Brevet FR2747442A1 — publié le 19971017

MONTAGE DE ROUE LIBRE. La présente invention concerne le domaine des roues libres disposées généralement entre une bague extérieure et une bague intérieure et capables, dans un sens, de transmettre un couple entre les deux bagues et, dans l'autre sens, de fonctionner en roue libre, c'est-àdire de permettre à l'une des bagues d'avoir une vitesse de rotation supérieure à celle de l'autre bague sans transmettre de couple. On connaît, par le document EP-A-0478891 (KOYO SEIKO), un montage de roue libre qui comporte une bague extérieure munie d'un chemin intérieur cylindrique pour les cames de la roue libre, une bague intérieure munie d'un chemin extérieur cylindrique pour les cames de la roue libre, une roue libre située entre le chemin de la bague extérieure et le chemin de la bague intérieure, et se composant d'une cage munie de fenêtres dans lesquelles sont disposées des cames assurant, par coincement entre les deux chemins, un accouplement unidirectionnel entre les bagues extérieure et intérieure, et un ou des organes formant palier et destinés à maintenir la concentricité entre la bague extérieure et la bague intérieure et à transmettre les efforts radiaux entre les bagues. Un ressort se présentant sous la forme d'une bande est prévu en général pour assurer le basculement des cames dans le sens favorisant le coincement entre les deux chemins. Ces montages de roue libre sont utilisés dans de nombreuses applications, en particulier dans les convertisseurs pour boîtes de vitesse automatiques. Toutefois, on a constaté qu'un fonctionnement optimal de la roue libre ainsi qu'une usure réduite des cames ne pouvaient être obtenus que si on réalisait un entraînement en rotation de la cage par la bague extérieure par contact de friction. On constate également que la lubrification du dispositif est relativement difficile à assurer. Un autre inconvénient des dispositifs actuels est que, avant montage, les bagues intérieure et extérieure ne sont pas axialement solidaires l'une de l'autre. La présente invention a pour objet de solutionner les problèmes précités en proposant un dispositif de roue libre à usure réduite, dont la lubrification est satisfaisante et dont les bagues extérieure et intérieure sont axialement solidaires l'une de l'autre avant montage. Le dispositif de roue libre, selon l'invention, est du type comprenant une pluralité de cames de coincement montées dans au moins une cage de maintien, une bague extérieure munie sur son alésage d'un chemin de glissement pour les cames, une bague intérieure munie sur sa surface extérieure cylindrique d'un chemin de glissement pour lesdites cames de façon à permettre d'accoupler unidirectionnellement les bagues extérieure et intérieure. Le dispositif de roue libre comprend un flasque élastique fixé sur un côté de la bague extérieure et agissant axialement sur la cage de maintien des cames afin de la retenir axialement et de la mettre, par élasticité, en précontrainte axiale contre une surface radiale de butée solidaire de la bague extérieure. On établit un contact de friction, direct ou indirect, entre la cage de la roue libre et le chemin de glissement de la bague extérieure, ce qui réduit les mouvements de rotation relatifs entre ces deux pièces lorsque le dispositif fonctionne en roue libre et réduit donc également l'usure des cames dans leur zone de contact avec le chemin de la bague extérieure. Ce contact de friction favorise en outre la prise de couple lorsqu'on passe du fonctionnement en roue libre au fonctionnement avec transmission de couple. Afin d'améliorer la lubrification, on enferme la roue libre dans un espace relativement clos pour pouvoir y assurer une circulation forcée de lubrifiant. Enfin, on assure un positionnement axial relatif de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure, ce qui facilite la manipulation et le montage de l'ensemble ainsi constitué. Dans un mode de réalisation de l'invention, le flasque comporte une ou plusieurs zones élastiques entrant en contact avec la cage de maintien des cames. Ces zones élastiques peuvent former des languettes axialement élastiques. Dans un mode de réalisation de l'invention, le flasque s'étend en direction de la bague intérieure et comprend une surface radiale formant butée pour une surface correspondante de la bague intérieure. Un éventuel mouvement axial de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure est ainsi limité par le flasque. Dans un mode de réalisation de l'invention, la bague extérieure comporte un épaulement formant une surface radiale de butée contre laquelle la cage vient en appui. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de roue libre comprend une rangée de rouleaux cylindriques maintenus par une cage supplémentaire entre un chemin de roulement de la bague extérieure et un chemin de roulement de la bague intérieure. La concentricité des deux bagues est ainsi parfaitement maintenue. De préférence, la cage supplémentaire de maintien des rouleaux cylindriques comprend à son extrémité externe une partie radiale s'étendant en direction d'une rainure annulaire de la bague extérieure pour immobiliser axialement la cage. La partie radiale de la cage supplémentaire de maintien des rouleaux peut s'étendre également vers la bague intérieure en formant une butée pour une surface radiale de la bague intérieure. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un second flasque formant une surface radiale de butée capable d'assurer la précontrainte axiale de la cage de maintien des cames en coopération avec le premier flasque, les deux bagues étant maintenues concentriques par deux anneaux formant paliers disposés axialement entre les flasques et la cage de maintien des cames. On obtient ainsi, un montage de roue libre axialement compact. Avantageusement, le second flasque s'étend en direction de la bague intérieure et comprend une surface radiale formant butée pour une surface correspondante de la bague intérieure. Le second flasque peut comprendre des languettes axialement élastiques en contact avec un des anneaux formant palier. Dans un mode de réalisation de l'invention, le second flasque est identique au premier. Dans un mode de réalisation de l'invention, les bagues extérieure et intérieurè sont pourvues de canaux de circulation pour un lubrifiant, le flasque élastique participant à l'étanchéité. Grâce à l'invention, on obtient un dispositif de roue libre de manipulation facile dont le fonctionnement est amélioré grâce à l'entraînement de la cage par la bague extérieure par contact de friction et dont la durée de vie est prolongée en raison de la réduction de l'usure des cames. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe diamétrale d'un dispositif de roue libre selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une demi-coupe diamétrale d'un second mode de réalisation de l'invention; et la figure 3 est une vue de face en élévation du flasque équipé de languettes élastiques de la figure 2. Tel qu'illustré sur la figure 1, le dispositif de roue libre comprend une bague extérieure 1 et une bague intérieure 2 concentriques et définissant entre elles un espace annulaire 3. Dans l'espace annulaire 3 est logée une roue libre 4 comprenant une rangée de cames de coincement 5 capables de rentrer en contact avec un chemin de glissement 6 formé sur un alésage de la bague extérieure 1 et un chemin de glissement 7 formé par une surface cylindrique extérieure de la bague intérieure 2. Les cames 5 sont maintenues par une cage 8 annulaire et réalisée par exemple en tôle. La cage 8 de maintien des cames a une section en U, les branches 8a et 8b du U étant radiales et dirigées vers la bague extérieure 1 et reliées par une portion cylindrique 8c percée de fenêtres 9 dans lesquelles sont maintenues les cames 5. La roue libre 4 comprend également un ressort 10 annulaire en forme de bande, solidaire de la cage 8 de maintien des cames et exerçant sur chaque came 9 une force tendant à assurer le basculement des cames 5 dans le sens du coincement. La cage 8 de maintien des cames est en appui axial par sa branche 8b contre un épaulement 11 radial de la bague extérieure 1. L'autre branche 8a de la cage 8 de maintien des cames est en appui axial contre un flasque élastique 12 solidaire de la bague 1. Le flasque 12 comprend une portion 1 2a de solidarisation avec une rainure circulaire 13 prévue dans la bague extérieure 1. A partir de la portion de solidarisation 12a, le flasque 12 s'étend sensiblement radialement en direction de la bague intérieure 2 et comprend une première portion radiale 12b, une portion en saillie 1 2c vers l'intérieur de l'espace annulaire 3 et venant en contact avec la branche 8a de la cage 8 de maintien des cames, une deuxième portion radiale 12d, une portion cylindrique 12e s'étendant vers l'extérieur de l'espace annulaire 3, et à son extrémité libre, une troisième portion radiale 12f. La portion cylindrique 12e et la portion radiale d'extrémité 12f forment avec la bague intérieure 2 un passage étroit 14. Le flasque 12, réalisé en tôle élastique, exerce une précontrainte axiale sur la cage 8 en direction de l'épaulement 11. Dans l'espace annulaire 3 est également disposée une rangée de rouleaux cylindriques 15 en contact avec un chemin de roulement 16 formé par un alésage de la bague extérieure 1 de plus petit diamètre que le chemin 6 des cames 5 en raison de l'épaulement 11, et avec un chemin de roulement 17 formé par une surface cylindrique extérieure de la bague intérieure 2. Le chemin 7 des cames 5 est de même diamètre que le chemin de roulement 17 des rouleaux 15. Les rouleaux cylindriques 15 sont maintenus en place par une cage supplémentaire 18 réalisée en matériau élastomère, de forme annulaire et percée de fenêtres 19, dans lesquelles sont logés les rouleaux 15. La cage supplémentaire 18 comprend, à son extrémité axiale opposée à la roue libre 4, une partie radiale 20 s'étendant, d'une part, en direction de la bague extérieure 1 et, d'autre part, en direction de la bague intérieure 2. La partie radiale 20 de la cage supplémentaire 18 comprend, à proximité de la bague extérieure 1, une pluralité d'ergots 21 de forme adaptée pour coopérer avec une rainure circulaire 22 de la bague extérieure 1. La cage supplémentaire 18 et les rouleaux 15 sont ainsi immobilisés axialement par rapport à la bague extérieure 1. La partie radiale 20 de la cage supplémentaire 18 forme, en direction de la bague intérieure 2, une collerette radiale 23 qui forme avec une surface radiale 24 de la bague intérieure 2 un passage étroit 25. La bague intérieure 2 est percée d'un canal radial 26 d'entrée d'un lubrifiant qui débouche axialement entre les rouleaux 15 et la roue libre 4. La bague extérieure 1 est percée d'un canal radial 27 de sortie du lubrifiant disposé axialement au niveau des cames 5 de la roue libre 4. En fonctionnement, les rouleaux cylindriques 15 assurent la parfaite concentricité de la bague extérieure 1 et de la bague intérieure 2. Axialement, les rouleaux 15 sont solidaires de la bague extérieure 1 en raison du maintien axial de la cage supplémentaire 18 grâce aux ergots 21 coopérant avec la rainure 22 de la bague extérieure 1. La collerette radiale 23 de la cage supplémentaire 18 peut entrer en contact avec la surface radiale 24 de la bague intérieure 2 en-formant une butée et limite un éventuel mouvement axial de la bague intérieure 2. Les cames 5 de la roue libre 4 sont maintenues en contact avec leurs chemins 6 et 7 grâce au ressort 10 et sont maintenues axialement par la cage 8. Le flasque 12 solidaire de la bague extérieure 1, vient exercer une force axiale sur la branche radiale 8a de la cage 8 et met celle-ci en butée contre l'épaulement 1 1 de la bague extérieure 1. La cage 8 frotte donc contre l'épaulement 1 1 et contre le flasque 12 et tend à tourner à la même vitesse de rotation que la bague extérieure 1, ce qui réduit l'usure des cames 5 au contact avec le chemin 6 de la bague extérieure 1. La portion radiale d'extrémité 12f du flasque 12 forme également une surface de butée sur laquelle peut venir en appui la surface correspondante de la bague intérieure 2 dont un éventuel mouvement axial est étroitement limité entre la portion radiale d'extrémité 12f du flasque 12 et la collerette radiale 23 de la cage supplémentaire 18. Ainsi, avant le montage de l'ensemble bague extérieure 1, bague intérieure 2 et roue libre 4 dans l'organe mécanique auquel il est destiné, cet ensemble ne risque pas de se démonter accidentellement et de perdre des éléments, ce qui facilite sa manipulation. Pour réduire l'usure, les frottements et éviter tout risque de grippage du dispositif de roue libre, on fait circuler dans l'espace annulaire 3 un lubrifiant qui est introduit par des canaux 27 de la bague intérieure et qui ressort par des canaux 28 de la bague extérieure 1. Comme la portion cylindrique 12e et la portion radiale d'extrémité 12f du flasque 12 forment un passage étroit 14 avec la bague intérieure 2 et que la collerette radiale 23 de la partie radiale 20 de la cage supplémentaire 18 forme un passage étroit 25 avec la surface radiale 24 de la bague intérieure 2, les fuites de lubrifiant sont négligeables. La roue libre 4 et les rouleaux cylindriques 15 ont donc tendance à baigner constamment dans le lubrifiant qui se trouve dans l'espace annulaire 3. Sur les figures 2 et 3, les références des éléments semblables à ceux de la figure 1 ont été augmentées du nombre 100. La roue libre 104 est identique à celle de la figure 1 et comprend une rangée de cames 105, une cage 108 et un ressort en bande 110. La roue libre 104 est disposée dans l'espace annulaire 103 défini radialement entre un chemin 106 formé par l'alésage de la bague extérieure 101 et un chemin 107 formé par la surface cylindrique extérieure de la bague intérieure 102. La bague intérieure 102 est percée d'un canal radial 126 d'amenée de lubrifiant disposé axialement au niveau des cames 105 et la bague extérieure 101 est percée d'un canal radial 127 de sortie du lubrifiant, également situé axialement au niveau des cames 105. L'espace annulaire 103 est limité axialement par deux anneaux formant des paliers lisses 128 et 129. Les anneaux 128 et 129 étant identiques et montés de façon symétrique de part et d'autre de la roue libre 104, seul l'anneau 128 sera décrit en détail. L'anneau 128 comprend une première portion cylindrique 128a emmanchée sur l'alésage de la bague extérieure 101, une portion radiale 128b s'étendant à partir de la première portion cylindrique 128a en direction de la bague intérieure 102, et une deuxième portion cylindrique 128c de diamètre adapté à la surface extérieure cylindrique de la bague intérieure 102. L'anneau 128 a une section sensiblement en U, les portions cylindriques 128a et 128c s'étendant à partir de la portion radiale 128b en direction de la roue libre 104. Les portions radiales 1 28b et 1 29b des anneaux 128 et 129 sont en contact de friction avec les portions radiales 108a et 108b de la cage 108, ce qui tend à entraîner la roue libre 104 à la même vitesse de rotation que la bague extérieure 101. A l'extérieur de l'espace annulaire 103, les anneaux 128 et 129 sont respectivement en contact avec des flasques 130 et 131. Le flasque 130 axialement adjacent à l'anneau 128, est disposé radialement sensiblement entre la bague extérieure 101 et la bague intérieure 102. Le flasque 130 comprend une portion de fixation 1 30a disposée dans une rainure annulaire 113 sur l'alésage de la bague extérieure 101. Le flasque 130 est ainsi solidaire axialement et en rotation de la bague extérieure 101. Le flasque 130 se prolonge radialement à partir de la portion de fixation 1 30a par une portion radiale 130b s'étendant en direction de la bague intérieure 102. Le flasque 130 comprend une portion cylindrique 1 30d qui s'étend, à partir de l'extrémité de la portion radiale 1 30b opposée à la portion de fixation 130a, à l'opposé de l'anneau 128 et se prolonge par une deuxième portion radiale 130e s'étendant en direction de l'axe de rotation du montage. La deuxième portion radiale 130e forme avec la surface frontale de la bague intérieure 102 un passage étroit 114. Quatre languettes élastiques 1 30c sont formées par poinçonnage dans la première portion radiale 1 30b et sont pliées axialement en direction du palier 128. Le flasque 131 est identique au flasque 130, à ceci près qu'il est dépourvu de languettes élastiques 130c. La première portion radiale 131 b du flasque 131 est directement en contact avec la portion radiale 129b de l'anneau 129. Dans un tel montage, la roue libre 104 est en contact de friction avec la bague extérieure 101 par l'intermédiaire des anneaux 128 et 129 et des flasques 130 et 131. En effet, les languettes élastiques 130c du flasque 130 exercent une force axiale sur la portion radiale 128b de l'anneau 128 en direction du flasque 131 également solidaire axialement et en rotation de la bague extérieure 101. Le flasque 131 forme une surface de butée solidaire de la bague extérieure 101. La cage 8 est ainsi mise en précontrainte axiale entre les deux anneaux 128 et 129 sous l'action axiale des deux flasques 130 et 131. Avant l'installation du dispositif de roue libre dans l'ensemble mécanique auquel il est destiné, les bagues extérieure 101 et intérieure 102 sont axialement solidaires grâce aux butées axiales formées par les deuxièmes portions radiales 130e et 131e des flasques 130 et 131. La manipulation du dispositif de roue libre en est ainsi facilitée. On pourrait également concevoir un dispositif de roue libre muni de deux flasques 130 identiques, ou de flasques 130 et 131 inversés ou encore muni de deux flasques 131. Dans ce dernier cas, la précontrainte axiale exercée par les flasques 131 sur la cage 108 serait due à l'élasticité globale des flasques 131. En fonctionnement, on peut prévoir une circulation de lubrifiant par le canal d'entrée 126 et le canal de sortie 127. Le lubrifiant circule alors dans l'espace annulaire 103 et permet de diminuer l'usure de la roue libre 104 et d'assurer son refroidissement. Les anneaux 128 et 129 garantissent une parfaite concentricité des bagues extérieure 101 et intérieure 102 et assurent une circulation forcée de lubrifiant dans l'espace annulaire 103. Grâce à l'invention, on obtient un dispositif de roue libre dont le fonctionnement est amélioré grâce à l'entraînement de la cage par la bague extérieure par contact de friction et dont la durée de vie est augmentée par la réduction de l'usure des cames au niveau du contact avec le chemin de la bague extérieure, et par la circulation forcée de lubrifiant dans l'espace clos dans lequel est logée la roue libre. On facilite la manipulation et le montage de l'ensemble grâce au positionnement axial relatif de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure. REVENDICATIONS 1. Dispositif de roue libre du type comprenant une pluralité de cames (5) de coincement montées dans au moins une cage de maintien (8), une bague extérieure (1) munie sur son alésage d'un chemin de glissement (6) pour les cames de coincement (5), une bague intérieure (2) munie sur sa surface extérieure cylindrique d'un chemin de glissement (7) pour lesdites cames (5) de façon à permettre d'accoupler unidirectionnellement les bagues extérieure et intérieure, caractérisé par le fait qu'il comprend un flasque élastique (12) fixé sur un côté de la bague extérieure et agissant axialement sur la cage de maintien des cames afin de la retenir axialement et de la mettre, par élasticité, en précontrainte axiale contre une surface radiale de butée solidaire de la bague extérieure. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le flasque (12) comporte une ou plusieurs zones élastiques entrant en contact avec la cage de maintien des cames. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les zones élastiques forment des languettes axialement élastiques. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le flasque (12) s'étend en direction de la bague intérieure (2) et comprend une surface radiale formant butée pour une surface correspondante de la bague intérieure. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la bague extérieure comporte un épaulement (11) formant une surface radiale de butée contre laquelle la cage vient en appui. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une rangée de rouleaux cylindriques (15) maintenus par une cage supplémentaire (18) entre un chemin de roulement (16) de la bague extérieure et un chemin de roulement (17) de la bague intérieure. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la cage supplémentaire (18) de maintien des rouleaux cylindriques comprend à son extrémité externe une partie radiale (20) s'étendant en direction d'une rainure annulaire (22) de la bague extérieure pour immobiliser axialement la cage (18). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la partie radiale (20) de la cage supplémentaire (18) de maintien des rouleaux s'étend également vers la bague intérieure en formant une butée pour une surface radiale de la bague intérieure. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un second flasque (131) formant une surface radiale de butée capable d'assurer la précontrainte axiale de la cage (8) de maintien des cames en coopération avec le premier flasque (130), les deux bagues étant maintenues concentriques par deux anneaux formant paliers (128, 129) disposés axialement entre les flasques (130, 131) et la cage de maintien des cames. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le premier flasque s'étend en direction de la bague intérieure et comprend une surface radiale formant butée pour une surface correspondante de la bague intérieure. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé par le fait que le second flasque comprend des languettes (130c) axialement élastiques en contact avec un des anneaux formant palier. 12. Dispositif selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé par le fait que le second flasque est identique au premier. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les bagues extérieure et intérieure sont pourvues de canaux de circulation (26, 27) pour un lubrifiant, le flasque élastique participant à l'étanchéité.