Brevet FR2771787A1 — publié le 19990604

Roue libre avec dispositif d'auto-équilibrage intégré La présente invention concerne le domaine des dispositifs de roue libre. Les dispositifs de roues libres comprennent une bague extérieure, une bague intérieure ou un arbre, lesdites bagues extérieure et intérieure pouvant tourner concentriquement l'une par rapport à l'autre, et, entre ces deux bagues, une pluralité d'organes de coincement sollicités par des organes élastiques dans le sens favorisant la prise de couple, lesdits organes assurant un accouplement unidirectionnel entre les bagues extérieure et intérieure ou l'arbre. Les organes de coincement peuvent se présenter sous forme de cames disposées entre un chemin de glissement aménagé sur la bague extérieure et un chemin de glissement aménagé sur la bague intérieure ou l'arbre, concentriquement par rapport au chemin de glissement de la bague extérieure. Les cames sont dans ce cas généralement disposées dans les fenêtres d'une cage ou de deux cages concentriques, lesdites cames étant sollicitées par un organe élastique dans le sens favorisant la prise de couple. L'organe élastique se présente souvent sous forme d'un ressort en bande muni de languettes de rappel élastiques exerçant sur chaque came un couple de rappel tendant à maintenir en permanence les cames en contact avec les chemins de glissement. Les organes de coincement peuvent également se presenter sous forme de rouleaux coopérant avec un chemin cylindrique circulaire aménagé sur l'une des bagues et avec des rampes de coincement aménagées sur l'autre bague, chaque rouleau étant sollicité par un organe élastique, généralement un ressort individuel, dans le sens favorisant la prise de couple, ledit ressort maintenant en permanence le rouleau associé en contact avec le chemin de l'une des bagues et la rampe de coincement de l'autre bague. Une ou plusieurs organes formant palier peuvent être prévus pour maintenir la concentricité des bagues extérieure et intérieure et pour transmettre les efforts radiaux entre lesdites bagues. De tels dispositifs de roue libre sont utilisés, par exemple, dans les convertisseurs pour boîtes de vitesses automatiques. Un des problèmes à résoudre dans les ensembles mécaniques comportant des pièces en rotation réside dans les balourds résultant des imprécisions de fabrication qui font que le centre de gravité des ensembles en mouvement ne se trouve pas exactement sur l'axe de rotation. Ces balourds sont à l'origine de vibrations indésirables dans l'ensemble mécanique qui, en plus des nuisances sonores et vibratoires, néfastes au confort, peuvent amener des fatigues et des usures prématurées ou irrégulières de pièces constituant l'ensemble. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en dotant les dispositifs de roue libre de moyens d'équilibrage automatique intégrés permettant de supprimer, ou au moins de réduire fortement, les vibrations qui seraient dûes à des balourds des parties du dispositif de roue libre en rotation et des éléments attenants, ceci étant obtenu par un système simple et peu encombrant. Les dispositifs d'équilibrage automatique comprennent un boîtier annulaire monté sur la partie tournante d'un ensemble mécanique, ledit boîtier contenant un certain nombre de corps roulants pouvant se déplacer dans le boîtier, celui-ci pouvant contenir un fluide légèrement visqueux dont le but est de former à la fois un amortisseur et un lubrifiant pour les corps roulants lors de leur déplacement. Les corps roulants peuvent donc tourner avec le boîtier mais aussi se déplacer à l'intérieur de celui-ci de façon que, lorsque l'ensemble mécanique n'est pas dynamiquement équilibré, les corps roulants qui, au départ, sont répartis de façon aléatoire soient sounmis à des efforts dont la résultante tend à les regrouper d'un même côté opposé au balourd. La redistribution des masses dans l'ensemble mécanique vient ainsi compenser intégralement, ou au moins réduire considérablement, le balourd. Le dispositif de roue libre selon l'invention, est du type comprenant une bague extérieure, une bague intérieure ou un arbre, lesdites bagues extérieure et intérieure pouvant tourner concentriquement l'une par rapport à l'autre, et, entre ces deux bagues, une pluralité d'organes de coincement sollicités par des organes élastiques dans le sens favorisant la prise de couple, lesdits organes de coincement assurant un accouplement unidirectionnel entre les bagues extérieure et intérieure ou l'arbre. Le dispositif de roue libre comprend un dispositif d'auto- équilibrage intégré. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'auto- équilibrage comprend une pluralité d'éléments roulants disposés dans un espace limité par un boîtier. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'auto- équilibrage est solidaire de l'arbre ou de la bague intérieure et peut être monté sur une portée cylindrique de l'arbre à proximité des éléments de coincement, de façon que la périphérie du dispositif d'auto-équilibrage affleure la surface extérieure de l'arbre ou de la bague intérieure. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'autoéquilibrage est solidaire de la bague extérieure. Il peut être monté sur une portée cylindrique extérieure de la bague extérieure, de façon que sa périphérie affleure la périphérie de la bague extérieure. Il peut aussi être monté contre une surface radiale extérieure d'un organe formant palier disposé entre la bague extérieure et l'arbre ou la bague intérieure et destiné au maintien de leur concentricité, le boîtier étant pourvu de moyens d'accrochage sur la bague extérieure. En variante, les éléments roulants du dispositif d'auto-équilibrage peuvent être disposés dans une rainure annulaire formée dans une surface radiale d'un organe formant palier. Avantageusement, le dispositif d'auto-équilibrage comprend des moyens de retenue axiale d'un organe formant palier, le boîtier obturant ladite rainure. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'autoéquilibrage est disposé en contact avec une surface radiale intérieure et avec une surface cylindrique d'un organe formant palier. De préférence, le boîtier comprend une portion cylindrique, une portion radiale et un rebord d'emmanchement. La roue libre peut ainsi être équilibrée dynamiquement ou au moins voir réduire fortement et automatiquement un éventuel déséquilibre dynamique, par des moyens d'auto-équilibrage de fabrication simple et de faible encombrement. La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisations pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe radiale d'un dispositif d'auto- équilibrage au début de son mouvement de rotation dans un ensemble mécanique déséquilibré; la figure 2, semblable à la figure 1, montre le dispositif d'auto- équilibrage en cours de rotation avec ses éléments roulants disposés du même côté; la figure 3 est une vue en demie coupe axiale d'un dispositif de roue libre conforme à l'invention; et les figures 4 à 8 sont des vues en demi-coupe axiale de différents modes de réalisation de l'invention. Comme on peut le voir sur les schémas de principe des figures 1 et 2, le dispositif d'auto-équilibrage 1 comprend un boîtier 2 comprenant une paroi extérieure 3 et une paroi intérieure 4 concentriques et définissant un espace circulaire 5 dans lequel sont disposés une pluralité d'éléments roulants 6, par exemple des billes qui, à l'arrêt, sont disposées aléatoirement dans l'espace 5. Les éléments roulants 6 peuvent circuler librement dans l'espace 5 et sont en nombre tel qu'ils n'occupent qu'une partie de l'espace 5 disponible. Bien entendu, l'espace 5 est latéralement clos par des moyens appropriés pour empêcher que les éléments roulants 6 puissent s'échapper et pour pouvoir éventuellement remplir partiellement ou totalement le volume libre de l'espace 5 avec un liquide visqueux ou semi-visqueux formant amortisseur. Le balourd du système sur lequel est monté le dispositif d'auto- équilibrage 1 est simulé par une masse virtuelle 7 déportée par rapport à l'axe géométrique 8 de rotation du système. Le centre de gravité 9 se trouve déporté en direction de la masse virtuelle 7 et ne coïncide plus avec l'axe de rotation 8. Sur la figure 1, le dispositif d'auto-équilibrage 1 est en rotation mais l'équilibrage n'est pas réalisé. L'axe de rotation 8 et le centre de gravité 9 ne correspondant pas, les éléments roulants 6 sont soumis à la force centrifuge Fc et à la réaction Fn normale à la piste de roulement des éléments roulants 6 en contact avec la paroi extérieure 3 du boîtier 2. La combinaison de ces deux forces donne une résultante Fr qui tend à déplacer les éléments roulants 6 vers une position d'équilibre illustrée sur la figure 2 et o l'on voit que les éléments roulants 6 se sont tous regroupés à l'opposé du balourd 7 qu'ils compensent par la répartition de leurs masses. La force centrifuge et la réaction normale à la piste de roulement sont égales et de directions opposées passant par le centre de gravité 9 et l'axe de rotation 8 qui sont maintenant confondus. L'ensemble en rotation est ainsi équilibré. Comme on peut le voir sur la figure 3, le dispositif de roue libre comprend une bague extérieure 1 1 pourvue d'un chemin de glissement cylindrique intérieur 12, un arbre 13 pourvu sur sa surface cylindrique extérieure 13a d'un chemin de glissement cylindrique extérieur 14, une pluralité de cames 15 disposées entre le chemin 12 et le chemin 14 maintenues par une cage 16 et entraînées dans le sens du coincement par un ressort 17, et deux paliers latéraux 18 et 19 de forme circulaire à section en U, la branche extérieure 18c du U étant en contact avec la bague extérieure 11 à proximité du chemin 12 et la branche intérieure 18b du U étant en contact avec l'arbre 13 à proximité du chemin 14. Les paliers latéraux 18 et 19 servent à maintenir la concentricité de la bague extérieure 1 1 et de l'arbre 13 et à transmettre les efforts radiaux entre ces deux éléments. Les paliers latéraux 18 et 19 assurent également le maintien des cames 15 et de la cage 16 dans le sens axial. La bague extérieure 11 est pourvue sur sa périphérie, d'une pluralité de dents 20 venant en prise avec des dents correspondantes 21 de l'organe 22 qui est ainsi accouplé en rotation avec ladite bague extérieure 11. A proximité du palier 19, la surface cylindrique extérieure 13a de l'arbre 13 se prolonge sur une courte distance puis sont prévues une surface radiale 23 s'étendant à partir de la surface cylindrique extérieure 13a vers l'intérieur et une surface cylindrique extérieure 24 s'étendant à partir de la surface radiale 23 en direction opposée à la roue libre. Un dispositif d'auto-équilibrage 1 est monté serré sur l'arbre 13 et vient en contact avec la surface radiale 23 et la surface cylindrique extérieure 24. Le boîtier 2 du dispositif d'auto-équilibrage 1 comprend une paroi cylindrique 25 de diamètre très légèrement inférieur à celui de la surface cylindrique extérieure 13a et dont l'extrémité libre vient en contact avec la surface radiale 23, et dont l'autre extrémité se prolonge par une paroi radiale 26 s'étendant à partir de la paroi cylindrique 25 vers l'intérieur, la paroi radiale 26 se prolongeant à l'opposé de la roue libre par un rebord cylindrique 27 d'emmanchement sur la surface cylindrique 24 de l'arbre 13. Un espace annulaire 5 est ainsi défini entre la surface radiale 23 et la surface cylindrique extérieure 24 de l'arbre 13 et la paroi cylindrique et la paroi radiale 26 du boîtier 2. Dans cet espace annulaire 5 sont disposés une pluralité d'éléments roulants d'équilibrage 6, par exemple des billes. L'espace annulaire 5 peut en outre être rempli partiellement ou totalement d'un fluide visqueux assurant un effet d'amortissement du mouvement des éléments roulants 6. Le dispositif d'auto-équilibrage 1 fonctionne comrnme décrit plus haut en référence aux figures 1 et 2 et peut être monté aisément sans modification particulière de la roue libre ou de la bague extérieure. Le dispositif d'auto-équilibrage 1 est actif dès que l'arbre 13 est en rotation, seul ou avec la bague extérieure 11. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, le dispositif d'auto-équilibrage 1 est monté serré sur la bague extérieure 11 dans un dégagement 28 comprenant une surface radiale 29 s'étendant à partir de la périphérie de la bague extérieure 11 vers l'intérieur, et une surface cylindrique 30 s'étendant à partir de la surface radiale 29 jusqu'au bord frontal 1 la de la bague extérieure 11. L'espace annulaire 5 peut être rendu étanche par l'adjonction d'un organe d'étanchéité 31, par exemple en caoutchouc, surmoulé sur l'extrémité libre de la paroi cylindrique 25 et venant en contact avec la paroi radiale 29 de la bague extérieure 11. Le dispositif d'auto-équilibrage 1 est actif lors de la rotation de la bague extérieure 11 que l'arbre 13 tourne ou non. Cet agencement du dispositif d'équilibrage n'entraîne aucune augmentation de l'encombrement de la bague extérieure 11 et du dispositif de roue libre en général, la paroi cylindrique 25 du boîtier 2 affleurant la périphérie de ladite bague extérieure. Commrne illustré sur la figure 5, les paliers 18 et 19 sont rendus solidaires de la bague extérieure 11 par serrage. Chaque palier 18, 19 est pourvu d'une surface radiale plane 18a, 19a dirigée vers l'extérieur et contre lesquelles sont disposés les dispositifs d'auto-équilibrage 1. Chaque dispositif d'auto-équilibrage 1 comprend un flasque 32 annulaire et comprenant, en partant de son bord intérieur, une courte portion radiale 33 en contact avec la surface radiale 18a, 19a du palier 18, 19 correspondant et, une portion arrondie 34 concave du côté du palier 18, 19 correspondant et définissant un espace annulaire 5 fermé par la surface radiale 18a, 19a et de dimension suffisante pour y disposer des éléments roulants d'équilibrage 6, une deuxième portion radiale 34 également en contact avec la surface radiale 18a, 19a du flasque 18, 19 correspondant à proximité de la bague extérieure 11, la périphérie du flasque 32 étant découpée en une pluralité de languettes souples recourbées 35 venant coopérer avec un bourrelet annulaire 36 d'une rainure de la bague extérieure 11. Le dispositif d'auto-équilibrage 1 devient actif lorsque les flasques 18, 19, rendus solidaires de la bague extérieure 11 sont en rotation, que l'arbre 13 le soit ou non. Bien entendu, les flasques' 18, 19 solidaires de la bague extérieure 11 peuvent glisser en rotation par rapport à l'arbre 13. Sur la figure 6, les paliers 18, 19 sont massifs et liés en rotation soit à la bague extérieure 11 soit à l'arbre 13. Les surfaces radiales extérieures 18a, 19a des paliers 18, 19 sont pourvues d'une rainure circulaire 37, 38 s'étendant en creux vers l'intérieur et de dimension suffisante pour former un espace annulaire 5 capable d'accueillir une pluralité d'éléments roulants d'équilibrage 6. L'espace annulaire 5 est clos par un capot 39, 40 en forme de disque rapporté sur la surface radiale 18a, 19a du palier 18, 19. Le capot 39, 40 peut être soudé ou collé sur ladite surface radiale 18a, 19a. Sur la figure 7, les paliers 18, 19 sont solidaires en rotation soit de la bague extérieure 11 soit de l'arbre 13 et sont pourvus de branches cylindriques relativement étendues dans le sens axial. Un dispositif d'auto-équilibrage 1 est disposé à l'intérieur de l'espace délimité par les paliers 18, 19 en étant emmanché sur la branche cylindrique intérieure 18b, 19b du palier 18, 19. Le dispositif d'équilibrage 1 utilisé est très proche de celui illustré sur la figure 3. L'extrémité libre de la paroi cylindrique 25 vient en contact contre la paroi formant la surface radiale 18a, 19a tandis que le rebord d'emmanchement 27 est en contact avec la branche cylindrique 18b, 19b. Les éléments roulants 6 sont ainsi enfermés dans un espace annulaire 5 formé par le boîtier 2 et le palier 18, 19. Sur la figure 8, à l'inverse de la figure 7, les dispositifs d'équilibrage 1 sont montés sur la branche cylindrique extérieure 18c, 19c des paliers 18, 19 et viennent en contact avec la paroi formant la surface radiale 18a, 19a du palier 18,19 correspondant. La cage 16et le ressort 17 sont disposés radialement entre les dispositifs d'auto- équilibrage 1 et les branches cylindriques intérieures 18b, 19b des paliers 18, 19. Bien entendu, ces exemples ne sont nullement limitatifs et l'invention peut tout aussi bien s'appliquer à des roues libres comportant entre la bague extérieure et la bague intérieure des rouleaux au lieu des cames, lesdits rouleaux étant en contact avec une piste circulaire cylindrique sur l'une des bagues et avec des rampes de coincement sur l'autre bague, lesdits rouleaux étant sollicités par des ressorts dans le sens favorisant la prise de couple. Dans tous les modes de réalisation o l'on a prévu deux dispositifs d'auto-équilibrage, il va de soi que l'on pourrait n'en prévoir qu'un seul. Le dispositif de roue libre pourvu d'un auto-équilibrage intégré présente tous les avantages d'un système mécanique équilibré tout en restant compact, et en bénéficiant d'un dispositif d'équilibrage bon marché et simple à fabriquer. REVENDICATIONS 1. Dispositif de roue libre (10) du type comprenant une bague extérieure (11), une bague intérieure ou un arbre (13), lesdites bagues extérieure et intérieure pouvant tourner concentriquement l'une par rapport à l'autre, et, entre ces deux bagues, une pluralité d'organes de coincement sollicités par des organes élastiques dans le sens favorisant la prise de couple, lesdits organes de coincement (15) assurant un accouplement unidirectionnel entre les bagues extérieure (11) et intérieure ou l'arbre (13), caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif d'auto-équilibrage intégré (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'auto-équilibrage comprend une pluralité d'éléments roulants (6) disposés dans un espace (5) délimité par un boîtier (2). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif d'auto-équilibrage est solidaire de l'arbre ou de la bague intérieure. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le dispositif d'auto-équilibrage est monté sur une portée cylindrique (24) de l'arbre ou de la bague intérieure à proximité des éléments de coincement, de façon que la périphérie du dispositif d'auto-équilibrage affleure la surface extérieure de l'arbre ou de la bague intérieure. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif d'auto-équilibrage est solidaire de la bague extérieure. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dispositif d'auto-équilibrage est monté sur une portée cylindrique extérieure (30) de la bague extérieure, de façon que la périphérie du dispositif d'auto-équilibrage affleure la périphérie de la bague extérieure. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dispositif d'auto-équilibrage est monté contre une surface radiale extérieure (18a) d'un organe formant palier disposé entre la bague extérieure et l'arbre ou la bague intérieure et destiné au maintien de leur concentricité, le boîtier étant pourvu de moyens d'accrochage sur la bague extérieure. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les éléments roulants du dispositif d'auto- équilibrage sont disposés dans une rainure annulaire (37) formée dans une surface radiale d'un organe formant palier disposé entre la bague extérieure et l'arbre ou la bague intérieure et destiné au maintien de leur concentricité. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le dispositif d'auto-équilibrage comprend des moyens de retenue axiale d'un organe formant palier, le boîtier obturant la dite rainure. 10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dispositif d'auto-équilibrage est disposé en contact avec une surface radiale intérieure et avec une surface cylindrique d'un organe formant palier disposé entre la bague extérieure et l'arbre ou la bague intérieure et destiné au maintien de leur concentricité. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le boîtier comprend une portion cylindrique (25), une portion radiale (26) et un rebord d'emmanchement (27).