Brevet FR2873421A1 — publié le 20060127

L'invention concerne un système de transformation d'un effort de rotation en un effort de translation. L'invention concerne également un module d'embrayage comprenant un tel système. Le système selon l'invention s'applique en particulier à des modules d'embrayage utilisés dans les différentiels de véhicule de type 4X4.. Les modules d'embrayage sont notamment utilisés pour transmettre un couple entre un arbre tournant et un organe à entraîner. Des disques de friction sont io imbriqués et associés alternativement à l'arbre et à l'organe de sorte qu'un effort de translation appliqué sur un premier disque de friction permet de presser entre eux les disques de friction. Le déplacement relatif en translation de l'organe par rapport à l'arbre permet alors de réaliser la transmission du couple entre l'arbre tournant et l'organe. Pour exercer l'effort de translation sur le premier disque de friction, il est connu, notamment du document US 200310171182, d'utiliser un mécanisme transformant un effort de rotation en un effort de translation, l'effort de translation étant ensuite transmis audit disque de friction par l'intermédiaire d'une butée à aiguilles déplaçant une plaque de pression. Or, l'utilisation d'une butée à aiguilles ne permet pas de transmettre des efforts de translation dans les conditions exigeantes qui s'appliquent, par exemple, dans les modules d'embrayage de différentiels de véhicule de type 4X4. En effet, les butées à aiguilles présentent des limites en termes de vitesses de rotation et de charges admissibles. A des vitesses de rotation élevées et sous des charges importantes, les butées à aiguilles présentent des risques importants de détérioration rapide rendant le module d'embrayage inutilisable. En outre, les butées à aiguilles ne supportant que des charges axiales, leur détérioration est accélérée lorsqu'une charge radiale, liée par exemple à la déformation d'une pièce ou à un choc, s'ajoute à la charge axiale. Par ailleurs, les utilisations d'un mécanisme de transformation, d'une butée à aiguille et d'une plaque de pression augmentent le nombre de pièces, ce qui complexifie le montage, requiert un espace disponible important et augmente les coûts de fabrication. L'invention vise à palier ces inconvénients en utilisant un système compact réalisant la transformation d'un effort de rotation en un effort de translation et supportant des vitesses de rotation élevées et des charges importantes. io A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un système de transformation d'un effort de rotation en un effort de translation, ledit système comprenant un premier et un deuxième roulements adjacents, lesdits roulements étant formés chacun d'une bague extérieure et d'une bague intérieure entre lesquelles un chemin de roulement à contact oblique est formé, des corps roulants étant disposés dans le chemin de roulement de sorte à permettre la rotation relative desdites bagues, lesdits roulements étant agencés dans un montage en O, ledit système comprenant en outre un dispositif d'écartement qui est agencé pour provoquer l'écartement relatif des roulements lors de la rotation relative d'une bague extérieure par rapport à l'autre bague extérieure, de sorte à transformer le mouvement de rotation de la bague extérieure du premier roulement en mouvement de translation de la bague intérieure du deuxième roulement. L'utilisation de deux roulements à contact oblique dans un montage en O permet d'obtenir un système rigide et compact capable de supporter des charges axiales et radiales importantes. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif d'écartement est intégré 30 entre les bagues extérieures. Une telle intégration permet de réduire le nombre de pièces du système ce qui présente des avantages en termes de montage, d'encombrement et de coût. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un module d'embrayage d'un organe sur un arbre tournant, ledit module comprenant un système de transformation d'un effort de rotation en un effort de translation tel que décrit précédemment, les bagues intérieures étant associées à l'arbre, dans un logement formé entre une butée arrière et une butée avant, ledit logement étant agencé pour permettre et limiter axialement l'écartement des roulements, la bague intérieure du deuxième roulement étant solidaire d'un dispositif d'embrayage actionnable en translation. i0 D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence à la figure annexée, qui est une vue partielle en coupe transversale d'un module d'embrayage dans lequel un système de transformation d'un effort de rotation en un effort de translation est agencé dans un logement sur un arbre tournant, un dispositif de transmission de l'effort de translation étant en contact avec la bague intérieure du deuxième roulement. Sur la figure, on représente un module d'embrayage 1 d'un organe, non 20 représenté, sur un arbre tournant 2 de forme générale cylindrique et mobile en rotation propre autour de son axe A. Dans la suite de la description, les termes axial et radial ou latérale font référence à des plans respectivement parallèles et orthogonaux à l'axe A. Par ailleurs, les termes intérieur ou inférieur et extérieur ou supérieur font référence à des plans situés respectivement à proximité et à distance de l'axe A. En outre, le terme arrière fait référence à des plans radiaux situés du côté gauche de l'arbre sur la figure et le terme avant fait référence à des plans radiaux situés du côté droit de l'arbre sur la figure. L'arbre tournant 2 peut être un arbre moteur ou un arbre destiné à être solidarisé à un arbre moteur. Selon une réalisation, l'organe comprend une première et une deuxième parties axiales cylindriques reliées par une partie sensiblement radiale. La première partie axiale est destinée à être associée à un arbre à entraîner, si l'arbre 2 est moteur, ou à un arbre moteur, dans le cas contraire, et la deuxième partie axiale, de diamètre supérieure à la première pièce, est disposée coaxialement autour de l'arbre tournant 2. Le module 1 est pourvu d'un dispositif, non représenté, d'embrayage actionnable en translation comprenant des disques de friction imbriqués et associés alternativement à l'arbre 2 et à la deuxième partie axiale de l'organe. L'espace entre deux disques adjacents est tel que le déplacement relatif en io translation des disques de l'organe par rapport aux disques de l'arbre 2 peut provoquer l'embrayage de l'organe sur l'arbre tournant 2. Pour réaliser cet effort de translation, le module 1 comprend un système 3 de transformation d'un effort de rotation en un effort de translation. Le système 3 comprend un premier 4 et un deuxième 5 roulements adjacents formés chacun d'une bague extérieure 6 et d'une bague intérieure 7 associée à une portion généralement axiale 8 de l'arbre 2. Un chemin de roulement à contact oblique est formé entre les bagues extérieure 6 et intérieure 7 de chaque roulement 4, 5, des corps roulants 9 étant disposés dans le chemin de roulement de sorte à permettre la rotation relative desdites bagues. Sur la figure, les corps roulants 9 sont des billes et les roulements 4, 5 sont agencés dans un montage en O. Dans un tel montage, la distance entre les surfaces de contact des billes 9 avec les bagues extérieures 6 est inférieure à la distance entre les surfaces de contact des billes 9 avec les bagues intérieures 7. Ceci permet notamment d'éloigner le point d'application des charges à l'extérieur des roulements 4, 5, réalisant ainsi un montage rigide et compact. Le système 1 comprend en outre un dispositif d'écartement qui est agencé pour provoquer l'écartement relatif des roulements 4, 5 lors de la rotation relative 30 d'une bague extérieure 6 par rapport à l'autre bague extérieure 6. Sur la figure, les deux bagues extérieures 6 comprennent des moyens 10 destinés à associer des moyens de commande 11 de la rotation de la bague 2873421 5 extérieure 6. On peut alors imposer une rotation relative des bagues extérieures 6 en actionnant les moyens de commande 11. En variante non représentée, on peut prévoir les bagues extérieures 6 comprennent directement les moyens de commande 11 de la rotation. Dans un autre mode de réalisation, seule la bague extérieure 6 du deuxième roulement 5 comprend des moyens de commande 11 ou des moyens 10 destinés à associer des moyens de commande 11 de la rotation, l'autre bague extérieure 6 étant alors fixée à un bâti par exemple. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif d'écartement comprend un io chemin de roulement latéral formé de deux pistes de roulement latérales prévues en regard l'une de l'autre sur des faces latérales des bagues extérieures 6, lesdites faces latérales étant disposées en regard l'une de l'autre. Le chemin de roulement latéral comprend trois secteurs sensiblement équirépartis. Trois corps roulants 13, agencés chacun pour coopérer avec respectivement un secteur, sont disposés dans le chemin de roulement latéral de sorte, par rotation relative des bagues extérieures 6, à provoquer l'écartement desdites bagues extérieures. Les bagues extérieures 6 comprennent une portion supérieure contre laquelle les billes 13 du dispositif d'écartement peuvent rouler et une portion inférieure contre laquelle les billes 9 des roulements 4, 5 peuvent rouler. En particulier, les billes 13 du dispositif d'écartement sont placés sensiblement dans le prolongement de la direction des contacts des billes 9 des roulements 4, 5 avec les chemins de roulement à contact oblique. Ainsi, la compacité du système 1 est optimale tout en permettant de supporter les charges importantes qui sont induites par la rotation des roulements et par la transmission de l'effort de translation. Chaque secteur est formé par une rampe prévue dans l'une des pistes du chemin de roulement latéral. La rampe comporte une première et une deuxième portions extrêmes reliées par une portion intermédiaire, lesdites portions étant adjacentes et inclinées par rapport au plan de la face latérale de la bague extérieure 6 de sorte que la rampe présente la même inclinaison sur toute sa longueur. On identifie la première portion extrême comme étant la portion de rampe située à proximité du plan de la face latérale de la bague extérieure 6 et la deuxième portion extrême comme étant la portion de rampe située à distance dudit plan. Le corps roulant 13, par exemple une bille, est coincé entre la rampe et la surface latérale correspondante de l'autre bague extérieure 6. Lorsque l'une ou l'autre des deux bagues extérieures 6, ou bien les deux, est déplacée en rotation, la bille 13 roule sans glisser entre la rampe et la surface io correspondante de sorte à pouvoir écarter les bagues 6 entre une position rapprochée, lorsque la bille 13 est au contact de la deuxième portion extrême, et une position éloignée, lorsque la bille 13 est au contact de la première portion extrême. Pour s'assurer du positionnement de chaque bille 13 dans le secteur correspondant, une cage 12 maintenant l'écartement entre les billes 13 peut être prévue. Pour augmenter l'amplitude de l'écartement, on peut prévoir que les secteurs soient formés de deux rampes identiques parallèles prévues chacune dans l'une et l'autre des pistes du chemin de roulement latéral. La position rapprochée des bagues extérieures 6 est obtenue lorsque les rampes sont décalées dans un sens avec la bille 13 coincée entre les deux deuxièmes portions extrêmes, la position éloignée étant obtenue lorsque les rampes sont décalées dans l'autre sens avec la bille 13 coincée entre les deux premières portions extrêmes. Par ailleurs, on peut prévoir que le chemin de roulement latéral entre les bagues extérieures 6 présente quatre secteurs, ou plus, chacun desdits secteurs coopérant avec un corps roulant 13. Pour que l'écartement relatif des bagues extérieures 6 se traduise par un écartement relatif des roulements 4, 5, l'une des bagues intérieures 7 est arrêtée en translation vers arrière sur l'arbre 2, l'autre bague intérieure 7 étant montée glissante sur la surface de l'arbre 2. Sur la figure, la bague intérieure 7 du roulement 4 est montée serrée sur la surface de l'arbre et sa surface latérale arrière est en contact avec une butée arrière 14. Par ailleurs, la bague intérieure 7 du roulement 5 peut glisser sur la surface de l'arbre 2. Dans ces conditions, le mouvement de rotation de la bague extérieure 6 du premier roulement 4 est transformé, du fait de l'utilisation de roulement à contact oblique, en mouvement de translation de la bague intérieure 7 du deuxième roulement 5. Le système 3 de transformation d'un effort de rotation en un effort de translation io est disposé sur l'arbre 2 dans un logement 15 agencé pour permettre et limiter axialement l'écartement des bagues extérieures 6. Le logement 15 est prévu dans une portion généralement radiale 16 de l'arbre 2. II est formé entre la butée arrière 14 et une butée avant comprenant une paroi inclinée 17 destinée à bloquer l'écartement de la bague extérieure 6 du deuxième roulement 5. La paroi inclinée est agencée pour venir en contact avec une portion de la surface supérieure de la bague extérieure 6 du deuxième roulement 5 lorsque les billes 13 du dispositif d'écartement sont en contact avec les premières portions extrêmes des rampes. Ainsi, la longueur des rampes et la distance entre la butée arrière et la butée avant du logement 15 sont liées et prévues pour que les billes 13 puissent se déplacer dans les secteurs sans en sortir. La bague intérieure 7 du deuxième roulement 5 est solidaire du dispositif d'embrayage et comprend une surface latérale d'appui 18 destinée à actionner un dispositif de transmission de l'effort de translation. La surface latérale 18 présente une extension radiale qui s'étend sensiblement jusqu'au niveau des bille 13 du dispositif d'écartement. La bague intérieure 7 du roulement 5 est agencée dans une cavité 21 du logement 15 présentant une hauteur sensiblement égale à celle de la surface latérale 18. La bague intérieure 7 peut ainsi être guidée dans son mouvement de translation. Le dispositif de transmission comprend au moins un doigt 19 mobile en translation par rapport à la portion généralement radiale 16 de l'arbre 2. Le doigt 19 est en contact d'une part avec la bague intérieure 7 du deuxième roulement 5 et d'autre part avec un dispositif d'embrayage. Ainsi, lorsque les moyens de commande 11 sont actionnés, la rotation relative des bagues extérieures 6 provoque l'écartement des roulements 4, 5. Sous l'effet de cet écartement, les doigts 19 sont déplacés par l'intermédiaire de la paroi latérale 18 de la bague inférieure 7 du deuxième roulement 5 de sorte à transmettre l'effort de translation sur le premier disque de friction de l'organe. Cet effort déplace en translation l'organe de sorte que les disques de frictions io sont pressés entre eux ce qui permet la transmission progressive du couple entre l'arbre 2 et l'organe. Le module d'embrayage comprend en outre des moyens de rappel élastiques du module en position débrayée. Ces moyens se présentent par exemple sous la forme de ressorts 20 disposés entre la portion généralement radiale 16 de l'arbre 2 et la surface latérale 18 du roulement 5. Ainsi, lorsqu'aucune sollicitation n'est exercée sur les moyens de commande 11, les moyens de rappel exercent une pression sur la surface latérale 18 du roulement 5, ce qui provoque la rotation dans le sens inverse de la bague extérieure 6 du deuxième roulement 5 et un retour des roulements 4, 5 en position rapprochée. Aucun effort de translation ne s'appliquant sur les disques de friction, l'arbre 2 et l'organe sont débrayés. REVENDICATIONS 1. Système de transformation (3) d'un effort de rotation en un effort de translation, caractérisé en ce qu'il comprend un premier (4) et un deuxième (5) roulements adjacents, lesdits roulements étant formés chacun d'une bague extérieure (6) et d'une bague intérieure (7) entre lesquelles un chemin de roulement à contact oblique est formé, des corps roulants (9) étant disposés dans le chemin de roulement de sorte à permettre la rotation relative desdites bagues, lesdits roulements étant agencés dans un montage en O, ledit système comprenant en outre un dispositif d'écartement qui est agencé pour provoquer l'écartement relatif des roulements (4, 5) lors de la rotation relative d'une bague extérieure (6) par rapport à l'autre bague extérieure (6), de sorte à transformer le mouvement de rotation de la bague extérieure (6) du premier roulement (4) en mouvement de translation de la bague intérieure (7) du deuxième roulement (5). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague intérieure (7) du deuxième roulement (5) comprend une surface latérale d'appui (18) destinée à actionner un dispositif de transmission de l'effort de translation. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'écartement est intégré entre les bagues extérieures (6). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif 25 d'écartement comprend: un chemin de roulement latéral formé de deux pistes de roulement latérales prévues en regard l'une de l'autre sur des faces latérales des bagues extérieures (6), lesdites faces latérales étant disposées en regard l'une de l'autre, ledit chemin de roulement latéral comprenant au moins trois secteurs sensiblement équirépartis; et au moins trois corps roulants (13) disposés dans le chemin de roulement latéral, chaque corps roulant (13) étant agencé pour coopérer avec 2873421 io respectivement un secteur de sorte, par rotation relative des bagues extérieures (6), à provoquer l'écartement desdites bagues extérieures. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque secteur est 5 formé par une rampe prévue dans au moins l'une des pistes du chemin de roulement latéral. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une bague extérieure (6) comprend des moyens de commande io (11) ou des moyens (10) destinés à associer des moyens de commande (11) de la rotation de la bague extérieure (6). 7. Module d'embrayage (1) d'un organe sur un arbre tournant (2), ledit module comprenant un système de transformation (3) d'un effort de rotation en un effort de translation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, les bagues intérieures (7) étant associées à l'arbre (2), dans un logement (15) formé entre une butée arrière (14) et une butée avant (17), ledit logement étant agencé pour permettre et limiter axialement l'écartement des roulements (4, 5), la bague intérieure (7) du deuxième roulement (5) étant solidaire d'un dispositif d'embrayage actionnable en translation. 8. Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bague intérieure (7) du deuxième roulement (5) est solidarisée au dispositif d'embrayage par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission de l'effort de translation qui est en contact d'une part avec la bague intérieure (7) du deuxième roulement (5) et d'autre part avec un dispositif d'embrayage actionnable en translation. 9. Module selon la revendication 8, caractérisé en ce le dispositif de transmission comprend au moins un doigt (19) mobile en translation par rapport à l'arbre (2) et des moyens de rappel élastiques (20) du module en position débrayée. 10. Module selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le dispositif d'embrayage comprend des disques de friction imbriqués et associés alternativement à l'arbre (2) et à l'organe, l'espace entre deux disques adjacents étant tel que le déplacement relatif en translation des disques de l'organe par rapport aux disques de l'arbre (2) sous l'effet de l'écartement des roulements (4, 5) provoque l'embrayage de l'organe sur l'arbre tournant (2).