Mécanisme d'accouplement à roue libre. L'objet de la présente invention est un mécanisme d'accouplement à roue libre, dans lequel un arbre n'entraîne une roue pivotée folle sur lui que lorsqu'il tourne dans un sens par rapport à cette roue, cette dernière étant libre lorsque l'arbre tourne dans l'autre sens.
Les mécanismes d'accouplement à roue libre connus jusqu'à ce jour sont. générale ment constitués par une roue à rochet avec laquelle sont- en, prise un ou plusieurs cliquets munis chacun d'un ressort, ces cliquets étant pivotés sur une pièce solidaire de l'arbre, par exemple. On connaît également des mécanis mes dans lesquels leur constructeur est par venu à supprimer l'emploi des ressorts, sour ces de nombreux dérangements. On est même parvenu à construire des mécanismes dans lesquels les cliquets sont disposés à- l'inté rieur de la roue avec laquelle ils sont en prise, afin de réduire les dimensions du mé canisme.
Le principal inconvénient de ces derniers réside cependant dans le fait qu'il devient nécessaire de prévoir une denture intérieure généralement malaisée à tailler. Afin de supprimer un tel taillage, on a aussi songé à constituer la denture intérieure à l'aide de goupilles circulaires plantées en forme de couronne dans une plaque. Dans ce dernier cas, il faut toutefois usiner les gou pilles, ajuster leurs emplacements et finale ment les mettre en place, ce qui augmente le prix de revient de ces mécanismes.
Le mécanisme faisant l'objet de l'invention a pour but de parer à ces différents inconvé- nients. Il est. caractérisé par un dispositif d'embrayage à friction disposé à l'intérieur 1 d'une creusure circulaire de ladite roue, et par des moyens que présente ledit arbre pour faire appuyer une partie dudit dispositif con tre la paroi latérale de ladite creusure et en- , traîner ladite roue grâce à la-friction dévelop pée entre ledit dispositif et ladite paroi lors que l'arbre tourne dans un sens par .rapport à ladite roue, les mêmes moyens écartant ledit dispositif de ladite paroi en laissant la roue , libre, lorsque l'arbre tourne dans l'autre sens.
Ce mécanisme présente sur ceux connus jusqu'à présent l'avantage d'assurer entre l'arbre et la roue pivotée folle sur lui une liaison presque instantanée, ce qui ne peut pas être le cas avec un mécanisme comprenant une roue dentée et des cliquets avec ou sans ressorts. Il faut en effet toujours compter dans ces derniers avec un chemin perdu cor respondant en moyenne à un demi-entre-dent de ladite roue dentée.
Le dessin annexe montre, à titre d'exem ple, trois formes d'exécution du mécanisme faisant l'objet de l'invention.
- La fig. 1 est une vue en plan de la pré- c mière forme d'exécution, le couvercle étant enlevé.
La fig. 2 est une coupe diamétrale corres pondante.
La fi-. 3 est -une vue en plan de la seconde s forme d'exécution, analogue à la fig. 1, et la fig. 4 est une vue analogue aux fig. 1 et 3 de la troisième forme d'exécution. Dans la première forme d'exécution, une roue dentée 1 est pivotée folle sur un arbre 2. Cette roue présente une creusure circulaire 3, dont la paroi latérale 4 est lisse. Une plaque 5 en forme de couronne circulaire est logée à l'intérieur de cette creusure et en remplit approximativement tout l'espace.
Le diamètre intérieur de cette plaque est légèrement. plus grand que le diamètre de l'arbre, tandis que son diamètre extérieur est légèrement. plus faible que celui de la creusure de la roue. Son épaisseur est légèrement plus faible que la profondeur de la creusure. A mi-distance entre l'arbre et la paroi latérale de la creu- sure, une découpure circulaire 6 est pratiquée dans ladite plaque. Cette dernière est en outre découpée en 7 sensiblement suivant le rayon de la roue, passant par le centre de la décou pure 6.
Cette découpure 7 est élargie du côté de l'arbre et forme un logement 8 contenant. un nez 9 venu de fabrication avec l'arbre.
Un levier 10 dont l'épaisseur est sensible ment égale à celle de ladite plaque est logé à l'intérieur des découpures 6 et 7. Ce levier présente une partie circulaire en forme de rotule 11, s'adaptant à la forme de la décou pure correspondante 6 de ladite plaque. Le levier 10 est ainsi articulé dans cette plaque et peut pivoter autour de sa rotule. Ce levier comprend en outre deux bras 12 et 13. Le bras intérieur 12 est disposé sensiblement suivant un rayon de ladite roue, tandis que le bras extérieur 13 forme un angle avec cette direction. Les deux bras sont attachés à la rotule en des points sensiblement diamétraux et ils forment entre eux un angle obtus, voisin de 180 .
La plaque 5 et le levier 10 sont situés dans le même plan et constituent deux organes d'un dispositif d'embrayage à friction disposé entièrement dans la creusure 3.
Un couvercle 14, retenu dans un épaule ment 15 de la roue 1, maintient la plaque 5 et le levier 10 en place à l'intérieur de la creusure 3.
Le fonctionnement de ce mécanisme ressort clairement de la description et en particulier de la fig. 1. Lorsque l'arbre 2 tourne senes- trorsum, son nez 9, logé à l'extérieur de l'angle défini par les bras 12 et 18 du levier 10, appuie contre l'extrémité du bras 12 et fait pivoter le levier 10 dextrorsum autour de sa rotule 11. De ce fait, l'extrémité du bras 13 appuie contre la paroi latérale 4 de la creusure 3. La friction engendrée entre l'extrémité de ce bras de levier 13 et ladite paroi assure l'entraînement de la roue 1 par l'arbre 2.
On remarquera que la valeur de la friction augmente lorsque l'angle entre le bras 13 et le rayon de la roue passant par le centre de la rotule diminue. Cet angle ne peut toutefois pas être choisi plus petit qu'une cer taine limite, sinon le bras 13 risquerait, en raison de son ébat, de basculer de l'autre côté de la direction radiale définie par le centre de la rotule sans assurer de friction avec la paroi latérale de la, creusure de la roue.
Lorsque l'arbre tourne dextrorsum, le nez 9 appuie contre le fond du logement 8 et en traîne la plaque 5 qui entraîne à son tour le levier 10. Si l'extrémité du bras 13 est encore en contact avec la paroi 4, le levier basculera simplement senestrorsum autour de sa rotule en laissant la roue 1 libre.
Ce mécanisme a l'avantage de fonctionner presque sans chemin perdu, car l'entraîne ment. de la roue 1 est assuré peu après que le nez 9 de l'arbre a appuyé sur le bras de levier 12; tandis que la roue est presque immé diatement. libérée, aussitôt que l'arbre 2 tourne dans l'autre sens.
Un- autre avantage de ce mécanisme com paré aux mécanismes à cliquets sans ressorts réside dans le fait qu'aucun de ses organes essentiels n'est soumis à des frottements notoires. L'usure est donc pratiquement nulle, car l'entraînement de la roue par le levier 10 se fait sans glissement. Cet entraînement est assuré plutôt par un arc-boutement du levier contre la paroi latérale de la creusure de la roue que par un frottement de glissement: Dans la deuxième forme d'exécution, on retrouve une roue 1 et un arbre 2 identiques à ceux décrits dans la. première forme d'exé cution.
La plaque 5 et le levier 10 de la pre mière forme d'exécution sont remplacés ici par les deux organes 16 et 17, constitués par des plaques en forme de demi-couronnes cir culaires. Ces deux organes remplissent appro ximativement tout l'espace défini par la creu sure 3, compris entre l'arbre et la paroi laté rale 4 de la creusure. Ces deux plaques ont la même épaisseur, qui correspond sensible ment à la profondeur de ladite creusure. Elles sont articulées l'une sur l'autre en un point situé approximativement à mi-distance entre l'arbre 2 et la paroi 4.
Cette articulation est assurée par une projection 18 terminée par une partie en forme de rotule 19 de la plaque 16, cette rotule étant logée dans une décou pure 20 de forme correspondante de la plaque 17. Dans chacune desdites plaques est découpé en outre un dégagement 21 présentalit une face 22 disposée approximativement suivant un rayon et une face 23 inclinée par rapport à ce rayon. Ces deux dégagements servent à loger deux nez 24 solidaires de l'arbre.
La forme de ces nez correspond sensiblement à celle desdits dégagements. Ils sont situés en des points sensiblement diamétraux de l'arbre et le diamètre défini par les logements 21 de ces nez est sensiblement perpendiculaire nu rayon passant par le centre de la rotule 19, lorsque le mécanisme est mis en place.
Un couvercle identique à celui décrit dans la première forme d'exécution est prévu ici aussi afin de maintenir les deux plaques 16 et 17 en place.
Le fonctionnement du mécanisme dans: cette seconde forme d'exécution est analogue à celui du mécanisme décrit ci-dessus.
Lorsque l'arbre 2 tourne senestrorsum, les faces arrondies des nez s'appuyant contre les faces inclinées correspondantes. 23 de leurs logements tendent à écarter les deux plaques 16 et 17 l'une de l'autre, appuyant ainsi leur face latérale extérieure contre la paroi laté rale 4 de la creusure 3 de la roue 1, et engen drant de cette manière une friction entre ces plaques et ladite paroi, friction qui assure l'entraînement de la roue 1.
Lorsque l'arbre 2 tourne dextrorsum, les faces radiales des nez 24 appuy ent contre les faces correspondantes 22 de leurs logements et les deux plaques 16 et 17 tournent seules avec l'arbre 2 en laissant la roue 1 libre.
L'entraînement de la roue 1 est assuré ici plutôt par le frottement de glissement entre les surfaces de contact des deux pla ques 16 et 17 et la paroi 4 et il ne saurait être question d'un arc-boutement comme c'était le cas pour le levier 10. L'expérience a montré cependant que l'entraînement de la roue avait lieu sans. aucun glissement dans les applications envisagées et que ce méca nisme présentait les mêmes avantages que ceux mentionnés à propos du premier méca nisme décrit, cela en tous cas. lorsque le cou ple à transmettre à la roue 1 ne dépasse pas certaines limites.
La troisième forme d'exécution (fig. 4) est analogue à la première. Outre la roue 1, pré sentant la creusure 3 à paroi latérale 4 lisse et l'arbre 2, on y retrouve encore la plaque 5 découpée en 6, pour recevoir la rotule 25 du levier 26, et en 7 sensiblement suivant le rayon passant par le centre de la découpure 6.
Dans cette forme d'exécution, le nez de l'arbre est remplacé par une fraisure<B>27</B> de profil arrondi et allongée dans la direction d'une des génératrices de l'arbre. L'extrémité du bras 28 du levier,26, de forme analogue à celle de la fraisure 27, s'engage dans cette der nière. Le bras extérieur du levier 26 est coudé sensiblement à l'équerre et se rattache à ladite rotule 25 par une première partie 29 disposée à peu près radialement, tandis que la seconde partie 30 s'étend le long de la paroi 4. Cette dernière partie porte un bec 31, destiné à entrer en contact avec la paroi 4.
La décou pure 7 de la plaque 5 est élargie vers féxté- rieur en 32 de manière à former un logement contenant la partie 30 du levier 26.
Le fonctionnement du mécanisme consti tuant cette troisième forme d'exécution est analogue à celui de la première.
Lorsque l'arbre 2 tourne senestrorsum.la fraisure 27 fait pivoter le levier 26 dextror- sum et appuie le bec 31 contre la paroi 4, ce qui entraîne la roue 1. .
Si l'arbre tourne dextrorsum, la fraisure 27.fait pivoter le levier 26. senestrorsum, en appuie la partie 30 contre la paroi 32 de la découpure de la plaque 5 et entraîne cette dernière en laissant la roue 1 libre.
Le levier coudé 26 assure un embrayage phis souple entre l'arbre 2 et la roue 1 que le levier 10 de la première forme d'exécution.
Cette troisième forme d'exécution convien dra plus particulièrement dans les cas où le couple transmis par l'arbre est relativement grand ou également dans les cas où un arbre de petit moment d'inertie se met en rotation avec une accélération élevée, ce qui peut en traîner un choc du levier contre la paroi laté rale de la creusure de la roue. Il pourrait arriver dans de tels cas, qu'un levier consti tué comme celui de la fig. 1, se bloque entre la paroi latérale 4 et l'arbre 2 en sollicitant l'une ou l'autre des parties en contact au-delà des limites d'élasticité, ce qui en entraînerait une déformation permanente.
En outre, une rotation ultérieure de l'arbre, dans le sens pour lequel la roue 1 est libre, pourrait être sensiblement entravée si le levier était arc- bouté trop fortement entre ladite paroi et l'arbre.
Ces inconvénients n'existent pas dans la troisième forme d'exécution où le coude du levier peut réagir élastiquement si le couple de l'arbre est transmis d'une façon subite.
Dans les trois exemples décrits, nous avons considéré une roue 1 dentée pour assurer la transmission à d'autres organes de rotation dans un sens d'un arbre moteur 2, cela par l'intermédiaire d'engrenages. Il est cependant bien clair que cette transmission pourrait tout aussi bien être assurée par une poulie lisse et une courroie ou une poulie à gorge et un câble ou tout autre moyen approprié.
Le mécanisme faisant l'objet de l'invention est particulièrement utile dans les cas où ses dimensions sont réduites, d±,. sorte que le tail- lage d'une denture intérieure pour réaliser un des mécanismes à cliquet mentionnés ci- dessus est pratiquement exclu.
Ce mécanisme conviendra donc particulièrement dans les pièces d'horlogerie, mais il peut sans autre être appliqué dans d'autres domaines, ainsi par exemple dans les machines automatiques où la rotation alternative d'un arbre de com mande doit faire avancer, par exemple, une bande à usiner par intermittence. On peut également envisager d'utiliser ce mécanisme, par exemple, dans la construction des bicy clettes.
D'une manière générale, le mécanisme fai sant. l'objet de la présente invention peut. rem placer tous les mécanismes d'accouplement à roue libre appliqués en mécanique générale.
Freewheel coupling mechanism. The object of the present invention is a freewheeling coupling mechanism, in which a shaft drives an idle pivoted wheel on it only when it rotates in one direction with respect to this wheel, the latter being free when l tree turns in the other direction.
The freewheel coupling mechanisms known to date are. generally constituted by a ratchet wheel with which are engaged one or more pawls each provided with a spring, these pawls being pivoted on a part integral with the shaft, for example. Mechanisms are also known in which their manufacturer has come to eliminate the use of springs, sour these numerous troubles. We have even succeeded in constructing mechanisms in which the pawls are arranged inside the wheel with which they are engaged, in order to reduce the dimensions of the mechanism.
The main drawback of the latter, however, lies in the fact that it becomes necessary to provide internal teeth which are generally difficult to cut. In order to eliminate such cutting, consideration has also been given to constituting the internal teeth using circular pins planted in the form of a crown in a plate. In the latter case, however, it is necessary to machine the pins, adjust their locations and finally put them in place, which increases the cost price of these mechanisms.
The purpose of the mechanism which is the subject of the invention is to overcome these various drawbacks. It is. characterized by a friction clutch device disposed inside a circular recess of said wheel, and by means provided by said shaft for pressing part of said device against the side wall of said recess and in- , dragging said wheel thanks to the friction developed between said device and said wall when the shaft rotates in one direction with respect to said wheel, the same means separating said device from said wall leaving the wheel, free, when the shaft turns in the other direction.
This mechanism has the advantage over those known until now of ensuring between the shaft and the idle wheel pivoted on it an almost instantaneous connection, which cannot be the case with a mechanism comprising a toothed wheel and pawls. with or without springs. In fact, it is always necessary to count in the latter with a lost path corresponding on average to a half-gap of said toothed wheel.
The accompanying drawing shows, by way of example, three embodiments of the mechanism forming the subject of the invention.
- Fig. 1 is a plan view of the first embodiment with the cover removed.
Fig. 2 is a corresponding diametral section.
The fi-. 3 is a plan view of the second embodiment, similar to FIG. 1, and fig. 4 is a view similar to FIGS. 1 and 3 of the third embodiment. In the first embodiment, a toothed wheel 1 is rotated idly on a shaft 2. This wheel has a circular hollow 3, the side wall 4 of which is smooth. A plate 5 in the form of a circular crown is housed inside this recess and fills approximately the entire space.
The inner diameter of this plate is slightly. larger than the diameter of the shaft, while its outer diameter is slightly. weaker than that of the wheel hollow. Its thickness is slightly less than the depth of the recess. Halfway between the shaft and the side wall of the hollow, a circular cutout 6 is made in said plate. The latter is also cut into 7 substantially along the radius of the wheel, passing through the center of the pure cutout 6.
This cutout 7 is widened on the side of the shaft and forms a housing 8 containing it. a nose 9 from manufacture with the shaft.
A lever 10, the thickness of which is substantially equal to that of said plate, is housed inside the cutouts 6 and 7. This lever has a circular part in the form of a ball joint 11, adapting to the shape of the pure cutout. corresponding 6 of said plate. The lever 10 is thus articulated in this plate and can pivot around its ball joint. This lever further comprises two arms 12 and 13. The inner arm 12 is arranged substantially along a radius of said wheel, while the outer arm 13 forms an angle with this direction. The two arms are attached to the patella at substantially diametrical points and they form an obtuse angle between them, close to 180.
The plate 5 and the lever 10 are located in the same plane and constitute two members of a friction clutch device disposed entirely in the recess 3.
A cover 14, retained in a shoulder 15 of the wheel 1, holds the plate 5 and the lever 10 in place inside the recess 3.
The operation of this mechanism emerges clearly from the description and in particular from FIG. 1. When the shaft 2 turns senes- trorsum, its nose 9, housed outside the angle defined by the arms 12 and 18 of the lever 10, presses against the end of the arm 12 and rotates the lever 10. dextrorsum around its ball 11. As a result, the end of the arm 13 presses against the side wall 4 of the recess 3. The friction generated between the end of this lever arm 13 and said wall ensures the drive of the wheel 1 by shaft 2.
It will be noted that the value of the friction increases when the angle between the arm 13 and the radius of the wheel passing through the center of the ball joint decreases. This angle cannot however be chosen smaller than a certain limit, otherwise the arm 13 would risk, because of its swing, to tilt to the other side of the radial direction defined by the center of the ball joint without ensuring friction with the side wall of the wheel hollow.
When the shaft turns dextrorsum, the nose 9 presses against the bottom of the housing 8 and drags the plate 5 which in turn drives the lever 10. If the end of the arm 13 is still in contact with the wall 4, the lever will simply swing senestrorsum around its ball joint, leaving the wheel 1 free.
This mechanism has the advantage of functioning almost without lost path, because the drive. of the wheel 1 is secured shortly after the nose 9 of the shaft has pressed on the lever arm 12; while the wheel is almost immediately. released, as soon as shaft 2 turns in the other direction.
Another advantage of this mechanism compared to ratchet mechanisms without springs lies in the fact that none of its essential members is subjected to noticeable friction. The wear is therefore practically zero, because the drive of the wheel by the lever 10 takes place without slipping. This drive is provided rather by an arching of the lever against the side wall of the hollow of the wheel than by sliding friction: In the second embodiment, there is a wheel 1 and a shaft 2 identical to those described. in the. first form of execution.
The plate 5 and the lever 10 of the first embodiment are replaced here by the two members 16 and 17, formed by plates in the form of circular half-crowns. These two bodies fill the entire space defined by the hollow 3, included between the shaft and the side wall 4 of the hollow, appr ximately. These two plates have the same thickness, which corresponds substantially to the depth of said recess. They are articulated on each other at a point located approximately halfway between the shaft 2 and the wall 4.
This articulation is provided by a projection 18 terminated by a part in the form of a ball joint 19 of the plate 16, this ball joint being housed in a pure recess 20 of corresponding shape of the plate 17. In each of said plates is further cut a clearance 21 presentalit a face 22 disposed approximately along a radius and a face 23 inclined relative to this radius. These two clearances serve to accommodate two noses 24 integral with the shaft.
The shape of these noses corresponds substantially to that of said clearances. They are located at substantially diametrical points of the shaft and the diameter defined by the housings 21 of these noses is substantially perpendicular to the radius passing through the center of the ball joint 19, when the mechanism is in place.
A cover identical to that described in the first embodiment is also provided here in order to hold the two plates 16 and 17 in place.
The operation of the mechanism in: this second embodiment is similar to that of the mechanism described above.
When shaft 2 turns senestrorsum, the rounded faces of the noses resting against the corresponding inclined faces. 23 of their housings tend to move the two plates 16 and 17 away from each other, thus pressing their outer side face against the side wall 4 of the recess 3 of the wheel 1, and in this way causing friction between these plates and said wall, friction which drives the wheel 1.
When the shaft 2 turns dextrorsum, the radial faces of the noses 24 press against the corresponding faces 22 of their housings and the two plates 16 and 17 turn alone with the shaft 2, leaving the wheel 1 free.
The drive of the wheel 1 is provided here rather by the sliding friction between the contact surfaces of the two plates 16 and 17 and the wall 4 and there can be no question of an overhang as was the case. for lever 10. However, experience has shown that the wheel is driven without. no slippage in the applications envisaged and that this mechanism had the same advantages as those mentioned with regard to the first mechanism described, that in any case. when the torque to be transmitted to the wheel 1 does not exceed certain limits.
The third embodiment (fig. 4) is similar to the first. In addition to the wheel 1, having the hollow 3 with a smooth side wall 4 and the shaft 2, there is also the plate 5 cut into 6, to receive the ball 25 of the lever 26, and at 7 substantially along the radius passing through the center of the cutout 6.
In this embodiment, the nose of the shaft is replaced by a countersink <B> 27 </B> of rounded profile and elongated in the direction of one of the generatrices of the shaft. The end of the arm 28 of the lever, 26, similar in shape to that of the countersink 27, engages in the latter. The outer arm of the lever 26 is bent substantially square and is attached to said ball joint 25 by a first part 29 disposed approximately radially, while the second part 30 extends along the wall 4. The latter part carries a spout 31, intended to come into contact with the wall 4.
The pure cutout 7 of the plate 5 is widened outwardly at 32 so as to form a housing containing the part 30 of the lever 26.
The operation of the mechanism constituting this third embodiment is similar to that of the first.
When the shaft 2 turns senestrorsum, the countersink 27 rotates the dextror- sum lever 26 and presses the spout 31 against the wall 4, which drives the wheel 1..
If the shaft rotates dextrorsum, the countersink 27. makes the lever 26. senestrorsum pivot, pressing the part 30 against the wall 32 of the cutout in the plate 5 and drives the latter leaving the wheel 1 free.
The bent lever 26 provides a phis flexible clutch between the shaft 2 and the wheel 1 than the lever 10 of the first embodiment.
This third embodiment is more particularly suitable in cases where the torque transmitted by the shaft is relatively large or also in cases where a shaft of small moment of inertia is rotated with high acceleration, which may drag the lever against the side wall of the wheel recess. It could happen in such cases, that a lever constituted like that of fig. 1, is blocked between the side wall 4 and the shaft 2 by stressing one or other of the parts in contact beyond the elastic limits, which would cause permanent deformation.
In addition, a subsequent rotation of the shaft, in the direction in which the wheel 1 is free, could be appreciably hampered if the lever were braced too strongly between said wall and the shaft.
These drawbacks do not exist in the third embodiment where the elbow of the lever can react elastically if the torque from the shaft is transmitted suddenly.
In the three examples described, we have considered a toothed wheel 1 to ensure transmission to other rotating members in one direction of a motor shaft 2, this by means of gears. However, it is quite clear that this transmission could just as well be provided by a smooth pulley and a belt or a grooved pulley and a cable or any other suitable means.
The mechanism forming the subject of the invention is particularly useful in cases where its dimensions are small, d ± ,. so that the cutting of an internal toothing to achieve one of the ratchet mechanisms mentioned above is practically excluded.
This mechanism will therefore be particularly suitable in timepieces, but it can without further ado be applied in other fields, for example in automatic machines where the reciprocating rotation of a control shaft must advance, for example, a belt to be machined intermittently. It is also possible to envisage using this mechanism, for example, in the construction of bicycles.
In general, the mechanism doing. the object of the present invention can. replace all the freewheel coupling mechanisms applied in general mechanics.