Domaine technique La présente invention concerne un dispositif d'embrayage, de freinage, de 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 moteur et logé dans une cavité intérieure dudit premier élément de boîtier, ledit noyau central portant un ensemble d'organes glissants logés dans un alésage ménagé dans ledit noyau central, et le 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 un ensemble d'encoches disposées en regard dudit ensemble d'organes glissants et agencées pour coopérer avec eux.

Technique antérieure

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 un disque et des mâchoires de freinage qui enserrent avec plus ou moins de force le ou les disques. Les éléments connus de désaccouplement d'une prise de force connu, ne permettent habituellement pas une remise en marche lorsque la prise de force est active. En outre les systèmes de freinage, d'embrayage et de limiteur de couple sont généralement des équipements différents qui sont lourds, encombrants et coûteux. Leur utilisation est compliquée et leur maintenance difficile. 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. 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 pas être obtenu de façon certaine, même avec des équipements complémentaires lourds et coûteux.

Exposé de l'invention

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. En outre une remise en marche peut être effectuée à tout moment sans nécessiter l'arrêt complet de la machine correspondante.

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 ensemble d'organes glissants au moins partiellement dans ledit ensemble d'encoches. Selon un mode de réalisation préféré, les organes glissants sont disposés régulièrement le long d'une ligne circulaire coaxiale audit noyau central, et lesdits moyens ressorts sont constitués d'un élément ressort unitaire, disposé concentriquement par rapport audit noyau central, ledit ressort unitaire étant agencé pour agir globalement sur l'ensemble desdits organes glissants.

Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, ledit ressort unitaire comporte au moins une rondelle Belleville.

Le dispositif comporte de préférence 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..

Selon un mode de construction avantageux, 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 entraîné du dispositif.

Selon une première forme de réalisation, lesdits moyens de réglage comprennent un bloc rotatif cylindrique fileté qui prend appui sur la surface correspondante du bloc central.

Selon une seconde forme de réalisation, lesdits moyens de réglage comprennent une tige filetée agencée pour agir sur le filetage périphérique d'une douille solidaire du noyau central.

Le dispositif comporte avantageusement des moyens de déclenchement agencés pour ouvrir ledit dispositif lorsqu'une valeur de seuil agissant sur un arbre entraîné du dispositif est atteinte.

Lesdits moyens de déclenchement peuvent comporter 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 l'arbre entraîné du dispositif est atteinte.

De façon particulièrement avantageuse, le dispositif peut comporter une chambre hydraulique ou pneumatique et des moyens agencés pour relier ladite chambre hydraulique ou pneumatique avec une source de fluide hydraulique ou pneumatique pour commander le déplacement du noyau central et permettre auxdits organes glissants de pénétrer ou de sortir des encoches correspondantes.

De façon avantageuse l'arbre moteur est couplé en permanence à un moteur d'entraînement et l'arbre entraîné est couplé en permanence à un équipement utilisateur du couple d'entraînement fourni par ledit moteur d'entraînement et lesdits organes glissants et lesdits moyens ressorts sont agencés pour coupler et/ou désaccoupler ledit arbre moteur et ledit arbre entraîné sous tension.

Description sommaire des dessins

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:

la figure 1A représente une vue en coupe axiale d'une forme de réalisation du dispositif selon l'invention, dans une position dite ouverte,

la figure 1B représente une vue en coupe axiale de la forme de réalisation du dispositif de la figure 1 , dans une position dite fermée,

la figure 2 représente une variante du dispositif de l'invention selon les figures 1A et 1B, les figures 3A et 3B sont des vues qui illustrent une variante hydraulique du dispositif de la figure 2, respectivement en positions dites ouverte et fermée,

la figure 4 représente une autre variante constructive du dispositif selon l'invention représentée dans le cadre d'une application spécifique, et

la figure 5 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

En référence à la figure 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.

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 moteur 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 circulaire 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. 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.

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 l'ensemble des organes glissants 14.

La figure 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.

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. La figure 1 B est similaire à la figure 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 moteur 13 solidaire du noyau central 12 est couplé à un arbre entraîné 22 solidaire du bloc central 16, de sorte que les deux arbres sont liés. A contrario, dans la position illustrée par la figure 1A, l'arbre moteur 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.

La construction représentée par la figure 2 diffère 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 moteur 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 entraîné 22 de l'arbre moteur 13. Les cames 30 ont pour fonction d'assurer un débrayage automatique de l'arbre entraîné 22 par rapport à l'arbre moteur 13.

Une variante dite hydraulique ou pneumatique est représentée par les figures 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 ou pneumatique 40 comportant par exemple une entrée de fluide hydraulique ou pneumatique 41 et une sortie 42, l'entrée 41 et la sortie 42 communiquant avec une source de fluide hydraulique ou pneumatique (non représentée). La chambre hydraulique ou pneumatique 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 hydraulique ou pneumatique 40. Une entrée de fluide hydraulique ou pneumatique dans la chambre hydraulique ou pneumatique 40 provoque le déplacement du noyau central 12 et la pénétration des organes glissants 14 dans les encoches 21. L'évacuation du fluide hydraulique ou pneumatique de la chambre hydraulique ou pneumatique 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 ou pneumatique peuvent être commandées par tous moyens connus, soit à !a 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.

La figure 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 moteur13 est entraîné par un moteur 60 auquel il est couplé de manière permanente et l'arbre entraîné 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.

On notera que l'arbre moteur 13 est en permanence couplé au moteur d'entraînement 60 et que l'arbre entraîné 22 est couplé en permanence à la poulie 50 utilisatrice du couple d'entraînement fourni par le moteur d'entraînement. L'accouplement et le désaccouplement des deux arbres peut être effectué sous tension, sans arrêt du moteur, ce qui constitue un avantage considérable pour le respect de normes de sécurité et pour le respect des contraintes sur les mécanismes.

Le noyau central 12 est représenté en perspective par la figure 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.

L'invention n'est pas limitée aux réalisations individuelles décrites et peu s'étendre à d'autres variantes de réalisation.