Brevet FR2406126A1 — publié le 19790511

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur André BARTHELEMY, concerne des perfectionnements apportés aux embrayages servant à accoupler deux organes tournants coaxiaux, l'organe mené comportant un tambour et l'organe menant supportant un levier apte à basculer, lorsque l'organe menant tourne, pour coopérer avec le susdit tambour et accoupler par friction l'organe menant et le tambour. On connaît déjà de nombreux embrayages du genre précité, dans lesquels au moins un patin de friction, monté pivotant sur l'organe menant, est soumis à l'action de la force centrifuge lorsque l'organe menant tourne et est alors appliqué contre la surface intérieure du tambour. Ce mode de fonctionnement implique que la surface intérieure du tambour entoure l'organe menant, ce qui conduit à donner au tambour un diamètre relativement éleve, lui conférant un moment d'inertie important. Or, cette grande valeur du moment d'inertie du tambour présente un inconvénient lorsque l'organe menant est susceptible de subir des accélérations angulaires relativement importantes et notamment lorsqu'il est propre à être entraîné en rotation (l'embrayage étant désaccouplé)manuellement par l'intermédiaire de moyens multiplicateurs de vitesse ; par exemple l'embrayage fait partie d'un mécanisme de transmission de mouvement de rotation à un arbre mené devant tourner à vitesse relativement lente, ce mécanisme comprenant, d'une part, des moyens mécaniques d'entraînement à vitesse de roration relativement élevée pour entraîner, de façon débrayable, l'arbre mené par l'intermédiaire de moyens démultiplicateurs à rapport de démultiplication élevé et, d'autre part, des moyens d'entraînement manuels de l'arbre mené agencés pour que l'arbre mené puisse être entraîné manuellement alors que les susdits moyens mécaniques d'entrainement sont débrayés. Pour que la force centrifuge s'exerçant sur le patin de friction soit suffisante pour accoupler par friction l'organe menant et le tambour, il est nécessaire que l'organe menant tourne à vitesse relativement élevée et donc que l'embrayage soit disposé entre les moyens d'entraînement mécaniques et les moyens démultiplicateurs. De ce fait, lorsqu'on entraîne l'arbre mené à l'aide des moyens d'entraînement manuels1 l'arbre mené, en tournant, entraîne également les moyens démultiplicateurs et le tambour de l'embrayage. Comme l'inertie du tambour ramenée sur l'arbre est fortement amplifiée par les moyens démultiplicateurs, l'opérateur est obligé de développer un effort très important pour faire tourner manuellement l'arbre. Ce cas se présente dans divers dispositifs à entraînement automatique munis d'une commande manuelle de secours, et dans les dispositifs d'assitance , notamment pour direction,équipant certains véhicules automobiles. L'invention a essentiellement pour but de remédier aux inconvénients des embrayages connus, et de faire en sorte que l'entraînement manuel de l'arbre mené nécessite de la part de l'opérateur un effort moindre que dans les dispositifs antérieurs. Pour ce faire, l'embrayage conforme à l'invention dans lequel le levier est apte à basculer autour d'un axe porté par l'organe menant se caractérise en ce que la surface externe du tambour constitue l'une des parties frottantes et en ce qu'une zone du levier écartée de son axe de basculement et en regard de la surface externe du tambour constitue l'autre des parties frottantes susceptible d'être amenée sous l'action de moyens d'entraînement actionnés par la force centrifuge lorsque l'organe menant tourne, au contact de la surface externe du tambour et d'exercer sur cette surface une force centripète Une disposition simple consiste à réaliser ces moyens dentrai- nement par aménagement d'une masselotte sur un prolongement du levier opposé, par rapport à son axe, à ladite zone constituant l'autre partie frottante. Du fait de cet agencement, le tambour présente un diamètre plus faible-que celui des tambours des embrayages utilisés jusqutici et donc possède un moment d'inertie plus faible, facilitant notamment l'entraînement manuel de l'arbre mené couplé en rotation au susdit tambour, dans le cas de l'exemple mentionné plus haut. Toutefois, en raison de ce diamètre plus faible du tambour, le couple de friction exercé par les parties frottantes-sur le tambour risque d'être insuffisant dans certains cas, si l'on ne souhaite pas augmenter par trop la longueur du bras de levier, ce qui conduirait à un encombrement accru du dtspost- tif. Dans ce cas, il est intéressant que l'embrayage comporte en outre des moyens ampl;ftcateurs d'effort à leviers, de manière que la force centripète exercée par le levier sur le tambour soit amplifiée par rapport à la force centrifuge s'exerçant sur les moyens dentratnement du levier. Il est alors avantageux que les moyens d'entratnement et les moyens amplificateurs d'effort soient constitués par un second levier constitué sous forme d'un levier du premier genre dont une extrémité est articulée sur le premier levier en un point éloigné dudit dxe de basculement et dont le pivot est solidaire de l'organe menant et situé à proximité de l'articulation l'ant les deux leviers, l'extrémité libre du second levier formant ou nortant une masselotte soumise à la force centrifuge lorsque l'organe menant tourne, des moyens d'appui étant prévus pour supporter le second levier en position de repos lorsque l'organe menant ne tourne pas. Pour simplifier la conception de la structure, il est préférable que le pivot du second levier soit constitué par une zone périphérique de celui-ci maintenue en appui contre l'organe menant. Tl est également avantageux que le second levier soit arti- culé à l'extrémité libre du premier levier, ce dernier constituant alors un levier du deuxième genre, et que la zone du pre msler levier apte à coopérer avec la surface externe du tambour sost située à proximité de l'axe du premier levier, grâce à quoi la force centripète exercée par le premier levier sur le tambour est amplifiée par rapport à l'effort transmis par le second levier au premier levier. Pour rendre l'ensemble plus compact, il est préférable que le second levier s'étende partiellement en regard du premier levier et que les moyens d'appui so;ent constitués par une portion périphérique de la partie du premier levier traverse par son axe, de sorte que le second levier soit maintenu écarté du tambour. Pour que l'embrayage ne passe en position embrayée qu'à partir d'une vitesse de rotation prédéterminée de l'organe menant, des moyens élastiques, de préférence constitués par un ressort de compression, sont disposés entre le second levier et l'organe menant. Ces moyens élastiques assurent, quand la vitesse de rotation est inférieure à celle prédéterminée, la mise en appui du second levier sur lesdits moyens d'appui. L'invention a également pour objet l'application d'un tel embrayage à un mécanisme de transmission de mouvement de rotation à un arbre mené devant tourner à vitesse relativement lente, comprenant, d'une part, des moyens d'entraine- ment mécaniques à vitesse de rotation relativement élevée pour entraîner l'arbre mené par l'intermédiaire de moyens démultiplicateurs à rapport de démultiplication élevé, des moyens d'accouplement débrayables étant prévus entre les susdits moyens d'entrainement mécaniques et les susdits moyens démultiplicateurs et, d'autre part, des moyens d'entrainement manuels de l'arbre mené agencés pour que l'arbre mené puisse être entrainé manuellement lorsque les susdits moyens d'accouplement sont débrayés, et plus particulièrement, à un asservissement de direction automobile, les moyens d'entrainement mécaniques étant constitués par un moteur, notamment un moteur électrique, l'arbre mené étant constitué par la colonne de direction et les moyens démultiplicateurs étant constitués par un train d'engrenages. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui suit dans laquelle on se réfère au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente de façon schématique un mécanisme de transmission de mouvement du genre concerné par l-'in- vention et équipé d'un embrayage conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle représentant schématiquement une variante de l'embrayage de la figure 1, - et la figure 3 représente un mode de réalisation préféré d'un embrayage conforme à l'invention. La figure 1 représente un mécanisme de transmission de mouvement de rotation à un dispositif 1 entrainé à vitesse relativement faible par un arbre 2. Celui-ci est entrainé par un moteur 3, par exemple un moteur électrique, tournant à vitesse relativement élevée, par l'intermédiaire d'un train d'engrenages 4, 5 à rapport de démultiplication élevé, par exemple de l'ordre de plusieurs dizaines. On prévoit, en outre, que le dispositif 1 puisse être entraîné manuellement, par exemple pour pallier une panne de moteur 3. A cet effet, l'arbre 2 se prolonge au-delà de l'engre- nage 5 et porte à son extrémité libre un volant d'actionnement 6, tandis qu'un embrayage 7 est interposé entre l'arbre 8 de sortie du moteur 3 et l'arbre 9 portant l'engrenage 4, les arbres 8 et 9 étant coaxiaux. L'embrayage 7 comprend - d'une part, un organe menant 10 constitué par exemple par au moins un bras 1Oa porté par l'axe 8 et perpendiculaire à ce dernier (cas représenté sur la figure 1) ou bien un disque lOb calé sur l'arbre 8 (cas représenté sur la figure 2), cet organe menant 10 supportant un axe 11, parallèle à l'arbre 8, autour duquel est mobile en rotation un levier 12 dont il sera question ci-après, - et,d'autre part, un organe mené se présentant sous forme d'un tambour 13 calé suer l'arbre 9. Conformément à l'invention, le levier 12 est situé à l'extérieur du tambour 13, de telle manière que ce soit la surface extérieure 14 de celui-ci qui constitue une des parties frottantes de l'embrayage. En se référant maintenant à la figure 2, l'autre partie frottante est constituée par une surface de friction 15, située en regard de la surface-14 du tambour, du levier 12 située au voisinage d'une extrémité 16 de celui-ci. Le levier 12 se prolonge au-delà de l'axe 11, par un bras de levier 17 constituant une partie pesante ou masselotte 18, les longueurs respectives des bras de levier 16 et 17 et la masse de la masselotte 18 étant telles que, lorsque l'organe menant îOa ou lOb tourne, la force centrifuge Fe s'exerçant sur la masselotte 18 provoque un basculement du levier 12 autour de l'axe Il de telle manière que la surface de friction 15 exerce sur le tambour une force centripète Fi suffisante pour accoupler en rotation l'organe menant 10 et le tambour. En fonctionnement normal, le dispositif 1 est entraîné par le moteur 3. Celui-ci fait tourner l'organe menant 10 provoquant le basculement du levier 12 qui vient en prise sur la surface extérieure du tambour 13. Bien entendu plusieurs leviers 12 peuvent être prévus autour du tambour 13 pour obtenir le couple de friction nécessaire à I'entrai- nement du tambour. Le mouvement de rotation du tambour est ensuite transmis à l'engrenage 4 qui entraine l'arbre 2 avec démultiplication par l'intermédiaire de l'engrenage 5. Lorsque le moteur 3 n'est pas en mesure d'effectuer l'entraînement du dispositif 1, par exemple par suite d'une panne, le dispositif 1 peut être actionné manuellement à l'aide du volant 6. Bien entendu, dans ce cas la rotation de l'arbre 2 provoque également la rotation du train d'engrenages 4, 5 et du tambour 13 ; mais du fait de la faible importance du moment d'inertie du tambour 5 due à son diamètre relativement petit, l'opérateur n'est pas obligé d'exercer un effort excessif pour actionner le volant 6. La figure 3 représente un mode de réalisation préféré d'un embrayage centripète conforme à l'invention et agencé de manière que la force de friction centripète exercée sur la surface du tambour soit amplifiée par rapport à la force centrifuge s'exerçant sur la masselotte. Sur la figure 3, les éléments identiques à ceux des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références numériques que celles utilisées précédemment. L'organe menant est constitué par un disque lOb, calé sur l'axe 8 du moteur 3, comme dans le cas représenté sur la figure 2. De plus le disque lOb est muni, sur sa périphérie, d'un rebord formant paroi cylindrique 19 s'étendant perpendiculairement au plan du disque, et donc parallèlement à la surface extérieure 14 du tambour 13. Le levier 12 est Iié par une de ses extrémités au disque lOb par l'axe 11, tandis qu'à son autre extrémité est articulée, par l'intermédiaire d'un axe 20, une première extrémité d'un second levier 2-1. Celui-ci s'allonge entre le levier 12 et la surface intérieure 22 de la paroi 19 du disque lOb et il s'étend au-delà de l'extrémité du levier 12 entourant l'axe 11. La deuxième extrémité du second levier 21 est réalisée sous forme massive et constitue une masselotte 23. Un ressort de compression 24 est interposé entre la masselotte 23 et la paroi 19 du disque lOb. Le pivot du levier 21 pourrait être constitué par un axe porté par le disque lOb. Toutefois, pour simplifier la struc ture, il est avantageux que le pivot du levier 21 soit constitué par une portion 25 du bord extérieur du levier, maintenue en appui contre la surface intérieure 22 de la paroi 19 du disque lOb. Pour assurer la stabilité de la structure ainsi constituée lorsque le disque lOb ne tourne pas, on fait en sorte que la longueur et la forme du levier 21, et plus particulièrement de la masselotte 23, soient telles que, sous l'action centripète du ressort 24, le levier 21 prenne appui, par une zone 26 de son bord intérieur, sur la partie du levier 12 entourant l'axe 11. Par ailleurs, comme représenté sur la figure 3, la première extrémité du levier 21 présente la forme d'une fourche à deux branches 27 encadrant une ailette 28 solidaire de l'extrémité libre du levier 12, l'axe d'articulation 20 traversant les deux branches 27 et l'ailette 28. Il résulte de ce qui précède que le levier 12 constitue un levier du second genre et que le levier 21, servant à l'actionnement du levier 12, constitue un levier du premier genre à deux pivots 25 et 26. Lorsque le disque lOb ne tourne pas, le ressort 24 maintient le levier 21 en appui en 26 contre le levier 12-évitant que la masselotte 23 ne vienne en contact avec le tambour 13 de telle manière que la portion (ou le pivot) 25 du levier 21 soit également en appui contre la surface 22 de la paroi 19 ; le levier 12 est alors maintenu écarté du tambour 13. Lorsque le disque lOb commence à tourner, la masselotte 23 est soumise à une force centrifuge F1, mais le levier 21 reste dans sa position de repos précédemment décrite tant que la force centrifuge F1 est inférieure à la force exercée par le ressort 24. Dès que le disque lOb tourne à une vitesse supérieure à une vitesse prédéterminée telle que la force centrifuge F1 devient supérieure à la force du ressort 24, le levier 21 pivote autour de son point d'appui 25. L'axe 20 subit donc un déplacement radial centripète et le levier 12 entre en contact par sa surface 29 avec la surface extérieure 14 du tambour 13. Pour augmenter l'efficacité du système, il est préférable que la surface de friction 29 du levier 12 soit située à proximité de son axe de pivotement 11. Ainsi, comme le point d'appui 25 du levier 21 est voisin de l'axe 20, le levier 21 exerce sur l'axe 20 une force centripète F2 supérieure à la force centrifuge F1 à laquelle est soumise la masselotte 23, et, du fait de la position de la surface de friction 29 au voisinage de l'axe 11, la force centripète de friction F3 exercée par le levier 12 sur le tambour 13 est elle-même supérieure à la susdite force F2. Il en résulte que le levier 21, outre l'entraînement du levier 12, sert également à amplifier la force F1 s'exerçant sur la masselotte 23. Cet agencement permet de compenser la diminution du couple de friction due au diamètre du tambour qui est plus faible que dans les embrayages connus à action centrifuge. En outre, pour être assuré que seule la surface de friction 29 entre en contact avec la surface extérieure du tambour 13, il est préférable que cette surface 29 soit légèrement en saillie et possède un profil longitudinal en arc de cercle de même rayon que le rayon extérieur du tambour. Une application intéressante d'un mécanisme de transmission de mouvement de rotation avec embrayage conforme à l'in- vention concerne un asservissement de direction de véhicule automobile. Les moyens d'entraînement mécaniques sont alors constitués par un moteur électrique propre à entraîner en rotation la colonne de direction (qui constitue l'arbre mené), par l'intermédiaire d'un train d'engrenages qui constitue les moyens demultiplicateurs. Pour diminuer au maximum l'inertie du mécanisme entrainé par la colonne de direction, on peut avantageusement réaliser le tambour 13 en alliage léger. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Embrayage pour accoupler deux organes tournants coaxiaux, l'organe mené comportant un tambour et l'organe menant supportant un levier apte à basculer autour d'un axe porté par l'organe menant, lorsque cet organe menant tourne, pour coopérer avec le sus- dit tambour et accoupler par friction l'organe menant et le tambour, caractérisé en ce que la surface externe de ce tambour constitue l'une des parties frottantes et en ce qu'une zone du levier écartée de son axe de basculement et en regard de la surface externe du tambour constitue l'autre des parties frottantes susceptible d'être amenée sous l'action de moyens d'entratnement actionnés par la force centrifuge lorsque l'organe menant tourne, au contact de la surface externe du tambour pour exercer sur cette surface une force centripète. 2. Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entainement comprennent une masselotte aménagée sur un prolongement du levier opposé, par rapport à son axe, à ladite zone constituant l'autre partie frottante. 3. Embrayage selon l'une quelconque des revendicatons 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyes ampli fi- cateurs d'effort à leviers, de manière que la force centripète exercée par le levier sur le tambour soit amplifiée par rapport à la force centrifuge s'exerçant sur les moyens d'entratnement du levier. 4. Embrayage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement et les moyens amplificateurs sont constitués par un second levier constitué sous forme d'un levier du premier genre dont une extrémité est articulée sur le premier levier en un point éloigné dudit axe de basculement et dont le pivot est solidaire de l'organe menant et situé à proximité de l'articulation liant les deux leviers, ltextrémité libre du second levier formant une masselotte soumise à la force centrifuge lorsque l'organe menant tourne, des moyens d'appui étant prévus pour supporter le second levier en position de repos lorsque l'organe menant ne tourne pas. 5. Embrayage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pivot du second levier est constitué par une zone périphérique de celui-ci maintenue én appui contre l'organe menant. 6. Embrayage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le second levier est articulé à l'extrémité libre du premier levier, ce dernier constituant alors un levier du deuxième genre. 7. Embrayage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone du premier levier apte à coopérer avec la surface externe du tambour est située à proximité de l'axe du premier levier1 grâce à quoi la force centripète exercée par le premier levier sur le tambour est amplifiée par rapport à l'effort transmis par le second levier au premier levier. 8 Embrayage selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le second levier s'étend partiellement en regard du premier levier et en ce que les moyens d'appui sont constitués par une portion périphérique de la partie du premier levier traversée par son axe, de sorte que le second levier soit maintenu écarté du tambour. 9. Embrayage selon leune quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que des moyens élastiques sont prévus pour rappeler le second levier en position de repos et pour que la rotation du second levier sous l'action de la force centrifuge ne s'effectue que lorsque la vitesse de rotation de l'organe menant devient supérieure à une valeur prédéterminée. 10. Embrayage selon la revendication 9, caractérisé en ce que ces moyens élastiques comprennent un ressort notamment de compression disposé entre la masselotte et l'organe menant. 11. Mécanisme de transmission de mouvement de rotati-on à un arbre mené devant tourner à vitesse relativement lente, comprenant, d'une part, des moyens d'entratnement mécaniques à vitesse de rotation relativement élevée pour entraîner l'arbre mené par l'intermédiaire de moyens démultiplicateurs à rapport de démul tiplication élevé, des moyens d'accouplement débrayables étant prévus entre les susdits moyens d'entratnement mécaniques et les susdits moyens démultiplicateurs et, d'autre part, des moyens drentralnement manuels de l'arbre mené agencés pour que l'arbre mené puisse être entraîné manuellement lorsque les susdits moyens d'accouplement sont débrayés, caractérisé en ce que ces moyens d'accouplement sont constitués par un embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 12. Application d'un mécanisme de transmission de mouvement de rotation selon la revendication Il à un asservissement de direction de véhicule automobile, les moyens d'entratnement mécaniques étant constitués par un moteur, notamment un moteur élec trlque, l'arbre mené étant constitué par la colonne de direction, et les moyens démultiplicateurs étant constitués par un train d'engrenages.