Brevet FR2533987A1 — publié le 19840406

L'invention concerne les actionneurs destinés à des embrayages à rouleaux à roue libre du type couram- ment utilisé entre des éléments menant et mené de véhi- cules comportant des essieux moteurs auxiliaires. L'invention concerne plus particulièrement un action- neur du type à prise ou engagement positif tel que les pertes de frottement sont éliminées pendant le dégage- ment de l'embrayage ou lorsque l'embrayage est dans son mode en "roue libre". De nombreux dispositifs antérieurs permettent l'entrée en prise positive et le dégagement d'embrayages à rouleaux Cependant, quand bien même ces dispositifs sont parvenus avec succès à éviter les pertes par frot- tement et le risque d'actionnement accidentel associé aux actionneurs du type à engagement non positif, les derniers actionneurs à prise ou engagement positif tendent à être affectés d'une usure accrue des pièces et à occasionner un à-coup dans la marche du véhicule, en raison de la nature brusque de l'entrée en prise ou engagement de tels dispositifs. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Améri- que N O 3 123 169 décrit un actiônneur d'embrayage à rouleaux du type à engagement positif Une cage 44 comporte des stries qui entrent en prise avec des stries complémentaires d'une bague de frottement pouvant être enclenchée sélectivement avec la cage Il en résulte une action d'embrayage à cliquet qui peut être associée à l'à-coup précité et à l'usure accélérée des pièces, également précitées Bien que ce dispositif présente de nombreux avantages, il serait plus souhaitable de mettre en oeuvre un dispositif à actionnement moins brusque et donc mieux maîtrisé dans le temps, ainsi qu'un dispositif dans lequel l'engagement résultant de l'embrayage à rouleaux est positif, tout en étant souple. L'invention concerne un actionneur d'engagement positif perfectionné, destiné à des embrayages à rouleaux à roue libre L'actionneur selon l'invention réalise un engagement positif, tout en étant souple, et il évite donc la brusquerie ou l'à-coup communément associé aux actionneurs du type à engagement positif. Dans une forme préférée de réalisation, l'ac- tionneur perfectionné selon l'invention comporte un anneau qui présente au moins un élément d'arrêt orienté radialement, ainsi qu'un plongeur conçu pour pouvoir arriver radialement en prise positive avec l'anneau. Ce dernier entoure élastiquement un anneau de friction qui, dans la forme préférée de réalisation de l'inven- tion, est réalisé d'une seule pièce avec la cage de l'embrayage à rouleaux qu'il prolonge Un élément de came s'étendant transversalement présente une surface de came qui porte contre le plongeur pour le placer sélectivement en position d'engagement et de dégagement par rapport à l'élément d'arrêt, le plongeur étant normalement rappelé par ressort en position de dégage- ment. De plus, dans la forme préférée de réalisation, l'élément de came peut être commandé à distance (depuis la cabine du véhicule) par une bobine électrique, bien que d'autres moyens conviennent également à cet effet. Cet élément de came entre en prise avec deux des plon- geurs précités qui, eux-mêmes, entrent en prise sélecti- vement et simultanément avec les anneaux d'actionnement de deux embrayages à roue libre montés sur deux demi- essieux Ce dernier agencement constitue un mécanisme ne demandant aucun engrenage différentiel car, lorsque le véhicule associé tourne, l'essieu plus lent ou essieu intérieur est toujours mené tandis que l'essieu plus rapide ou essieu extérieur est en roue libre. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation d'un dispositif de transmission à embrayage à rouleaux comportant l'action- neur perfectionné selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3; et la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3. Un dispositif 10 de transmission à embrayage à rouleaux, comportant l'actionneur perfectionné selon l'in- vention, est montré sur la figure-1 Le dispositif 10 de 1 S transmission comprend des essieux gauche et droit 12 et 14, respectivement, qui sont entraînés par un moteur élec- trique 16 par l'intermédiaire d'un réducteur à engrenages 18 Dans la forme préférée de réalisation, le moteur élec- trique 16 est un moteur réversible La figure 2 montre que le moteur 16 entraîne une vis sans fin 20 qui engrène avec une roue 22 de vis calée sur l'extrémité supérieure d'un arbre intermédiaire 24 monté dans des paliers, comme représenté Une seconde vis 28, montée sur l'extrémité inférieure de l'arbre 24, engrène avec une roue de vis 30 qui, elle-même est fixée sur un arbre court 32 (voir figure 3) Il apparaît, en référence aux figures 1 à 3, que les essieux gauche et droit 12 et 14, l'arbre court 32 et la roue 30 de vis sont tous disposés sur le même axe A-A et sont tous logés à l'intérieur d'un bâti ou carter d'essieu 38 formant la partie inférieure du réduc- teur à engrenages 18 Un carter 40 de moto-réducteur forme la partie supérieure du réducteur -à engrenages, comme représenté. La figure 3 représente plus en détail le carter 38 d'essieu et un essieu associé 12 Elle représente également une bobine 36 qui apparaît aussi sur la figure 1 Le carter d'essieu 38 contient un embrayage à rouleaux comprenant des jeux de rouleaux 42 et 44 placés de part et d'autre de la roue de vis 30 de l'essieu Chacun des jeux de rouleaux 42 et 44 comprend une cage 50, un anneau 52 de friction et un anneau 54 d'actionnement portant circonférentiellement et élasti- quement, à frottement, contre l'anneau 52 de friction. La bobine 36 commande un élément de came 70 s'étendant transversalement, qui interagit avec un plongeur 60, s'étendant radialement, de manière à commander les mouvements de l'anneau d'actionnement comme décrit plus en détail ci-après. Etant donné que les deux jeux de rouleaux 42 et 44 de l'embrayage sont commandés sensiblement de la même manière, la commande d'un seul jeu de rouleaux, à savoir les rouleaux 42, sera à présent décrite La roue dentée de vis 30 de l'essieu est fixée rigidement sur l'arbre court 32 afin de le faire tourner à l'inté- rieur du carter 38 d'essieu Un élément menant 46, monté à l'aide de cannelures sur l'arbre court, est supporté par des organes d'appui 80 afin de pouvoir tourner autour d'un élément 82 de support et d'entretoi- sement à l'intérieur du carter 38, comme représenté. L'élément menant 46 définit également une bague annu- laire intérieure d'appui pour les rouleaux 42 de l'embrayage qui sont conçus pour entrer en prise sélec- tivement avec un élément'mené ou élément 48 de sortie. Les éléments 46 et 48 d'entrée et de sortie, ainsi que les rouleaux 42, sont également représentés sur la figure 5 Les rouleaux disposés en anneau sont placés entre des ressorts jarretières 76 (voir également sur la figure 3) qui portent élastiquement contre les extrémités respectives de ces rouleaux, suivant une pratique classique et connue du spécialiste des 3,5 embrayages à rouleaux Il apparaît également que l'ar- bre court 32 et son élément d'entrée cannelé 46 sont montés de façon à pouvoir tourner dans des paliers 34 qui, eux-mêmes, sont supportés dans le carter fixe 38. La cage 50 donne aux rouleaux 42 un espacement uniforme à l'intérieur d'une zone annulaire 51 s'étendant axiale- ment, qui est délimitée et donc définie par l'élément d'entrée 46 et l'élément de sortie 48 Dans la forme préférée de réalisation, la cage 50 contient l'anneau 52 de friction qui constitue un prolongement de cette cage avec laquelle il est réalisé d'une seule pièce. L'anneau 54 d'actionnement entoure Plastiquement l'anneau 52 de friction afin d'être constamment en contact de frottement avec ce dernier. En se référant à présent à la figure 4, on voit que l'anneau 54 d'actionnement comporte plusieurs éléments d'arrêt 58 qui sont utilisés pour réaliser une entrée en prise ou un engagement sélectif avec l'extré- mité radialement intérieure 62 d'un plongeur 60 Dans la forme préférée de réalisation, les organes ou élé- ments d'arrêt sont disposés dans une partie 56 à rebords de l'anneau d'actionnement et ils sont espacés uniformément sur le pourtour de cet anneau, comme représenté Le plongeur 60 est normalement rappelé par un ressort de façon a s'éloigner des organes d'arrêt et à se rapprocher de la came 70; le plongeur est donc normalement dans la position de dégagement (voir figure-3) A cet effet, un ressort 68 de plongeur est monté de façon à porter contre une extrémité radiale- ment extérieure 64 du plongeur, cette extrémité portant elle-même contre une surface 66 dg la came 70 De plus, dans la forme préférée de réalisation, un piston 72, faisant partie de la bobine 36, commande sélectivement la came 70 contre la force de rappel d'un ressort 74 de came Dans-la forme préférée de réalisation, l'excitation de la bobine se produit automatiquement lorsque le moteur d'entraînement auxiliaire 16 est mis en marche, et a pour résultat un engagement de l'extrémité 62 du plongeur avec les organes d'arrêt 58 pendant toute la durée de marche du moteur auxiliaire. Enfin, les organes d'appui 78 constituent un support pour l'élément 48 de sortie par rapport au carter 38 d'essieu L'élément 48 de sortie est luimême monté au moyen de cannelures sur l'essieu gauche 12 afin de faire tourner ce dernier, ainsi que le spécialiste l'appréciera. Le fonctionnement du mécanisme d'actionnement de l'embrayage à rouleaux peut à présent être décrit. Si l'on se réfère d'abord à la figure 5, on peut voir que, dans le mode en roue libre, les rouleaux 42 sont disposés centralement, ou au fond de chaque évidement 47 de l'élément d'entrée 46, comme représenté Cette dernière caractéristique est assurée par la présence des ressorts 76 de l'embrayage à rouleaux qui, comme décrit, entoure les bords latéraux de tous les rouleaux 42 (voir figure 3) Cependant, lorsque l'on souhaite une entrée en prise ou un engagement positif, le conduc- teur du véhicule met en marche le moteur 16, ce qui provoque donc l'excitation dé la bobine 36 et a pour résultat un déplacement de la came 70 vers la droite contre la force du ressort de came 74 En conséquence, la surface 66 de la came 70 fait descendre à force l'extrémité 64 de contact du plongeur 60, contre la force du ressort 68 du plongeur Cette action a pour effet d'enclencher l'extrémité 62 d'actionnement du plongeur 60 avec l'un des organes d'arrêt 58 de la partie à rebords 56 de l'anneau d'actionnement Etant donné que les plongeurs et cames sont bloqués par rapport au carter 38 de l'essieu, il en résulte l'application d'une résistance au mouvement de l'anneau 52 de friction Cette résistance résulte du contact de frottement se produisant entre l'anneau 52 de friction et l'anneau 54 d'actionnement au moment o l'action précitée du plongeur vient bloquer cet anneau 54. La résistance résultante appliquée à l'anneau 52 de friction freine son mouvement par rapport à celui des rouleaux 42 Ces derniers quittent donc leurs posi- tions centrées autour de l'élément d'entrée tournant 46 et ils montent sur un côté de leurs évidements respec- tifs 47 pour s'enclencher avec les cannelures 84 de l'élément 48 de sortie (figure 5) Ceci provoque l'engagement ou la solidarisation des éléments d'entrée et de sortie 46 et 48, respectivement Dans la forme préférée de réalisation, les dispositifs d'actionnement tels que décrits dans le présent mémoire peuvent fonc- tionner avec une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens contraire des éléments respec- tifs 46 et 48, l'un par rapport à l'autre; par consé- quent, l'invention telle que décrite convient à une application à un embrayage bidirectionnel à rouleaux à roue libre. Dans le mode préféré d'utilisation du disposi- tif de transmission à embrayage à rouleaux en tant que transmission auxiliaire d'un véhicule à moteur, le moteur électrique n'est normalement pas alimenté et, par conséquent, la source motrice principale du véhi- cule est constituée par d'autres moyens, par exemple par un moteur à combustion interne agissant par l'inter- médiaire d'un essieu principal indépendant Etant donné que dans le-mode d'entraînement normalla bobine est désexcitée, le plongeur est normalement dégagé des organes d'arrêt de l'anneau d'actionnement En consé- quence, l'invention apporte un procédé permettant de dégager franchement les moyens d'entiraînement normale- ment associés à un essieu moteur auxiliaire Bien que l'anneau 54 d'actionnement et l'anneau 52 de friction soient en contact constant de frottement, il n'en résulte pas la résistance indésirable habituellement présente dans des dispositifs comportant des anneaux en contact similaire Ceci est dû au fait que l'anneau d'actionnement n'est pas bloqué lorsque la transmission auxiliaire n'est pas utilisée Un avantage important de l'invention telle que décrite dans le présent mémoire est la présence d'un élément de blocage positif associé à un élément souple de friction Par conséquent, comme mentionné précédemment pour les dispositifs de blocage positif de l'art antérieur, les dispositifs à engage- ment positif sont très brusques Par contre, dans la présente invention, le plongeur 60 de l'actionneur doit d'abord être enclenché avec l'anneau 54 d'action- nement qui glisse ensuite momentanément autour de- l'anneau 52 de friction, arrêtant d'une manière contrô- lée et donc plus souple la cage 50 Un avantage supplé- mentaire de la structure de la forme préférée de réali- sation de l'invention réside dans le fait que la souplesse avec laquelle l'anneau 54 d'actionnement porte contre l'anneau 52 de friction peut être aisément réglée par modification de la tension des ressorts jarretières 55. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif de transmission décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de transmission à embrayage à rouleaux comprenant un carter ( 38), des éléments tournants complémentaires menant et mené ( 46, 48), l'élément menant présentant un alésage axial, l'élé- ment mené ayant une extrémité disposée dans cet alé- sage, les éléments menant et mené définissant ainsi un espace annulaire axial, le dispositif comprenant en outre une cage ( 50) et plusieurs rouleaux ( 42, 44) logés dans l'espace annulaire, la cage étant disposée de manière à maintenir les rouleaux espacés les uns des autres à l'intérieur de l'espace annulaire, et cette cage comprenant en outre un anneau ( 52) de fric- tion, le dispositif de transmission comportant égale- ment un anneau ( 54) d'actionnement qui est en contact constant et élastique de frottement avec l'anneau de friction, le dispositif de transmission étant caracté- risé en ce qu'il comporte des moyens destinés à réali- ser un blocage positif entre l'anneau d'actionnement et le carter, ces moyens comprenant au moins un organe d'arrêt ( 58) disposé radialement et faisant partie de l'anneau d'actionnement, un plongeur ( 60) monté à l'intérieur du carter, s'étendant radialement vers l'intérieur en direction de l'anneau d'actionnement, et mobile radialement pour réaliser un engagement posi- tif avec l'anneau d'actionnement, ce plongeur présen- tant une première extrémité ( 62) pouvant être déplacée sélectivement pour être enclenchée avec l'organe d'arrêt, et une seconde extrémité ( 64) , lesdits moyens comprenant en outre une came ( 70) également montée à l'intérieur du carter, disposée transversale- ment au plongeur et présentant une surface de came ( 66) pouvant entrer en contact avec la seconde extrémité du plongeur. 2 Dispositif de transmission selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'anneau d'actionnement comprend un rebord annulaire ( 56) sur le pourtour duquel plusieurs desdits organes d'arrêt sont espacés uniformément. 3 Dispositif de transmission selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que la came est disposée de façon à pouvoir se déplacer transversalement par rapport à la seconde extrémité du plongeur, le disposi- tif de transmission comprenant en outre un élément ( 36) commandé à distance destiné à actionner, la came pour réaliser un engagement positif entre la première extré- mité du plongeur et l'un des organes d'arrêt. 4 Dispositif de transmission selon la reven- dication 3, caractérisé en ce que l'engagement de la première extrémité du plongeur avec l'un des organes d'arrêt met en oeuvre par frottement l'anneau d'action- nement afin que ce dernier soit momentanément solida- risé au carter pour effectuer un blocage desdits rouleaux par rapport aux éléments menant et mené par l'intermédiaire dudit anneau de friction. 5 Dispositif de transmission selon la reven- dication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un embrayage bidirectionnel à roue libre dans lequel ledit actionnement agit dans un sens de rotation ou dans l'autre. 6 Dispositif de transmission selon la reven- dication 5, caractérisé en ce que l'anneau d'actionne- ment est entouré de plusieurs ressorts jarretières ( 55) disposés circonférentiellement, afin que le contact élastique de frottement entre l'anneau d'actionnement et l'anneau de friction puisse être réglé. 7 Dispositif de transmission selon la reven- dication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un différentiel d'essieu à roue libre comprenant deux essieux ( 12, 14) et deux paires d'éléments menant et mené, chaque paire étant montée sur l'un des essieux. 8 Dispositif de transmission selon la reven- dication 7, caractérisé en ce que l'élément d'actionne- ment de la came comprend une bobine électrique ( 36). 9 Dispositif de transmission selon la reven- dication 8, caractérisé en ce que l'actionnement de la came s'effectue par un élément mécanique ( 72). Dispositif de transmission selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la came est actionnée par des moyens ( 36, 72) placés en aligne- ment avec au moins l'un des essieux, mais décalés par rapport à cet essieu.