FR3136266A3

FR3136266A3 - Dispositif et procédé d’embrayage unidirectionnel

Info

Publication number: FR3136266A3
Application number: FR2205400A
Authority: FR
Inventors: Franck Guigan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-06-04
Filing date: 2022-06-04
Publication date: 2023-12-08

Abstract

L’invention est un embrayage unidirectionnel qui relie mécaniquement deux arbres en déplaçant axialement le long d’un des arbres un élément d’embrayage solidaire en rotation de cet arbre pour le faire passer d’une position dite débrayée dans laquelle il n’est pas solidaire de l’autre arbre à une position dite embrayée dans laquelle il est solidaire de l’autre arbre et inversement. Le déplacement axial de cet élément d’embrayage est provoqué par le sens de rotation relatif des deux arbres. Figure de l’abrégé : Fig. 11

Description

Dispositif et procédé d’embrayage unidirectionnel

L’invention est un dispositif et un procédé mécanique d’embrayage unidirectionnel.

On connait des roues libres à cliquet, ainsi que des embrayages à clabots.

Problème technique

Les embrayages unidirectionnels existants sont fragiles et s’usent rapidement ou doivent être surdimensionnés, parce que la force de rotation est transmise par un élément de faible dimension qui est l’axe de rotation du cliquet pour une roue libre à cliquet, ou des billes qui transfèrent l’effort par des parties quasiment ponctuelles de leur surface pour les embrayages à clabots.

L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 13 qui représentent toutes des dispositifs ou partie de dispositifs selon l’invention. Un premier mode de mise en œuvre est représenté aux figures 1 à 3, et un second aux figures 4 à 13.

représente une vue en perspective d’une partie d’un dispositif selon l’invention dans un premier mode de mise en œuvre, comprenant un arbre A 1 et un arbre B 2, l’un quelconque étant l’arbre d’entrée et l’autre étant l’arbre de sortie, une moitié de l’arbre B n’est pas représentée pour permettre de voir l’intérieur de cet arbre : le support 10 de l’élément d’embrayage, non représenté, rendant ce dernier solidaire en rotation de l’arbre A, et la denture 20 de l’arbre 2.

représente une vue en perspective du dispositif de la , cette fois ci avec l’élément d’embrayage 3 muni de sa denture 30, et le ressort 31 qui pousse la denture 30 de l’élément d’embrayage vers la denture 20 de l’arbre B (non représenté). L’embrayage est ici en position embrayée.

représente une vue similaire à celle de la , mais le dispositif est ici en état débrayé. Le ressort 31 est compressé.

représente une vue en perspective d’une moitié de l’arbre B dans un second mode de mise en œuvre, dans lequel il comporte une denture dite denture de gorge 21.

représente une vue en perspective de l’arbre A muni de l’élément d’embrayage 3 dont il est solidaire en rotation, et qui comporte la denture 30

représente une vue en perspective de l’arbre 1 du même dispositif, muni du moyen dit sélecteur 4 dont la position varie en fonction de celle de l’élément d’embrayage. Il comporte une partie. Ce sélecteur peut tourner autour d’un axe perpendiculaire à l’arbre A et comporte à son extrémité une partie 40 qui peut coulisser dans la gorge 21 ou se mettre en biais et se coincer dedans. Cette partie 40 comporte un ergot 41 qui coopère avec les dents de la gorge 21. Il comporte aussi une partie flexible 42 qui est ici une lame de ressort, et qui permet un léger débattement angulaire entre la rotation de l’arbre B et celle du sélecteur.

représente une vue en perspective de l’ensemble du dispositif sans l’arbre B.

représente une vue en perspective de l’ensemble du dispositif avec la denture 20 de l’arbre B, en état débrayé.

représente le même dispositif en état embrayé. On peut constater que l’extrémité 40 du sélecteur n’est plus dans un plan perpendiculaire à l’axe commun de rotation des arbres A et B.

représente une vue en perspective de l’ensemble du dispositif avec la moitié de l’arbre B, en état embrayé.

représente le même dispositif en état débrayé. On peut constater que l’extrémité 40 du sélecteur n’est plus dans un plan perpendiculaire à l’axe commun de rotation des arbres A et B. L’ergot 41 du sélecteur vient alors se coincer entre deux dents de la gorge 21 (cachée par l’ergot 41 sur cette figure).

représente une coupe axiale du même dispositif d’embrayage unidirectionnel en état débrayé.

représente une coupe axiale du même dispositif d’embrayage unidirectionnel en état embrayé.

L’invention est un embrayage unidirectionnel comportant deux arbres A (1) et B (2), l’un étant entrant et l’autre sortant ou inversement, caractérisé en ce qu’il comporte un élément dit élément d’embrayage (3) solidaire en rotation dudit arbre A, ledit élément d’embrayage pouvant se déplacer le long de l’axe de rotation dudit arbre A, pour passer d’une position dite embrayée dans laquelle il coopère en rotation avec ledit arbre B à une position dite débrayée dans laquelle il ne coopère plus en rotation avec ledit arbre B, et en ce que le déplacement dudit élément d’embrayage le long dudit axe de rotation dudit arbre A dans une direction est provoqué par la rotation dans un sens dudit arbre A par rapport à l’arbre B, ledit élément d’embrayage s’éloignant de sa position dite embrayée pour un sens de rotation dudit l’arbre B par rapport audit arbre A et s’en rapprochant pour un sens de rotation inverse, étant précisé que l’on entend ci-avant et ci-après par deux éléments solidaires en rotation le fait que l’un quelconque d’entre eux peut être entraîné en rotation par l’autre

Description détaillée de l’invention

Le principe de la présente invention est de munir l’embrayage unidirectionnel d’un élément dit élément d’embrayage 3 solidaire en rotation d’un arbre A, et de permettre à cet élément d’embrayage de se déplacer le long de l’axe de rotation de l’arbre A, pour passer d’une position dite embrayée dans laquelle il coopère en rotation avec l’arbre B à une position dite débrayée dans laquelle il ne coopère plus en rotation avec cet arbre B.

Le déplacement de l’élément d’embrayage le long de l’axe de rotation de l’arbre A dans une direction est provoqué par la rotation dans un sens de cet arbre A par rapport à l’arbre B. Il s’éloigne de l’arbre B pour un sens de rotation de l’arbre B par rapport à l’arbre A ce qui provoque le débrayage du dispositif, et s’en rapproche pour un sens de rotation inverse qui provoque l’embrayage.

L’élément d’embrayage est avantageusement solidaire en rotation avec l’arbre A, mais cette solidarité peut être obtenue par une liaison entre ces deux éléments par un ressort, par exemple un ressort hélicoïdal. La solidarité de rotation n’est alors pas absolue en permanence, mais l’un quelconque de ces deux éléments peut quand même être entraîné en rotation par l’autre.

La coopération entre l’élément d’embrayage et l’arbre B se fait avantageusement par deux disques 30 et 20, le premier solidaire en rotation de l’élément d’embrayage et le second solidaire en rotation de l’arbre B. Ces disques ont avantageusement un plan de coopération perpendiculaire à l’axe de rotation de l’arbre A. Ils peuvent coopérer par adhérence mais plus avantageusement par dentures. Dans le cas dans lequel les arbres A et B ne sont pas coaxiaux, ces disques peuvent être remplacés par des cônes coopérant ensemble par adhérence ou par dentures.

Dans un mode de réalisation préféré, l’appui d’une surface de contact d’une dent d’une denture avec une dent de l’autre donne lieu à une force éloignant les deux disques l’un de l’autre pour un sens de rotation relatif de l’arbre A par rapport à l’arbre B et les rapprochant pour un sens de rotation relatif opposé. L’homme de l’art sait concevoir ce type de dents telles que représentées aux figures 2 à 4 et 5 à 13.

Dans une première version très simple et économique, le dispositif est muni d’un ressort 31 qui rapproche le disque solidaire en rotation de l’élément d’embrayage de celui de l’arbre B. Ce ressort peut avoir une force très faible car il ne joue aucun rôle de transmission du mouvement. Il sert uniquement à passer de l’état débrayé à l’état embrayé. Il suffit en effet d’un ressort de très faible force pour pousser l’élément d’embrayage en position embrayée, puisqu’il suffit qu’il fasse franchir à l’élément d’embrayage la position dans laquelle les extrémités extérieures des dents des deux dentures se trouvent dans le même plan. C’est ensuite la force due à l’inclinaison des plans de coopération des dentures qui assure la fin de ce déplacement et maintien l’élément d’embrayage en état d’embrayage. Le frottement entre les dentures peut ainsi être très faible dans l’état débrayé. Un moyen d’amortissement du déplacement axial de l’élément d’embrayage (non représenté) peut encore limiter ce frottement.

Les principaux avantages de ce premier mode de mise en œuvre sont la grande simplicité de conception, le faible prix de réalisation, et l’importance du couple auquel peut être soumis le dispositif dû au fait que les surfaces de coopération sont grandes et nombreuses.

Dans une seconde version perfectionnée qui a l’avantage de supprimer la plus grande partie des frottements en état débrayé, le dispositif est muni d’un moyen dit sélecteur 4 dont la position varie en fonction de celle de l’élément d’embrayage parce qu’il coopère d’une part avec l’élément d’embrayage, et d’autre part avec l’arbre B.

Le sélecteur tourne avantageusement autour d’un axe situé sur l’élément d’embrayage et perpendiculaire à son axe de rotation, et il coopère mécaniquement avec une gorge située à l’intérieur de l’arbre B. Les positions le long de l’axe de rotation de l’arbre A, de l’arbre B d’une part et du sélecteur d’autre part varient entre l’état embrayé et l’état débrayé, et à chaque position correspond une orientation différente du sélecteur.

Le sélecteur comporte une extrémité 40 coulissant librement dans la gorge de l’arbre B lorsque l’élément d’embrayage est dans sa position dite débrayée, mais se décale angulairement lorsqu’il est dans sa position dite embrayée de telle sorte qu’il se bloque dans la gorge. Le sélecteur est avantageusement muni d’une dent qui coopère avec la denture de gorge 21 pour garantir ce blocage.

Le passage de l’état de débrayage à l’état d’embrayage se fait en plusieurs étapes :
-1/ la rotation de l’arbre B par rapport à l’arbre A et donc à l’élément d’embrayage provoque la rotation du sélecteur ;
-2/ cette rotation du sélecteur provoque le déplacement de l’élément d’embrayage vers le disque de l’arbre B,
-3 l’appui des faces des dents des disques dans le sens devant provoquer un embrayage provoque un rapprochement des deux disques ;
-4/ ce rapprochement des deux disques se poursuit jusqu’à ce que les dentures 20 et 30 soient totalement encastrées l’une dans l’autre.

Le passage de l’état d’embrayage à l’état de débrayage se fait en plusieurs étapes :
-1/ l’appui des faces des dents des disques dans le sens devant provoquer un débrayage provoque un écartement des deux disques ;
-2/ cet écartement des deux disques provoque le blocage du sélecteur dans la gorge de l’arbre B
-3/ Ce blocage provoque la poursuite de l’écartement des deux disques jusqu’à ce les pointes de leurs dentures ne se touchent plus.

Le sélecteur comporte avantageusement une partie flexible 42 permettant un déplacement angulaire limité de l’élément d’embrayage lorsque ce dernier est bloqué dans la gorge. Cela permet aux dentures 20 et 30 de l’arbre B et de l’élément d’embrayage de s’encastrer complètement alors que le sélecteur pourrait bloquer l’élément d’embrayage en rotation par rapport à l’arbre B.

L’invention est aussi un procédé d’embrayage unidirectionnel mettant en œuvre un embrayage unidirectionnel tel que l’un quelconque de ceux décrits plus haut.

Applications

Les principales applications de la présente invention sont toutes celles des roues libres : le pignon de la roue arrière des bicyclettes, le démarreur à ficelle (tondeuses, tronçonneuses, modèles réduits), le démarreur des moteurs à combustion, le rotor principal des hélicoptères. le mécanisme de remontage des pendules à poids, le mécanisme de remontage des montres automatiques, les transmissions manuelles et automatiques, les convoyeurs, les clés à cliquet et de nombreuses machines.

Claims

Embrayage unidirectionnel comportant deux arbres A (1) et B (2), l’un étant entrant et l’autre sortant ou inversement, caractérisé en ce qu’il comporte un élément dit élément d’embrayage (3) solidaire en rotation dudit arbre A, ledit élément d’embrayage pouvant se déplacer le long de l’axe de rotation dudit arbre A, pour passer d’une position dite embrayée dans laquelle il coopère en rotation avec ledit arbre B à une position dite débrayée dans laquelle il ne coopère plus en rotation avec ledit arbre B, et en ce que le déplacement dudit élément d’embrayage le long dudit axe de rotation dudit arbre A dans une direction est provoqué par la rotation dans un sens dudit arbre A par rapport audit arbre B, ledit élément d’embrayage s’éloignant de sa position dite embrayée pour un sens de rotation dudit l’arbre B par rapport audit arbre A et s’en rapprochant pour un sens de rotation inverse, étant précisé que l’on entend ci-avant et ci-après par deux éléments solidaires en rotation le fait que l’un quelconque d’entre eux peut être entraîné en rotation par l’autre.
Embrayage unidirectionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coopération entre ledit élément d’embrayage et ledit arbre B se fait par deux disques (30) et (20), l’un solidaire en rotation dudit élément d’embrayage et l’autre solidaire en rotation dudit arbre B, dont le plan de coopération est perpendiculaire audit axe de rotation de l’arbre A, ces deux disques pouvant coopérer par adhérence ou par dentures.
Embrayage unidirectionnel selon la revendication 2 dont les deux disques coopèrent par dentures, caractérisé en ce que l’appui d’une surface de contact d’une dent d’une desdites dentures avec une dent de l’autre desdites dentures donne lieu à une force éloignant les deux disques l’un de l’autre pour un sens de rotation relatif de l’arbre A par rapport à l’arbre B et les rapprochant pour un sens de rotation relatif opposé.
Embrayage unidirectionnel selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu’il est muni d’un ressort (31) qui rapproche ledit disque solidaire en rotation dudit élément d’embrayage dudit disque solidaire dudit arbre B.
Embrayage unidirectionnel selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il est muni d’un moyen dit sélecteur (4) dont la position varie en fonction de celle dudit élément d’embrayage parce qu’il coopère d’une part avec ledit élément d’embrayage, et d’autre part avec ledit arbre B.
Embrayage unidirectionnel selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit sélecteur peut tourner autour d’un axe situé sur ledit élément d’embrayage et perpendiculaire à son axe de rotation, et coopère mécaniquement avec une gorge (21) située à l’intérieur dudit arbre B.
Embrayage unidirectionnel selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit sélecteur comporte une extrémité (40) coulissant librement dans ladite gorge lorsque ledit élément d’embrayage est dans sa position dite débrayée, mais se décale angulairement lorsque ledit élément est dans sa position dite embrayée, de telle sorte qu’il se bloque dans ladite gorge.
Embrayage unidirectionnel selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce qu’il comporte une partie flexible (42) permettant un déplacement angulaire limité entre ledit arbre B et ledit élément d’embrayage lorsque ce dernier est bloqué dans ladite gorge dudit arbre B.
Embrayage unidirectionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un moyen d’amortissement du déplacement axial de l’élément d’embrayage.
Procédé d’embrayage unidirectionnel mettant en œuvre un embrayage unidirectionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes.