Les étoiles  sont la clé de la performance des accouplements LJ et SPIDEX.

L’un des types d’accouplements flexibles les plus largement utilisés est l’accouplement à mâchoires. Cette conception est caractérisée par deux moyeux, chacun ayant deux ou plusieurs protubérances épaisses et trapues autour de leur périmètre, appelées mâchoires, pointant vers le moyeu opposé. Ces mâchoires s’imbriquent lâchement lorsque les deux moyeux sont réunis. Les espaces entre les mâchoires sont remplis de blocs de matériau élastomère, généralement moulés en un seul élément en forme d’étoile. Tout comme les conceptions d’accouplement varient pour répondre à différents critères d’application, il en va de même pour les étoiles dans les accouplements à mâchoires. L’étoile est le déterminant clé du couple nominal de chaque accouplement à mâchoires.

Elle peut également faire une différence significative dans la réponse de l’accouplement

• aux vibrations,
• à la température,
• aux produits chimiques,
• au désalignement,
• au régime élevé,
• aux contraintes d’espace
• et à la facilité d’installation ou de démontage.

Choisir le bon type d’étoile est tout aussi important que de choisir le bon type et la bonne taille d’accouplement. Les étoiles sont la clé de la performance de l’accouplement.

Un des types d’accouplements flexibles les plus utilisés est l’accouplement à mâchoire. Sa conception est caractérisée par deux moyeux, chacun ayant deux ou plusieurs protubérances épaisses et trapues autour de leur périmètre, appelées mâchoires, pointant vers le moyeu opposé. Ces mâchoires s’imbriquent lâchement lorsque les deux moyeux sont réunis. Les espaces entre les mâchoires sont remplis de blocs de matériau élastomère, généralement moulés en un seul élément en forme d’astérisque appelé « étoile ». Tout comme les conceptions d’accouplement varient pour répondre à différents critères d’application, il en va de même pour les étoiles dans les accouplements de type mâchoire. L’étoile est le déterminant clé du couple nominal de chaque accouplement à mâchoires. Il peut également faire une différence significative dans la réponse de l’accouplement aux vibrations, à la température, aux produits chimiques, au désalignement, au régime élevé, aux limitations d’espace et à la facilité d’installation ou de retrait. Choisir le bon type d’étoile est tout aussi important que de choisir le bon type et la bonne taille d’accouplement.

Tout d’abord, passons en revue quelques bases importantes des accouplements de mâchoires et du groupe de conception élastomère auquel ils appartiennent.

Les accouplements à mâchoires sont généralement recommandés pour les machines à moteur électrique à usage continu, les pompes, les boîtes de vitesses, etc. Ils sont généralement limités à un désalignement angulaire de l’arbre de 1° et tolèrent généralement jusqu’à 0,4 de désalignement parallèle. Les accoueplements à  mâchoires ne sont généralement pas recommandées pour les applications entraînées par le moteur ou les applications fréquentes de démarrage-arrêt-inversion en raison du jeu (la quantité de mouvement libre du moyeu permise par l’espacement entre les mâchoires et les pattes de l’étoile). Les accouplements élastomères sont classés en deux catégories en fonction de la façon dont leur élément élastomère transmet le couple entre les moyeux d’entraînement et entraînés – c’est-à-dire que l’élément est soit « en compression » ou « en cisaillement ».

Dans les accouplements à mâchoires, l’étoile est en compression, car les mâchoires des manchons menés et menants fonctionnent dans le même plan, les mâchoires motrices poussant les mâchoires entraînées. Ici, les pattes de l’étoile élastomère servent de coussins entre le couple des mâchoires motrices et la résistance des mâchoires entraînées, absorbant cette force en étant comprimées entre elles.

Cela contraste avec les conceptions de type cisaillement, dans lesquelles les moyeux d’entraînement et d’entraînement fonctionnent entièrement dans des plans séparés, le moyeu d’entraînement tirant le moyeu entraîné par leur connexion mutuelle à un élément élastomère suspendu entre eux. Ici, l’élément sert de lien entre la le couple du moyeu d’entraînement et la résistance du moyeu entraîné, absorbant cette force en étant étiré entre eux par torsion.

Avantages des accouplements à mâchoires

Les accouplements à compression et à cisaillement offrent des avantages qui conduisent à les recommander pour des applications différentes. Lorsque les accouplements à compression sont préférés, c’est généralement en raison de quatre avantages principaux. 

• les élastomères – en particulier le caoutchouc synthétique – ont une capacité de charge plus élevée en compression qu’en cisaillement. Par conséquent, les ces accouplements peuvent transmettre un couple plus élevé et tolérer une surcharge plus importante que ceux à cisaillement. Plus la surface de l’élastomère en compression est grande, plus le couple nominal de l’accouplement est élevé. Les modèles à mâchoires les plus gros – avec jusqu’à sept mâchoires par moyeux offrent un couple nominal important.
• les accouplements à compression offrent un plus grand degré de rigidité en torsion (moins de « torsion » entre les moyeux) que les types à cisaillement, certaines conceptions se rapprochant assez de la transmission de couple à déplacement positif très rigide caractéristique des accouplements métalliques, offrant un mouvement presque égal de l’arbre entraîné pour chaque mouvement incrémental de l’arbre moteur. Avec la plupart des moyeux à mâchoires même le jeu limité qu’ils offrent peuvent les rendre inappropriés pour certaines applications.
• les conceptions de mâchoires sont considérées comme « infaillibles » parce que l’accouplement n’est pas nécessairement détruit ou rendu inutilisable si l’étoile se dégrade. Les mâchoires motrices avancent simplement pour entrer directement en contact avec les mâchoires entraînées, et l’accouplement continue de fonctionner (bien qu’avec un bruit considérable et une usure accélérée), évitant ainsi les temps d’arrêt critiques du système jusqu’à ce que l’étoile puisse être. Pour cette raison, dans un accouplement à mâchoires de bonne qualité, les mâchoires sont conçues pour résister à au moins dix fois le couple nominal de leur accouplement.
• enfin, une conception simple avec seulement trois parties – une étoile logée entre deux moyeux métalliques – permet une installation, un démontage et une inspection visuelle faciles. L’araignée spécialement profilée permet généralement un « ajustement aveugle » même dans les espaces les plus confinés.

Par rapport aux accouplements entièrement en métal, les mâchoires et autres types d’élastomères offrent généralement des avantages supplémentaires suivants :

• une plus grande souplesse radiale (permettant plus de désalignement entre les moyeux et / ou moins d’efforts sur les roulements); 
• pas de contact métal à métal entre les pièces motrices / entraînées (moins d’usure interne et pas besoin de lubrification); 
• un poids plus faible et un coût inférieur, lorsque l’on compare la capacité de couple et la capacité d’alésage maximale; 
• fonctionnement plus silencieux; et remplacement facile sur le terrain de l’accouplement (la défaillance de l’étoile n’entraîne pas la perte de l’ensemble de l’accouplement).

Alternatives élastomères

Lorsque les étoiles se décomposent, c’est souvent dû à une charge cyclique lorsque l’hystérésis (accumulation de chaleur interne dans l’élastomère) dépasse les limites du matériau. Certains élastomères sont également plus vulnérables aux températures ambiantes élevées et à certains types d’exposition aux huiles, aux produits chimiques. 
Pour cette raison, les accouplements à élastomères offrent une sélection de d’étoiles adaptées à des conditions de fonctionnement spécifiques :

• NBR (caoutchouc nitrile butadiène) – – le matériau d’élément d’accouplement standard le plus économique et le plus largement utilisé, ressemble au caoutchouc naturel en résilience et en élasticité ; résistant à l’huile, aux fluides hydrauliques et à la plupart des produits chimiques; la température de fonctionnement varie de -40°C à +100°C). Avec une dureté de 80 Shore A, ils offrent la meilleure capacité d’amortissement parmi les éléments élastomères.
• Uréthane : a une capacité de couple 1,5 fois supérieure à celle du NBR avec une très bonne résistance aux produits chimiques et à l’huile, mais une capacité d’amortissement inférieure (dureté 90 Shore A) et une plage de températures de fonctionnement plus étroite de -39°C à +70*C). Les étoiles en  uréthanes sont de bons choix lorsque l’application nécessite un couple plus élevé dans un espace confiné ou une résistance aux pollutions ambiantes telles que l’ozone, la lumière du soleil et l’hydrolyse dans des conditions tropicales.
• Hytrel — conçu pour une température de fonctionnement, (-51°C à +121°C), avec une excellente résistance aux huiles et aux produits chimiques; peuventt transmettre 3 fois le couple du NBR standard. Fournit également une résistance à l’ozone, à la lumière du soleil et à l’hydrolyse dans des conditions tropicales. Avec une dureté de 55 Shore D, cependant, Hytrel réduit de moitié les indices de désalignement angulaire et la capacité d’amortissement est faible.
• Bronze — Pas vraiment un élastomère, ces inserts métalliques rigides, poreux et imprégnés d’huile ne sont utilisés que pour les applications à vitesse lente (250 tr/min maximum) nécessitant un couple élevé ou une résistance à haute température. Les étoiles bronze peuvent résister à pratiquement tous les produits chimiques et températures de -40°Cà +230°CC), mais leur rigidité offre une capacité d’amortissement nulle.

Formes des étoiles

En plus de la variété de matériaux disponibles, quatre conceptions mécaniques de base permettent d’autres choix pour s’adapter à des applications spécifiques :

• Etoile à centre plein : C’est la conception la plus couramment utilisée dans les applications générales de transmission de puissance où l’écart entre les extrémités des arbres offre un espace suffisant et restera assez constant.
• Etoile à centre creux :  Cette conception convient lorsque l’équipement doit être positionné aussi près que possible du moteur. Cependant, comme les pattes de l’étoile ne sont reliées que par un mince segment de matériau, celle-ci est moins résistante et elle  a donc des limites de vitesse maximales de 1 750 tours par minute (RPM) pour NBR et de 3 600 tr / min pour l’uréthane / Hytrel, Gardez également à l’esprit que le trou au centre n’est pas aussi grand que l’alésage maximal du moyeu, car alors que l’alésage maximal du moyeu s’approche du bord intérieur des mâchoires, Une certaine quantité de matière élastomère doit s’étendre autour du bord interne des mâchoires pour relier les pattes de l’étoile

• Etoile ouverte— Cette conception à bande ouverte relie les pattes de l’étoile autour du périmètre de l’accouplement plutôt qu’au centre, ce qui permet un retrait ou une installation facile sans perturber l’alignement de l’un ou l’autre moyeu d’accouplement. En l’absence de connexions centrales, cette conception ne se chevauche pas dans l’alésage, ce qui permet aux extrémités de l’arbre de s’étendre au diamètre maximal de l’alésage en laissant un espace minimal entre les arbres. Radialement « enroulé » autour des mâchoires, ce type d’étoile doit être maintenue en place par un anneau ou un collier. Dans le cas d’un collier la vitesse de rotation maximale est de 1 750 tours/minute.

Conseils d’entretien

Un certain degré fluage est normal à mesure que les éléments élastomères vieillissent en service Lorsque l’épaisseur visible de l’étoile est réduite de 25%, c’est

Les installations intégrant un accouplement à mâchoires ne devraient jamais permettre aux mâchoires d’un moyeu d’entrer en contact avec la face du moyeu opposé, ce qui provoquerait une action bruyante de « grincement »

Conclusion

Les critères d’application suivants sont utiles pour déterminer le bon choix d’étoile:

• couple réel nécessaire à l’arbre entraîné (notez couple variable résultant d’une charge cyclique ou erratique)
• Vibrations (linéaires et torsionnelles)
• Alignement arbre à arbre (angulaire et parallèle) — et noter si les unités motrices/entraînées sont ou peuvent être montées sur une plaque de base commune
• les conditions ambiantes (plage de température, exposition aux produits chimiques, aux huiles, etc.)
• Exigences de démarrage-arrêt-inversion
• mouvement axial
• Restrictions d’installation ou d’entretien