Brevet FR2570149A1 — publié le 19860314

Roue libre perfectionnée à cage autocentreuseo L'invention concerne les roues libres du type à coincement de cames9 destinées à être montées dans des dispositifs dans lesquels la transmission du couple entre l'élément intérieur et l'élément extérieur, ou inversement9 mais aussi le centrage desdits éléments l'un par rapport à l'autre et la transmission des efforts radiaux de l'un à l'autre puisse se faire par l'in- termédiaire desdites roues libres. Pour la clarté de ce qui suit, on désignera par arbre l'élément inté- rieur à portée extérieure cylindrique, qu'il s'agisse indifféremment d'un véritable arbre plein, ou d'un arbre creux, ou encore d'une bague, et par alésage l'élément extérieur à alésage cylindrique, qu'il s'agisse indif- féremment d'un simple alésage dans une pièce fixe ou mobile ou également d'une bague intermédiaire. La surface extérieure de l'arbre et la surface intérieure de l'alésage constituent donc les deux surfaces d'appui entre lesquelles se coincent les cameso Dans le cas d'application qui nous in- téresse, c'est également entre ces surfaces que doit avoir lieu le centrage, c'est-à-dire la transmission des efforts radiaux. Comme application principale, on citera les réacteurs des convertisseurs hydrocinétiques de couple et les trains épicycloidaux de boîtes de vitesses automatiques, dans lesquelles les roues libres doivent être capables d'assu- rer à la fois deux fonctions distinctes, à savoir une fonction roue libre pure en réalisant la transmission d'un couple unidirectionnel entre l'arbre et l'alésage ou inversement et une fonction palier en réalisant un centrage respectif des deux éléments en rotation et en supportant une charge radiale modérée en particulier pendant les périodes de rotation en roue libre. En excluant naturellement les solutions classiques dans lesquelles les deux fonctions, roue libre et palier, sont assurées par des organes séparés9 on connaît déjà un certain nombre de réalisations de roues libres dites auto-centreuses, comportant des éléments de centrage dont les surfaces d'appui viennent porter sur l'arbre de l'alésage de manière à assurer la transmission des efforts radiaux avec glissement sur l'un ou l'autre des éléments. Ainsi, le brevet US 2 912 086 décrit un dispositif de roue libre dans lequel la fonction de centrage est assurée par deux flasques de centrage 2 2570149 rapportés, à section en U, disposés coaxialement à la roue libre de part et d'autre de celle-ci. Un tel agencement présente un certain nombre d'incon- vénients, en particulier la multiplicité des éléments ainsi que les difficul- tés de montage et de manutention. Le brevet FR-2 340 476 décrit un autre dispositif dans lequel la fonc- tion de centrage est assurée par une succession de tronçons de cage interpo- sés entre l'arbre et l'alésage, chaque tronçon étant muni d'une came et d'un ressort individuel. On a donc là encore une multiplicité des éléments ainsi que de nombreuses difficultés de montage et de manutention des éléments séparés. Le brevet FR-2 486 606, au nom de la demanderesse, décrit un dispositif de roue libre à cames perfectionné dans lequel la fonction de centrage est assurée par une cage monobloc à section transversale en U ouverte axialement, ladite cage renfermant également les cames et le ressort de rappel. Dans sa version la plus simple, cette cage présente l'inconvénient d'assurer une capacité de charge radiale relativement modérée en raison de la flexibilité de la section en U du côté de l'ouverture. Dans sa version la plus sophisti- quée, cet inconvénient est évité dans une certaine mesure grâce à des pattes de renfort, mais au détriment d'une plus grande complexité et d'une plus grande difficulté de montage. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en réalisant une roue libre autocentreuse à la fois compacte, économique, facile à assembler et à manipuler. L'invention consiste, dans une roue libre du type considéré comportant des cames de coincement et un ressort unique en bande disposés dans une cage, à réaliser cette cage à l'aide de deux demi-cages identiques s'étendant entre le diamètre de l'arbre et le diamètre de l'alésage et comportant chacune une enveloppe intermédiaire cylindrique d'un diamètre intermédiaire entre les deux diamètres précédents, solidaire de parties constituant des surfaces d'appui, continues ou non, contre les surfaces de l'arbre et de l'alésage, d'un même coté ou de côtés opposés de la rangée de cames, ladite enveloppe comportant des échancrures d'une forme telle qu'elle permet aux deux demi- cages placées face à face d'être imbriquées l'une dans l'autre par déplace- ment axial en enfermant ledit ressort entre l'enveloppe centrale et la ou les surfaces d'appui sur l'arbre, et en laissant subsister des ouvertures rectan- gulaires pour l'introduction radiale des cames, retenues par le ressort, le verrouillage axial dans cette position des deux demi-cages l'une par rapport à l'autre étant assuré essentiellement par la présence des cames dont les faces latérales portent contre deux côtés opposés desdites échancrures. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une coupe fragmentaire d'une première version perpendi- culairement à l'axe; la figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1; la figure 3 est une représentation schématique développée en perspective de deux fragments des deux demi-cages placés face à face, toujours pour cette même version; la figure 4 correspond à la figure 3 apres rapprochement axial et imbri- cation et avant introduction des cames, le ressort n'étant pas représenté; enfin les figures 5 et 6 sont des représentations analogues à celles de la figure 3, respectivement pour une deuxième et une troisième versions. On voit sur la figure 1 la surface extérieure 1 de l'arbre et la surface intérieure 2 de l'alésage, surfaces entre lesquelles sont disposées les cames 3, avec leur ressort de rappel unique en bande 4. Conformément à l'invention, la cage 5 rassemblant le ressort 4 et les cames 3 est constituée par deux demi-cages identiques 6 et 7 placées face à face. Chacune de ces demi-cages comprend une enveloppe intermédiaire cylin- drique 8 d'un diamètre compris entre celui de l'arbre 1 et celui de l'alésage 2, comme cela apparaît sur les figures. Dans les représentations développées des figures 3 à 6, ces surfaces cylindriques sont représentées planes pour plus de clarté. Pour chacune des demi-cages, l'enveloppe intermédiaire 8 est solidaire de deux surfaces d'appui cylindriques 9 et 10 destinées à porter respec- tivement contre les surfaces 1 et 2, et ceci par l'intermédiaire d'un flasque continu 11 dans la première version des figures 1 à 4. En outre, conformément à l'invention, chacune des enveloppes inter- médiaires 8 comporte un certain nombre d'échancrures régulièrement réparties 4 2 5 2570149 et en nombre égal au nombre des cames. Chacune de ces échancrures est cons- tituée respectivement par un bord 12, situé par exemple selon une généra- trice, un bord 13 qui dans la première version correspond à la base du retour portant chacune des surfaces 10, un bord 14 parallèle au bord 12 et lui faisant face, un bord 15 perpendiculaire à l'axe, un bord 16 parallèle à 12 et lui faisant face, un bord 17 parallèle à 15 et lui faisant face et un bord 18 situé par exemple dans le prolongement de 14, chaque ligne 14-18 étant en outre sensiblement au milieu de l'intervalle entre deux bords 12 successifs, et les bords 14 et 18 étant sensiblement de longueurs égales. Chaque demi-cage est de préférence réalisée par emboutissage d'un feuil- lard de métal à faible coefficient de frottement, mais peut être également fabriquée en matière plastique par moulage par injection. De cette manière, après avoir réalisé deux demi-cages 6 et 7 identiques, et les avoir placées face à face après retournement de l'une d'entre elles comme représenté sur la figure 3, on peut réaliser leur imbrication mutuelle par rapprochement axial pour arriver à l'état représenté sur la figure 4. En effet, chaque partie pleine restante d'une enveloppe intermédiaire cylindri- que 8 pénètre dans une échancrure de l'autre enveloppe cylindrique 8 pour reconstituer une enveloppe cylindrique complète mais qui laisse subsister, coroe représenté sur la figure 4, des ouvertures rectangulaires formées par l'assemblage des bords 15, 16 et 17 des deux demi-cages. Pour améliorer le centrage des deux demi-cages l'une par rapport à l'autre, le bord 19 de chaque partie restante de l'enveloppe 8 entre deux échancrures peut avantageusement comnporter une saillie 20 formant ergot de centrage et pénétrant dans une ouverture 21 pratiquée dans le flasque continu 11, au niveau du bord fictif 13, dans la base du retour portant chaque sur- face d'appui 10. Naturellement, le ressort 4 est mis en place entre les deux demi-cages 6 et 7 avant leur rapprochement, ce ressort n'étant toutefois pas figuré sur les figures 3 et suivantes pour plus de clarté. En outre, une fois l'im- brication par rapprochement réalisée, on introduit radialement les cames 3 dans les ouvertures rectangulaires précédemment définies o elles s'encli- quètent et se trouvent retenues radialement par le ressort. En outre, la présence de ces cames dans ces ouvertures assure à son tour le verrouillage axial des deux demi-cages l'une par rapport à l'autre grâce aux bords 15 et 17 respectivement qui portent sur les faces latérales des cames 3. La fabrication est donc extrêmement facile puisqu'elle utilise un seul type d'éléments de cage, qu'il suffit d'employer par paires, de les rapprocher avec interposition du ressort et qui se trouvent automatiquement verrouillés dès l'introduction des cames, sans avoir à prévoir ni organe de fixation, ni opération supplémentaire. En outre, l'ensemble demeure éventuellement démon- table en cas de besoin. Dans la première version qui vient d'être décrite, les surfaces 9 de chaque demi-cage sont continues, tandis que les surfaces 10 sont discon- tinues. La deuxième version, représentée sur la figure 5, diffère de la précé- dente uniquement par le fait que le flasque continu 11 de chaque demicage est remplacé par un flasque discontinu formé de portions lla et llb qui sont rabattues alternativement vers l'intérieur et l'extérieur de l'enveloppe intermédiaire 8. Dans ce cas, le bord 13 existe réellement en tant que bord d'chancrure, et le centrage par les ergots 20 et les ouvertures 21 n'est plus possible. En outre, si les surfaces d'appui extérieures 10 continuent à gtre discontinues, les surfaces d'appui intérieures 9 sont à leur tour dis- continues. Ces différences mises à part, tout ce qui a été dit au sujet de la fabrication et du montage demeure valable. Enfin, dans la version représentée sur la figure 6, les surfaces 9 sont à nouveau continues, et les surfaces 10 discontinues, mais dans ce cas, les surfaces 10 sont solidarisées de l'enveloppe intermédiaire 8 de la cage correspondante, non plus par le flasque continu 11, mais par un deuxième flasque discontinu llc situé du cbté opposé et réuni à la paroi 8 par une partie intermédiaire 8a dont la surface cylindrique intérieure est sensi- blement au diamètre de la surface cylindrique extérieure de l'enveloppe 8, de manière à enjamber le bord 13 de la demi-cage opposée. Dans ce cas encore, les ergots de centrage 20 ne sont pas utilisables mais sont avantageusement remplacés par l'emboîtement des parties 8a d'une demicage sur les parties 8 de l'autre demi-cage. 6 2570149 REVENDICATIONS 1. Roue libre autocentreuse du type comportant des cames (3) à coin- cement s'arc-boutant entre les surfaces de l'arbre (1) et de l'alésage (2) , un ressort unique en bande (4) assurant à la fois le couple de basculement des cames (3) et la retenue radiale de ces cames, et une cage (5) réunissant le ressort (4) et les cames (3) et assurant à la fois la répartition et le guidage parallèle des cames (3), et le centrage de l'alésage (2) par rapport à l'arbre (1) ou inversement grâce à des surfaces d'appui (9) et (10) portant sur ces surfaces (1,2) et transmettant directement les efforts radiaux de l'une à l'autre avec juste le jeu nécessaire au fonctionnement, caractérisée par le fait que ladite cage (5) est constituée par deux demi-cages identiques (6,7) s'étendant entre le diamètre de l'arbre (1) et le diamètre de l'alésage (2) et comportant chacune une enveloppe intermédiaire cylindrique (8) d'un diamètre intermédiaire entre les deux diamètres précé- dents, solidaire de parties constituant des surfaces d'appui (9,10), conti- nues ou non, contre les surfaces de l'arbre (1) et de l'alésage (2), d'un même côté ou de côtés opposes de la rangée de cames (3), ladite enveloppe intermédiaire (8) comportant des échancrures (12 à 18) d'une forme telle qu'elle permet aux deux demi-cages placées face à face d'être imbriquées l'une dans l'autre par un déplacement axial en enfermant ledit ressort entre l'enveloppe centrale (8) et la surface d'appui (9) sur l'arbre et en laissant subsister des ouvertures rectangulaires (15-17, 16, 15-17, 16) pour l'in- troduction radiale des cames (3), retenues par le ressort (4), le verrouil- lage axial dans cette position des deux demi-cages (6,7) l'une par rapport à l'autre étant assuré essentiellement par la présence des cames (3) dont les faces latérales portent contre deux côtés opposés (17) des échancrures. 2. Roue libre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la surface d'appui (9) sur l'arbre (1) est continue, et est solidarisée par un flasque continu (11), d'une part avec diverses portions de l'enveloppe inter- médiaire (8) et d'autre part avec diverses parties des surfaces d'appui (10) également discontinues. 3. Roue libre selon la revendication 2, caractérisée par le fait que chaque portion restante de l'enveloppe intermédiaire (8) comporte un ergot de centrage (20) coopérant avec une ouverture (21) découpée dans le flasque (11) dans la base de chaque retour portant une surface d'appui (10) sur l'alésage. 7 2570149 4. Roue libre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les surfaces d'appui (9) et (10) sur l'arbre et sur l'alésage sont toutes deux discontinues et portées chacune par des retours (lla, llb) repliés alter- nativement vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport à l'enveloppe intermédiaire (8) et du même cté. 5. Roue libre selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la surface d'appui (9) sur l'arbre est continue et est réunie par un flasque continu (11) à l'enveloppe intermédiaire cylindrique (8), et que la surface d'appui (10) sur l'alésage est discontinue, chaque portion étant portée par un retour (11c) situé du côté opposé audit flasque (11) par rapport à la rangée de cames, et raccordée par une partie de paroi cylindrique (8a) à l'enveloppe intermédiaire cylindrique (8) de la demi-cage correspondante, ladite partie de paroi (8a) s'emboîtant à l'extérieur de l'enveloppe in- termédiaire cylindrique (8) de la&demi-cage opposée. 6. Roue libre selon une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que chaque demi-cage est réalisée par emboutissage à partir d'un feuillard de métal à faible coefficient de frottement. 7. Roue libre selon une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que chaque demi-cage est réalisée par moulage par injection d'une ma- tière plastique.