FR2995958A1

FR2995958A1 - Systeme mecanique a embrayage unidirectionnel et alternateur comprenant un tel systeme

Info

Publication number: FR2995958A1
Application number: FR1258986A
Authority: FR
Inventors: Alain Gezault; Torbjorn Hedman; Romuald Lescorail; Ludovic Fenayon
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-03-28
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN103671622A; US20140083808A1; US9140316B2; FR2995958B1

Abstract

Ce système mécanique à embrayage unidirectionnel, tel qu'une poulie pour alternateur de véhicule automobile, comprend une première bague externe (60) et une deuxième bague interne (70) qui sont mobiles l'une par rapport à l'autre en rotation autour d'un axe central et délimitent entre elles, radialement par rapport à cet axe central, un logement annulaire (E1). Un mécanisme à roue libre comprend des organes (32) disposés dans le logement annulaire (E1). Au moins un roulement comprend des galets (42, 52) disposés dans le logement annulaire (E1). Les première et deuxième bagues (60, 70) sont communes au mécanisme à roue libre et au roulement. Les organes du mécanisme à roue libre disposés dans le logement annulaire sont des cames (32) en contact avec une première piste (626) formée par la première bague (60) et une deuxième piste (746) formée par la deuxième bague (70). Les première et deuxième pistes (626, 746) sont circulaires, centrées sur l'axe de rotation et dépourvues de rampe. Un alternateur peut comprendre un tel système mécanique conformé comme une poulie à embrayage unidirectionnel.

Description

SYSTEME MECANIQUE A EMBRAYAGE UNIDIRECTIONNEL ET ALTERNATEUR COMPRENANT UN TEL SYSTEME La présente invention concerne un système mécanique à embrayage unidirectionnel, tel qu'une poulie pour un alternateur de véhicule automobile. L'invention concerne également un alternateur comprenant, entre autres, un tel système mécanique, conformé comme une poulie à embrayage unidirectionnel. De manière connue, une courroie de transmission entraîne une couronne externe d'une poulie d'alternateur qui entraîne elle-même un arbre d'entrée de l'alternateur. En service, cette poulie est soumise à des variations de vitesse et de couple, notamment en raison de l'acyclisme du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Il existe différents moyens de lisser ces variations de vitesse et de couple, par exemple en disposant un dispositif d'embrayage unidirectionnel (« one-way clutch » ou « OWC » en Anglais), également appelée "roue libre", entre le moyeu et la couronne d'une telle poulie.

Dans un sens de rotation, le dispositif d'embrayage unidirectionnel transmet un couple de la couronne vers le moyeu de la poulie, tandis que, dans l'autre sens de rotation, le moyeu n'est pas entraîné par la couronne. FR-A-2 726 059 décrit un système mécanique de ce type dans lequel un embrayage à roue libre comprend des galets de serrage qui sont guidés dans une cage en étant calés contre des rampes de serrage ménagées à la périphérie d'une bague. Ainsi, les galets de serrage de l'embrayage à roue libre interagissent successivement avec les rampes de serrage de la bague. Cet état de la technique impose d'utiliser une bague pourvue de rampes, ce qui nécessite des opérations relativement complexes de mise en forme de ces rampes, nécessitant un personnel qualifié et des équipements élaborés, d'où un prix de revient élevé. En outre, le couple maximum transmissible avec ce genre de dispositif est relativement faible. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouveau système mécanique à embrayage unidirectionnel qui permet une transmission efficace de couple, selon un sens de rotation, et un fonctionnement en roue libre dans l'autre sens de rotation, tout en présentant un prix de revient en une robustesse attractifs. A cet effet, l'invention concerne un système mécanique à embrayage unidirectionnel, notamment une poulie pour alternateur de véhicule automobile, qui comprend une première bague externe et une deuxième bague interne mobiles l'une par rapport à l'autre en rotation autour d'un axe central et délimitant entre elles radialement par rapport à cet axe central un logement annulaire, un mécanisme à roue libre comprenant des organes disposés dans le logement annulaire, ainsi qu'au moins un roulement comprenant des galets disposés dans le logement annulaire. Dans ce mécanisme, les première et deuxième bagues sont communes au mécanisme à roue libre et au roulement. Conformément à l'invention, les organes du mécanisme à roue libre disposés dans le logement annulaire sont des cames en contact avec une première piste formée par la première bague et une deuxième piste formée par la deuxième bague, alors que les première et deuxième pistes sont circulaires, centrées sur l'axe de rotation et dépourvues de rampe.

Grâce à l'invention, les première et deuxième bagues peuvent être de fabrication relativement simple et bien maîtrisée, avec un prix de revient particulièrement attractif, du fait qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des rampes sur l'une ou l'autre de ces bagues. Il s'avère en outre que, par comparaison au matériel connu de FR-A-2 726 059, un mécanisme conforme à l'invention présente une robustesse améliorée, dans la mesure où il peut transmettre un couple plus élevé. En outre, en fonction de la géométrie des cames, ce mécanisme peut présenter une meilleure réactivité, c'est-à-dire un meilleur comportement en cas de changement de vitesse très rapide de l'organe menant, à savoir la couronne de la poulie. Enfin, Les cames ont un effet d'amortissement et de filtration des acyclismes à haute fréquence du moteur.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel système peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Le système comprend au moins deux roulements dont au moins un est à galets, les première et deuxième bagues étant communes au mécanisme à roue libre et aux deux roulements. - Le système comprend au moins deux roulements à galets disposés, le long de l'axe central, de part et d'autre du mécanisme à roue libre. - Chacune des première et deuxième bagues est constituée par une bande de métal estampée. - Une surface de la première bague qui définit la première piste et/ou une surface de la deuxième bague qui définit la deuxième piste est étagée et définit, outre la première piste et/ou la deuxième piste, une piste de roulement pour un corps roulant appartenant au roulement, la piste de roulement ayant un diamètre différent de la première piste et/ou de la deuxième piste. - La surface de la première bague qui définit la première piste et la surface de la deuxième bague qui définit la deuxième piste sont chacune pourvues de deux épaulements de transition entre, d'une part, la première ou la deuxième piste et, d'autre part, deux pistes de roulement disposées, le long de l'axe central, de part et d'autre de la première ou deuxième piste. - Les diamètres des deux pistes de roulement de la première ou de la deuxième bague sont respectivement inférieur et supérieur au diamètre de la première ou deuxième piste. - Chaque came comporte une surface de glissement externe en contact avec la première piste et une surface de glissement interne en contact avec la deuxième piste, dont les centres de courbure sont décalés l'un par rapport à l'autre. - Le mécanisme à roue libre comprend une cage et un organe élastique de rappel de chaque came en position. L'invention peut être mise en oeuvre avec tout type de système mécanique à embrayage unidirectionnel, par exemple un alternateur ou un compresseur d'air conditionné. Elle trouve toutefois une application particulière dans le domaine des alternateurs pour véhicule automobile. C'est pourquoi, l'invention a également pour objet un alternateur qui comprend un système mécanique tel que mentionné ci-dessus, conformé comme une poulie à embrayage unidirectionnel.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une poulie d'alternateur conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale d'un système mécanique conforme à l'invention, du type poulie d'alternateur, comprenant des roulements et un dispositif d'embrayage unidirectionnel disposés entre une couronne et un moyeu ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1 et - la figure 3 est une coupe partielle à plus grande échelle selon la ligne à la figure 2.

Sur les figures 1 à 3 est représentée une poulie 1 conforme à l'invention. Cette poulie 1 est adaptée pour équiper un alternateur de véhicule automobile, non représenté dans un but de simplification. La poulie 1 est centrée sur un axe central X1 et comprend une couronne externe 10, un moyeu interne 20, un dispositif d'embrayage unidirectionnel ou mécanisme à roue libre 30 et deux roulements 40 et 50 disposés de part et d'autre du dispositif 30 le long de l'axe Xl. Le dispositif 30, les roulements 40 et 50 et les bagues 60 et 70 sont disposés à l'intérieur d'un espace annulaire El qui est défini radialement entre la couronne 10 et le moyeu 20, lesquels sont mobiles l'un par rapport à l'autre en rotation autour de l'axe Xl, grâce aux roulements 40 et 50. Les roulements 40 et 50 sont identiques et comprennent chacun une série de galets 42, respectivement 52, et une cage 44, respectivement 54. Les galets 42 et 52 sont cylindriques et à section circulaire centrée sur un axe X4, respectivement X5, parallèle à l'axe Xl. En variante, d'autres roulements à corps roulants peuvent être utilisés à la place des roulements 40 et 50, par exemple des roulements à billes. La poulie 1 comprend également une bague externe 60 réalisée par estampage d'une feuille de métal et qui est solidaire, en rotation au moins, de la couronne 10. La poulie 1 comprend également une bague interne 70 également formée par estampage d'une plaque de métal et qui est solidaire, en rotation au moins, du moyeu 20. La surface radiale interne 62 de la bague 60 et la surface radiale externe 74 de la bague interne 70 sont chacune circulaires et centrées sur l'axe Xl, au niveau des galets 42 et 52 le long de l'axe Xl, de sorte qu'elles constituent des pistes 624, 625, 744 et 745 de roulement circulaires pour ces galets. Ainsi, les parties latérales des bagues 60 et 70 formant les pistes 624, 625, 744 et 745 appartiennent aux roulements 40 et 50. La poulie 1 comprend également deux joints 82 et 84 fixés sur la couronne 10 et pourvus chacun d'une lèvre en appui glissant contre une surface radiale externe du moyeu 20. Le mécanisme à roue libre 30 comprend, quant à lui, des cames de coincement 32 maintenues en place entre les bagues 60 et 70 par une cage 34. Les cames 32 sont respectivement en appui contre une zone centrale 626 de la surface 62 et une zone centrale 746 de la surface 74, ces zones centrales étant circulaires, centrées sur l'axe X1 et dépourvues de rampe ou de relief analogue. La zone 626 forme donc une piste cylindrique à section circulaire, centrée sur l'axe Xl, de contact des cames 32 sur la bague 60. Elle est située, axialement le long de l'axe Xl, entre les pistes de roulement 624 et 625 pour les galets 42 et 52. De la même façon, la zone centrale 746 de la surface 74 est définie, axialement le long de l'axe Xl, entre les pistes de roulement 744 et 745 des galets 42 et 52. Cette zone centrale 746 constitue une piste de contact pour les cames 32. Cette piste de contact est cylindrique à section circulaire, centrée sur l'axe Xl.

Les parties centrales des bagues 60 et 70 formant les pistes 626 et 746 appartiennent au mécanisme à roue libre 30. La surface 62 est formée par les pistes 624, 625 et 626, alors que la surface 74 est formée par les pistes 744, 745 et 745.

Ainsi, les bagues 60 et 70 appartiennent, pour partie, au mécanisme 30 et, pour partie aux roulements 40 et 50. Elles sont donc communes aux trois mécanismes 30, 40 et 50 disposés dans l'espace El. Un épaulement 627 est ménagé sur la surface 62 entre les pistes 624 et 626, de sorte que le diamètre D624 de la piste 624 est supérieur au diamètre D626 de la piste 626. Un autre épaulement 629 sépare les pistes 625 et 626, de sorte que le diamètre D625 de la piste 625 est inférieur au diamètre D626. De même, deux épaulements 747 et 749 sont respectivement prévus sur la surface 74 entre les pistes 744 et 746, d'une part, 745 et 746, d'autre part. Les diamètres D744 et D745 des pistes 744 et 745 sont respectivement inférieur et supérieur au diamètre D746 de la piste 746. Les épaulements 627, 629, 747 et 749 permettent de garantir la cylindricité des pistes 624, 625, 626, 744, 745 et 746, sans risque qu'elles soient coniques, malgré la longueur axiale relativement importante des surfaces 62 et 74. En variante, le sens des épaulements peut être inversé. Selon une autre variante, les épaulements d'une des surfaces 62 ou 74 peuvent être inversés l'un par rapport à l'autre. Selon une autre variante, un seul épaulement peut être prévu sur chaque surface 62 ou 74, ou plus de deux épaulements. Chacune des bagues 60 et 70 est particulièrement simple à réaliser, notamment du fait d'absence de rampe sur les surfaces 62 et 74, d'où un prix de revient attractif pour la poulie 1. La géométrie d'une came 32 ressort plus particulièrement de la figure 3. Cette came comporte une surface de glissement externe 322 destinée à être en contact avec la première piste 626, ainsi qu'une deuxième surface de glissement interne 324 destinée à être en contact avec la deuxième piste 746. Les centres de courbure respectifs C2 et C4 des surfaces 322 et 326 sont décalés l'un par rapport à l'autre, ce qui permet à chaque came 32 d'avoir un mouvement oscillant qui permet un mouvement de rotation de la bague 60 par rapport à la bague 70 dans le sens de la flèche Fi, mais bloque un mouvement inverse, dans le sens de la flèche F2 car les cames 32 basculent alors dans le sens de la flèche F3, ce qui entraîne le coincement et l'immobilisation des deux bagues 60 et 70 l'une par rapport à l'autre.

Par ailleurs, le dispositif à embrayage 30 peut comprendre un élément à ressort non représenté qui exerce sur chaque came 32 un effort élastique qui tend à ramener chaque came dans une position moyenne. La couronne 10 est équipée de gorges externes 12 conformées pour recevoir partiellement une courroie non représentée de transmission d'un couple, alors que le moyeu 20 définit un alésage interne 22 conformé pour recevoir l'arbre d'un alternateur et présentant des cannelures 24 facilitant la transmission d'un couple du moyeu 20 vers l'arbre de l'alternateur. Ainsi, un couple de transmission peut être transmis de la couronne 10 vers le moyeu 20, c'est-à-dire de la courroie non représentée vers l'arbre non représenté de l'alternateur lorsque la couronne tourne dans le sens de la flèche F10 à la figure 3 par rapport à l'arbre 20. En revanche, un couple en sens inverse, c'est-à-dire un couple correspondant à un déplacement de la couronne 10 dans le sens de la flèche F20 à la figure 3 n'est pas transmis car les cames 32 du dispositif d'embrayage unidirectionnel 30 glissent alors le long des pistes 626 et 746. Comme les parties constitutives du dispositif d'embrayage 30, c'est-à-dire les cames 32 et les surfaces 626 et 746 travaillent essentiellement en compression lors de la transmission d'un couple entre la couronne 10 et le moyeu 20, la poulie 1 est capable de transmettre un couple d'intensité relativement élevée, plus élevée que dans le cas où une des pistes 626 ou 746 serait pourvue de rampes, comme envisagé dans FR-A-2 726 059, de telles rampes ayant tendance à se déformer sous charge. En outre, la réactivité de la poulie 1, c'est-à-dire sa faculté à transmettre rapidement un couple est améliorée, notamment dans des conditions d'acyclisme haute fréquence du moteur qui entraîne la courroie non représentée et la couronne 10. En effet, les cames 32 ont un effet d'amortissement et permettent de filtrer ces acyclismes. Selon une autre variante non représentée de l'invention, le système 1 peut comprendre plus de deux roulements. En outre, deux roulements peuvent être disposés côte à côte, du même côté du mécanisme à roue libre 30. Les roulements peuvent ne pas tous être à galets.

Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes envisagées ci-dessus peuvent être combinées entre elles.

Claims

REVENDICATIONS1.- Système mécanique (1) à embrayage unidirectionnel (30), notamment poulie pour alternateur de véhicule automobile, comprenant : une première bague externe (60) et une deuxième bague interne (70) qui sont mobiles l'une par rapport à l'autre en rotation autour d'un axe central (X1) et délimitent entre elles, radialement par rapport à cet axe central, un logement annulaire (El ), un mécanisme à roue libre (30) comprenant des organes (32, 34) disposés dans le logement annulaire (El), au moins un roulement (40, 50) comprenant des galets (42, 52) disposés dans le logement annulaire (El), dans lequel la première bague (60) et la deuxième bague (70) sont communes au mécanisme à roue libre (30) et au roulement (40, 50), caractérisé en ce que : - les organes (32, 34) du mécanisme à roue libre disposés dans le logement annulaire comprennent des cames (32) en contact avec une première piste (626) formée par la première bague (60) et une deuxième piste (746) formée par la deuxième bague (70) et - les première et deuxième pistes (626, 746) sont circulaires, centrées sur l'axe de rotation (X1) et dépourvues de rampe.
2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux roulements (40, 50) dont au moins un est à galets (42, 52) et en ce que les première et deuxième bagues (60, 70) sont communes au mécanisme à roue libre et aux deux roulements.
3.- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux roulements (40, 50) sont à galets (42, 52) et disposés, le long de l'axe central (X1), de part et d'autre du mécanisme à roue libre.
4.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des première et deuxième bagues (60, 70) est constituée par une bande de métal estampée.35
5.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une surface (62) de la première bague (60) qui définit la première piste (626) et/ou une surface (74) de la deuxième bague (70) qui définit la deuxième piste (746) est étagée (627, 629, 747, 749) et définit, outre la première piste et/ou la deuxième piste, une piste de roulement (624, 625, 744, 745) pour un corps roulant (42, 52) appartenant au roulement (40, 50), la piste de roulement ayant un diamètre différent de la première piste (626) et/ou de la deuxième piste (746).
6.- Système selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que la surface (62) de la première bague (60) qui définit la première piste (626) et la surface (74) de la deuxième bague qui définit la deuxième piste (746) sont chacune pourvues de deux épaulements (627, 629, 747, 749) de transition entre, d'une part, la première ou la deuxième piste (626, 746) et, d'autre part, deux pistes de roulement (624, 625, 744, 745) disposées, le long de l'axe central, de part et d'autre de la première ou deuxième piste.
7.- Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les diamètres (D624, D625, D744, D745) des deux pistes de roulement (624, 625, 744, 745) de la première ou de la deuxième bague (60, 70) sont respectivement inférieur et supérieur au diamètre (D626, D746) de la première ou deuxième piste.
8.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque came (32) comporte une surface de glissement externe (322) en contact avec la première piste (626) et une surface de glissement interne (324) en contact avec la deuxième piste (746), dont les centres de courbure (02, 04) sont décalés l'un par rapport à l'autre.
9.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme à roue libre (30) comprend une cage (34).
10.- Alternateur caractérisé en ce qu'il comprend un système mécanique selon l'une des revendications précédentes conformé comme une poulie (1) à embrayage unidirectionnel.