Brevet FR2510690A1 — publié le 19830204

La présente invention est relative aux mécanismes servant à transmettre le mouvement dans un seul sens et elle concerne plus particulièrement les roues libres. Dans le domaine des constructions mécaniques, se pose de nos jours le problème consistant à garantir un démarrage fiable d'un moteur à combustion interne en toute saison, problème du à une fiabilité et à une longévité insuffisantes des lanceurs existants et avant tout, des roues libres constituant l'un des éléments principaux de ces lanceurs. Est connue une roue libre (brevet de la RFA Nô907228 publié en 1952) comportant une cage à surface intérieure cylindrique, un excentrique double face dont les parties constitutives sont décalées l'une par rapport à l'autre de 1800 et des éléments de blocage réalisés sous forme de segments montés dans des paliers à roulement et serrés par des ressorts contre la surface de la cage. Dans cette roue libre, les éléments de blocage sont en permanence en contact avec la surface de la cage et, pendant la marche à vide, s'usent et limitent la vitesse de course libre. De plus, le montage de ces éléments dans des paliers à roulement affaiblit la capacité de charge du mécanisme. Lorsque les éléments de blocage entrent en contact avec la surface intérieure cylindrique de la cage, le coefficient de frottement de glissement entre lesdits éléments et ladite surface est fonction des matériaux en contact et de la graisse et reste assez élevé, ce qui ne permet pas d'obtenir une fiabilité suffisamment haute. On connais également une roue libre (certificat d'inventeur URSS NO 339696 publié en 1972), qui est plus proche, de par son principe technique, de l'invention proposée et peut donc être prise comme point de départ. Cette roue libre comporte un excentrique à double face et une cage à surface intérieure cylindrique, lesquels excentrique et cage sont en interaction avec des éléments de blocage montés entre la cage et l'excentrique et réalisés sous forme de douilles excentriques reliées entre elles à l'aide d'un organe de retenue qui leur permet de tourner dans un seul sens. A la différence de la roue libre selon le brevet de la RFA Nb 907228 mentionné plus haut, la roue libre objet du certificat d'auteur permet un mouvement sans contact des éléments de blocage par rapport à la surface de la cage, ce qui donne la possibilité de les utiliser à des vitesses de dépassement relatives supérieures, les pertes de frottement étant peu importantes, et de supprimer l'usure des surfaces de travail pendant la marche à vide. Dans cette roue libre, les douilles eXcentriques de blocage sont déplacées sur l'axe, l'une par rapport à l'autre, ce qui engendre un moment de flexion supplémentaire du aux forces radiales, et limite par cela meme la capacité de charge de la roue, -laquelle capacité ne peut être élevee qu'en augmentant l'encombrement de la roue. De plus, lorsque les douilles de blocage entrent en contact avec la surface cylindrique intérieure, le coefficient de frottement de glissement entre ladite surface et les douilles est fonction des matériaux en contact et de la graisse et reste assez élevé, ce qui rend impossible l'obtention d'une fiabilité suffisamment haute. La présente invention vise à fournir une roue libre qui puisse améliorer la capacité de charge et la fiabilité sans augmenter son encombrement, ceci du fait du perfectionnement de l'excentrique à double face et de l'élément de blocage qui est en interaction avec celui-ci. Cet objectif est atteint en ce que dans une roue libre, comportant une cage à surface intérieure cylindrique, un excentrique double face, des douilles excentriques de blocage montées entre ladite cage et ledit excentrique et munies de saillies radiales sur leur surface extérieure, les surfaces desdites saillies constituant une partie d'une surface cylindrique dont l'axe coïncide avec l'axe de rotation, et les douilles elles-mêmes étant reliées de manière mobile dans un seul sens par un organe de retenue tel qu'un tenon, selon l'invention, -l'excentrique double face comporte dans sa partie médiane des cames de même profil et de même excentricité et entre en interaction avec la surface intérieure des douilles excentriques de blocage munies de saillies radiales extérieures qui, à leur tour, sont en interaction avec la surface intérieure cylindrique de la cage. La disposition, dans la partie médiane de l'excentrique double face, de cames de meme profil et de même excentricité, cames qui coopèrent avec la surface intérieure des douilles excentriques de blocage présentant les saillies radiales qui entrent en interaction avec la surface intérieure cylindrique de la cage, permet d'élargir les surfaces de travail, ce qui assure l'élévation de la capacité de charge de la roue sans augmenter son encombrement. Il est avantageux de munir sur leur largeur lesdites douilles excentriques de blocage à saillies radiales, d'encoches, dans leur partie non travaillante. En conséquence, les surfaces de travail des douilles excentriques de blocage se trouvent élargies, -l'encombrement axial de la roue libre restant le meme grace à la présence d'encoches dans la partie non travaillante desdites douilles excentriques. Il est avantageux de réaliser lesdites saillies radiales de telle sorte que leur longueur sur l'arc des douilles excentriques de blocage représente une fraction comprise entre 0,1 et 0,5 du rayon de la surface intérieure cylindrique de la cage, que l'angle entre les tangentes à l'origine des surfaces de travail des saillies radiales soit compris entre 200 et 700, et que le rayon des saillies radiales dépasse celui de la surface intérieure cylindrique de la cage de la valeur de tolérance d'ajustement serré, le centre du rayon des saillies radiales devant etre décalé par rapport au centre du rayon de la surface intérieure cylindrique de la cage. Une telle réalisation des saillies radiales a permis d'obtenir, au point de contact des saillies radiales des douilles excentriques avec la surface de la cage, une jonction en forme de coin donnant un coefficient de frottement corrigé voulu et l'absence de contact entre les éléments de blocage et la surface de la cage pendant la marche à vide, ce qui permet une fiabilité élevée de fonctionnement de la roue libre. Il est également avantageux de revetir les surfaces de travail desdites saillies radiales des douilles excentriques de blocage d'un matériau de friction en alliage dur. Le revetement en matériau de friction des surfaces de travail des saillies radiales permet d'améliorer davantage la fiabilité de fonctionnement de la roue libre. Pour mieux comprendre l'invention, un mode de réalisation particulier sera. donné à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble de la roue libre faisant l'objet de l'invention - la figure 2 est une coupe II-II de la figure 1 - la figure 3 est une coupe III-III de la figure 2 - la figure 4 représente un schéma illustrant les rapports géométriques des parties de la roue libre selon l'invention. La roue libre proposée comporte un excentrique 1 (figures-l, 2-) dont la partie médiane est munie de cames 2 et 3. La came 2 est identique, quant à son profil et à son excentricité, à un excentrique 4, tandis que la came 3 est identique, quant à son profil et à son excentricité, à un excentrique 5 ; ; l'excentrique porte des douilles excentriques folles 6 et 7 munies de saillies radiales extérieures 8 et 9 (douille 6) et 10, 11 (douille 7), les douilles elles-memes étant reliées entre elles par un tenon 12 qui ne permet de les entraîner que dans un sens et qui a une de ses extrémités emmanchée à la presse dans un orifice de la douille excentrique 6, son autre extrémité étant disposée dans une rainureradiale 13 de la douille excentrique 7 , une cage 14 à surface intérieure cylindrique 15 reçoit les douilles excentriques 6 et 7 de l'ex centrique double face. La douille excentrique 6 comporte une encoche 16 (figure 2) sur la largeur de la partie non travaillante, une encoche analogue 17 étant pratiquée dans la douille excentrique 7, ce qui permet, pendant leur montage de façon coaxiale, de disposer la surface de travail 18 de la douille excentrique 6 dans la partie non travaillante (encoche) 17 de la douille excentrique 7 et de disposer la surface de travail 19 (figure 1) de la douille 7 dans la partie non travaillante (encoche) 16 (figure 2) de la douille 6. Un tel élargissement des surfaces de travail 18 et 19 des douilles excentriques 6 et 7, grâce aux encoches 16 et 17 pratiquées sur les parties non travaillantes desdites douilles excentriques 6 et 7, permet, l'encom brement axial du mécanisme excentrique restant le meme, d'élever la capacité de charge de plus de deux fois et de diminuer la valeur du moment de flexion dû aux forces radiales. Lors du coincement et de la transmission de la charge, la douille excentrique 6 entre en interaction, par sa surface de travail 18, avec la surface de travail 20 de l'excentrique 4 et de la came 2, tandis que la douille excentrique 7 entre en interaction, par sa surface de travail 19, avec la surface de travail 21 de l'excentrique 5 et de la came 3. Pendant la marche à vide du mécanisme, la douille excentrique 6 est retenue, par sa surface non travaillante 22 (figure 1), sur la surface de l'excentrique 4 contre tout déplacement radial ; il en est de meme pour la douille excentrique 7 qui entre en interaction, par sa surface non travaillante 23, avec l'excentrique 5, les douilles excentriques 6 et 7 étant montées de manière concentrique par rapport à la surface intérieure cylindrique 15 de la cage 14 grace à leur immobilisation sur les excentriques 4 et 5 à l'aide du tenon 12 engagé à fond dans la rainure 13 de la douille excentrique 7. Pendant cette période, il se forme entre la surface cylindrique 15 de la cage 14, et les saillies 8 et 9 (figures 2, 3) de la douille excentrique 6, ainsi qu'entre la surface 15 et les saillies radiales 10 et 11 de la douille excentrique 7, un jeu radial dont la plus petite valeur est choisie entre les limites de l'ajustement tournant et déterminée par les extrémités des saillies radiales 8, 9, 10 et 11. La disposition sur les douilles excentriques 6 et 7 des saillies radiales extérieures 8, 9, 10 et 11 dont la longueur d'arc est égale à 0,4 fois le rayon de la surface intérieure cylindrique 15 de la cage 14 et dont le rayon dépasse de 0,05 mm celui de la surface intérieure cylindrique 15 de la cage 14, ainsi que le décalage du centre du rayon de ces saillies de 0,25 mm par rapport au centre du rayon de la cage 14 et la disposition des saillies sous un angle de 600 déterminé par les tangentes l'ori- gine des surfaces de travail de ces saillies, permettent d'obtenir, au point de contact des saillies radiales 8, 9, 10 et 11 des douilles excentriques 6 et 7 avec la surface intérieure cylindrique 15 de la cage 14, pendant la période de coincement une jonction en forme de coin grâce à un contact parfait et à la possibilité de déplacement radial, sous charge, des saillies radiales 8, 9, 10 et 11 sur la surface cylindrique 15 de la cage 14, ce qui rend possible l'obtention, sur les surfaces de travail des saillies 8, 9, 10 et 11, d'un coefficient de frottement de glissement corrigé dont la valeur peut être déterminée suivant la relation ci-dessous (comme pour des jonctions cunéiformes) ou f2 est le coefficient de frottement de glissement sur les surfaces cylindriques en contact f cor est le coefficient de frottement corrigé sur les surfaces cylindriques est l'angle définissant le début de la saillie radiale vis-à-vis de l'axe de symétrie du mécanisme. Le coefficient de frottement corrigé f cor est égal à 2 fois ou plus le coefficient de frottement de glissement 1 qu'on obtient sur les surfaces 18, 20, 19, 21 (figures 1, 2) de contact des excentriques 4, 5 des cames 2, 3 et des douilles excentriques 6 et 7. La présence des saillies radiales 9, 10, -11 et 12 sur les douilles excentriques 6 et 7 permet d'obtenir une jonction cunéiforme au point de leur contact avec la surface cylindrique 15 de la cage 14, ce qui assure l'obtention d'un coefficient de frottement corrigé voulu sur ces surfaces sans pratiquer des rainures cunéiformes sur la surface 15 de la cage 14 ni des saillies cunéiformes sur la surface extérieure des éléments de blocage, c'est-àdire que l'effet de la jonction cunéiforme est obtenu d'une manière plus simple et plus commode, ces ensembles pouvant être étudiés de sorte que leurs angles de coinçage d (figure 4) soient grands, ce qui donne la possibilité de les débloquer sans appliquer un couple extérieur. La valeur de l'angle limite de coinçage est déterminée d'après la relation ci-dessous où k = R est le rapport entre le rayon de la surface intérieure cylindrique 15 de la cage 14 et le rayon-vecteur de l'excentrique ; f1 est le coefficient de frottement de glissement au point de contact des surfaces de travail 18, 20, 19 et 21. L'angle de coinçage Oc (figure 4) est une valeur qui varie suivant les portions des douilles excentriques mais présente une valeur maximale dans le cas ou le rayon de l'excentrique 1 (figure 1) est perpendiculaire à l'axe du mécanisme excentrique, lequel axe passe par les centres de l'excentrique 1 et de la cage 14. Afin d'améliorer la fiabilité de fonctionnement du mécanisme excentrique, les surfaces de travail des saillies radiales 8, 9, 10 et 11 des douilles excentriques 6, 7 sont revetues d'une couche de friction 24 en métallocéramique. La roue libre décrite fonctionne comme suit. A la rotation de l'excentrique menant 1 dans le sens inverse d'horloge par rapport à la cage 14 avec une faible accélération angulaire, les douilles excentriques 6 et 7, se déplacent dans le sens radial, sous l'effet du couple dû aux forces d'inertie, jusqu'à ce que soit rattrapé le jeu radial qui existe entre la surface intérieure cylindrique 15 de la cage 14 et les saillies radiales 8, 9, lo, 11 des douilles excentriques 6, 7 et que les forces de frottement apparaissent sur ces surfaces de contact, ce qui assure le coincement des douilles excentriques 6, 7 entre les excentriques 4, 5, les cames 2, 3 et la cage 14 de la transmission du couple moteur. Lors de l'accélération de la cage 14, s'effectue le déblocage du mécanisme, de sorte que les douilles excentriques tournent sur les excentriques 4 et 5 jusqutà ce que le tenon 12 vienne en butée dans la rainure radiale 13 de la douille excentrique 7, un jeu radial, qui assure le mouvement sans contact du mécanisme pendant la période de marche à vide, se formant alors entre la surface intérieure cylindrique 15 de la cage 14 et les saillies 8, 9, 10, 11. Pendant la marche à vide, les douilles excentriques 6, 7 sont maintenues de manière concentrique vis-à-vis de la surface intérieure cylindrique 15 de la cage 14, grâce au serrage de ces douilles sur les excentriques 4, 5 par le tenon 12, s'engageant dans la rainure radiale 13 sous l'effet des forces d'inertie des douilles excentriques 6, 7. La roue libre proposée peut etre surtout avantageusement utilisée en qualité de lanceur pour des démarreurs d'automobile et de tracteur pour mettre en marche les moteurs à combustion interne et les turbines à gaz, ainsi que dans les commandes des machines de couple et dans des transmissions impulsionnelles. REVENDiCATIONS 1. Roue libre comportant une cage à surface intérieure cylindrique, un excentrique double face, des douilles excentriques de blocage montées entre ladite cage et ledit excentrique et munies de saillies radiales sur leur surface extérieure, les surfaces desdites douilles constituant une partie de surface cylindrique dont l'axe coïncide avec l'axe de rotation du mécanisme et les douilles elles--mêmes étant reliées entre elles de manière mobile dans un seul sens par un organe de retenue, caractérisée par le fait que l'excentrique double face (1) comporte, dans sa partie médiane, des cames (2, 3) de même profil et de même excentricité et entre en interaction avec la surface intérieure des douilles excentriques de blocage (6, 7) à saillies radiales extérieures (8, 9, 10, 11) qui, à leur tour, sont en interaction avec la surface intérieure cylindrique (15) de la cage (14). 2. Roue libre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les douilles excentriques de blocage (6, 7) à saillies radiales (8, 9, 10, 11) sont munies d'encoches (16, 17) sur leur largeur, dans leur partie non travaillante. 3. Roue libre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la longueur des saillies radiales (8, 9, 10, 11) sur l'arc des douilles excentriques de blocage (6, 7) représente une fraction comprise entre 0,1 et 0,5 du rayon de la surface intérieure cylindrique (15) de la cage (14), que l'angle entre les tangentes à l'origine des surfaces de travail des saillies radiales (8, 9, 10, 11) est compris entre 200 et 700 et que le rayon des saillies radiales (8, 9, 10, 11) dépasse celui de la surface intérieure cylindrique (15) de la cage (14) de la valeur de tolérance d'ajustement serré, le centre du rayon des saillies radiales (8, 9, 10, 11) étant décalé vis-à-vis du centre du rayon de la surface intérieure cylindrique (15) de la cage (14). 4. Roue libre selon l'une des revendications 1, 2, 3, caractérisée par le fait que les surfaces de travail des saillies radiales (8, 9, 10, 11) des douilles excentriques de blocage (6, 7) sont revêtues d'un matériau de friction (24) en alliage dur.