Brevet FR2618512A1 — publié le 19890127

"Poulie de variateur de vitesse" La présente invention concerne d'une manière générale les variateurs de vitesse du type comprenant deux poulies respectivement menante et menée, qui comportent chacune un moyeu et, en regard l'un de l'autre, autour dudit moyeu pour réception d'une courroie, deux flasques annulaires, dont l'un est monté mobile axialement par rapport au moyeu et soumis à des moyens élastiques annulaires, qui le sollicitent en permanence en direction de l'autre flasque ou flasque fixe, ces moyens élastiques prenant appui contre le flasque mobile et une pièce d'appui solidaire du moyeu. De tels variateurs de vitesse sont notamment mis en oeuvre pour l'entrainement contrôlé d'un organe à partir d'un élément moteur, et, par exemple sur un véhicule automobile, pour l'entraînement, à partir du moteur de celui-ci, d'un organe auxiliaire tel l'alternateur. En pratique, le flasque mobile peut ainsi se déplacer axialement entre deux positions extrêmes, l'une avancée, l'autre reculée par rapport au flasque fixe, étant entendu que, lorsque le flasque mobile de la poulie menante est en position avancée, le flasque mobile de la poulie menée est en position reculée et réciproquement, la courroie correspondante occupant à chaque fois une position déterminée à laquelle correspond un rapport de transmission déterminé. Pour le contrôle à tout instant de la configuration de l'ensemble et donc du rapport de transmission, le flasque mobile de l'une au moins des poulies est soumis aux moyens élastiques de rappel qui le sollicitent axialement en permanence en direction du flasque fixe et qui comportent une pièce annulaire à conicité variable, dite diaphragme, qui, par une partie périphérique formant rondelle Belleville, porte axialement indirectement sur le flasque mobile et qui, par une partie centrale fragmentée en doigts radiaux, prend appui indirectement sur la pièce d'appui solidaire axialement du moyeu. Un tel variateur de vitesse est notamment décrit dans le brevet FR 2.516.622. Dans ce document, entre le diaphragme et la pièce d'appui solidaire du moyeu, se trouve interposée axialement, pour la constitution d'un appui axial basculant, une entretoise en matière élastique qui est solidaire tant axialement que circonférentiellement, d'une part, de la partie périphérique interne du diaphragme et, d'autre part, de la pièce d'appui. A cet effet, l'entretoise est collée ou adhérisée au diaphragme et à la pièce d'appui. o10 L'entretoise ainsi interposée entre le diaphragme et la pièce d'appui, et son mode d'assemblage à la pièce d'appui présente des inconvénients. P1:-mi ces inconvénients, il faut citer les opérations d'adhérisation ou de collage, qui sont longues et délicates, et par conséquent d'un coût relativement élevé. L'invention vise à pallier ces inconvénients tout en assurant une liaison fiable entre le diaphragme et la pièce d'appui pour une bonne transmission du couple. A cet effet, l'invention propose une poulie de variateur de vitesse du genre comportant un moyeu et en regard l'un de l'autre autour dudit moyeu, deux flasques annulaires dont l'un est monté mobile axialement par rapport audit moyeu sous le contrôle de moyens élastiques de rappel constitués par au moins une pièce annulaire, telle un diaphragme présentant d'une part, une partie périphérique formant rondelle Belleville, qui est en appui axial basculant contre le flasque mobile, et, d'autre part, une partie centrale fragmentée en doigts radiaux par des fentes, qui est en appui basculant contre une pièce d'appui, solidaire du moyeu, par une entretoise en matière élastique interposée axialement entre le diaphragme et la pièce d'appui, caractérisée en ce que l'entretoise, vers son extrémité adjacente à la pièce d'appui, est encastrée dans un logement ménagé dans la pièce d'appui. Selon une autre disposition de l'invention, un enrobage en matière élastique enrobe le diaphragme, cet enrobage se prolongeant axialement, à la périphérie interne du diaphragme, pour former ladite entretoise. Selon une autre disposition de l'invention, le logement précité ménagé dans la pièce d'appui est formé par l'espace intérieur délimité, sur la face de la pièce d'appui adjacente au diaphragme, entre une couronne axiale, coaxiale au moyeu, et une série de pattes axialement en saillie sur la pièce d'appui ou entre deux couronnes coaxiales. Selon une autre disposition de l'invention, la couronne précitée.et la surface périphérique externe de l'entretoise présentent un profil ondulé formant des ondulations d'orientation axiale, emboîtées les unes dans les autres pour solidariser en rotation l'entretoise à la pièce d'appui. Selon une autre disposition de l'invention, la pièce d'appui est constituée par.le voile d'un amortisseur de torsion. Grâce à ces différentes dispositions, l'invention procure notamment l'avantage d'assurer une parfaite étanchéité dans le cas d'un variateur de vitesse piloté à partir d'une source de fluide, sans avoir recours à des éléments complémentaires. En outre, il faut noter que l'étanchéité assurée par l'entretoise elle-même se trouve automatiquement renforcée dans le cas de l'utilisation d'une source de fluide en pression. D'autres avantages, caractéristiques et détails ressortiront de la partie explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une poulie de variateur de vitesse selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe partielle des moyens élastiques de rappel qui agissent sur le flasque mobile de la poulie; - la figure 3 est une vue selon la flèche III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante de réalisation de la figure 4, et - la figure 6 est. une vue en coupe axiale partielle d'une autre variante de réalisation de l'invention. A la figure 1, il est représenté une poulie de variateur de vitesse, du type de celui décrit dans le brevet précité. En pratique, il s'agit de la poulie menante 10A de celui-ci. Cette poulie menante 10A comporte un moyeu 12 qui, dans l'exemple considéré ici, est rapportée par une vis 13 en bout d'un arbre d'entraînement 14 et ainsi solidarisée en rotation à celui-ci. Autour du moyeu 12 sont montés deux flasques annulaires 15 et 16, à flanc tronconique en regard l'un de l'autre pour la réception d'une courroie 11, et dont l'un au moins, en pratique le flasque 15 est monté mobile axialement par rapport au moyeu 12. Le flasque 16 ou flasque fixe est solidaire, tant axialement que circonférentiellement du moyeu 12, par exemple par sertissage. Pour sa mobilité axiale sur le moyeu 12, le flasque mobile 15 se termine, à sa périphérie interne, par une douille axiale 18 qui s'étend respectivement de part et d'autre du flasque 15. Cette douille 18 est engagée à coulissement sur le moyeu 12 avec interposition de bagues de coulissement 19. Le flasque mobile 15 est en permanence sollicité en direction du flasque fixe 16 par des moyens élastiques de rappel 20 à action axiale. Dans l'exemple considéré ici, ces moyens 20 sont constitués par deux pièces globalement annulaires 21, disposées parallèlement l'une à l'autre et séparées l'une de l'autre. Ces deux pièces 21 sont constituées par deux diaphragmes enrobés dans une matière élastique 22, telle un élastomère. Cet enrobage 22 est solidarisé aux diaphragmes 21 par collage ou par adhérisation résultant d'une vulcanisation. Chaque diaphragme 21 comporte une partie périphérique 23 circulairement continue formant rondelle Belleville, et une partie centrale 24 fragmentée en doigts radiaux par des fentes 25. Ces diaphragmes 21 et l'enrobage 22 constituent un ensemble élastique unitaire à conicité variable qui, par les parties périphériques 23 formant rondelle Belleville, est en appui axial basculant contre le flasque mobile 15 et qui, par leur partie centrale 24 fragmentée en doigts radiaux, est en appui axial basculant contre une pièce d'appui 30. Cette pièce d'appui 30 est constituée, dans l'exemple représenté, par un voile solidaire tant axialement qu'en rotation du moyeu 12, en étant par exemple serti à cet effet par sa périphérie interne en bout de celui-ci, du côté opposé au flasque fixe 16. Ce voile 30 porte une masse annulaire 31 formant anneau d'inertie, avec un élément d'amortissement 32 en matière élastique confiné entre le voile 30 et l'anneau 31. Cet élément 32 est par exemple collé ou adhérisé à l'anneau 31 et au voile 30, cet ensemble constituant un amortisseur 33, pour filtrer les vibrations qui prennent naissance tout le long de la chaîne cinématique dans laquelle est interposé le variateur de vitesse. Une chambre de pilotage 35 est définie entre le flasque mobile 15, le moyeu 12 et l'ensemble constitué par les moyens élastiques 20 et la pièce d'appui 30. Cette chambre de pilotage 35 est raccordée à une source de fluide (non représentée), et en particulier à une source de fluide pneumatique en pression ou en dépression. A cet effet, au moins un orifice radial 36 est usiné dans la douille 18 du flasque mobile 15 et débouche dans une gorge annulaire 37, de forme oblongue dans le sens axial, prévue à la périphérie interne de la douille 18. Cette gorge 37 communique en permanence, par un canal radial 38 usiné dans le moyeu 12, avec un évidement interne 39 de celui-ci. Cet évidement 39, en bout du moyeu 12 du côté opposé à l'arbre moteur 14, est fermé de manière étanche par un bouchon 40 équipé d'un raccord 41 de mise en communication de l'évidement 39 avec la source de fluide. L'enrobage 22 en matière élastique, qui enrobe les diaphragmes 21, se prolonge radialement vers l'extérieur, au-delà des parties circulaires 23 des diaphragmes 21, pour former un bourrelet 45. Ce bourrelet radial 45 est axialement décalé par rapport aux diaphragmes et se raccorde à l'enrobage 22 par deux faces annulaires inclinées respectivement interne 46 et externe 47. Le décalage axial du bourrelet 45 dégage les diaphragmes 21 du flasque mobile 15 ce qui leur permet de se déformer librement au cours des déplacements de celui-ci. Le bourrelet 45 est encastré dans un logement 50 ménagé dans le flasque mobile 15, de manière à constituer un appui basculant pour les diaphragmes 21 et à les solidariser au moins axialement avec le flasque mobile 15. Le flasque mobile 15 présente une partie centrale inclinée 15a se prolongeant vers l'extérieur par une partie annulaire radiale 51 qui se termine par deux replis successifs sensiblement à 90 pour former respectivement un rebord axial 52 et un rebord radial 53 dirigé vers l'intérieur. Les surfaces périphériques internes de ces deux rebords 52, 53 délimitent le logement 50 dans lequel est encastré le bourrelet 45. Il est à noter que la face inclinée externe 47 entre le bourrelet 45 et les diaphragmes 21 permet de dégager le bourrelet 45 de l'extrémité adjacente 53a du rebord radial 53 du logement 50, permettant le passage d'un outil pour l'encastrement du bourrelet 45, comme cela sera décrit plus loin. L'enrobage 22 en matière élastique se prolonge, à sa périphérie interne, par une entretoise annulaire axiale 60 qui s'étend en direction de la pièce d'appui 30. Vers sa partie terminale, adjacente à la pièce 30, l'entretoise 60 présente un profil ondulé formant des ondulations 61 d'orientation axiale sur sa périphérie externe, et un bossage annulaire 62 à sa périphérie interne. L'entretoise 60 est encastrée dans un logement 65 ménagé sur la face adjacente de la pièce d'appui 30 qui, dans cet exemple, est constituée par le voile 30 de 1 'amortisseur 33. A cet effet, le voile 30 présente une couronne axiale 66, coaxiale au moyeu 12, avec des ondulations 67, de forme complémentaire à celle des ondulations 61 de l'entretoise 60 et obtenues par emboutissage par exemple. Une série de pattes 68 axialement en saillie sur le voile 30, sont régulièrement réparties sur une circonférence coaxiale intérieurement à la couronne 66. Chaque patte 68 présente, du côté du logement 65 et vers son extrémité terminale, un bossage 69 qui se raccorde à l'extrémité de la patte 68 selon une face inclinée 69a. Le logement 65 est ainsi défini par l'espace annulaire délimité entre la couronne 66 et les pattes 68. Il est à noter qu'il est prévu un espace suffisant entre les pattes 68 et le moyeu 12 pour permettre le libre passage de la douille 18 du flasque mobile 15, lors de son déplacement vers sa position d'éloignement maximum par rapport au flasque fixe 16. L'assemblage de la poulie 10A comportant de tels moyens élastiques de rappel 20 constitués par l'ensemble élastique unitaire comprenant les diaphragmes 21, leur enrobage 22, le bourrelet 45 à une extrémité et l'entretoise à l'autre extrémité, s'effectue comme suit. Le flasque 16 est rapporté et fixé, par exemple par sertissage, sur le moyeu 12, en bout de celui-ci et du côté opposé à l'arbre moteur 14. Le flasque mobile 15 est monté coulissant autour du moyeu 12 avec interposition des bagues de coulissement 19. L'ensemble élastique unitaire 20 est rapporté. autour du moyeu 12 et, à l'aide d'un outil (non représenté) qui prend appui sur l'extrémité 53a du flasque mobile 15, le bourrelet 45 est déformé pour être complètement encastré dans le logement 50 du flasque mobile 15. Ensuite, l'amortisseur 33 est rapporté autour du moyeu 12 avec encastrement par emmanchement à force de l'entretoise 60 de l'ensemble élastique unitaire 20 dans le logement 65 du voile. Grâce à l'élasticité des pattes 68 et de l'entretoise , celle-ci pénètre à l'intérieur du logement 65 avec emboîtement de ses ondulations axiales 61 dans les ondulations axiales 67 de la couronne 66, et appuie de son bossage interne 62 sur les bossages 69 des pattes 68. Une fois l'entretoise 60 en butée contre le voile 30 au fond du logement 65, il est à noter que la déformation de l'entretoise 60 entraîne un écrasement de son bossage interne 62, qui vient en contact avec les pattes 68 sur toute la longueur de celles-ci. Par l'emboîtement des ondulations 61, 67, l'entretoise 60 est solidarisée en rotation au voile 30. Enfin, le voile 30 est solidarisé au moyeu 12, par sertissage par exemple. Dans l'exemple décrit précédemment, la pièce d'appui 30 solidaire du moyeu 12 et sur laquelle prend appui les moyens élastiques de rapel 20, est constituée par le voile de l'amortisseur de torsion 33. La présence d'un tel amortisseur n'étant sÂs obligatoire, il va être décrit ci-après des variantes de réalisation de la pièce d'appui 30 et du logement 65 associé. En référence à la figure 4, la pièce d'appui 30 est constituée, d'une part, d'une première rondelle annulaire 80, dont la périphérie externe est rabattue, sensiblement à 90', pour former un rebord 81, et, d'autre part, d'une deuxième rondelle annulaire 82, de plus petite dimension, et dont la périphérie externe est également rabattue, sensiblement à ', pour former un rebord 83. Les deux rondelles 80, 82 sont accolées l'une à l'autre, rapportées coaxialement au moyeu 12 et à l'arbre 14, et montées entre les deux extrémités adjacentes du moyeu et de l'arbre, de manière à ce que les deux rebords 81 et 83 s'étendent axialement en direction des moyens élastiques 20, en délimitant entre eux le logement 65 dans lequel est encastrée l'entretoise 60. La rondelle 82 vient en appui, vers sa périphérie interne, contre un épaulement 84 prévu à l'extrémité du moyeu 12, alors que la rondelle 80 prend appui, par une face, contre ladite extrémité du moyeu 12 et, par l'autre face, contre un épaulement 85 prévu vers l'extrémité de l'arbre 14. Les deux rondelles 80,82 sont fixées par serrage entre le moyeu 12 et l'arbre 14 par l'intermédiaire de la vis 13, qui accouple le moyeu 12 à l'arbre 14. Un joint d'étanchéité annulaire 86 est prévu à l'extrémité interne de la rondelle 82. Le rebord externe axial 81 du logement 65 présente des ondulations axiales 87, obtenues par emboutissage par exemple, qui s'emboîtent dans les ondulations axiales 61 prévues à la périphérie externe de l'entretoise 60, pour assurer la solidarisation en rotation de l'entretoise 60 aux rondelles d'appui 80,82. Enfin, l'extrémité libre du rebord axial 83 de la rondelle 82 est légèrement rabattue vers l'extérieur pour former un rebord 83a, qui retient axialement l'entretoise 60 dans son logement 65. En référence à la figure 5, il est représenté une variante de montage des rondelles 80 et 82. La rondelle 82 vient en appui contre la surface d'extrémité du moyeu 12, et la rondelle 80 vient en appui contre l'épaulement 85 prévu vers l'extrémité de l'arbre 14. Le joint d'étanchéité 86 est monté dans une gorge 88 prévue à la surface d'extrémité du moyeu 12. En référence à la figure 6, il est représenté une autre variante de réalisation de la pièce d'appui 30 et du logement 65 associé. La pièce d'appui 30 est formée, d'une part, par une rondelle 90, dont l'extrémité externe est rabattue vers l'intérieur pour former un rebord axial 91 et, d'autre part, par une couronne 93 coaxiale au moyeu 12 et à l'arbre 14. Le rebord 91 présente des ondulations axiales 92 obtenues par emboutissage par exemple, et la couronne 93 est montée librement entre le moyeu 12 et le rebord axial 91 de la rondelle 90, sans être fixée à ladite rondelle. Lors du montage, la couronne 93 est centrée automatiquement par la périphérie interne de l'entretoise 60, et ensuite la rondelle , montée entre les surfaces d'extrémité adjacentes entre le moyeu 10 et l'arbre 14, est maintenue en position par la vis 13, qui accouple le moyeu et l'arbre. La couronne 93 présente, vers son extrémité adjacente à l'entretoise 60, un rebord 93a pour retenir axialement l'entretoise, une fois celle-ci encastrée dans le logement 65. Ce dernier mode de réalisation est particulièrement avantageux dans le cas d'un variateur de vitesse centrifuge, o il n'y a pas d'étanchéité à assurer. Bien entendu, le bourrelet 45 dans le sens radial, et l'entretoise 60 dans le sens radial, doivent présenter des sections transversales de plus grande dimension, que celles des logements respectifs 50, 65, pour pouvoir être assemblées per encastrement. Il est à noter enfin, que les moyens élastiques de rappel 20 sont solidarisés au flasque mobile 15 et à la pièce d'appui 30, en exerçant une précontrainte qui permet de maintenir le bourrelet 45 et l'entretoise 60 encastrés dans leurs logements respectifs 50,65. Cette précontrainte est notamment exercée lors de la fixation de la pièce d'appui sur le moyeu 12. D'une manière générale, les variateurs de vitesse sont adaptés à maintenir, dans le cas d'un véhicule automobile à combustion interne par exemple, la vitesse de la poulie menée aux alentours de 1500 tr/mn,tandis que la vitesse de la poulie menante peut fluctuer entre 1000 et 4000 tr/mn. Cette vitesse sensiblement constante ou variant peu est généralement mise à profit pour entraîner des équipements auxiliaires. Il convient pour cela que le rapport des vitesses de rotation des poulies menée et menante, diminue lorsque la vitesse de rotation de la poulie menante augmente. A cet effet, les flasques 15, 16 de la poulie menante 1OA s'écartent l'un de l'autre au fur et à mesure que sa vitesse de rotation augmente, alors que simultanément les flasques de la poulie menée tendent à se rapprocher l'un de l'autre. Pour limiter l'écartement entre les flasques 15,16 de la poulie menante 10A et éviter que la courroie 11 ne sorte de la poulie, il est prévu une butée de limitation de course entre le flasque mobile 15 et la pièce d'appui 30. Dans le mode de réalisation décrit précédemment, cette butée 100 est avantageusement solidaire des moyens élastiques de rappel 20 et formée par un bossage annulaire en matière élastique s'étendant axialement en direction de la pièce d'appui 30. Dans cet exemple, le bossage 100 est constitué par l'enrobage 22 au niveau de la partie circulaire 23 des diaphragmes 21, et vient en appui contre la paroi adjacente de l'anneau d'inertie 31 de l'amortisseur 33. 1 1 En variante, si le variateur de vitesse n'est pas associé.à un amortisseur 33, il suffit que la pièce d'appui s'étende radialement sur une longueur suffisante pour coopérer avec la butée 100. Dans le mode de réalisation de la figure 1, les pattes 68 peuvent être remplacées par une couronne continue présentant un bossage pour retenir axialement l'entretoise , une fois celle-ci introduite dans le logement 65. Dans les modes de réalisation des figures 4 à. 6, les rondelles 80, 90 peuvent être fixées au moyeu 12 par sertissage, au lieu d'être serrées entre les deux extrémités adjacentes du moyeu 12 et de l'arbre 14. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment,.et elle s'applique aussi bien à la poulie menante qu'à la poulie menée d'un variateur de vitesse du type piloté ou du type centrifuge. REVENDICATIONS 1) Poulie de variateur de vitesse du genre comportant un moyeu et en regard l'un de l'autre autour dudit moyeu, deux flasques annulaires dont l'un est monté mobile axialement par rapport audit moyeu sous le contrôle de moyens élastiques de rappel constitués par au moins une pièce annulaire, telle un diaphragme présentant, d'une part, une partie périphérique formant rondelle Belleville, qui est en appui axial basculant contre le flasque mobile, et, d'autre part, une partie centrale fragmentée en doigts radiaux par des fentes, qui est en appui axial basculant contre une pièce d'appui, solidaire du moyeu, par une entretoise en matière élastique interposée axialement entre le diaphragme et la pièce d'appui, caractérisée en ce que l'entretoise (60), vers son extrémité adjacente à 'la pièce d'appui (30), est encastrée dans un logement (65) ménagé dans ladite pièce d'appui (30). 2) Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que un enrobage (22) en matière élastique enrobe le diaphragme (21), ledit enrobage (22) se prolongeant axialement vers la périphérie interne du diaphragme (21) pour former ladite entretoise (60). 3) Poulie selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit logement (65) est formé par l'espace intérieur délimité, sur la face de la pièce d'appui (30) adjacente au diaphragme (21), entre deux couronnes coaxiales (66,68) au moyeu (12). 4) Poulie selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que ledit logement (65) est formé par l'espace intérieur délimité, sur la face de la pièce d'appui (30) adjacente au diaphragme (21), entre une couronne axiale (66), coaxiale au moyeu (12), et des pattes axiales (68) disposées autour d'un cercle coaxial à ladite couronne (66). ) Poulie selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la couronne (66) et la surface périphérique externe de l'entretoise (60) présentent un profil ondulé formant ondulations d'orientation axiale (61, 67), emboîtées les unes dans les autres pour solidariser en rotation ladite entretoise (60) à ladite pièce d'appui (30). 6) Poulie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite pièce d'appui (30) est constituée par le voile d'un amortisseur (33) de vibrations. 7) Poulie selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit logement (65) est formé entre deux rebords axiaux (81,83) de deux rondelles radiales (80,82) accolées et solidaires du moyeu (12). 8) Poulie selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdites rondelles (80,82) sont coincées entre les surfaces d'extrémité adjacentes du moyeu 12 et de l'arbre 14, au moyen d'un élément de fixation, tel une vis (13), qui accouple ledit moyeu audit arbre. 9) Poulie selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que ledit logement (65) est formé entre un rebord axial (91) d'une rondelle radiale (90) solidaire du moyeu (12), et une couronne (93) rapportée librement autour dudit moyeu et centrée automatiquement par la surface périphérique interne de l'entretoise (60). - ) Poulie selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite rondelle (90) est coincée entre les surfaces d'extrémité adjacentes du moyeu (12) et de l'arbre (14), au moyen d'un élément de fixation, tel une vis (13), qui accouple ledit moyeu audit arbre.