Brevet FR2486606A1 — publié le 19820115

Roue libre perfectionnée en particulier pour convertisseurs de couple et bottes de vitesses automatiques. L'invention concerne les roues libres à cames dans lesquelles un des éléments, menant ou mené, est monté flottant, c'est-à-dire non centré par rapport à l'axe géométrique du dispositif, comme c'est le cas en particulier pour le ou les étages de réaction dans les convertisseurs de couple hydroci nétiques et des disques d'embrayages dans les boîtes de vitesses automatiques. Les dispositifs de ce type remplacent donc tout à la fois une roue libre et un palier centrant un des éléments par rapport à l'autre, tout au moins pour des charges modérées. Pour resoudre ce problème, il est connu d'utiliser une cage métallique pleine interposée entre les surfaces de révolution des deux éléments, mais une telle solution est lourde et onéreuse, et peu favorable à la lubrification des éléments. On connaît également des roues libres dans lesquelles la cage est réalisée en matière plastique moulee, mais ces solutions ne sont pas applicables aux boîtes de vitesses automatiques dans lesquelles l'huile se trouve couramment portée à une température superieure à 1200, température à laquelle la matière plastique ne résiste pas. On connaît également des roues libres dans lesquelles la cage est munie d'une multitude de patins orientables, ce qui est également une solution complexe et lourde.Enfin, il est également connu des dispositifs de roues libres dont la cage est en métal mince embouti avec une section en U orientée vers l'intérieur, c'est-à-dire une partie périphérique cylindrique percée de fenêtres et terminée à ses deux extrémités par deux flasques plans. Cependant, cette solution présente de nombreux inconvénients, en particulier la faible surface de portée des flasques sur l'arbre, et le fait que ces flasques s'opposent à une bonne circulation de l'huile. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents, c'est-à-dire de réaliser une roue libre dont la cage soit tout à la fois légère et économique, apte à supporter correctement une charge modérée lors du déblocage des cames, tout en favorisant une bonne circulation de l'huile. L'invention consiste, dans une roue libre à cames du type considéré, à utiliser une cage en métal embouti ayant une section en U orientée axialement, c'est-à-dire avec une enveloppe périphérique et une enveloppe centrale réunies par un seul flasque, l'enveloppe périphérique comportant alternativement des secteurs cylindriques de portée sur l'alésage et des parties embouties en creux percées d'une fenêtre pour le passage des cames, l'enveloppe centrale étant également percée de fenêtres pour le dégagement de la partie centrale des cames, avec de préférence des bords d'attaque et de fuite chanfreinés du côté de l'arbre, et le flasque unique étant muni de perforations de manière à faciliter la circulation de l'huile, l'ensemble de ladite section en U étant apte à recevoir et à protéger le ressort des cames du type en bande continue. En particulier, lesdites fenêtres peuvent être ouvertes en direction de l'ouverture de la section en U pour permettre l'introduction axiale du ressort déjà équipé de ses cames, afin de faciliter le montage. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et de diverses variantes représentées sur le dessin annexé, sur lequel la fig. 1 est une coupe transversale fragmentaire selon I-I de la fig. 2; la fig. 2 est une coupe axiale partielle selon II-II de la fig. 1; la fig. 3 représente en vue de dessus un fragment de la fig. 1; la fig. 4 est une vue analogue à la fig. 3 dans une variante de realisation avec fenêtres ouvertes; les fig. 5 et 6 représentent respectivement des vues extérieures partielles de la cage seule, respectivement dans deux autres variantes de réalisation également avec fenêtres ouvertes. Comme on le voit sur la fig. 1, la roue libre comporte des cames 1 de type connu montées dans un ressort de rappel 2 en bande continue, également de type connu, l'ensemble étant destiné à être inséré entre la surface d'alésage 3 d'un élé- ment externe 4, et la périphérie cylindrique 5 d'un arbre ou d'un élément intérieur 6. Lorsque la roue libre est utilisée d'une manière ordinaire, c'est-à-dire lorsque les éléments 4 et 6 tournent concentriquement en étant solidaires d'autres éléments centrés par des paliers, la cage de la roue libre ne joue qu'un rôle secondaire, surtout pendant les manipulations précédent son montage, et dans certains cas il a même été possible de la supprimer sans inconvénient. Par contre, dans le cas d'utilisation envisagée plus haut, c'est-à-dire pour supporter un élément flottant, tel qu'un étage de réaction d'un convertisseur de couple, il est nécessaire de prévoir une cage qui puisse assurer ce centrage entre les éléments 4 et 6 et qui permette de supporter la rotation relative d'un élément par rapport à l'autre dans le sens permis par les cames tout en supportant une charge radiale modérée, correspondant par exemple au poids et à l'inertie de l'étage de réaction. Pour résoudre ce problème on utilise conformément à l'invention une cage 7 d'un type particulier constitué par un flasque plan 8 de forme annulaire muni du côté externe comme du côté interne d'un bord tombé sensiblement cylindrique, respectivement 9 pour la partie externe et 10 pour la partie interne. L'ensemble de la section affecte donc sensiblement la forme d'un U orienté axialement comme représenté sur la fig. 2. A l'endroit de chaque came 1 l'enveloppe périphérique 9 est de préférence emboutie vers l'intérieur, comme représenté sur la fig. 1, pour former une plage 11 sensiblement plane ou cylindrique, décalée par rapport à la périphérie cylindrique de l'enveloppe et raccordée à celle-ci par les parties obliques 12. La plage 11 est percée d'une fenêtre 13 de passage de la came 1, cette fenêtre ayant d'une manière connue le profil représenté sur la fig. 3 et une largeur insuffisante pour permettre à la came 1 de passer au travers. L'enveloppe interne 10 comporte également des fenêtres 14 qui servent essentiellement de dégagement pour la partie interne des cames 1. Enfin, le flasque 8 comporte des perforations 15 pour permettre une bonne circulation de l'huile à travers la roue libre afin de lubrifier et de refroidir convenablement ces éléments. L'ensemble de la cage 7 est de préférence réalisé en un métal à faible coefficient de frottement, par exemple du laiton, et par emboutissage à partir d'une feuille relativement mince, mais néanmoins suffisamment épaisse pour supporter la charge radiale désirée. Pour remplir sa fonction le diamètre externe de la cage, mesuré sur les sommets des bossages périphériques 16 subsistant entre les plages il et les chanfreins 12, est légèrement inférieur au diamètre de lale- sage 3 pour ménager le jeu fonctionnel juste suffisant tout en permettant une rotation de la cage par rapport à cet alésage, rotation facilitée par la lubrification permanente et par les chanfreins 12 qui entretiennent un film d'huile sur toute l'étendue des larges surfaces 16. L'enveloppe intérieure 10 a un diamètre intérieur légè- rement supérieur au diamètre extérieur de l'arbre 6 de manière à ménager un jeu fonctionnel permettant également la rotation relative de la cage par rapport à l'arbre. Des chanfreins 17 peuvent être également ménagés sur les bords d'attaque et éventuellement de fuite de chacune des parties de l'enveloppe 10 subsistant entre deux fenêtres 14, afin de faciliter de ce côté également l'entretien du film d'huile sous chacune des larges surfaces d'appui 10. En effet, c'est une caractéristique de l'invention que d'avoir de larges portées 16 et 10 pour une charge axiale relativement réduite, ce qui implique par conséquent une faible pression et par conséquent une grande facilité à entretenir un film de lubrifiant, et conduit finalement tout à la fois à une très faible usure et à un très faible couple de traînée dans le sens permis par les cames. D'autre part, comme on vient de le voir, la cage reste de préférence libre aussi bien par rapport à l'élément externe 4 que par rapport à l'élément interne 6 de manière à pouvoir tourner librement par rapport à ces deux éléments afin de répartir circonférentiellement l'usure. Conformement à l'invention, la section de la cage en forme de U ouvert axialement permet de loger et de protéger le ressort 2 avec une très grande facilité d'introduction axiale. On rappelle que ce ressort est fabriqué en bande rectiligne continue, simplement coupée à longueur, chaque tronçon étant simplement roulé par déformation élastique avant d'être introduit dans la cage. Pour ménager une place suffisante aux bossages 16 et aux portées 10 on peut, si l'on emploie le ressort 2 habituel, n'utiliser par exemple qu'un emplacement sur deux de ce ressort comme représenté sur la fig. 1. Après avoir mis en place le ressort dans la cage selon l'invention, on peut alors introduire les cames 1 successivement de l'extérieur en passant au travers des fenêtres 13 d'une manière habituelle. L'opération precédente étant relativement délicate, on peut conformément à l'invention mettre à profit la disposition particulière de l'ouverture de la cage pour introduire les cames 1 à l'avance dans le ressort 2 en bande continue, puis courber celui-ci et l'introduire dans la cage garnie d'avance de ses cames 1. Il suffit pour cela de remplacer les fenêtres 13 de l'exemple précédent par des fenêtres 13a ouvertes en direction de l'ouverture du U comme représenté sur la fig. 4. Cette solution présente alors l'inconvénient de segmenter les enveloppes externes 16 et internes 10 en de nombreuses petites pattes relativement flexibles ayant plus de difficultés à supporter la charge, bien que celle-ci soit modérée. Dans la pratique pour les étages de réaction des convertisseurs de couple automobiles, dont le poids est généralement faible la solution est néanmoins parfaitement acceptable moyennant une épaisseur suffisante de la tôle de départ. Au contraire, pour les convertisseurs de couple d'autocars ou de poids lourds, cette solution est insuffisante et nécessite un renforcement. Pour réaliser ce renforcement, une première solution, représentée sur la fig. 5, consiste à prolonger l'enveloppe interne 10 par des pattes rectilignes 18 et 19 dont les bases sont respectivement de part et d'autre de chaque fenêtre 14, ces pattes étant ensuite rabattues vers l'extérieur après introduction du ressort muni de ses cames, de manière que leur extrémité 20 de forme appropriée, par exemple en queue d'aronde, vienne s'emboîter dans des découpages correspondant situés aux deux extrémités de la plage 11 correspondante. Ces pattes ont ainsi la configuration la plus courte possible et permettent de supporter les charges radiales malgré l'interruption produite par les fenêtres 13a. Dans l'autre variante, représentée sur la fig. 6, on utilise au contraire des pattes 21 qui prolongent également l'enveloppe 10 mais à l'aplomb des bossages 16, ces pattes étant là encore rabattues vers l'enveloppe périphérique après mise en place du ressort et des cames. Dans ce cas, les pattes 21 sont plus longues que les pattes précédentes, mais en compensation elles peuvent être plus larges puisqu'on dispose de plus de place pour leur découpage, leur pliage et leur fixation, cette dernière pouvant être effectuée par tout moyen approprié ou remplacée par un simple appui par emboîtement intérieur. En définitive, l'invention, avec ses diverses variantes, permet de réaliser une roue libre relativement légère et economique de fabrication et d'assemblage, mais néanmoins relativement efficace et robuste en raison de ses grandes surfaces de portée et de sa bonne circulation d'huile. REVENDICATIONS 1. Roue libre pour élément flottant destinée à être placé entre un alésage cylindrique et une surface d'arbre également cylindrique et comportant des cames insérées dans un ressort de rappel en bande continue, avec une cage susceptible de transmettre directement une charge entre lesdites deux surfaces cylindriques, caractérisée par le fait que ladite cage (7) a une section transversale en U ouvert axialement, c'est-à-dire avec une enveloppe externe (9) sensiblement cylindrique et une enveloppe interne (10) sensiblement cylindrique raccordées entre elles par un flasque annulaire (8) sensiblement plan, et que ladite enveloppe externe (9) est emboutie intérieurement pour présenter au droit de chaque came (1) une plage (11) décalée intérieurement et percée d'une fenêtre (13) de passage pour la came, l'enveloppe interne (10) étant également percée de fenêtres (14) de dégagement et ledit ressort en bande (2) etant disposé à l'intérieur de ladite section en U. 2. Roue libre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit flasque (8) sensiblement plan est percé d'orifices (15) appropriés pour permettre une bonne circulation axiale de l'huile de lubrification et de refroidissement. 3. Roue libre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les secteurs de ladite enveloppe externe (9) qui subsistent entre deux plages (11) décalées constituent des bossages (16) de portée de forme cylindrique raccordés auxdites plages (11) par des chanfreins inclinés (12). 4. Roue libre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la surface externe des bossages périphériques (16) qui porte sur la surface interne (3) dudit alésage (4), et la surface interne de l'en- veloppe interne (10) qui porte sur ledit arbre (6), comportent l'une et l'autre des dimensions qui laissent subsister un jeu fonctionnel vis-à-vis de l'une et l'autre de ces deux surfaces (3, 5) afin de permettre une double liberté vis-à-vis des éléments interne (6) et externe (4). 5. Roue libre selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les bords d'attaque et éventuellement de fuite des segments de l'enveloppe interne (10) subsistant entre deux fenêtres de dégagement (14) sont chanfreinés (17) du côté de l'arbre. 6. Roue libre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que lesdites fenêtres (13) de l'enveloppe externe (9), ainsi que lesdites fenêtres (14) de dégagement de l'enveloppe interne (10), sont ouvertes axialement en direction de l'ouverture de la section en U pour permettre une introduction axiale simultanée du ressort (2) déjà garni des cames (1). 7. Roue libre selon la revendication 6, caractérisée par le fait que son enveloppe interne (10) est prolongée axialement par des pattes de renforcement (182 19; 21) destinées à être rabattues vers l'enveloppe externe (9) après introduction du ressort (2) et des cames (1) afin de renforcer la résiss tance à l'écrasement de la cage. 8. Roue libre selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdites pattes sont disposées par paires (18, 19) de part et d'autre et à proximité immédiate des bords de chaque paire de fenêtres (13, 14) placées en regard respectivement dans l'enveloppe externe (9) et dans l'enveloppe interne (10). 9. Roue libre selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdites pattes de renforcement (21) sont disposées à l'aplomb desdits bossages périphériques (16). 10 Roue libre selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisée par le fait que la cage (7) est réalisée par emboutissage à partir d'une feuille d'un métal à faible coefficient de frottement, de préférence du laiton.