Brevet FR2971317A1 — publié le 20120810

MODULE MECANIQUE COMPACT PERMETTANT D'EXERCER UN EFFORT AXIAL DANS UN ENSEMBLE D'ELEMENTS TOURNANTS. La présente invention concerne un module mécanique compact permettant d'exercer un effort axial dans un ensemble d'éléments tournants, lequel module peut être utilisé dans de nombreux ensembles mécaniques, tels que, à titre d'exemples, les boîtes de vitesses, les transmissions mécaniques et les embrayages de véhicules automobiles. Les modules mécaniques de pression, connus de l'art antérieur, sont généralement fixes et n'agissent que sur un élément tournant. Certains mécanismes de pression connus de l'art antérieur agissent sur des éléments tournants pour en modifier la vitesse. Ils ne sont pas adaptés à exercer un effort axial, en particulier un effort axial important, dans un ensemble d'éléments tournants à des vitesses différentes. Ainsi, à titre d'exemple, le document US 3 964 806 décrit un mécanisme de poussée, relativement encombrant, dans lequel un mouvement angulaire relatif entre deux plateaux de poussée, sensiblement parallèles, produit une poussée axiale. Entre les deux plateaux, des billes ou des rouleaux coopèrent avec les surfaces inclinées d'une rampe. Des moyens déformables sont prévus entre la rampe et un plateau de poussée la supportant de façon à permettre à la rampe d'être déplacée axialement à la commande initiale du mécanisme de manière à égaliser la charge entre les billes ou les rouleaux pour des commandes suivantes. Les moyens déformables sont réalisés en ayant une zone de contact entre la pièce d'un élément de la surface de rampe et son plateau de poussée. Ce mécanisme de poussée réalise une sorte de système de freinage destiné à immobiliser un élément tournant par rapport à un élément fixe. Le but de la présente invention est de fournir un module mécanique compact, par conséquent peu encombrant, facilement insérable dans un ensemble d'éléments tournants à des vitesses différentes, qui permette d'exercer un effort axial important dans ledit ensemble. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel module, qui soit de conception, de réalisation et de 5 montage simple, et qui soit fiable et économique. Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un module mécanique compact, qui comporte deux bagues d'appui, situées axialement de part et d'autre du module, pouvant tourner respectivement à la vitesse de l'un et de 10 l'autre de deux éléments tournants de l'ensemble mécanique dans lequel le module est inséré, et deux plateaux internes, parallèles entre eux, découplés en rotation des bagues d'appui, les deux faces en regard des deux plateaux internes étant, d'une part, munies d'une pluralité de rampes et, 15 d'autre part, séparées par des roulements, un mouvement angulaire d'un des deux plateaux internes ayant pour résultat de déplacer axialement un plateau relativement à l'autre et d'exercer, ainsi, un effort axial dans ledit ensemble mécanique d'éléments tournants. 20 Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, la pluralité de rampes de chaque face de plateau en regard de l'autre plateau est constituée de tronçons de rampes, adjacents, disposés « bout à bout » selon une couronne circulaire. 25 Selon le mode préféré de réalisation de l'invention également, chaque plateau interne est découplé de la bague d'appui qui lui est proche par des roulements intermédiaires, qui peuvent être constitués d'une rangée de billes, de rouleaux ou être des roulements à aiguilles. 30 Toujours selon le mode préféré de réalisation de l'invention, l'un des deux plateaux internes appelé aussi « premier plateau » - est arrêté en rotation par une chape, qui est en extension radiale dudit premier plateau, tandis qu'un mouvement angulaire peut être appliqué à l'autre 35 plateau - appelé aussi « second plateau » - de façon à permettre le déplacement du second plateau relativement au premier plateau et exercer, ainsi, un effort axial dans ledit ensemble d'éléments tournants. Le second plateau peut comporter un secteur denté périphérique, fixé sur ledit second plateau, permettant 5 d'entraîner ce dernier en rotation. Le mouvement angulaire du second plateau peut être réalisé par l'un des moyens d'entraînement suivants : vérin hydraulique, système récepteur hydraulique, moteur électrique muni d'un pignon, ou par tout autre moyen 10 équivalent de type connu en soi. Les roulements, qui séparent les deux faces en regard des deux plateaux internes, peuvent avantageusement être constitués de rouleaux, ou de billes, éventuellement être des roulements à aiguilles. 15 Dans le cas particulier d'un effort axial à exercer qui est relativement faible et d'une différence des vitesses des deux éléments tournants relativement faible également, les roulements peuvent être constitués simplement par des pièces de type rondelles ou plaques à faible coefficient de 20 frottement. De préférence, il est prévu une pièce de maintien munie de pattes flexibles pour maintenir axialement l'ensemble des pièces constitutives du module. En variante, il peut être prévu une rondelle élastique 25 pour le rappel des différentes pièces du module en l'absence d'effort axial exercé. Les deux bagues d'appui évoquées précédemment, situées de part et d'autre du module, sont solidaires en rotation, directement ou indirectement, respectivement de l'un et de 30 l'autre des deux éléments tournants. En variante, lesdites deux bagues d'appui peuvent ne pas être solidaires en permanence mais devenir solidaires desdits éléments tournants par le déplacement axial d'un plateau interne relativement à l'autre. 35 Enfin, l'ensemble comprenant deux éléments tournants peut être intégré à l'un des systèmes mécanique suivants : boîte de vitesses, transmission mécanique, embrayage de véhicule automobile. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'exemples de réalisation, non limitatifs de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée, en perspective, des différentes pièces mécaniques constitutives du module 10 mécanique compact selon la présente invention, - la figure 2 est une vue en perspective du module de la figure 1, assemblé, en position de repos, c'est-à-dire n'exerçant pas d'effort axial, - la figure 3 est une vue en perspective du module de 15 la figure 2, assemblé et en position de repos, selon un angle de vue opposé à celui de la figure 2, - la figure 4 est une vue représentant les rampes des plateaux internes et les rouleaux séparant les rampes, en position de repos du module, 20 - la figure 5 est une vue représentant les rampes des plateaux internes et les rouleaux séparant les rampes, en position d'activité du module, c'est-à-dire d'exercice d'une poussée ou pression axiale, - la figure 6 est une vue en perspective du module des 25 figures 1, 2 et 3 en position d'activité du module, - la figure 7 est une vue en perspective du module de la figure 6, selon un angle de vue opposé à celui de la figure 6, - la figure 8 est une vue en perspective, représentant 30 une première variante de réalisation du module mécanique selon l'invention, dite variante « à secteur denté », - la figure 9 est une vue en perspective, représentant une seconde variante de réalisation du module mécanique selon l'invention, dite variante « à rampes à billes », et 35 - la figure 10 est une vue en coupe longitudinale du module de la figure 9. En référence au dessin de la figure 1, on a représenté un exemple de réalisation du module mécanique compact de pression selon l'invention. Il comporte les pièces mécaniques suivantes . - une première bague d'appui, référencée 1, solidaire d'un premier élément tournant (non représenté), un premier plateau interne 3, désigné aussi « premier plateau », fixe, arrêté en rotation par la chape radiale 3B, et découplé de la bague 1 par une rangée de billes référencées collectivement 2, - un second plateau interne 5, désigné aussi « second plateau », qui est en appui sur le premier plateau 3 par l'intermédiaire de rouleaux référencés collectivement 4 et qui comporte une patte de mouvement 5B permettant d'appliquer, comme il sera expliqué plus loin dans le texte, un mouvement de rotation de faible amplitude angulaire audit flasque 5, - une seconde bague d'appui, référencée 7, en appui sur le second flasque 5 par l'intermédiaire d'une rangée de 20 billes référencées collectivement 6, - une rondelle 8, qui maintient les différentes pièces mécaniques décrites ci-dessus en contact, par l'intermédiaire de pattes de maintien référencées collectivement 8A. 25 Les faces en regard des deux flasques 3 et 5 comportent des rampes 3A, situées sur la face du flasque 3, et des rampes 5A, situées sur la face du flasque 5. Toutes les rampes d'une même face sont « bout à bout », dirigées selon des axes en tronçons d'arc de cercle qui forment un 30 cercle complet. En référence aux dessins des figures 4 et 5, lorsqu'on applique un mouvement angulaire au second plateau 5, par l'intermédiaire de la patte de mouvement 5B, les rouleaux 4 roulent sur les rampes 3A et 5A (figure 5), ce qui a pour 35 résultat un déplacement axial du second plateau 5. Ce mouvement angulaire, illustré par la référence « a » sur le dessin de la figure 6, consiste en un faible mouvement de rotation, désigné aussi « rotation partielle ». Le mouvement angulaire du plateau 5 a pour résultat également d'augmenter la longueur axiale du module, qui passe de Fo (état de repos) à El (le plateau 5 ayant été actionné). Au cours du déplacement axial qui fait suite au mouvement angulaire décrit ci-dessus, la bague d'appui 7 vient en contact avec l'élément tournant voisin (dans le cas où le contact entre la bague 7 et l'élément n'est pas permanent) et applique un effort relativement important, parce que démultiplié, sur ledit élément tournant. Si l'on applique un mouvement angulaire inverse au plateau 5, par l'intermédiaire de la patte de mouvement 5B, la pression sur l'élément tournant voisin de la bague d'appui 5 se relâche, les rouleaux 4 redescendent sur les rampes 3A et 5A et l'ensemble revient en position initiale illustrée par la figure 4. Le mouvement de retour à la position initiale est aidé par les pattes flexibles 8A qui jouent le rôle de ressorts. Les références 3C des figures 3 et 7 désignent des fentes en arc de cercle prévues dans le premier plateau 3 pour permettre le maintien des pattes de maintien 8A malgré le mouvement de rotation relatif de faible amplitude entre le plateau 3 et les autres pièces constitutives du module, en particulier le plateau 5. Les rouleaux 4, qui roulent sur les rampes 3A et 5A, peuvent être remplacés par des billes, éventuellement par des roulements de type « aiguilles ». De la même façon, la rangée de billes 2, comme la rangée de billes 6, peut être remplacée par des rouleaux, éventuellement par des roulements de type « aiguilles ». Dans les deux cas, le choix entre les billes, les rouleaux et les aiguilles se fait en fonction des efforts à exercer, des vitesses de rotation des éléments tournants, du volume disponible dans l'environnement de l'ensemble d'éléments tournants. Dans le cas particulier d'un effort axial à exercer relativement faible, d'une différence relativement faible des vitesses des deux éléments tournants, et si le rendement mécanique n'est pas primordial, on peut remplacer les roulements par des pièces de type « rondelles » ou « plaques » à faible coefficient de frottement, voir par un contact direct des différentes pièces mécaniques constitutives du module. Le mode d'entraînement en rotation du plateau 5, par l'intermédiaire de la patte 5B, peut être l'un des modes suivants, donnés seulement à titre d'exemples : vérin hydraulique, système récepteur hydraulique, moteur électrique muni d'un pignon. Comme montré sur la figure 8, également à titre d'exemple non limitatif de l'objet et de la portée de la présente invention, la patte de mouvement 5B peut être remplacée par une secteur denté 9. Dans ce cas, le mouvement angulaire ou rotation partielle est obtenu par rotation d'un pignon (non représenté) engrenant avec le secteur 9. Sur la figure 8 également, en variante, les pattes flexibles 8A de la pièce de maintien 8 sont remplacées par une rondelle élastique, de référence 10, pour le rappel des différentes pièces du module en l'absence d'effort axial exercé. En référence aux dessins des figures 9 et 10, on a représenté une autre variante de réalisation du module de l'invention, dans lequel les rouleaux 4 séparant les rampes 5A des rampes 3A sont remplacés par une rangée de billes référencées collectivement 4'. Le module mécanique de pression décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages 30 suivants . - il est compact, peu encombrant, facile à insérer dans un ensemble mécanique, - il permet d'appliquer des efforts relativement importants, sur des pièces tournant à des vitesses 35 différentes, - il est de conception, de réalisation et de montage simple, et - il est fiable et économique. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et/ou représentés ci-dessus à titre d'exemples ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS1. Module mécanique permettant d'exercer un effort axial dans un ensemble comprenant deux éléments tournants pouvant avoir des vitesses de rotation différentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux bagues d'appui (1, 7), situées de part et d'autre du module, pouvant tourner respectivement à la vitesse de l'un et de l'autre des deux éléments tournants, et deux plateaux internes (3, 5), parallèles entre eux, découplés en rotation des bagues d'appui (1, 7), les deux faces en regard des deux plateaux internes (3, 5) étant, d'une part, munies d'une pluralité de rampes (3A, 5A) et, d'autre part, séparées par des roulements (4), un mouvement angulaire d'un des deux plateaux internes (5) ayant pour résultat de déplacer axialement un plateau relativement à l'autre et d'exercer, ainsi, un effort axial dans ledit ensemble d'éléments tournants. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pluralité de rampes (3A, 5A) de chaque face de plateau (3, 5) en regard de l'autre plateau est constituée de tronçons de rampes, adjacents, disposés selon une couronne circulaire. 3. Module selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque plateau interne (3, 5) est découplé de la bague d'appui (1, 7) qui lui est proche par des roulements intermédiaires (2, 6). 4. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'un des deux plateaux internes - ou « premier plateau » (3) - est arrêté en rotation par une chape (3B), qui est en extension radiale dudit premier plateau (3), tandis qu'un mouvement angulaire peut être appliqué à l'autre plateau - ou « second plateau » (5) - de façon à permettre le déplacement d'un plateau relativement à l'autre et exercer un effort axial dans ledit ensemble d'éléments tournants. 5. Module selon La revendication 4, caractérisé en ce que le second plateau (5) comporte un secteur denté périphérique (9), fixé sur ledit second plateau (5), permettant d'entraîner ce dernier en rotation. 6. Module selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ledit mouvement angulaire du second plateau peut être réalisé par l'un des moyens d'entraînement suivants : vérin hydraulique, système récepteur hydraulique, moteur électrique muni d'un pignon. 7. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roulements (4), qui séparent les deux faces en regard des deux plateaux internes (3, 5), sont des billes. 8. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que les roulements intermédiaires (2, 6), qui permettent le « découplement » de chaque plateau interne (3, 5) avec la bague d'appui (1, 7) qui lui est proche, sont constitués par une rangée de billes. 9. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roulements (4), qui séparent les deux faces en regard des deux plateaux internes (3, 5), sont des rouleaux, éventuellement des aiguilles. 10. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que les roulements intermédiaires (2, 6), qui permettent le « découplement » de chaque plateau interne (3, 5) avec la bague d'appui (1, 7) qui lui est proche, sont constitués par des rouleaux, éventuellement des aiguilles. 11. Module selon les revendications 1 et 3, dans lequel l'effort axial à exercer est relativement faible et la différence des vitesses des deux éléments tournants relativement faible, caractérisé en ce que les roulements (2, 4, 6) sont constitués par des pièces de type rondelles ou plaques à faible coefficient de frottement. 12. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est prévu une pièce de maintien (8) munie de pattes flexibles (8A) pour maintenir axialement l'ensemble des pièces constitutives du module. 13. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est prévu une rondelle élastique (10) pour le rappel des différentes pièces du module en l'absence d'effort axial exercé. 14. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les deux bagues d'appui (1, 7), situées de part et d'autre du module, sont solidaires en rotation respectivement de l'un et de l'autre des deux éléments tournants. 15. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les deux bagues externes (1, 7), situées de part et d'autre du module ne sont pas solidaires en permanence respectivement de l'un et de l'autre des deux éléments tournants mais deviennent solidaires desdits éléments tournants par le déplacement axial d'un plateau interne relativement à l'autre. 16. Module selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que ledit ensemble comprenant deux éléments tournants peut être intégré à l'un des systèmes mécanique suivants : boîte de vitesses, transmission mécanique, embrayage.