FR3132937A1 - Dispositif d’accouplement hydraulique - Google Patents

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Nicklas Fjellet
Mikael Eklof
Ingemar Gustafsson
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Abstract

Le dispositif d’accouplement hydraulique comprend un manchon intérieur 12 pourvu d’une surface extérieure conique 12b, un manchon extérieur 14 pourvu d’une surface intérieure conique 14a montée sur la surface extérieure conique 12b du manchon intérieur, et un écrou 16 vissé sur le manchon intérieur 12. Le dispositif comprend en outre un cylindre 18 qui est fabriqué séparément du manchon extérieur 14 et qui lui est assujetti, l’écrou 16 s’engageant au moins en partie dans le cylindre 18. Le manchon intérieur 12, le cylindre 18, l’écrou 16 et le manchon extérieur 14 délimitent ensemble une chambre 22. Le cylindre 18 est pourvu d’une face frontale 18d venant en butée axiale contre une face frontale 14c du manchon extérieur. Au moins une des faces frontales 14c, 18d du cylindre et du manchon extérieur est pourvue d’un revêtement 23 doté d’un coefficient de frottement supérieur à celui de ladite face frontale.       Référence : Figure 1.

Description

Dispositif d’accouplement hydraulique Domaine technique de l’invention
La présente invention a trait au domaine des dispositifs d’accouplement hydraulique, notamment utilisés pour créer un raccord simple entre deux arbres.
 Etat de la technique antérieur
Classiquement, un dispositif d’accouplement hydraulique comprend un manchon intérieur mince et un manchon extérieur épais. La surface extérieure du manchon intérieur est légèrement conique et l’alésage du manchon extérieur est doté d’une conicité correspondante. L’alésage du manchon intérieur est un peu plus grand que le diamètre des arbres à raccorder, de façon à permettre au manchon intérieur de passer aisément par-dessus eux.
Le dispositif d’accouplement hydraulique comprend en outre un piston ou écrou vissé sur le manchon intérieur et délimitant, conjointement avec les manchons intérieur et extérieur, une chambre hydraulique destinée à être remplie d’huile ou d’un liquide similaire. Un joint d’étanchéité est placé sur l’écrou afin d’éviter un échappement d’huile depuis la chambre entre l’écrou et les manchons intérieur et extérieur.
Le dispositif d’accouplement est monté par emmanchement du manchon extérieur sur la conicité du manchon intérieur à l’aide d’huile pompée dans la chambre hydraulique. Ceci comprime le manchon intérieur sur les arbres en créant un ajustement serré. Lorsque le manchon extérieur atteint la position d’emmanchement correcte, la pression d’injection est relâchée et le raccord d’huile est bouché.
L’opération d’emmanchement se traduit par une dilatation radiale du manchon extérieur. Le jeu radial initial entre le diamètre extérieur de l’écrou et le manchon extérieur s’en trouve affecté. Il y a également un risque d’inclinaison du joint d’étanchéité placé sur l’écrou pouvant entraîner un échappement d’huile.
Par ailleurs, la surface extérieure du manchon extérieur peut être pourvue d’une bride radiale permettant de fixer un disque de frein, créant une fonction de freinage ou utilisant une unité d’entraînement. La surface extérieure de la bride radiale peut également être pourvue de dents ou d’un autre composant mécanique.
L’usinage final de tels composants extérieurs doit se faire avec le dispositif d’accouplement hydraulique en position montée au moyen d’un faux arbre.
Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients.
L’invention concerne un dispositif d’accouplement hydraulique comprenant un manchon intérieur pourvu d’une surface extérieure conique, un manchon extérieur pourvu d’une surface intérieure conique montée sur la surface extérieure conique du manchon intérieur, et un écrou vissé sur le manchon intérieur.
Selon une caractéristique générale, le dispositif comprend en outre un cylindre qui est fabriqué séparément du manchon extérieur et qui lui est assujetti, l’écrou s’engageant au moins en partie dans le cylindre. Le manchon intérieur, le cylindre, l’écrou et le manchon extérieur délimitent ensemble une chambre.
Selon une autre caractéristique générale, le cylindre est pourvu d’une face frontale venant en butée axiale contre une face frontale du manchon extérieur.
Dans un premier mode de réalisation, au moins une de ces faces frontales est pourvue d’un revêtement doté d’un coefficient de frottement supérieur à celui de ladite face frontale.
Dans un deuxième variante de réalisation, au moins une des faces frontales du cylindre et du manchon extérieur comprend au moins une protubérance s’engageant dans un évidement complémentaire ménagé sur l’autre face frontale.
Dans un troisième mode de réalisation, au moins une des faces frontales du cylindre et du manchon extérieur est pourvue d’un revêtement doté d’un coefficient de frottement supérieur à celui de ladite face frontale, et au moins une de ces faces frontales comprend au moins une protubérance s’engageant dans un évidement complémentaire ménagé sur l’autre face frontale.
Grâce à cette conception, le cylindre est moins affecté par la dilatation radiale du manchon extérieur pendant l’opération d’emmanchement.
Par ailleurs, grâce au revêtement et/ou à l’embrayage mécanique permanent entre le cylindre et le manchon extérieur, le raccord entre ces deux pièces offre une capacité de transmission de couple équivalente à celle du dispositif d’accouplement hydraulique classique, ou proche de celle-ci.
Au besoin, l’usinage final du cylindre peut se faire avant de monter le dispositif d’accouplement hydraulique et donc sans nécessiter de faux arbre.
À titre d’exemple, le coefficient de frottement dudit revêtement peut être au moins égal à 0,3 et de préférence au moins égal à 0,45.
Grâce à cette conception, il est également possible de prévoir des matériaux différents pour le cylindre et le manchon extérieur, par exemple dotés de propriétés de matériau différentes. En variante, le cylindre et le manchon extérieur peuvent être formés à partir du même matériau mais présenter des propriétés mécaniques différentes. À titre d’exemple, les propriétés mécaniques peuvent varier en fonction des dimensions et du traitement thermique.
Le cylindre peut faire saillie radialement vers l’extérieur par rapport à la surface extérieure du manchon extérieur, par exemple si le cylindre comprend des composants extérieurs, comme une bride ou des dents. En variante, il serait possible de prévoir que le cylindre soit décalé radialement vers l’intérieur par rapport à la surface extérieure du manchon extérieur, ou soit au même niveau que cette surface extérieure.
Dans un mode de réalisation, l’écrou comprend une partie principale et un nez doté d’un diamètre réduit et faisant saillie axialement vers le manchon extérieur.
De préférence, le dispositif comprend un premier joint d’étanchéité intercalé radialement entre le manchon intérieur et le nez de l’écrou, et un deuxième joint d’étanchéité intercalé radialement entre le cylindre et le nez.
En variante, il serait possible d’avoir un seul joint d’étanchéité placé sur l’écrou et doté d’un bord intérieur en contact avec le manchon intérieur et d’un bord extérieur en contact avec le cylindre. Dans ce cas, l’écrou peut ne pas être pourvu du nez. Ce joint d’étanchéité pourrait être assujetti à une face frontale de l’écrou en regard axial du manchon extérieur.
Le dispositif peut comprendre en outre au moins un joint d’étanchéité placé axialement entre le manchon extérieur et le cylindre.
Avantageusement, la chambre est définie radialement entre la surface extérieure conique du manchon intérieur et l’alésage du cylindre. La chambre peut être définie axialement entre l’écrou et le manchon extérieur.
De préférence, le manchon extérieur, ou le cylindre, ou l’écrou, peut être pourvu d’au moins un conduit d’injection ménagé dans son épaisseur et débouchant dans la chambre.
Brève description des figures
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation particuliers donnés à titre d’exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé sur lequel :
la représente une coupe transversale partielle d’un dispositif d’accouplement hydraulique selon un premier exemple de l’invention, et
la représente une coupe transversale partielle d’un dispositif d’accouplement hydraulique selon un deuxième exemple de l’invention.
 Description détaillée de l’invention
Le dispositif d’accouplement hydraulique 10 illustré sur la comprend un manchon intérieur annulaire 12, un manchon extérieur annulaire 14 monté sur le manchon intérieur et un piston annulaire ou écrou 16 vissé sur le manchon intérieur.
Comme on le décrira par la suite, le dispositif 10 comprend en outre un cylindre annulaire 18 qui est fabriqué séparément du manchon extérieur 14 et qui lui est assujetti.
Le manchon intérieur 12 comprend une surface intérieure cylindrique ou un alésage 12a et une surface extérieure conique 12b qui est radialement à l’opposé de l’alésage 12a. Le manchon intérieur est également pourvu d’une extrémité axiale dotée d’un filetage extérieur 12c s’étendant radialement vers l’extérieur. Dans l’exemple illustré, le filetage extérieur 12c est décalé radialement vers l’intérieur par rapport à la surface extérieure conique 12b.
Le manchon extérieur 14 comprend une surface intérieure conique 14a épousant la surface extérieure conique 12b du manchon intérieur et montée sur cette surface extérieure conique. Le manchon extérieur 14 comprend également une surface extérieure 14b qui est radialement à l’opposé de la surface intérieure conique 14a. Le manchon extérieur 14 comprend en outre deux première et deuxième faces frontales 14c, 14d opposées qui délimitent axialement la surface intérieure conique 14a et la surface extérieure 14b.
Comme on l’a évoqué plus haut, le cylindre 18 est fabriqué séparément du manchon extérieur 14. Le cylindre 18 entoure radialement le manchon intérieur 12. Le cylindre 18 entoure radialement la surface extérieure conique 12b du manchon intérieur laissée libre par le manchon extérieur 14. Le cylindre 18 entoure aussi radialement partiellement l’écrou 16. Le cylindre 18 fait saillie radialement par rapport à la face frontale 14c du manchon extérieur. Le cylindre 18 fait saillie radialement par rapport à la surface extérieure 14b du manchon extérieur. L’écrou 16 s’engage ici partiellement dans le cylindre 18. En variante, l’écrou 16 peut s’engager complètement dans le cylindre 18. Un léger jeu radial est ménagé entre l’écrou 16 et le cylindre 18.
Le cylindre 18 est monté axialement contre la face frontale 14c du manchon extérieur. Le cylindre 18 est assujetti au manchon extérieur 14. Dans l’exemple illustré, le dispositif 10 comprend une pluralité de vis de fixation 20 pour assujettir le cylindre 18 au manchon extérieur 14. Les vis 20 sont espacées dans la direction circonférentielle, de préférence régulièrement. Les vis 20 s’étendent axialement à travers le cylindre 18. Chaque vis 20 s’engage à l’intérieur d’un trou taraudé (non représenté) ménagé depuis la face frontale 14c du manchon extérieur.
Le cylindre 18 comprend une surface intérieure cylindrique ou un alésage 18a et une surface extérieure 18b qui est radialement à l’opposé de l’alésage 18a. La surface extérieure 18b est décalée radialement vers l’extérieur par rapport à la surface extérieure 14b du manchon extérieur.
Le cylindre 18 comprend également deux première et deuxième surfaces frontales 18c, 18d opposées qui délimitent axialement l’alésage 18a et la surface extérieure 18b. La face frontale 18d vient en butée axiale contre la face frontale 14c du manchon extérieur.
Comme on le décrira par la suite, un revêtement à fort frottement 23 est appliqué sur la face frontale 18d du cylindre. Le revêtement 23 est doté d’un coefficient de frottement supérieur à celui de la face frontale 18d.
L’écrou 16 comprend également une surface intérieure cylindrique ou un alésage 16a et une surface extérieure cylindrique 16b qui est radialement à l’opposé de l’alésage 16a. L’écrou 16 comprend en outre deux première et deuxième faces frontales 16c, 16d opposées qui délimitent axialement l’alésage 16a et la surface extérieure 16b.
Comme on l’a évoqué plus haut, un léger jeu radial est ménagé entre l’écrou 16 et le cylindre 18. Ce jeu radial est ménagé entre la surface extérieure 16b de l’écrou et l’alésage 18a du cylindre. L’alésage 16a de l’écrou est pourvu d’un filetage intérieur 16e s’engageant avec le filetage extérieur 12c du manchon intérieur.
L’écrou 16, le manchon extérieur 14, le manchon intérieur 12 et le cylindre 18 délimitent ensemble une chambre hydraulique annulaire 22. La chambre 22 est délimitée axialement par l’écrou 16 et le manchon extérieur 14. Plus précisément, la chambre 22 est délimitée axialement par la face frontale 16d de l’écrou et la face frontale 14c du manchon extérieur. La chambre 22 est délimitée radialement par le manchon intérieur 12 et le cylindre 18. Plus précisément, la chambre 22 est délimitée radialement par l’alésage 18a du cylindre et la surface extérieure conique 12b du manchon intérieur.
La chambre 22 est destinée à être remplie d’huile ou d’un liquide similaire. À cette fin, un conduit d’injection 24 est ménagé dans l’épaisseur du manchon extérieur 14. Une première extrémité du conduit d’injection 24 débouche dans la chambre 22. Le conduit d’injection 24 débouche sur la face frontale 14c du manchon extérieur. Un trou d’injection 26 est ménagé sur la surface extérieure 14b du manchon extérieur et est relié à une deuxième extrémité du conduit d’injection 24 qui est opposée à la première extrémité. En variante, le conduit d’injection 24 et le trou d’injection 26 peuvent être ménagés sur l’écrou 16 ou sur le piston 18.
Le manchon extérieur 14 est également pourvu de conduits d’injection supplémentaires (non représentés) pour permettre la constitution d’un film d’huile entre les surfaces extérieure et intérieure coniques 12b, 14a des manchons intérieur et extérieur.
Dans l’exemple illustré, l’écrou 16 comprend une partie principale 28 et un nez 30 doté d’un diamètre extérieur réduit et faisant saillie axialement vers le manchon extérieur 14. Dans l’exemple illustré, la partie principale 28 et le nez 30 sont fabriqués d’un seul tenant. En variante, le nez 30 peut être fabriqué séparément de la partie principale 28. La partie principale 28 de l’écrou délimite l’alésage 16a, la surface extérieure 16b et la face frontale 16c. Le nez 30 délimite la face frontale 16d.
Le dispositif 10 comprend en outre un premier joint d’étanchéité annulaire 32 intercalé radialement entre la surface extérieure 12b du manchon intérieur et le nez 30 de l’écrou, et un deuxième joint d’étanchéité 34 intercalé radialement entre l’alésage 18a du cylindre et le nez. Le joint d’étanchéité 32 vient en contact radial avec l’écrou 30 et la surface extérieure 12b du manchon intérieur. Le joint d’étanchéité 32 peut venir en contact avec une partie cylindrique ou conique de la surface extérieure 12b. Le joint d’étanchéité 34 vient en contact radial avec l’écrou 30 et l’alésage 18a du cylindre. Les joints d’étanchéité 32, 34 ne font pas saillie par rapport à la face frontale 16d de l’écrou. Dans l’exemple illustré, les joints d’étanchéité 32, 34 sont dotés d’une section transversale de forme circulaire. En variante, les joints d’étanchéité 32, 34 peuvent être dotés d’autres formes.
Le dispositif 10 comprend en outre un joint d’étanchéité supplémentaire 36 placé radialement entre le manchon extérieur 14 et le cylindre 18. Le joint d’étanchéité 36 est placé axialement entre la face frontale 14c du manchon extérieur et la face frontale 18d du cylindre.
Les joints d’étanchéité 32 à 36 sont placés dans le but d’éviter un échappement d’huile depuis la chambre 22 respectivement entre l’écrou 16 et le manchon intérieur 12, l’écrou et le cylindre 18, et entre le cylindre et le manchon extérieur 14.
Comme on l’a évoqué plus haut, le revêtement 23 est appliqué sur la face frontale 18d du cylindre. Le revêtement 23 est doté d’un coefficient de frottement supérieur à celui de la face frontale 18d. Le revêtement 23 peut être pulvérisé sur la face frontale 18d. Dans l’exemple illustré, le revêtement 23 recouvre partiellement la face frontale 18d. Le revêtement 23 recouvre uniquement la partie de cette face frontale qui vient en contact axial avec la face frontale 14c du manchon extérieur. Le revêtement 23 est en contact axial avec la face frontale 14c. En variante, le revêtement 23 peut couvrir la totalité de la face frontale 18d du cylindre.
Le coefficient de frottement du revêtement 23 est au moins égal à 0,3 et, de préférence, au moins égal à 0,45. À titre d’exemple, le coefficient de frottement peut être compris entre 0,3 et 0,6. La dureté du revêtement 23 peut être au moins égale à 700 HV. À titre d’exemple, la rugosité de surface du revêtement 23 est comprise entre 3 micromètres et 4 micromètres. L’épaisseur du revêtement 23 est comprise entre 0,02 mm et 0,04 mm. Dans un mode de réalisation, le revêtement 23 peut être un revêtement de carbure de tungstène. En variante, il est possible de prévoir d’autres revêtements augmentant le frottement. Le revêtement peut être appliqué au moyen d’une technologie de projection au plasma.
Dans cet exemple, le revêtement 23 est appliqué sur la face frontale 18d du cylindre. En variante, le revêtement 23 peut être appliqué sur la face frontale 14c du manchon extérieur. Le revêtement 23 peut couvrir la totalité de la face frontale 14c ou peut couvrir uniquement la partie de cette face frontale qui vient en contact axial avec la face frontale 18d du cylindre. Dans une telle variante de réalisation, le revêtement 23 est en contact axial avec la face frontale 18d du cylindre.
En variante, le revêtement peut également être appliqué à la fois sur la face frontale 18d du cylindre et sur la face frontale 14c du manchon extérieur. Dans ce cas, les revêtements viennent en contact axial l’un avec l’autre.
L’exemple représenté sur la , où des composants identiques portent des références identiques, diffère de l’exemple précédent en ce que la face frontale 18d du cylindre comprend une pluralité de protubérances 40 qui font saillie dans des évidements 42 de forme complémentaire ménagés sur la face frontale 14c du manchon extérieur.
Les protubérances 40 sont espacées dans la direction circonférentielle, de préférence régulièrement. Chaque protubérance 40 s’étend axialement. Chaque protubérance 40 s’engage dans l’un des évidements 42 de forme complémentaire. Dans l’exemple illustré, les protubérances 40 sont fabriquées d’un seul tenant avec le cylindre. La forme de chaque évidement 42 ménagé sur la face frontale 14c du manchon extérieur est complémentaire de celle de la protubérance 40 associée du cylindre. Chaque évidement 42 s’étend axialement vers l’intérieur depuis la face frontale 14c.
Chaque protubérance 40 ménagée sur le cylindre se situe à l’intérieur de l'évidement 42 associé ménagé sur le manchon extérieur. Chaque protubérance 40 se loge complètement dans l'évidement 42 associé. Les protubérances 40 et les évidements 42 forment un embrayage mécanique permanent qui accouple le cylindre 18 et le manchon extérieur 14 par ajustement serré.
Dans l’exemple illustré, les protubérances 40 sont ménagées sur la face frontale 18d du cylindre et les évidements 42 sont ménagés sur la face frontale 14c du manchon extérieur. En variante, il est possible de prévoir un agencement inversé où les protubérances 40 sont ménagées sur la face frontale 14c du manchon extérieur et les évidements 42 sont ménagés sur la face frontale 18d du cylindre. Dans un autre mode de réalisation, des protubérances peuvent être formées à la fois sur la face frontale 18d et la face frontale 14c et chacune fait saillie dans un évidement ménagé sur la face frontale 14c ou sur la face frontale 18d.
Dans un autre mode de réalisation, il pourrait être possible de prévoir des protubérances sur la face frontale 18d du cylindre et/ou sur la face frontale 14c du manchon extérieur conjointement avec le revêtement tel que décrit plus haut qui couvre au moins une de ces faces frontales.

Claims (10)

  1. Dispositif d’accouplement hydraulique comprenant un manchon intérieur (12) pourvu d’une surface extérieure conique (12b), un manchon extérieur (14) pourvu d’une surface intérieure conique (14a) montée sur la surface extérieure conique (12b) du manchon intérieur, et un écrou (16) vissé sur le manchon intérieur (12), le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre un cylindre (18) qui est fabriqué séparément du manchon extérieur (14) et qui lui est assujetti, le cylindre (18) étant pourvu d’une face frontale (18d) venant en butée axiale contre une face frontale (14c) du manchon extérieur, l’écrou (16) s’engageant au moins en partie dans le cylindre (18), en ce que le manchon intérieur (12), le cylindre (18), l’écrou (16) et le manchon extérieur (14) délimitent ensemble une chambre (22), et en ce qu’au moins une des faces frontales (14c, 18d) du cylindre et du manchon extérieur est pourvue d’un revêtement (23) doté d’un coefficient de frottement supérieur à celui de ladite face frontale, et/ou au moins une de ces faces frontales (14c, 18d) comprend au moins une protubérance (40) s’engageant dans un évidement complémentaire (42) ménagé sur l’autre face frontale.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le coefficient de frottement dudit revêtement est au moins égal à 0,3 et, de préférence, au moins égal à 0,45.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le cylindre (18) est constitué d’un matériau différent du matériau du manchon extérieur (14).
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le cylindre (18) fait saillie radialement vers l’extérieur par rapport à la surface extérieure (14b) du manchon extérieur.
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’écrou (16) comprend une partie principale (28) et un nez (30) doté d’un diamètre extérieur réduit et faisant saillie axialement vers le manchon extérieur (14).
  6. Dispositif selon la revendication 5, comprenant en outre un premier joint d’étanchéité (32) intercalé radialement entre le manchon intérieur (12) et le nez (30) de l’écrou, et un deuxième joint d’étanchéité (34) intercalé radialement entre le cylindre (18) et le nez.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un joint d’étanchéité (36) placé axialement entre le manchon extérieur (14) et le cylindre (18).
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre (22) est définie radialement entre la surface extérieure conique (12b) du manchon intérieur et l’alésage (18a) du cylindre.
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre (22) est définie axialement entre l’écrou (16) et le manchon extérieur (14).
  10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le manchon extérieur (14) est pourvu d’au moins un conduit d’injection (24) ménagé dans son épaisseur et débouchant dans la chambre (22).
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