Brevet FR2960931A1 — publié le 20111209

POULIE DECOUPLEUSE A RESSORT SPIRALE. La présente invention a pour objet une poulie découpleuse à ressort spirale pour la transmission de puissance dans le cadre d'applications à des automobiles ou à des machines industrielles. Pour les dispositifs de transmission fortement acycliques (irrégularités importantes du moteur) ou dont le profil est très sollicitant (par exemple alterno-démarreur) les phénomènes vibratoires sont tels qu'il est préférable d'utiliser comme corps de filtrage un ressort plutôt qu'un élément en caoutchouc pour assurer la fonction élastique de filtrage (filtre passe-bas). Une poulie découpleuse à ressort spirale destinée au découplage d'un accessoire automobile tel qu'un alternateur est connue de la Demande PCT W02009/047816 publiée le 16 Avril 2009. Cette poulie met en oeuvre un ressort spirale ayant une extrémité interne solidaire d'un moyeu et dont le contour externe est équipé de sabots glissants qui viennent radialement en appui sur une surface de contact d'une jante dans laquelle le ressort est logé. Le ressort est commandé à l'ouverture lors d'une phase dite à couple positif, par exemple lors de l'accélération du moteur, pour générer une expansion radiale du ressort afin de coupler avec la jante les sabots qui font fonction de pièce de friction et le couplage-découplage du ressort mettent ainsi en oeuvre un embrayage à friction qui transmet le couple de puissance. Ces deux caractéristiques de la poulie selon la Demande précitée, à savoir commande du ressort à l'ouverture lors de l'application de couple par l'élément menant (jante) et embrayage à friction ont pour inconvénient de diminuer les performances d'endurance. La présente invention propose une poulie de découplage qui ne présente pas les inconvénients précités. L'invention concerne ainsi une poulie découpleuse comprenant un moyeu auquel est solidaire une extrémité interne d'un ressort spirale, ainsi qu'une jante, et comprenant également un support de charge assurant une rotation relative de la jante et du moyeu, caractérisée en ce que : - le ressort spirale présente une extrémité externe qui comporte une face d'appui située dans le prolongement de la face externe du ressort et dirigée vers l'extérieur - la jante présente une butée d'entraînement coopérant avec la face 35 d'appui pour entraîner le ressort spirale à la fermeture dans un premier sens de rotation relative entre la jante et le moyeu - un élément de butée pour limiter l'amplitude du déplacement du ressort spirale à une course angulaire al non nulle lors de sa fermeture - et en ce qu'il comporte au moins une butée solidaire en rotation du moyeu et présentant au moins une première face de butée coopérant avec au moins une première face d'une butée de la jante pour limiter le débattement angulaire de la butée d'entraînement à une course angulaire a2 supérieure ou égale à 0 dans un deuxième sens de rotation relative entre la jante et le moyeu à partir d'une position où la butée d'entraînement est en contact avec la face d'appui, mais où le ressort spirale est à l'état libre. L'angle a2 est choisi pour que le ressort ne puisse être entraîné à l'ouverture. II définit l'angle relatif parcouru entre la jante et le moyeu sans entraînement du ressort. La poulie peut être caractérisée en ce que la jante comporte deux butées de jante à savoir, une première butée de jante constituant ledit élément de butée et coopérant avec au moins une dite butée solidaire en rotation du moyeu pour limiter le débattement angulaire du ressort à la fermeture à la course angulaire al, et une deuxième butée de jante pour limiter un débattement angulaire relatif entre la jante et le moyeu à ladite course angulaire a2. La poulie peut être caractérisée en ce que la jante comporte une butée de jante coopérant avec deux dites butées solidaires en rotation du moyeu, à savoir, une première butée constituant ledit élément de butée pour limiter le débattement angulaire à la fermeture du ressort à la course angulaire al, et une deuxième butée pour limiter le débattement angulaire relatif entre la jante et le moyeu à ladite course angulaire a2. Au moins une dite butée solidaire du moyeu peut être disposée sur un élément limiteur lié en rotation au moyeu. La poulie peut être caractérisée en ce que le ressort comporte entre ses spires au moins un insert constituant ledit élément de butée pour limiter le débattement angulaire du ressort à la fermeture à ladite course angulaire al et en ce que la jante comporte au moins une butée de jante coopérant au moins avec une butée solidaire en rotation du moyeu pour limiter le déplacement angulaire relatif entre la jante et le moyeu à ladite course angulaire a2. Au moins une première face de butée d'une dite butée solidaire du moyeu peut comporter au moins une butée élastique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après, en liaison avec les dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée d'un mode de réalisation préféré de l'invention, dont la figure 2 est une coupe longitudinale et la figure 3 est une coupe BB de la figure 2 ; a figure 4 est une variante de la figure 3, avec des butées 5 élastiques ; - les figures 5a et 5b représentent en vue éclatée et en vue isométrique une première variante de réalisation dans laquelle un insert formant butée limitant la fermeture du ressort est disposé à l'intérieur de celui-ci. - la figure 6a est une vue de face d'une deuxième variante de 10 réalisation dans laquelle un insert spirale limite la fermeture du ressort, et la figure 6b une vue partielle éclatée ; - la figure 7 illustre une variante selon laquelle le couple de friction est introduit. La poulie représentée aux figures 1 à 3 comporte : 15 - une jante 1 comportant une collerette 11 et un prolongement cylindrique 12 comportant une gorge 14 striée en V pour assurer un couplage avec une courroie, qui est de type K pour une application automobile, un roulement ou un palier 2 - un moyeu 3 20 une entretoise 4 un ressort spirale 5 dont une extrémité interne 51 est enroulée autour d'un profil polygonal 32 d'un prolongement 33 du moyeu 3, et dont une extrémité externe 52 est repliée par exemple perpendiculairement vers l'extérieur et présente une face 53 d'entraînement à la fermeture qui prolonge le contour externe 54 25 du ressort, et une face 55 opposée qui en prolonge le contour interne 56. - et un limiteur 6 lié en rotation au moyeu 3, ici grâce à un profil interne polygonal 62, coopérant avec un profil externe polygonal 31 du prolongement 33 ; le limiteur présente sur son contour externe deux doigts 66 et 66' faisant fonction de butée par leur faces latérales 661 et 662. 30 Le roulement ou palier 2 est un support de charge qui assure la rotation relative entre d'une part, la jante 1 entraînée par le moteur d'un véhicule grâce à une courroie en V couplée aux gorges 14 et d'autre part, le moyeu 3 qui est lié en rotation à un accessoire, par exemple un alternateur. L'entretoise d'appui 4 présente un prolongement cylindrique 41 de 35 même que le moyeu 3 (prolongement cylindrique 35), le roulement 2 étant monté sur ces prolongements 35 et 41 et maintenu par des épaulements 42 et 36, respectivement de la rondelle d'appui 4 et du moyeu 3. Le ressort 5 est positionné en vis-à-vis de la face 13 de la collerette 11 tout en en étant espacé. La collerette 11 présente sur son pourtour un secteur semi- circulaire 15 comportant une face externe 15', une face interne 15" et deux faces latérales opposées 151 et 152 et dont une face latérale 151 forme une face de butée d'entraînement à la fermeture pour le ressort spirale 5, par coopération avec la face d'entraînement 53 du ressort 5. Lorsque le moteur accélère (entraînement dans le sens de la flèche F), le ressort 5 est ainsi entraîné à la fermeture et le ressort 5 assure un couplage élastique entre la jante 1 et le moyeu 3, jusqu'à ce que la fermeture du ressort 5 soit limitée par effet de butée. Le pourtour circulaire 150 (optionnel) a pour fonction un équilibrage du balourd induit par le ressort spirale 5. Un tel équilibrage (optionnel) pourrait être obtenu par d'autres moyens (par exemple variation d'épaisseur ou une ouverture). La jante 1 présente également sur le pourtour intérieur 12' de son prolongement cylindrique 12 des butées de jante 16 et 16' qui présentent des faces de butée 161 et 162 qui coopèrent avec des faces de butées 661 et 662 des butées 66 et 66'du limiteur 6 en vis-à-vis desquelles elles sont positionnées. Une seule butée de jante 16 peut coopérer par ses faces de butée 161 et 162 avec deux butées 66 et 66' du limiteur (face de butée 661 de la butée 66' et face de butée 662 de la butée 66) ou une seule butée 66 du limiteur peut coopérer par ses faces de butée 661 et 662 avec deux butées de jante 16 et 16' (face de butée 161 de la butée 16 et face de butée 162 de la butée 16'). Leur dédoublement permet d'augmenter l'effet de butée, et de diminuer les contraintes sur les butées. Les faces de butée 661 peuvent comporter une ou plusieurs butées élastiques 67 (Figure 4) par exemple en élastomère. Le ressort spirale 5 est par exemple à section rectangulaire afin d'avoir un nombre de spires le plus important possible pour réduire le niveau de 30 contrainte pour un couple donné. Ce ressort 5 est par exemple enroulé directement à son extrémité interne 51 autour du prolongement 32 à section carrée du moyeu 3 de la poulie, ce qui simplifie la liaison. Cet enroulement permet un serrage sur le moyeu 3 afin d'éviter un déplacement axial du ressort 5 par rapport au moyeu 3. 35 La zone externe 52 du ressort spirale 5 est pourvue d'une extrémité externe 53 qui vient en contact avec la jante 1 sur une forme externe (butée 15) (Figures 1 et 2). Le contact n'a lieu que dans un seul sens de rotation relatif entre la jante et le moyeu. Dans ce sens de rotation (jante menante), la face de butée 151 de la jante 1 entraîne à la fermeture par sa face 53 le ressort 5 qui à son tour entraîne le moyeu 3 grâce à la raideur du ressort 5. Le ressort 5 fonctionne uniquement en fermeture (resserrement de la spirale). Le filtrage a lieu dans ce sens de rotation. Dans le second sens de rotation relatif entre la jante et le moyeu, le ressort 5 n'étant pas lié à la jante 1, la jante 1 tourne librement une fois que les faces des butées 151 et 53 se dégagent l'une de l'autre. Le second sens de rotation correspond par exemple au ralentissement de l'élément menant (moteur), notamment en raison du phénomène d'acyclisme, ou bien au cas où le moyeu est menant (poulie d'alterno-démarreur en mode démarrage). On passe en un mode sans couple (couple nul aux frottements près) ou à couple constant. Ceci permet au ressort 5 de ne pas travailler en ouverture, et de se retrouver à l'état libre. Pour permettre la libération du ressort spirale 5, la jante 1 est dégagée à son pourtour extérieur pour permettre une libre rotation relative entre la jante 1 et le moyeu 3, sans contact avec le ressort 5. Le ressort 5 ne travaille donc jamais en ouverture. Ceci est souhaitable pour supprimer les contraintes alternées, ce qui améliore sa durée de vie. Dans un premier sens de rotation relatif entre la jante 1 et le moyeu 3, la jante 1 entraîne le ressort 5 et l'angle de fermeture du ressort 5 jusqu'à la butée est al. Ceci se produit par exemple lors d'une accélération du moteur qui entraîne la jante 1 par l'intermédiaire d'une courroie couplée au profil en V 14. Dans le second sens de rotation relatif entre la jante 1 et le moyeu 3, le ressort 5 est libre et la jante 1 peut tourner librement par rapport au moyeu 3 sur une course angulaire a2. Il est nécessaire de limiter la course dans ce sens, pour ne pas retrouver la face 55 de l'extrémité repliée 52 du ressort 5 en contact avec la forme externe 15, 15' de la jante 1 qui l'obligerait alors à travailler en ouverture. Les angles al et a2 (figure 3) sont définis par les butées de jantes 161 et 162 coopérant respectivement avec les butées 661 et 662 du limiteur 6. A la figure 3, la poulie est représentée en une position dite de repos dans laquelle la butée 161 est en contact avec la face 53 de l'extrémité 52 du ressort 5, sans solliciter celui-ci à la fermeture. L'angle al est toujours positif (et par exemple compris entre 20° et 90°), alors que a2 peut être choisi égal à 0, ce qui fait qu'il n'y a pas dans ce cas de rotation en mode sans couple (ou à couple constant). La valeur de l'angle a2 est choisie (par exemple entre 0° et 300°), 35 pour éviter que le ressort ne soit entraîné en ouverture par la face 55, cet entraînement pouvant provenir soit de la face latérale 1501 du secteur circulaire 150, soit de la face latérale 152 du secteur circulaire 15. Les butées de jante 1 et du limiteur 6 peuvent être rigides notamment pour des modes de fonctionnement classique de démarrage par le moteur (contact métal/métal) (Figures 1 et 3) ou être pourvues de tampons élastomériques 67 (Figure 4) afin d'atténuer les chocs au démarrage. Ceci est particulièrement utile pour un mode de fonctionnement avec alterno-démarreur où le couple exercé est très élevé et fréquent. Une autre variante est l'utilisation de composants internes à la 10 spirale du ressort : type "peigne"8 intercalé entre les spires du ressort (Figure 5a et 5b). Le peigne comporte des dents 81 solidaires d'une paroi 83, et un étrier de montage 82 sur l'extrémité 51 du ressort. Il est limité angulairement et forme un secteur circulaire. A l'état de repos qui est représenté (ressort à l'état libre), il y a un jeu entre 15 les dents 81 et deux spires successives. Lors du mouvement du ressort 5 à la fermeture, le pas des spires diminue ce qui produit un contact entre les spires et les dents 81 du peigne 8 d'où l'effet de butée recherché. Ceci permet de supprimer une butée mécanique de la jante et du limiteur qui produit al. Dans le second sens relatif de rotation, on conserve une butée mécanique de jante 16 (face 162) et de limiteur 66 20 (face 662) pour assurer le débattement a2. - type lame de polymère 9 présentant des extrémités 91 et 92, disposée entre les spires (Figures 6a et 6b). La lame de polymère 9 intercalée entre les spires bénéficie d'une longueur développée équivalente à celle du ressort spirale 5. A l'état de repos qui est représenté, il y a un jeu entre la lame polymérique et deux spires 25 successives. Lors du mouvement du ressort à la fermeture, le pas des spires diminue ce qui produit un contact entre les spires et la lame 9 d'où l'effet de butée recherché. La lame de polymère 9 a la même fonction que le peigne 8 ; on conserve une butée mécanique de jante 16 et de limiteur 66 pour assurer le débattement a2 comme à la figure 5. 30 II peut être utile, pour obtenir un fonctionnement à couple constant, d'ajouter des composants de friction comportant (voir l'encadré de la Figure 7) entre le moyeu 3 et la jante 1, par exemple un empilement axial comportant une rondelle 7, entre une rondelle Belleville 71 et une rondelle de friction 72, par exemple en PTFE. Le réglage du couple de friction est déterminé par le degré de compression de la 35 rondelle Belleville 71 entre les épaulements 17 et 37 respectivement de la jante 1 et du moyeu 3, ce qui a pour effet d'interdire le mouvement relatif jante/moyeu tant que le couple de friction (couple constant) n'a pas été dépassé. Lors du balayage de l'angle al, le déphasage est possible à partir d'un couple supérieur à la somme des couples induits par la raideur du ressort et par la friction. Dans l'autre sens, sans raideur élastique (course 112) seul le couple de friction est présent. Cela permet de retarder le décrochage entre la jante 1 et le moyeu 3, à partir du point où le ressort est à l'état libre notamment en cas de forte décélération de la jante 1 par rapport au moyeu 3. REVENDICATIONS1) Poulie découpleuse comprenant un moyeu auquel est solidaire une extrémité interne d'un ressort spirale, ainsi qu'une jante, et comprenant également un support de charge assurant une rotation relative de la jante et du moyeu, caractérisée en ce que: - le ressort spirale (5) présente une extrémité externe (52) qui comporte une face d'appui (53) située dans le prolongement de la face externe (54) du ressort (5) et dirigée vers l'extérieur - la jante présente une butée d'entraînement (151) coopérant avec la 10 face d'appui (53) pour entraîner le ressort spirale (5) à la fermeture dans un premier sens de rotation relative entre la jante (1) et le moyeu (3) - un élément de butée pour limiter l'amplitude du déplacement du ressort spirale (5) à une course angulaire al non nulle lors de sa fermeture - et en ce qu'il comporte au moins une butée (66, 66') solidaire en 15 rotation du moyeu (3) et présentant au moins une première face de butée coopérant avec au moins une première face d'une butée (16) de la jante (1) pour limiter le débattement angulaire de ladite butée d'entraînement (151) à une course angulaire a2 > 0 dans un deuxième sens de rotation relative entre la jante (1) et le moyeu (3) à partir d'une position où la butée d'entraînement (151) est en contact avec la face d'appui, 20 mais où le ressort spirale est à l'état libre. 2) Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la jante (1) comporte deux butées de jante (16, 16') à savoir, une première butée de jante (16) constituant ledit élément de butée et coopérant avec au moins une dite butée (66) solidaire en rotation du moyeu (3) pour limiter le débattement angulaire du ressort à la 25 fermeture à la course angulaire al, et une deuxième butée de jante (16') pour limiter un débattement angulaire relatif entre la jante (1) et le moyeu (3) à ladite course angulaire a2. 3) Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la jante comporte une butée de jante (16) coopérant avec deux dites butées (66, 66') solidaires 30 en rotation du moyeu (3), à savoir, une première butée constituant ledit élément de butée pour limiter le débattement angulaire à la fermeture du ressort (5) à la course angulaire al, et une deuxième butée pour limiter le débattement angulaire relatif entre la jante (1) et le moyeu (3) à ladite course angulaire a2. 4) Poulie selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au 35 moins une dite butée solidaire en rotation du moyeu (3) est disposée sur un élément limiteur (6) lié en rotation au moyeu (3). 5) Poulie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort (5) comporte entre ses spires au moins un insert (8) constituant ledit élément de butée pour limiter le débattement angulaire du ressort (5) à la fermeture à ladite course angulaire al et en ce que la jante (1) comporte au moins une butée de jante (16) coopérant au moins avec une butée (66) solidaire en rotation du moyeu (3) pour limiter le déplacement angulaire relatif entre la jante (1) et le moyeu (3) à ladite course angulaire a2. 6) Poulie selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une première face de butée d'une dite butée solidaire en rotation du 10 moyeu (3) comporte au moins une butée élastique (67).