La présente invention concerne un coupleur entre l'arbre moteur de sortie rotatif d'un dispositif de coupe, tel qu'une débroussailleuse, et un organe de coupe rotatif, tel qu'une lame, ainsi qu'un dispositif de coupe équipé d'un tel coupleur.

Les dispositifs de coupe, tels que les dispositifs portables à coupe rotative, en particulier les débroussailleuses, sont particulièrement dangereux lorsqu'ils sont équipés d'organe de coupe rigide, tel que lame, disque ou similaire. En effet, lorsque le couple transmis par l'élément moteur de ladite débroussailleuse à l'organe de coupe devient inférieur au couple résistant appliqué à l'organe de coupe, en particulier lors de la rencontre avec un obstacle tel qu'une pierre, il se produit immédiatement une réaction violente de l'ensemble de la débroussailleuse. Cette réaction peut, si l'opérateur ne se méfie pas, blesser ce dernier. Cette réaction peut se traduire par des déplacements incontrôlés et brutaux de la débroussailleuse, par la casse de l'organe de coupe, ou par la casse de tout ou partie d'éléments moteurs inaptes à réagir à un arrêt brutal de la rotation de l'organe de coupe.

Pour résoudre ce problème, il a été imaginé d'incorporer, entre arbre moteur et organe de coupe, un limiteur de couple. Pendant longtemps, ces limiteurs de couple ont été conçus à partir de billes chargées par ressort, ces billes venant en contact de pression contre un chemin de roulement approprié. Dans de tels dispositifs, les inconvénients observés sont une usure rapide des billes, un matage du chemin de roulement et globalement, une faible durée de vie du limiteur de couple. Par ailleurs, il s'avère que le réglage du couple est difficile. Enfin, on constate une mauvaise dissipation de la chaleur.

D'autres limiteurs de couples, utilisant les actions de deux ressorts sont connus. C'est le cas des brevets FR 1222861 et US 3810533 qui décrivent tous deux un dispositif limiteur de couple, adapté à une machine comportant un rotor, entraîné en rotation par un moteur, et un engin de coupe, entraîné par un stator, ce dispositif permettant de limiter le couple transmis au stator lors de vitesses élevées de rotation du rotor. Dans ces documents, l'entraînement du stator est assuré par des patins de friction montés solidaires du rotor, ce qui implique que lesdits patins sont constamment soumis à la force centrifuge induite par la rotation du rotor. Ainsi, lors d'un arrêt brutal du stator, lorsque l'engin de coupe rencontre un obstacle par exemple, les patins continuent à s'appliquer sur le stator avec une pression de contact très importante au risque de poursuivre l'entraînement du stator. Dans ce dispositif, la force centrifuge ne s'annule pas lors de l'arrêt du stator, il peut en résulter un échauffement important voire l'endommagement de la machine dans laquelle est monté un tel dispositif.

Plus récemment, et en particulier dans la demande de brevet français FR-A- 2.829.902, il a été proposé un coupleur dont la conception permet d'améliorer l'évacuation de la chaleur et d'obtenir une absence de choc dans le fonctionnement du coupleur, en particulier du fait de l'obtention du couple à transmettre par l'effort radial entre stator et rotor. Dans ce coupleur, le stator porte les patins réalisés sous forme de doigts pivotants chargés par ressort pour venir s'appliquer contre la piste de friction ménagée au niveau du rotor. La mise en rotation du stator par l'intermédiaire de ses patins maintenus en contact d'appui permanent contre la piste de friction du rotor génère une force centrifuge appliquée aux patins. Cette force centrifuge s'ajoute à la force du ressort pour obtenir un entraînement à vitesse égale entre stator et rotor et s'annule sous l'action d'un blocage accidentel du stator pour neutraliser momentanément l'entraînement entre rotor et stator par glissement des patins sur la surface de la piste de friction du rotor. Ce coupleur présente un grand nombre d'avantages par rapport aux systèmes développés jusqu'à présent. Il permet en effet de limiter l'usure des pièces et de minimiser réchauffement. Ce coupleur permet notamment, lors de la phase de démarrage de l'entraînement en rotation du moteur, d'obtenir une réactivité importante du stator et en particulier un entraînement rapide à une vitesse de rotation élevée du stator grâce à la présence d'un ressort de compression qui exerce, de manière permanente, un effort radial sur le patin et tend à le maintenir en appui constant sur la piste de friction du rotor.

Pour que cette phase de démarrage et les phases de fonctionnement ultérieures se déroulent de manière optimale, il est nécessaire que la surface de friction, entre patins et piste de friction du rotor, soit de dimension relativement importante de manière à éviter tout patinage. Dans la version décrite dans la demande de brevet français précitée, cette surface demeure inchangée, quelles que soient les phases de fonctionnement du stator. Ainsi, que le stator soit immobilisé en raison de la présence d'un obstacle ou non, la surface de friction entre patins et rotor demeure identique. De ce fait, il peut à nouveau être observé un échauffement important et une usure plus rapide du patin lors des phases de patinage correspondant aux phases de ralentissement ou de blocage du stator.

De plus tous les dispositifs décrits ci-dessus génèrent d'importantes vibrations car, dans chacun des cas précédents, l'axe portant les patins et autorisant leur mouvement pour permettre l'entraînement du stator est fixe. La transmission des vibrations à travers cet axe est donc très peu amortie. En conséquence, l'utilisateur d'une machine équipée d'un tel dispositif subit d'importantes vibrations pouvant entraîner des troubles musculo-squelettiques dans le système bras-main ou au niveau de la colonne vertébrale.

On est donc à la recherche aujourd'hui de solutions qui permettraient au coupleur de disposer, au niveau de la phase de démarrage, des mêmes avantages que ceux mentionnés ci-dessus tout en réduisant les problèmes d'échauffement pendant les phases de patinage et les problèmes de vibrations lors du fonctionnement.

Un but d.e la présente invention est donc de proposer un coupleur dont la conception permet de faire varier à volonté la surface de friction entre patin de friction et piste de friction du rotor de manière à minimiser réchauffement à l'état ralenti ou immobilisé du stator sans nuire au temps de ré-enclenchement nécessaire au passage de la position débrayée à la position embrayée dudit patin.

Un autre but de la présente invention est de proposer un coupleur dont la conception permet de faire varier à volonté le temps de ré-enclenchement dudit coupleur correspondant au passage de la position débrayée à la position embrayée de ce dernier.

Un autre but de la présente invention est de proposer un coupleur dont la conception permet de disposer d'un temps de déclenchement ré- enclenchement de l'ordre de 2 secondes, ce temps correspondant aux étapes de dégagement de la lame de coupe de l'obstacle et de remise en contact d'une lame de coupe entraînée en rotation avec l'objet à couper.

Un autre but de l'invention est de proposer un coupleur dont la conception permet de limiter sensiblement les vibrations subies par l'utilisateur d'une machine équipée dudit dispositif.

A cet effet, l'invention a pour objet un coupleur entre l'arbre moteur de sortie rotatif d'un dispositif de coupe, tel qu'une débroussailleuse et un organe de coupe rotatif, tel qu'une lame, ledit coupleur étant constitué d'une part, d'un rotor solidarisable à l'arbre moteur se présentant au moins sous forme d'un corps cylindrique; tel qu'une cloche, dont au moins une partie des parois internes forme une piste de friction, d'autre part d'un stator apte à porter l'organe de coupe, ce stator pouvant être entraîné par le rotor par l'intermédiaire de patins de friction portés par ledit stator, chaque patin, monté sur la platine porte-patins du stator libre à pivotement autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du stator, étant soumis de façon permanente à l'action d'au moins un ressort de compression à effort généralement radial pour s'appliquer sur la piste de friction du rotor et entraîner en rotation le stator, ce patin pivotant étant en outre monté avec jeu sur ladite platine pour pouvoir se déplacer angulairement, en particulier par coulissement, entre deux positions extrêmes, l'une d'embrayage dans laquelle la surface de friction entre patin et corps cylindrique est maximale, l'autre de débrayage dans laquelle la surface de friction entre patin et corps cylindrique est minimale, et facilite un glissement du patin sur la surface de la piste de friction du rotor, caractérisé en ce que le passage de la position embrayée à la position débrayée s'effectue, lors d'un ralentissement du stator, par déplacement relatif du patin et du stator en comprimant un second ressort, ce second ressort tendant à ramener le patin depuis la position angulaire débrayée vers la position angulaire embrayée de manière à permettre, en un temps court, un ré-enclenchement autorisant un fonctionnement optimal dudit coupleur.

Grâce à la présence de deux ressorts agissant l'un radialement, l'autre suivant une direction proche d'une direction tangentielle au stator, il est possible de maîtriser parfaitement le temps de déclenchement et de ré-enclenchement du coupleur et de pouvoir effectuer ces opérations en un temps inférieur à 3 secondes pour permettre à ces opérations de s'effectuer en temps masqué. En effet, en agissant sur la raideur du second ressort de compression, à action suivant une direction essentiellement tangentielle, il est possible de faire varier le temps de ré-enclenchement correspondant au temps nécessaire au passage du patin d'une position débrayée correspondant à une position dans laquelle la surface de contact entre le patin et la piste de friction du rotor est minimale à une position embrayée qui correspond à une surface de contact maximale entre ces deux mêmes éléments. De la même manière, plus on rapproche les premier et second ressorts l'un de l'autre, plus on réduit le temps de ré- enclenchement du fait de la forme du patin. On peut ainsi agir sur les caractéristiques et la position relative des premier et second ressorts pour faire varier à volonté le temps de ré-enclenchement et par suite le temps de déclenchement.

L'invention a également pour objet un dispositif de coupe, en particulier portable, à coupe rotative, tel qu'une débroussailleuse, ce dispositif comportant, entre un arbre moteur de sortie rotatif et un organe de coupe, un coupleur, caractérisé en ce que le coupleur est du type précité. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 représente une vue partielle schématique en coupe d'un coupleur conforme à l'invention ;

la figure 2 représente une vue de dessus du stator équipant un tel coupleur ;

les figures 3 et 4 représentent une vue de détail du patin en position embrayée (figure 3) et en position débrayée (figure 4) ;

la figure 5 représente une vue de détail du patin dans une autre position relative des ressorts pour accroître le temps de ré-enclenchement ;

la figure 6 représente une vue partielle en coupe de la platine porte- patins du stator seule et

la figure 7 représente une vue partielle en coupe de la platine porte- patins, les patins ayant été enlevés.

Comme mentionné ci-dessus, le coupleur 1 , objet de l'invention, est plus particulièrement destiné à coupler l'arbre moteur de sortie rotatif d'un dispositif de coupe, en particulier un dispositif de coupe portable à coupe rotative, tel qu'une débroussailleuse, et un organe 2 de coupe rotatif, tel qu'une lame, un disque ou bien encore une plaque rotative de forme quelconque.

Les débroussailleuses connues à ce jour comportent ainsi, de manière en soi connue, un corps tubulaire, ou canne, muni d'un arbre moteur rotatif d'entraînement d'un organe de coupe. Cette canne peut affecter un grand nombre de formes. Elle est généralement munie, au voisinage de l'une de ses extrémités, d'un guidon ou d'une poignée pour faciliter sa préhension par l'opérateur. L'arbre moteur est quant à lui généralement accouplé à un moteur thermique ou électrique et comporte, à son extrémité de sortie, un renvoi d'angle constitué de deux pignons spiraux hélicoïdaux. Le second pignon est prolongé d'un arbre qui peut être relié à son extrémité directement au coupleur. Ce coupleur peut ainsi se loger dans la tête de la débroussailleuse, cette tête affectant sensiblement la forme d'une cloche solidaire de l'extrémité de la canne opposée à celle munie de l'organe de préhension. Le détail de cet arbre moteur ne sera pas fourni car il est bien connu à ceux versés dans cet art. Ce coupleur peut également se loger entre l'embrayage moteur et l'arbre de transmission.

Le coupleur 1 , destiné à être positionné entre l'arbre moteur de sortie rotatif du dispositif de coupe et l'organe 2 de coupe rotatif rigide, est constitué quant à lui d'une part, d'un rotor 3 solidarisable à l'arbre moteur, d'autre part d'un stator 5 apte à porter l'organe 2 de coupe. Le rotor 3 se présente au moins sous forme d'un corps cylindrique, tel qu'une cloche, qui peut affecter une forme quelconque. Au moins une partie des parois internes forme une piste 4 de friction. Cette piste 4 de friction est une piste circulaire contre laquelle les patins équipant le stator sont maintenus en contact d'appui permanent. En effet, le stator 5, apte à porter l'organe 2 de coupe, peut être entraîné par le rotor 3 par l'intermédiaire de patins 6 de friction portés par ledit stator 5. Il est à noter qu'on entend par rotor, un élément menant moteur rotatif et par stator un élément mené rotatif, le rotor et le stator étant entraînés en rotation autour d'un même axe représenté par l'axe XX' dans la figure 1.

Les patins 6 de friction sont montés sur la platine porte-patins du stator 5 libres à pivotement autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du stator 5. Il sont également soumis, de façon permanente, à l'action d'au moins un premier ressort 12 de compression pour s'appliquer sur la piste 4 de friction du rotor 3 et entraîner en rotation le stator 5. Ainsi, la mise en rotation du stator génère une force_centrifuge appliquée aux patins 6. Cette force centrifuge s'ajoute à la force des ressorts 12 pour obtenir un entraînement à vitesse égale entre stator et rotor et s'annule sous l'action d'un blocage accidentel du stator pour neutraliser momentanément l'entraînement entre rotor et stator par glissement des patins sur la surface de la piste 4 de friction du rotor. Chaque patin 6 pivotant est en outre monté avec jeu sur ladite platine. Ce patin 6 est ainsi, à l'état ralenti ou immobilisé du stator animé d'un déplacement relatif par rapport au stator et déplaçable angulairement, en particulier par coulissement, par le rotor dans une direction provoquant une réduction de la surface de friction entre patin et corps cylindrique. Ainsi, chaque patin passe d'une position embrayée, dans laquelle la surface de friction entre patins 6 et piste de friction du corps cylindrique est importante, à une position débrayée, dans laquelle la surface de friction entre patins 6 et corps cylindrique est réduite et facilite un glissement du patin 6 sur la surface de la piste 4 de friction. Cette position débrayée permet ainsi la poursuite du déplacement en rotation du rotor alors que le stator est ralenti ou immobilisé du fait de la rencontre de l'organe 2 de coupe avec un obstacle. Le passage de la position embrayée à la position débrayée du patin s'effectue lors d'un ralentissement du stator par déplacement relatif du patin et du stator en comprimant un second ressort 13. Ce second ressort 13 tend à rappeler le patin 6 depuis la position angulaire débrayée vers la position angulaire embrayée. Ainsi, le patin est soumis en permanence à l'action de deux ressorts, un premier ressort qui tend à ramener, généralement par exercice d'une force radiale, le patin contre la piste 4 de friction du rotor, un second ressort 13 qui tend à ramener le patin depuis la position angulaire débrayée vers la position angulaire embrayée. Le premier ressort permet de faciliter, au moment du démarrage, une adhérence immédiate du patin à la piste 4 de friction. Le second ressort permet d'adapter le temps de ré- enclenchement correspondant au temps nécessaire au passage de la position débrayée à la position embrayée.

Chaque patin 6 monté avec jeu sur la platine porte-patins est agencé pour, lors du passage de la position embrayée à la position débrayée ou inversement, se déplacer, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du stator 5, suivant une direction formant avec le rayon du stator 5 passant par l'axe 14 de pivotement dudit patin 6 un angle α compris dans la plage [60 - 85]°. Ce déplacement du patin est plus particulièrement représenté aux figures 3 et 4 qui illustrent le passage d'une position embrayée à une position débrayée dudit patin. L'axe 14 pivot et les paliers 15 de réception de l'axe 14 pivot autorisant un montage à pivotement libre du patin 6 sur la platine porte-patins sont portés l'un par le patin 6, l'autre par la platine support de patins et présentent des formes non complémentaires pour permettre un déplacement relatif angulaire entre patins 6 et platine support de patins sous l'action du rotor à l'état ralenti ou immobilisé du stator. Ainsi, les paliers 15 de l'axe 14 pivot affectent la forme de lumière oblongue ménagée dans le patin 6. Ces lumières oblongues sont traversées par un axe monté de manière stationnaire sur la platine porte-patins. Cet axe parallèle à l'axe de rotation du stator 5 constitue l'axe 14 pivot dudit patin 6. L'axe longitudinal de chaque lumière, qui constitue un chemin de guidage, forme avec le rayon du stator passant par l'axe 14 pivot du patin 6 correspondant, un angle compris dans la plage [60-85°].

Pour permettre de faire varier à volonté le temps de ré-enclenchement en agissant sur la position relative des ressorts 12 et 13 mentionnés ci-dessus, la platine porte-patins est munie d'une pluralité de logements 11 A, 11 B de réception d'un même ressort 12 pour modifier à volonté la position relative, en particulier la distance, entre les ressorts 12, 13 agissant sur un même patin 6. Dans les exemples représentés, les premier et second ressorts 12, 13 agissant sur un même patin sont des ressorts de compression, de préférence hélicoïdaux, dont les axes se coupent au point d'appui du patin sur la piste de friction de la corps cylindrique en position débrayée dudit patin 6.

Dans le détail, le stator est constitué d'un axe portant au voisinage d'une extrémité, une platine porte-patins et, à l'autre extrémité, une platine porte- organe de coupe. Un palier à billes est généralement inséré entre lesdites platines. Cette platine porte-patins est constituée de deux flasques 7, 8 circulaires reliés entre eux par un moyeu 9 pour délimiter une gorge 16 circulaire périphérique interne à l'intérieur de laquelle sont logés à la fois les patins 6 affectant la forme de doigts pivotant autour d'un axe parallèle à l'axe du moyeu et les ressorts 12, 13. Les flasques 7, 8 sont munis, pour chaque patin 6, d'au moins deux séries de rainures 10, 11 en regard servant chacune à la délimitation de chemin de guidage d'un ressort. La première série de rainures 11 s'étendant radialement entre le fond de la gorge 16 et la tranche des flasques 7, 8 sert à la réception du premier ressort 12 de compression à effort radial disposé entre le fond de gorge 16 et la surface du patin 6 opposée à celle destinée à venir en contact avec la surface de friction de la piste 4 du rotor 3. La seconde série de rainures 10, destinée à la réception du second ressort 13 agissant sur la position angulaire du patin 6, prend naissance sur la tranche des flasques 7, 8 et s'étend en direction du fond de gorge 16 en passant par l'axe 14 de pivotement du patin 6. Ces rainures 10 de la seconde série de rainures forment, avec le rayon des flasques 7, 8 passant par l'axe pivot dudit pivot 14, un angle α de préférence compris dans la plage [60 - 85]°.

Dans les exemples représentés, la platine porte-patins est équipée d'au moins trois patins 6 et six ressorts 12, 13 dont trois occupent les logements 11A ou 11 B. Chaque patin 6 affecte la forme d'un doigt courbe muni, à chacune de ses extrémités, d'un renflement représenté en 6A et 6C aux figures. L'un 6C des renflements est soumis à l'action du premier ressort 12 de compression disposé entre la platine porte-patins et la surface du doigt opposée à la surface de contact avec la piste de friction. Ainsi, sous l'action de ce ressort 12 de compression à effet radial, le patin est maintenu en contact de friction permanent avec la piste de friction.

L'autre renflement 6A comporte quant à lui des lumières traversées par l'axe pivot 14. Le second ressort 13 de compression, permettant de rappeler le patin en position embrayée, s'étend entre ce renflement 6A et la platine porte-patins. La zone d'appui du ressort 13 sur le renflement 6A est réalisée sous forme d'une portion circulaire pour faciliter l'interchangeabilité du ressort 12. Ce second ressort 13 se comprime lors d'un déplacement angulaire dudit patin, correspondant à son passage de la position débrayée à la position embrayée. La lumière servant à la réception de l'axe 14 pivot du patin et les rainures de logement du second ressort 13 dans les flasques des platines forme un ensemble aligné qui constitue, avec la tangente au rotor prise au droit de l'axe pivot dudit patin, un angle de préférence voisin de 20°. Entre les renflements 6A et 6C du patin s'étend un évidement 6B. Cet évidement 6B sert au logement du second ressort 13.

Le fonctionnement d'un tel coupleur est le suivant. Au démarrage, les patins de friction portés par le stator sont soumis de façon permanente à l'action des premiers ressorts 12 de compression pour s'appliquer sur la piste 4 de friction du rotor et entraîner en rotation le stator. Le patin occupe donc une position conforme à celle représentée à la figure 3 dans laquelle la surface de friction entre patin et piste de friction est maximale. La mise en rotation du stator génère une force centrifuge appliquée au patin. Cette force centrifuge s'ajoute à la force du premier ressort 12 pour obtenir un entraînement à vitesse égale entre stator et rotor. Lorsque l'organe de coupe rencontre un obstacle, l'organe de coupe bute contre ledit obstacle donc la vitesse de rotation chute et la force centrifuge tend à se réduire, voire à s'annuler. Par conséquent, l'adhérence entre patins du stator et piste de friction du rotor est telle que le couple résistant appliqué à l'organe de coupe devient supérieur au couple nominal pré-établi en fonction de la dimension et de la masse du patin de telle sorte que l'organe de coupe s'arrête. La platine porte-patins liée à l'outil de coupe s'arrête également. Le corps cylindrique de friction, solidaire de l'arbre moteur, continue à tourner et l'énergie cinétique provoque un déplacement angulaire des patins lors de la poursuite de la rotation du rotor. Ce déplacement relatif du patin par rapport au stator provoque une compression du second ressort 13 de compression. Au cours de ce déplacement, le patin qui coulisse sur une longueur correspondant au plus à la longueur de la lumière oblongue s'écarte en décollant de la piste de friction du corps cylindrique du rotor provoquant ainsi une réduction de la surface de friction entre patin et piste de friction. La surface de contact est réduite sensiblement à zéro et correspond à une ligne de contact. De ce fait, le rotor peut continuer à tourner et glisse sur les patins sans générer d'échauffement de chaleur important ni d'usure importante. Lorsque l'outil de coupe solidaire de l'arbre de transmission est dégagé de l'obstacle et que le couple résistant appliqué à l'organe de coupe devient inférieur au couple moteur, le patin est ramené, par l'action du ressort 13, dans une position angulaire correspondant à une position dans laquelle la surface de friction entre piste de friction et patin est maximale. Ce patin est maintenu en contact de pression permanent contre la piste de friction par l'intermédiaire du premier ressort 12 pour permettre au rotor d'entraîner le stator en mode embrayage au redémarrage. La force centrifuge vient s'ajouter à l'effet desdits ressorts pour accentuer le plaquage des patins contre la piste de friction du rotor. Comme mentionné ci-dessus, en fonction des caractéristiques des deux ressorts et de leur position relative, il est possible de faire varier les temps de déclenchement et de ré-enclenchement d'un tel coupleur.