Brevet FR2747443A1 — 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 FR-A-2413582 (BORG-WARNER), 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 des éléments roulants 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. Ces éléments sont retenus des deux côtés par des segments d'arrêt qui s'engagent dans des évidements de la bague extérieure. Ces montages de roue libre sont utilisés dans de nombreuses applications, en particulier dans les convertisseurs pour boîtes de vitesses automatiques. Dans de tels dispositifs, il est souhaitable, afin d'assurer une lubrification correcte des éléments roulants et des cames, que ceux-ci soient enfermés dans un espace relativement clos où l'on peut plus facilement assurer une circulation forcée de lubrifiant. Dans les dispositifs de roue libre connus, les différents éléments constituant le dispositif de roue libre peuvent se séparer les uns des autres avant l'assemblage définitif. L'invention a donc pour but de constituer des sous-ensembles indémontables comprenant la bague extérieure, la roue libre, les éléments roulants et leur cage, afin de faciliter les manipulations et d'éviter le démontage et la perte accidentelle de pièces durant lesdites manipulations. L'invention a également pour but de réaliser un positionnement axial relatif de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure, afin de faciliter le montage du dispositif de roue libre dans l'organe mécanique auquel il est destiné. 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 pluralité d'éléments roulants montés dans une cage supplémentaire, une bague extérieure munie sur son alésage d'un chemin de glissement pour les cames et d'un chemin de roulement pour les éléments roulants, une bague intérieure munie sur sa surface extérieure cylindrique d'un chemin de glissement pour lesdites cames et d'un chemin de roulement pour les éléments roulants, de façon à permettre d'accoupler unidirectionnellement les bagues extérieure et intérieure. Le dispositif de roue libre comprend, d'un côté, un flasque solidaire de l'une des bagues, adjacent à la cage de maintien et assurant sa retenue axiale dans un sens. La cage supplémentaire de maintien des éléments roulants comprend des moyens de retenue axiale, au moins dans l'autre sens, par rapport à la bague supportant le flasque. Dans un mode de réalisation de l'invention, le flasque s'étend en direction de l'autre bague et comprend une surface cylindrique formant un passage étroit avec ladite autre bague, et une surface radiale formant une butée pour une surface correspondante de ladite autre bague. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de retenue axiale de la cage supplémentaire comprennent au moins une portion radiale s'étendant à partir de ladite cage et coopérant avec au moins une surface radiale correspondante de la bague supportant le flasque. Les moyens de solidarisation axiale de la cage supplémentaire peuvent être disposés du côté opposé aux cames, ou, au contraire, du côté des cames. Avantageusement, les moyens de retenue axiale de la cage supplémentaire coopèrent avec une rainure circulaire prévue sur la bague supportant le flasque. Les moyens de retenue axiale de la cage supplémentaire peuvent comprendre des ergots s'étendant radialement dans la rainure circulaire de la bague supportant le flasque. Dans un mode de réalisation de l'invention, la cage supplémentaire comprend, à son extrémité opposée aux cames, une collerette radiale s'étendant en direction de la bague ne supportant pas le flasque et coopérant au moins avec une surface radiale de butée de ladite bague. La collerette radiale peut coopérer avec une- rainure circulaire prévue sur la bague ne supportant pas le flasque. La bague intérieure est ainsi solidarisée axialement avec la bague extérieure par l'intermédiaire de la cage. De préférence, les bagues extérieure et intérieure sont pourvues de canaux de circulation pour un lubrifiant, le flasque et la cage supplémentaire participant à l'étanchéité. Le sous-ensemble, selon l'invention, est destiné à constituer un dispositif de roue libre comprenant une pluralité de cames de coincement montées dans au moins une cage de maintien, une pluralité d'éléments roulants montés dans une cage supplémentaire, et une pièce cylindrique destinée à former une bague extérieure munie sur son alésage d'un chemin de glissement pour les cames et d'un chemin de roulement pour les éléments roulants. Le sous-ensemble comprend, d'un côté, un flasque solidaire de l'une des bagues, adjacent à la cage de maintien des cames et assurant sa retenue axiale dans un sens. La cage supplémentaire de maintien des éléments roulants comprend des moyens de retenue axiale par rapport à la bague supportant le flasque, au moins dans l'autre sens. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisations pris à titre nullement limitatifs 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 sous-ensemble d'un second mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une demi-coupe diamétrale du dispositif de roue libre complet correspondant à la figure 2; la figure 4 est une demi-coupe diamétrale d'un troisième mode de réalisation de l'invention; et la figure 5 est une demi-coupe diamétrale d'un quatrième mode de réalisation de l'invention. 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 5 capables de rentrer en contact avec un chemin 6 formé sur un alésage de la bague extérieure 1 et un chemin 7 formé par une surface cylindrique extérieure de la bague intérieure 2. Les cames 5 sont maintenues par une cage 8 annulaire, réalisée par exemple en tôle. La cage 8 a une section en U, les branches 8a et 8b du U étant radiales, 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 5 et exerçant sur chaque came 5 une force tendant à assurer le basculement des cames 5 dans le sens du coincement. La cage 8 est en appui axial par sa branche 8b contre un épaulement 1 1 radial de la bague extérieure 1. L'autre branche 8a de la cage 8 est en appui axial contre un flasque 12 solidaire de la bague 1. Le flasque 12 comprend une portion 12a de solidarisation avec une rainure circulaire 13 prévue dans la bague extérieure 1. On peut également envisager d'emmancher le flasque sur une portée cylindrique de la bague qui le supporte. 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, en contact avec la branche 8a de la cage 8, une portion cylindrique 12c s'étendant vers l'extérieur de l'espace annulaire 3, et à son extrémité libre, une deuxième portion radiale 1 2d. La portion cylindrique 1 2c et la portion radiale d'extrémité 1 2d forment avec la bague intérieure 2 un passage étroit 14. La portion radiale d'extrémité 1 2d forme une butée axiale qui peut entrer en contact avec la surface radiale 2a de la bague intérieure 2. 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 18 réalisée en matériau synthétique, de forme annulaire et comportant des fenêtres 19, dans lesquelles sont logés les rouleaux 15. La cage 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 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 18 et les rouleaux 15 sont ainsi immobilisés axialement par rapport à la bague extérieure 1. La partie radiale 20 forme, de plus, avec la bague extérieure 1 un passage étroit 23. La partie radiale 20 de la cage 18 forme, en direction de la bague intérieure 2, une collerette radiale 24 qui forme avec une surface radiale 25 de la bague intérieure 2, un passage étroit 26. La collerette radiale 24 forme également une butée axiale en contact avec la surface radiale 25 de la bague intérieure 2. Ainsi, un éventuel mouvement axial de la bague intérieure 2 est limité dans un sens par la portion d'extrémité radiale 12d du flasque 12 et, dans l'autre sens, par la collerette radiale 24 de la cage 18. Une fois assemblé, le dispositif de roue libre peut être manipulé sans danger. La bague intérieure 2 est percée d'un canal radial 27 d'entrée d'un lubrifiant qui débouche axialement entre les rouleaux 15 et la roue libre 4 dans l'espace annulaire 3. La bague extérieure 1 est percée de canaux radiaux 28 de sortie du lubrifiant disposés 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 18 grâce aux ergots 21 coopérant avec la rainure 22 de la bague extérieure 1. La collerette radiale 24 de la cage 18 peut entrer en contact avec la surface radiale 25 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, limite un éventuel mouvement axial de la roue libre 4. 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 2 et qui ressort par des canaux 28 de la bague extérieure 1. Comme la portion cylindrique 1 2c et la portion radiale d'extrémité 12d du flasque 12 forment un passage étroit 14 avec la bague intérieure 2, que la collerette radiale 24 de la partie radiale 20 de la cage 18 forme un passage étroit 26 avec la surface radiale 25 de la bague intérieure 2, et que la partie radiale 20 de la cage 18 forme aussi un passage étroit 23 avec la bague extérieure 1, les fuites de lubrifiant sont négligeables. La roue libre 4 et les rouleaux cylindriques 15 ont tendance à baigner constamment dans le lubrifiant qui se trouve dans l'espace annulaire 3. Comme on peut le voir sur la figure 2, le sous-ensemble comprenant la bague extérieure 1, la roue libre 4, le flasque 12, les éléments roulants 15 et la cage 18, ne risque pas de se démonter accidentellement et de perdre des pièces lors d'une manipulation. En effet, la roue libre 4 est axialement bloquée d'un côté par l'épaulement 1 1 de la bague extérieure 1 et de l'autre côté par le flasque 12. Les éléments roulants 15 sont maintenus par la cage 18 elle-même solidaire axialement de la bague extérieure 1 grâce aux ergots 21 qui font saillie dans la rainure 22 de la bague extérieure 1. Les bagues extérieure 1 et intérieure 2 sont, d'autre part, positionnées axialement l'une par rapport à l'autre. Le dispositif de roue libre illustré sur les figures 2 et 3 est semblable à celui de la figure 1, à ceci près que la collerette radiale 24 de la partie radiale 20 de la cage 18 est moins étendue et que son extrémité libre 24a vient se loger dans une rainure 29 prévue sur la surface cylindrique extérieure de la bague intérieure 2. L'extrémité libre 24a de la collerette radiale 24 peut être continue ou au contraire découpée en ergots, ce qui facilite le montage de la bague intérieure 2. La cage 18 permet de solidariser axialement la bague extérieure 1 et la bague intérieure 2. On peut ainsi constituer un sous-ensemble identique à celui illustré sur la figure 2 et introduire axialement la bague intérieure 2 par le côté comportant la cage 18 jusqu'à ce que ladite bague intérieure 2 vienne en butée contre le flasque 12 et que l'extrémité libre 24a de la collerette pénètre par élasticité dans la rainure 29. Le mode de réalisation illustré sur la figure 4 est semblable à celui de la figure 1, à ceci près que la cage 18 comprend à son extrémité du côté de la roue libre 4, une extension radiale 30 qui peut être continue ou découpée en ergots et qui vient se loger dans une rainure 31 prévue dans l'alésage de la bague intérieure 1 à proximité de l'épaulement 11. La cage 18 comprend une portion radiale 20 qui s'étend en direction de la bague extérieure 1 pour former avec la surface frontale la de celle-ci un passage étroit 32. La cage 18 assure ainsi l'étanchéité de l'espace annulaire 3 et est solidaire axialement dans les deux sens avec la bague extérieure 1. Le mode de réalisation illustré sur la figure 5 est semblable à celui de la figure 1, à ceci près que les rouleaux cylindriques sont remplacés par des aiguilles cylindriques référencées également 15 et maintenues par une cage 18 qui comprend à son extrémité du côté de la roue libre 4 une extension radiale 33 sous la forme d'une collerette radiale ou d'ergots radiaux en contact avec l'épaulement 1 1 de la bague extérieure 1. La partie radiale 20 de la cage 18 est ici réduite et s'étend seulement en direction de la bague intérieure 2 pour former une collerette radiale 24 de faible dimension (ou bien des ergots radiaux) en contact avec la surface radiale 25 de la bague intérieure 2. La bague intérieure 2 est ainsi retenue axialement dans un sens par le flasque 12 et dans l'autre sens par la collerette 24 de la cage 18 qui est elle-même retenue par l'extension radiale 31 en contact avec l'épaulement 1 1 de la bague extérieure 1. Ce dernier mode de réalisation est particulièrement économique en raison de l'absence de rainure dans les bagues extérieure 1 ou intérieure 2. Dans les modes de réalisation qui viennent d'être décrits, le flasque 12 est monté sur la bague extérieure 1. Mais on pourrait le monter sur la bague intérieure avec des moyens de solidarisation semblables. La bague extérieure viendrait alors en butée axiale contre une surface radiale du flasque. La cage supplémentaire de maintien des éléments roulants comporterait alors des moyens de retenue axiale par rapport à la bague intérieure, au moins dans un sens. Grâce à l'invention, on obtient un dispositif de roue libre dont la durée de vie est allongée grâce à l'excellente lubrification, et dont la manipulation avant son installation dans l'organe mécanique auquel il est destiné, en général une boîte de vitesses automatique, est facile et sans risque de perdre des pièces. 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 pluralité d'éléments roulants (15) montés dans une cage supplémentaire (18), une bague extérieure (1) munie sur son alésage d'un chemin de glissement (6) pour les cames (5) et d'un chemin de roulement (16) pour les éléments roulants, une bague intérieure (2) munie sur sa surface extérieure cylindrique d'un chemin de glissement (7) pour lesdites cames (5) et d'un chemin de roulement (17) pour les éléments roulants, de façon à permettre d'accoupler unidirectionnellement les bagues extérieure et intérieure, caractérisé par le fait qu'il comprend, d'un côté, un flasque (12) solidaire de l'une des bagues, adjacent à la cage (8) de maintien des cames et assurant sa retenue axiale dans un sens, et par le fait que la cage supplémentaire (18) de maintien des éléments roulants (15) comprend des moyens de retenue axiale, au moins dans l'autre sens, par rapport à la bague supportant le flasque. 2. Dispositif de roue libre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le flasque (12) s'étend en direction de l'autre bague et comprend une surface cylindrique formant un passage étroit avec l'autre bague, et une surface radiale formant butée pour une surface correspondante de l'autre bague. 3. Dispositif de roue libre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens de retenue axiale de la cage supplémentaire (18) comprennent au moins une portion radiale (20) s'étendant à partir de ladite cage et coopérant avec au moins une surface radiale correspondante de la bague supportant le flasque. 4. Dispositif de roue libre selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de retenue axiale de la cage supplémentaire sont disposés du côté opposé aux cames. 5. Dispositif de roue libre selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de retenue axiale de la cage supplémentaire sont disposés du côté des cames. 6. Dispositif de roue libre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de retenue axiale de la cage supplémentaire coopèrent avec une rainure circulaire prévue sur la bague supportant le flasque. 7. Dispositif de roue libre selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens de retenue axiale de la cage supplémentaire comprennent des ergots (21) s'étendant radialement dans la rainure circulaire prévue sur la bague supportant le flasque. 8. Dispositif de roue libre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que -la cage supplémentaire comprend, à son extrémité opposée aux cames, une collerette radiale (24) s'étendant en direction de la bague intérieure et coopérant avec au moins une surface radiale (25) de butée de ladite bague intérieure. 9. Dispositif de roue libre selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la collerette radiale coopère avec une rainure (29) prévue sur la surface cylindrique extérieure de la bague intérieure. 10. Dispositif de roue libre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la cage supplémentaire comprend, à son extrémité opposée aux cames, une collerette radiale s'étendant en direction de la bague extérieure et coopérant avec au moins une surface radiale de butée de ladite bague extérieure. 11. Dispositif de roue libre selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la collerette radiale coopère avec une rainure circulaire prévue dans l'alésage de la bague extérieure. 12. Dispositif de roue libre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les bagues extérieure et intérieure sont pourvues de canaux de circulation (27, 28) pour un lubrifiant, le flasque (12) et la cage supplémentaire (18) participant à l'étanchéité. 13. Sous-ensemble destiné à constituer un dispositif de roue libre comprenant une pluralité de cames (5) de coincement montées dans au moins une cage de maintien (8), une pluralité d'éléments roulants (15) montés dans une cage supplémentaire (18), une pièce cylindrique destinée à former une bague extérieure (1) munie sur son alésage d'un chemin de glissement (6) pour les cames (5) et d'un chemin de roulement (16) pour les éléments roulants, caractérisé par le fait qu'il comprend, d'un côté, un flasque (12) solidaire de l'une des bagues, adjacent à la cage de maintien (8) et assurant sa retenue axiale dans un sens, et par le fait que la cage supplémentaire (18) de maintien des éléments roulants (15) comprend des moyens de solidarisation axiale, au moins dans l'autre sens, par rapport à la bague supportant le flasque.