple est transmis à la pièce de sortie par l’intermédiaire des éléments roulants reçus dans les renfoncements de manière à ce que la pièce de sortie est fixe en rotation par rapport à la pièce d’entrée, et - si le couple exercé sur la pièce d’entrée est supérieur à la valeur seuil, les éléments roulants se déforment suffisamment pour être capables de rouler d’un renfoncement à un autre de manière à autoriser une rotation de la pièce d’entrée par rapport à la pièce de sortie.

Dans un tel dispositif, le désaccouplement de la pièce d’entrée et de la pièce de sortie est causé par la déformation des éléments roulants, et non par un écartement des pièces d’entrée et de sortie l’une par rapport à l’autre.

Ainsi, il n’est pas nécessaire de prévoir des moyens de guidage en translation des pièces d’entrée et de sortie l’une par rapport à l’autre.

Le dispositif peut en outre présenter les caractéristiques suivantes : - les éléments roulants sont des rouleaux de forme cylindrique de révolution, - la pièce d’entrée et la pièce de sortie comprennent une première pièce présentant une surface externe de forme générale cylindrique de révolution et une deuxième pièce présentant une surface interne présentant une forme générale cylindrique de révolution, les éléments roulants étant interposés entre la surface externe et la surface interne, - les premiers et deuxièmes renfoncements sont formés sur les surfaces cylindriques externe et interne, - si le couple exercé sur la pièce d’entrée est supérieur à la valeur seuil, les éléments roulants se déforment suffisamment pour être capables de rouler d’un renfoncement à un autre de manière à autoriser une rotation de la pièce d’entrée par rapport à la pièce de sortie, sans générer un déplacement axial relatif entre la pièce d’entrée et la pièce de sortie, - chaque élément roulant comprend un noyau formé en un premier matériau, et une enveloppe entourant le noyau, formée en un deuxième matériau présentant une raideur supérieure à la raideur du premier matériau, - le premier matériau est un élastomère, tel que du caoutchouc par exemple, - le deuxième matériau est du métal, - chaque élément roulant comprend une cavité interne remplie d’air et une enveloppe entourant la cavité interne, - chaque élément roulant comprend une pluralité de couches disposées les unes autour des autres, - chaque élément roulant (5) comprend un ressort (58) de forme générale cylindrique.

PRESENTATION DES DESSINS D’autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 représente de manière schématique, en coupe longitudinale, un dispositif limiteur de couple conforme à un mode de réalisation possible de l’invention, - la figure 2 représente de manière schématique, en coupe transversale, - la figure 3 représente de manière schématique le déplacement des billes entre la première pièce et la deuxième pièce lorsque le couple auquel est soumise la pièce d’entrée dépasse une valeur seuil, - la figure 4 représente de manière schématique la structure interne d’un élément roulant selon un premier exemple, - la figure 5 représente de manière schématique la structure interne d’un élément roulant selon un deuxième exemple, - la figure 6 représente de manière schématique la structure interne d’un élément roulant selon un troisième exemple, - la figure 7 représente de manière schématique un élément roulant selon un quatrième exemple.

DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION

Sur les figures 1 et 2, le dispositif limiteur de couple 1 représenté comprend un carter 2, un arbre d’entrée 3, un arbre de sortie 4 et une pluralité d’éléments roulants 5.

Le carter 2 présente une forme générale cylindrique. Le carter 2 comprend une première ouverture 6, à travers laquelle s’étend l’arbre d’entrée 3 et une deuxième ouverture 7 à travers laquelle s’étend l’arbre de sortie 4. L’arbre d’entrée 3 est accouplé à l’arbre de sortie 4 à l’intérieur du carter 2, de manière à transmettre un mouvement de rotation de l’arbre d’entrée 3 à l’arbre de sortie 4. L’arbre d’entrée 3 est monté rotatif par rapport au carter 2, par l’intermédiaire d’un premier roulement à billes 8, autour d’un axe de rotation X. L’arbre d’entrée 3 présente une surface externe 9 ayant une forme générale cylindrique de révolution. L’arbre d’entrée 3 comprend une série de premiers renfoncements 11 formés sur la surface externe 9.

Dans l’exemple illustré sur les figures 1 et 2, chaque premier renfoncement 11 est une gorge longitudinale, ménagée dans la surface externe 9, et s’étendant parallèlement à la direction de l’axe X. La gorge présente une section transversale en forme de V.

Les premiers renfoncements 11 sont agencés autour de l’axe X avec un espacement angulaire a constant entre deux renfoncements 11 successifs.

Dans l’exemple illustré sur les figures 1 et 2, les premiers renfoncements 11 sont au nombre de huit. L’espacement angulaire a est de 45 degrés. L’arbre de sortie 4 est également monté rotatif par rapport au carter 2, par l’intermédiaire d’un deuxième roulement à billes 12, autour de l’axe de rotation X. Ainsi, l’arbre d’entrée 3 et l’arbre de sortie 4 sont mobiles en rotation par rapport au carter 2 selon le même axe de rotation X. L’arbre de sortie 4 est bloqué en translation par rapport à l’arbre d’entrée 3, par le biais du carter 2. Ainsi, aucun déplacement axial relatif entre l’arbre d’entrée 3 et l’arbre de sortie 4 selon l’axe X n’est possible. L’arbre de sortie 4 présente une partie d’extrémité s’étendant autour d’une partie d’extrémité de l’arbre d’entrée 3.

La partie d’extrémité de l’arbre de sortie 4 présente une surface interne 13 ayant une forme générale cylindrique de révolution. La surface interne 13 de l’arbre de sortie 4 est située en regard de la surface externe 9 de l’arbre d’entrée 3 et entoure celle-ci. L’arbre de sortie 4 comprend une série de deuxièmes renfoncements 14 formés sur la surface interne 13.

Dans l’exemple illustré sur les figures 1 et 2, chaque deuxième renfoncement 14 est une gorge longitudinale, ménagée dans la surface interne 13, et s’étendant parallèlement à la direction de l’axe X. La gorge présente une section transversale en forme de V.

Les deuxièmes renfoncements 14 sont agencés autour de l’axe X avec un espacement angulaire a constant entre deux renfoncements 14 successifs.

Dans l’exemple illustré sur les figures 1 et 2, les deuxièmes renfoncements 14 sont au nombre de huit. L’espacement angulaire a entre les deuxièmes renfoncements 14 est identique à l’espacement angulaire a entre les premiers renfoncements 11.

Les éléments roulants 5 peuvent être des rouleaux, des billes ou des galets, déformables élastiquement.

Dans l’exemple illustré sur les figures 1 et 2, les éléments roulants 5 sont des rouleaux. Chaque rouleau 5 présente une forme cylindrique de révolution.

Les rouleaux 5 sont disposés entre l’arbre d’entrée 3 et l’arbre de sortie 4. Plus précisément, les rouleaux 5 sont disposés entre la surface externe 9 de l’arbre d’entrée 3 et la surface interne 13 de l’arbre de sortie 4, et en contact avec chacune de ces surfaces.

De plus, chaque rouleau 5 est reçu dans un premier renfoncement 11 de l’arbre d’entrée 3 et dans un deuxième renfoncement 14 de l’arbre de sortie 4 pour accoupler l’arbre de sortie 4 avec l’arbre d’entrée 3.

Ainsi, dans l’exemple illustré sur les figures 1 et 2, les rouleaux 5 sont au nombre de huit.

La surface externe 9 de l’arbre d’entrée 3 est espacée de la surface interne 13 de l’arbre de sortie 4, d’un espacement radial e.

En fonctionnement, l’arbre d’entrée 3 est soumis à un couple C1 (appelé « couple d’entrée ») permettant d’entrainer en rotation l’arbre d’entrée 3.

Tant que le couple d’entrée C1 est inférieur à une valeur seuil prédéterminée, le couple d’entrée C1 est transmis intégralement à l’arbre de sortie 4 par l’intermédiaire des surfaces 9 et 13 et des rouleaux 5. Ainsi, le couple C2 transmis à l’arbre de sortie (appelé « couple de sortie ») est sensiblement égal au couple d’entrée C1.

Dans cette configuration, les rouleaux 5 sont maintenus dans leurs renfoncements 11 et 14 respectifs. L’arbre de sortie 4 est entraîné en rotation à la même vitesse que l’arbre d’entrée 3.

Lorsque le couple d’entrée C1 augmente, les rouleaux 5 ont tendance à se déformer du fait que les rouleaux 5 se trouvent comprimés entre les surfaces 9 et 13.

Lorsque le couple d’entrée C1 devient supérieur à la valeur seuil, la déformation des rouleaux 5 devient suffisante pour autoriser un déplacement des rouleaux 5 entre les surfaces 9 et 13.

Comme illustré sur la figure 3, les rouleaux 5 déformés présentent une dimension égale à l’espacement e entre la surface interne 13 de l’arbre de sortie 4 et la surface externe 9 de l’arbre d’entrée 3.

Dans ces conditions, les rouleaux 5 roulent d’un renfoncement 11 (respectivement 14) au renfoncement suivant, de manière à autoriser une rotation de l’arbre d’entrée 3 par rapport à l’arbre de sortie 4.

La figure 3 montre le passage des rouleaux 5 d’un renfoncement à l’autre, et le déplacement relatif des arbres 3 et 4 l’un par rapport à l’autre.

Ainsi, les rouleaux 5 ne transmettent plus l’intégralité du couple d’entrée C1 à l’arbre de sortie 4. Le couple de sortie C2 devient inférieur au couple d’entrée C1, ce qui permet de limiter la valeur du couple de sortie C2 à la valeur seuil.

Le dispositif limiteur de couple 1 proposé a pour avantage que les rouleaux 5 permettent un guidage en rotation des arbres d’entrée et de sortie 3 et 4 l’un par rapport à l’autre.

De plus, comme les éléments roulants 5 se déforment, aucune déformation radiale n’est imposée aux arbres d’entrée et de sortie 3 et 4.

De plus, le dispositif limiteur de couple 1 proposé est réversible. Dès que le couple d’entrée C1 redevient inférieur à la valeur seuil, les rouleaux 5 viennent à nouveau se loger dans des renfoncements 11 et 14 respectifs (et restent dans ces renfoncements) et transmettent l’intégralité du couple d’entrée C1 à l’arbre de sortie 4. L’ajustement de la valeur seuil de déclenchement du dispositif limiteur de couple 1 dépend d’une part, des propriétés élastiques des rouleaux 5, et d’autre part, de l’espacement e entre l’arbre d’entrée 3 et l’arbre de sortie 4.

La figure 4 représente de manière schématique la structure interne d’un élément roulant 5 selon un premier exemple.

Comme illustré sur cette figure, l’élément roulant 5 comprend un noyau interne 51, et une enveloppe externe 52 entourant le noyau 51. Le noyau 51 est formé en un premier matériau, tandis que l’enveloppe 52 est formée en un deuxième matériau différent du premier matériau. Le deuxième matériau présente une raideur supérieure à la raideur du premier matériau.

Le premier matériau formant le noyau 51 peut être un élastomère, tel que du caoutchouc par exemple.

Le deuxième matériau formant l’enveloppe 52 peut être un métal, tel que de l’acier par exemple.

La figure 5 représente de manière schématique la structure interne d’un élément roulant 5 selon un deuxième exemple.

Comme illustré sur cette figure, l’élément roulant 5 comprend une cavité interne 57 et une enveloppe externe 52 entourant la cavité 57. La cavité interne 57 peut présenter une forme sphérique. La cavité interne 57 est remplie d’air. Le matériau formant l’enveloppe 52 peut être un métal, tel que de l’acier par exemple.

La figure 6 représente de manière schématique la structure interne d’un élément roulant 5 selon un troisième exemple.

Comme illustré sur cette figure, l’élément roulant 5 comprend une pluralité de couches 53 à 56 superposées. Les couches 53 à 56 sont disposées les unes autour des autres de manière concentrique. Les couches 53 à 56 sont formées en un matériau identique. Le matériau peut être du métal, par exemple de l’acier. L’élément roulant 5 peut comprendre entre 3 et 20 couches.

Dans cet exemple, la déformation élastique de l’élément roulant 5 est favorisée par un glissement des couches les unes par rapport aux autres.

La figure 7 représente de manière schématique la structure interne d’un élément roulant 5 selon un quatrième exemple.

Comme illustré sur cette figure, l’élément roulant 5 est constitué d’un ressort 58 de forme générale cylindrique. Plus précisément, le ressort 58 est un ressort hélicoïdal. Le ressort 58 est formé par un fil métallique, par exemple en acier, enroulé sur lui-même en hélice.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif limiteur de couple (1) comprenant : - une pièce d’entrée (3) présentant des premiers renfoncements (11), - une pièce de sortie (4) présentant des deuxièmes renfoncements (14), - des éléments roulants (5) disposés entre la pièce d’entrée (3) et la pièce de sortie (4), chaque élément roulant (5) étant reçu dans un premier renfoncement (11) et dans un deuxième renfoncement (14) pour accoupler la pièce de sortie (4) avec la pièce d’entrée (14), dans lequel les éléments roulants (5) sont déformables de sorte que : - si un couple (C1) exercé sur la pièce d’entrée (3) est inférieur à une valeur seuil, le couple (C1) est transmis à la pièce de sortie (4) par l’intermédiaire des éléments roulants (5) reçus dans les renfoncements (11, 14) de manière à ce que la pièce de sortie (4) est fixe en rotation par rapport à la pièce d’entrée (3), et - si le couple exercé sur la pièce d’entrée (C1) est supérieur à la valeur seuil, les éléments roulants (5) se déforment suffisamment pour être capables de rouler d’un renfoncement (11, 14) à un autre de manière à autoriser une rotation de la pièce d’entrée (3) par rapport à la pièce de sortie (4).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les éléments roulants (5) sont des rouleaux de forme cylindrique de révolution.
3. Dispositif selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la pièce d’entrée (3) et la pièce de sortie (4) comprennent une première pièce présentant une surface externe (9) de forme générale cylindrique de révolution et une deuxième pièce présentant une surface interne (13) présentant une forme générale cylindrique de révolution, les éléments roulants (5) étant interposés entre la surface externe (9) et la surface interne (11).
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les premiers et deuxièmes renfoncements (11, 14) sont formés sur les surfaces cylindriques externe et interne (9, 13).
5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel, si le couple (C1) exercé sur la pièce d’entrée (3) est supérieur à la valeur seuil, les éléments roulants (5) se déforment suffisamment pour être capables de rouler d’un renfoncement (11, 14) à un autre de manière à autoriser une rotation de la pièce d’entrée (3) par rapport à la pièce de sortie (4), sans générer un déplacement axial relatif entre la pièce d’entrée (3) et la pièce de sortie (4).
6. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel chaque élément roulant (5) comprend un noyau (51) formé en un premier matériau, et une enveloppe (52) entourant le noyau (51), formée en un deuxième matériau présentant une raideur supérieure à la raideur du premier matériau.
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le premier matériau est un élastomère, tel que du caoutchouc par exemple.
8. Dispositif selon l’une des revendications 6 et 7, dans lequel le deuxième matériau est du métal.
9. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel chaque élément roulant (5) comprend une cavité interne (57) remplie d’air et une enveloppe (52) entourant la cavité interne (57).
10. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel chaque élément roulant (5) comprend une pluralité de couches (53-56) disposées les unes autour des autres.
11. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel chaque élément roulant (5) comprend un ressort (58) de forme générale cylindrique.