FR2720805A1 - Mécanisme de transmission à plusieurs modes de fonctionnement commandés. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un mécanisme de transmission entre un arbre moteur (1) et un arbre récepteur (2) comprenant au moins un ressort (4) hélicoïdal dont les spires s'appliquent contre au moins une paroi cylindrique (5) solidaire de l'un des arbres pour réaliser une liaison unidirectionnelle entre les deux arbres (1, 2). Le mécanisme comporte au moins une portée de friction (10) montée mobile par rapport à une extrémité (9) correspondante du ressort (4) entre position active où elle est appliquée contre l'extrémité (9) du ressort (4) avec un effort axial apte à engendrer un blocage unidirectionnel, et une position inactive où elle n'est pas appliquée contre l'extrémité (9). Des moyens (20, 21, 22a, 22b) de contrôle en fonctionnement de la position et de l'effort axial d'application de la portée de friction (10) par rapport à l'extrémité (9) du ressort permettent de commuter le mécanisme en fonctionnement et à haute fréquence entre plusieurs modes de fonctionnement.

Description

MECANISME DE TRANSMISSION
A PLUSIEURS MODES DE FONCTIONNEMENT COMMANDES
L'invention concerne un mécanisme de transmission entre deux arbres coaxiaux rotatifs dont l'un est moteur, et l'autre est récepteur, et qui peut être commandé en fonctionnement et à haute fréquence, selon plusieurs modes de fonctionnement, chaque mode pouvant correspondre par exemple à un accouplement unidirectionnel ou à un accouplement unidirectionnel à frein moteur ou à un état désaccouplé des deux arbres.

La réalisation pratique des variateurs de vitesse à variation continue du rapport de transmission comprenant des mouvements alternatifs intermédiaires d'amplitude variable (par exemple FR-2.125.083 ou FR-1.133.080) suppose l'utilisation de mécanismes de transmission incorporant au moins un dispositif de liaison unidirectionnelle tel qu'une roue libre pouvant être commandée en fonctionnement, de façon cyclique et à haute fréquence (notamment plusieurs fois par tour), par exemple pour permettre la transmission d'un couple résistant important de l'arbre moteur à l'arbre récepteur (frein moteur).

FR-2.67O.533 décrit un mécanisme de transmission de puissance à roue libre à galets commandée en fonctionnement. Néanmoins, ce mécanisme dédié à la transmission de puissance entre un arbre moteur et deux ensembles à entraîner, notamment de giravion, ne peut pas être commandé en fonctionnement de façon cyclique et à haute fréquence compte tenu des jeux et des nombreuses pièces en mouvement. En particulier, ce mécanisme de transmission ne peut pas être utilisé dans un variateur de vitesse à mouvements alternatifs intermédiaires d'amplitude variable.

Par ailleurs, on connaît déjà (FR-1.166.870) des dispositifs de liaison unidirectionnelle formés d'un ressort hélicoïdal dont les spires coopèrent avec une paroi cylindrique d'un logement ménagé entre des parties des arbres moteur et récepteur. Le ressort est de préférence utilisé dans le sens direct en compression tangentielle (la paroi cylindrique étant à l'extérieur du ressort). L'une au moins des extrémités du ressort est associée à un détecteur coopérant avec une portée de friction fixe solidaire de l'un des deux arbres pour réaliser un blocage en rotation dans le sens direct et un libre glissement dans le sens inverse. L'autre extrémité du ressort est généralement fixée solidaire en rotation de l'autre arbre. Néanmoins, ces dispositifs ne sont plus exploités et sont considérés comme n'offrant pas d'avantage prépondérant par rapport aux roues libres à cages et galets traditionnelles moins coûteuses et dont la technologie est mieux maîtrisée. Et ces dispositifs connus ne sont pas conçus pour faire office de mécanisme de transmission à plusieurs modes de fonctionnement commutables en fonctionnement à haute fréquence.

L'invention vise donc, de façon générale, à proposer un mécanisme de transmission comprenant au moins un dispositif de liaison unidirectionnelle, et qui peut être commandé, en fonctionnement de façon cyclique et à haute fréquence selon plusieurs modes de fonctionnement, à savoir au moins un mode de fonctionnement où un dispositif de liaison unidirectionnelle est actif, et un mode de fonctionnement où ce dispositif est inactif (c'est-à-dire pour lequel les deux arbres ne sont pas solidaires en rotation et ne sont pas entraînés l'un par l'autre, et ce quel que soit leur sens de rotation).

Plus particulièrement, l'invention vise à proposer un tel mécanisme de transmission grâce auquel un variateur de vitesse à mouvements alternatifs intermédiaires peut transmettre un mouvement moteur avec un couple résistant. L'invention vise aussi à proposer un tel mécanisme de transmission apte à déterminer le fonctionnement d'un tel variateur en position de marche avant, en position de marche arrière ou en position de point mort.

Pour ce faire, l'invention concerne un mécanisme de transmission entre deux arbres coaxiaux rotatifs dont l'un est moteur, et l'autre est récepteur, comportant au moins un dispositif de liaison unidirectionnelle comprenant au moins un ressort hélicoïdal interposé entre les deux arbres pour transmettre un couple de rotation dans un sens direct de rotation de l'arbre moteur pour lequel les spires du ressort s'appliquent contre au moins une paroi cylindrique solidaire de l'un des arbres, et désaccoupler les deux arbres dans l'autre sens inverse de rotation de l'arbre moteur pour lequel les spires ne s'appliquent pas sur la paroi cylindrique, l'une au moins des extrémités du ressort coopérant avec une portée de friction en réalisant un blocage en rotation dans le sens direct et un libre glissement en rotation dans le sens inverse, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une portée de friction qui est montée mobile par rapport à l'extrémité correspondante du ressort entre une position active où elle est appliquée contre l'extrémité du ressort avec un effort axial apte à engendrer un blocage unidirectionnel, et une position inactive où elle n'est pas appliquée contre l'extrémité du ressort avec un tel effort axial et pour laquelle le ressort laisse les deux arbres libres en rotation l'un par rapport à l'autre dans les deux sens, et en ce qu'il comporte des moyens de contrôle en fonctionnement de la position et de l'effort axial d'application de la portée de friction par rapport à l'extrémité du ressort, de sorte que le mécanisme de transmission peut être commuté en fonctionnement et à haute fréquence entre plusieurs modes de fonctionnement.

Selon l'invention, la portée de friction est une portée mobile axialement en translation.

Selon l'invention, la portée de friction comprend une surface d'appui inclinée par rapport à l'axe du ressort, formée sur une pièce faisant office de coin s'engageant à l'intérieur des spires d'extrémité du ressort. Avantageusement et selon l'invention, cette surface d'appui est orientée vers l'extérieur et son diamètre va en diminuant vers sa partie d'extrémité axiale.

En particulier et selon l'invention, cette surface d'appui est tronconique extérieure. Avantageusement et selon l'invention, la portée de friction forme un coin s'engageant entre les spires d'extrémité du ressort et ladite paroi cylindrique. Par ailleurs, la (les) première(s) spire(s) du ressort à l'extrémité coopérant avec la portée de friction est (sont) soudée(s) de façon à interdire son (leur) expansion radiale.

Avantageusement et selon l'invention, ladite paroi cylindrique s'étend à l'intérieur du ressort et les spires du ressort hélicoïdal sont enroulées de façon à se resserrer contre la paroi cylindrique lorsque l'arbre moteur tourne en sens direct. De la sorte, le blocage unidirectionnel est obtenu à l'encontre des forces d'inertie centrifuges, ce qui évite un blocage intempestif.

Par ailleurs et selon l'invention, une portion du ressort constituant son extrémité coopérant avec la portée de friction ou voisine de cette extrémité est amincie.

Avantageusement, le diamètre extérieur de cette portion est plus faible que celui des autres spires du ressort. De la sorte, les spires formant cette portion sont plus souples et ont une inertie plus faible, ce qui facilite le serrage du ressort contre ladite paroi cylindrique. Cela permet de diminuer la valeur de l'effort axial nécessaire à l'application de la portée de friction sur l'extrémité du ressort
Avantageusement et selon l'invention, le mécanisme comporte au moins un manchon disposé en regard radialement d'au moins une portion de ressort à l'opposé de ladite paroi cylindrique pour interdire l'expansion radiale des spires correspondantes du ressort dans la direction radiale opposée à cette paroi cylindrique. Selon l'invention, un manchon d'extrémité est disposé au moins en regard d'une portion amincie du ressort.

Avantageusement et selon l'invention, le mécanisme comporte deux ressorts hélicoïdaux montés en sens contraires pour réaliser des blocages unidirectionnels dans les deux sens de rotation, et le mécanisme comporte, pour chaque ressort, des moyens de contrôle en fonctionnement d'au moins une portée de friction mobile de sorte que chaque ressort peut être commandé en fonctionnement et indépendamment en position active ou en position inactive.

Selon l'invention, les moyens de contrôle comportent des moyens de rappel de la portée de friction en position appliquée contre l'extrémité du ressort, et des moyens de débrayage permettant d'écarter la portée de friction de l'extrémité du ressort à l'encontre des moyens de rappel.

Selon l'invention, les moyens de contrôle comportent une couronne comprenant une came à échancrures et bossages pour commander des mouvements de la portée de friction de façon cyclique. Avantageusement et selon l'invention, les moyens de contrôle comportent une pièce mobile entre une position où elle vient combler les échancrures entre les bossages de la couronne, et une position où elle ne comble pas ces échancrures.

Selon l'invention, les moyens de contrôle comportent au moins un patin de commande, et des moyens de manoeuvre de chaque patin de commande dans une direction radiale entre au moins deux positions correspondant à deux positions axiales distinctes d'une pièce déplacée en translation par les déplacements radiaux de chaque patin, cette pièce étant reliée à la portée de friction pour en commander les mouvements et l'effort d'applications par rapport au ressort.

L'invention concerne aussi un mécanisme comportant en combinaison tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées, dans lesquelles
- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un mécanisme de transmission selon l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe selon la ligne II-II de la figure 1,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe selon la ligne III-III de la figure 1,
- la figure 4 est une vue schématique en coupe selon le ligne IV-IV de la figure 1,
- la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un deuxième mode de réalisation d'un mécanisme de transmission selon l'invention avec la portée de friction en position inactive,
- la figure 6 est une vue schématique partielle en coupe axiale du deuxième mode de réalisation d'un mécanisme de transmission selon l'invention avec la portée de friction en position active,
- la figure 7 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un troisième mode de réalisation d'un mécanisme de transmission selon l'invention,
- la figure 8 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un quatrième mode de réalisation d'un mécanisme de transmission selon l'invention,
- la figure 9 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un cinquième mode de réalisation d'un mécanisme de transmission selon l'invention,
- la figure 10 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un sixième mode de réalisation d'un mécanisme de transmission selon l'invention incorporé dans un variateur de vitesse représenté partiellement,
- la figure 11 est une vue schématique en perspective éclatée de moyens de contrôle du mécanisme de transmission selon l'invention représenté à la figure 10,
- la figure 12 est une vue schématique en coupe axiale de détail d'une variante de réalisation de moyens de contrôle du mécanisme de transmission selon l'invention représenté à la figure 10,
- la figure 13 est une vue schématique en perspective éclatée de la variante de la figure 12.

Le mécanisme de transmission représenté aux figures 1 à 4 permet d'accoupler un arbre moteur 1 à un arbre récepteur 2. L'arbre moteur 1 est entraîné en rotation autour d'un axe 3 par un dispositif de motorisation non représenté qui ne fait pas partie du mécanisme selon l'invention.

L'arbre récepteur 2 est monté rotatif autour du même axe 3 de l'arbre moteur 1, et est relié à une charge non représentée, c'est-à-dire à un dispositif quelconque qui doit être entraîne.

L'arbre moteur 1 et l'arbre récepteur 2 sont coaxiaux et montés rotatifs autour du même axe 3, dans le prolongement l'un de l'autre.

Ce mécanisme comporte et est constitué d'un dispositif de liaison unidirectionnelle qui peut être commandé en fonctionnement entre un état actif dans lequel l'arbre moteur 1 entraîne l'arbre récepteur 2 en rotation dans un seul sens, et un état inactif dans lequel l'arbre moteur 1 est désaccouplé de l'arbre récepteur 2 dans les deux sens de rotation, le mécanisme ne transmettant pas de mouvement ni de puissance entre les deux arbres.

Le dispositif de liaison unidirectionnelle comprend un ressort hélicoïdal 4 interposé entre les deux arbres 1, 2 pour transmettre un couple de rotation dans un sens direct de rotation de l'arbre moteur 1 pour lequel les spires du ressort 4 s'appliquent contre une paroi cylindrique 5 de l'arbre moteur 1.

Le sens direct de rotation est représenté par une flèche autour de l'axe 3 sur les figures 1 et 2. Le ressort 4 désaccouple les deux arbres 1 et 2 dans le sens inverse de rotation de l'arbre moteur pour lequel les spires de ce ressort 4 ne s appliquent pas sur la paroi cylindrique 5 de l'arbre moteur 1.

Le principe général de fonctionnement d'un ressort hélicoïdal interposé entre deux arbres pour former un dispositif de liaison unidirectionnelle est déjà décrit dans le brevet FR-1.166.870, ainsi que diverses variantes de réalisation de ce dispositif.

Le ressort 4 est un ressort à spires jointives hélicoïdales s'étendant autour des extrémités adjacentes des deux arbres 1, 2 qui sont alignés. Le ressort 4 est disposé autour de ces deux extrémités des arbres 1, 2 à la façon d'un manchon extérieur de connexion.

L'une 6 des extrémités du ressort 4 est bloquée en rotation par rapport à l'arbre récepteur 2. Pour ce faire, cette extrémité 6 est recourbée axialement dans une mortaise 7 axiale d'une couronne 8 solidaire en rotation de l'arbre récepteur 2.

L'autre extrémité 9 du ressort 4 coopère avec une portée de friction 10 de façon à réaliser un blocage en rotation dans le sens direct et un libre glissement en rotation dans le sens inverse du ressort 4 par rapport à l'arbre moteur 1. Cette portée de friction 10 est ménagée à une extrémité axiale d'une pièce 11 d'embrayage qui est montée mobile et guidée mobile en translation axiale par rapport à l'arbre moteur 1.

Cette pièce d'embrayage 11 comporte une couronne 12 percée axialement d'un alésage 13 qui entoure l'arbre moteur 1. La couronne 12 est prolongée axialement vers le ressort 4 par une jupe d'extrémité 14 percée axialement par l'alésage 13, et dont la surface extérieure forme la portée de friction 10. La portée de friction 10 est ainsi constituée d'une surface d'appui inclinée par rapport à l'axe 3 et la jupe d'extrémité 14 forme un coin s'engageant dans les spires d'extrémité 15 du ressort et plus précisément entre les spires d'extrémité 15 du ressort 4 et la paroi cylindrique 5. La portée de friction 10 est constituée de la surface d'appui orientée vers l'extérieur de la jupe 14 dont le diamètre va en diminuant vers l'extrémité axiale 16 de la jupe 14 d'extrémité. Plus précisément, la surface extérieure de la jupe 14 d'extrémité formant la portée de friction 10 est tronconique pour former un coin s'engageant dans les spires 15 d'extrémité.

L'extrémité libre 9 du ressort 4 formant la première spire 15 d'extrémité de ce ressort 4 coopérant avec la portée de friction 10 est soudée à cette première spire 15 de façon à interdire son expansion radiale vers l'extérieur.

La couronne 12 de la pièce 11 d'embrayage est prolongée axialement et du côté opposé à la jupe 14 d'extrémité par trois lames de liaison 17 disposées à 1200 l'une de l'autre autour de 1 'arbre 1. Ces lames 1 7 de liaison traversent des lumières 18 de même largeur ménagées à travers une couronne 19 solidaire de l'arbre moteur 1. De la sorte, la pièce d'embrayage 11 est bloquée en rotation par rapport à l'arbre moteur 1. Les lumières 18 de la couronne 19 ont également pour fonction de guider les lames de liaison 17 lors des mouvements de translation axiale de la pièce d'embrayage 11.

Le mécanisme comporte des moyens 20, 21, 22a, 22b de contrôle en fonctionnement de la positon et de l'effort axial d'application de la portée de friction 10 par rapport à l'extrémité 9 du ressort 4.

Ces moyens de contrôle comportent des moyens 20 de rappel de la portée de friction 10 en position appliquée contre l'extrémité 9 du ressort 4 ainsi que des moyens 21, 22a, 22b de débrayage permettant d'écarter la portée de friction 10 de l'extrémité 9 du ressort 4 à l'encontre des moyens 20 de rappel. Les moyens 20 de rappel sont constitués d'une rondelle Belleville 20 interposée entre la couronne 19 solidaire de l'arbre moteur 1 et la couronne 12 de la pièce d'embrayage 11 à l'opposé de la jupe d'extrémité 14. Cette rondelle Belleville 20 tend à repousser la pièce d'embrayage 11 vers le ressort 4, et donc à engager la portée de friction 10 tronconique au contact des spires 15 d'extrémité du ressort 4.

Les moyens 21, 22a, 22b de débrayage comportent deux patins 21 de commande diamétralement opposés et qui peuvent être déplacés radialement par des moyens 24 de manoeuvre (figure 13). Chaque patin 21 de commande comprend au moins une surface 25a, 25b de contact inclinée par rapport à un plan radial. Les moyens 24 de manoeuvre permettent de déplacer le patin 21 dans une direction radiale entre une position où chaque surface 25a, 25b de contact inclinée déplace la pièce 11 d'embrayage et une position où les surfaces 25a, 25b de contact inclinée n'ont pas d'effet sur la position de la pièce 11 d'embrayage qui est alors imposée par les moyens 20 de rappel.

Plus particulièrement, chaque patin 21 est constitué d'une portion volume de révolution ou de prisme à section droite transversale trapézoïdale évasée vers l'extérieur et qui définit deux surfaces inclinées 25a, 25b opposées l'une de l'autre en forme de coin, orientées vers l'intérieur de l'axe 3 et destinées à être engagées au contact respectivement de deux portées tronconiques 23a, 23b formées respectivement à la surface de deux rondelles 22a, 22b. Les portées tronconiques 23a, 23b définissent une gorge périphérique à section évasée vers l'extérieur de forme complémentaire à la section du patin 21. L'une 22a des rondelles prend appui à l'opposé de la portée tronconique 23a sur l'extrémité libre 26 des lames 17 de liaison qui sont recourbées vers l'extérieur radialement pour former un épaulement de retenue de la rondelle 22a.

Ces lames 17 sont élastiques en flexion pour permettre le montage des rondelles 22a, 22b.

L'autre rondelle 22b opposée prend appui contre la couronne 19 solidaire de l'arbre moteur 1. De la sorte, lorsque le patin 21 est engagé dans la gorge formée entre les deux portées tronconiques 23a, 23b, il tend à écarter ces portées l'une de l'autre à l'encontre des moyens de rappel 20 et à déplacer la pièce 11 d'embrayage en translation axiale dans le sens de l'écartement de la portée de friction 10 du ressort 4. Ce faisant, la portée de friction 10 est en position inactive et les deux arbres 1, 2 sont libres en rotation l'un par rapport à l'autre dans les deux sens.

Lorsqu'au contraire, les patins 21 sont écartés radialement hors de la gorge formée par les portées tronconiques 23a, 23b (figure 1), la rondelle Belleville 20 repousse la portée de friction 10 tronconique dans l'extrémité 9 du ressort 4, ce qui permet le serrage des spires du ressort 4 contre la paroi cylindrique 5 de l'arbre moteur 1. Le ressort 4 étant alors solidarisé en rotation à l'arbre moteur 1, transmet le couple de rotation à l'arbre récepteur 2 qui est associé à l'autre extrémité 6 du ressort 4 dans le sens direct de rotation de l'arbre moteur 1 uniquement comme indiqué précédemment. Les spires du ressort 4 hélicoïdal sont enroulées de façon à se resserrer contre la paroi cylindrique 5 lorsque l'arbre moteur 1 tourne en sens direct.

Plus particulièrement, la paroi 5 cylindrique étant à l'intérieur du ressort 4 et étant orientée vers l'extérieur par rapport à l'axe 3, les spires du ressort 4 hélicoïdal ont un sens d'enroulement (vu de gauche selon l'axe 3 par rapport à la figure 1) de l'extrémité 9 coopérant avec la portée de friction 10 vers l'extrémité opposée 6 solidaire de l'arbre 1, qui est contraire au sens direct. Dans l'exemple représenté, le sens direct est le sens trigonométrique et les spires sont enroulés dans le sens inverse, c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre. Sur les figures 1, et 5 à 9, la section des spires du ressort 4 est représentée en forme de parallélogramme pour figurer le sens d'enroulement des spires. Dans la réalité, cette section est carrée.

Les moyens 20, 21, 22a, 22b de contrôle permettent de contrôler la position et l'effort axial d'application de la portée de friction 10 par rapport à l'extrémité 9 du ressort. En particulier, la force de rappel exercée par la rondelle Belleville 20 doit être suffisante pour engendrer un blocage relatif en rotation de la portée de friction 10 par rapport à la spire 15 d'extrémité du ressort 4 lorsque cette portée de friction 10 est engagée sous cette spire 15.

Ce blocage relatif en rotation est obtenu par frottement de contact. A cet effet, la portée de friction 10 formant un coin, a un état de surface approprié pour que le coefficient de frottement entre la portée de friction 10 et la spire 15 du ressort soit aussi élevé que possible. Par ailleurs, dès que l'effort axial de rappel cesse d'être exercé, c'est-à-dire dès le début de l'engagement des patins 21 dans les gorges formées par les portées tronconiques 23a, 23b, l'arbre moteur 1 doit pouvoir tourner sans entraîner les spires du ressort.

Le mécanisme selon l'invention représenté sur les figures 1 à 4 peut donc être commuté en fonctionnement et à haute fréquence entre un mode de fonctionnement où les deux arbres 1, 2 sont accouplés en rotation l'un à l'autre dans le sens direct uniquement par le ressort 4 qui forme une liaison unidirectionnelle à la façon d'une roue libre entre les deux arbres 1, 2, et un mode de fonctionnement où l'arbre 2 récepteur n'est pas accouplé à l'arbre 1 moteur. En particulier, il est à noter que dès que l'effort axial exercé par la portée de friction 10 cesse, le passage du mode où les arbres 1, 2 sont accouplés au mode où ces arbres 1, 2 sont totalement désaccouplés est instantané.

Le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 4 comprend une seule paroi cylindrique 5 solidaire de l'un seulement des arbres 1, 2, et une seule portée de friction 10. En variante non représentée, on pourrait prévoir également une telle paroi cylindrique solidaire de chacun des deux arbres et une portée de friction montée respectivement sur chaque arbre. Ainsi, l'extrémité 6 du ressort, au lieu d'être solidarisée en rotation à l'arbre récepteur 2 pourrait être réalisée de la même façon que l'extrémité 9 du ressort coopérant avec la portée de friction 10.

Egalement, la paroi cylindrique de contact des spires du ressort pourrait être disposée à l'extérieur du ressort et être orientée vers l'intérieur de l'axe 3.

Par ailleurs, la portée de friction 10 peut également présenter d'autres formes. Par exemple, au lieu d'être engagée sous la spire 13 d'extrémité, elle peut entourer la spire 15 d'extrémité. Selon une autre variante, la portée de friction 10 peut également être mobile en translation radiale et coopérer avec une face radiale ou inclinée de l'extrémité 9 du ressort 4.

Selon une autre variante, les lames de liaison 17 pourraient être remplacées par un manchon cylindrique fermé à son extrémité par un circlips (marque déposée).

Les patins 21 de commande peuvent faire également l'objet de diverses variantes de réalisation. En particulier, on peut prévoir plus de deux patins 21, uniformément répartis angulairement. Chaque patin peut comprendre une seule surface 25a de contact inclinée, l'autre surface 25b s'étendant dans un plan radial.

Sur la figure 5, le mécanisme de transmission est représenté en position inactive de la portée de friction 10. Dans ce mode de réalisation, le mécanisme comporte en outre un manchon cylindrique externe 27 solidaire de l'arbre 2 récepteur et s'étendant axialement à l'extérieur et autour du ressort 4 sur toute sa longueur avec un faible jeu pour contenir les spires du ressort 4. Ce manchon cylindrique externe 27 limite l'expansion radiale des spires du ressort 4 vers l'extérieur sous l'effet des forces d'inertie centrifuges.

Ainsi, la course que les spires doivent effectuer pour venir au contact de la paroi cylindrique 5 est également limitée à une faible valeur.

La figure 6 représente le même mode de réalisation que la figure 5 avec la portée de friction 10 en position active.

Dans le mode de réalisation de la figure 7, une portion 28 du ressort 4 voisine de son extrémité 9 coopérant avec la portée de friction 10 est amincie, le diamètre extérieur des spires de cette portion 28 étant plus faible que celui des autres spires du ressort 4. De la sorte, les spires de cette portion 28 sont plus souples, ce qui limite l'effort axial de rappel que la rondelle
Belleville 20 doit exercer pour entraîner le serrage des spires du ressort sur la paroi cylindrique 5. Il est à noter que le serrage des spires de la portion 28 du ressort 4 sur la paroi cylindrique 5 engendre ultérieurement un serrage immédiat des autres spires du ressort.

En amincissant cette portion 28, on facilite donc le déclenchement du serrage des spires sur la paroi cylindrique 5 et donc le déclenchement du blocage unidirectionnel par le ressort 4.

Par ailleurs, les spires de la portion 28 amincies ont une plus faible inertie est sont donc moins sujettes à une expansion radiale sous l'effet des forces d'inertie. L'amincissement des spires de la portion 28 est progressif, les spires les plus proches de l'extrémité 9 étant les plus amincies.

Dans le mode de réalisation de la figure 8, le mécanisme comporte en outre un manchon d'extrémité 29 formé de deux demi-manchons hémicylindriques se joignant par un plan de joint axial. Le manchon 29 est disposé en regard radialement d'une portion 28 de ressort voisine de son extrémité 9 coopérant avec la portée de friction 10. Le manchon d'extrémité 29 est disposé à l'opposé de la paroi cylindrique 5 pour interdire l'expansion radiale des spires de cette portion 28 de ressort dans la direction radiale opposée à cette paroi cylindrique 5, notamment sous l'effet des forces centrifuges. En particulier, le manchon d'extrémité 29 entoure la portion 28 de ressort amincie, et est engagé dans le manchon cylindrique externe 27.

La section droite du manchon d'extrémité 29 par un plan axial est de forme complémentaire à la trace des spires amincies de la portion 28 dans ce plan axial. Le manchon d'extrémité 29 est interposé entre la portion 28 de ressort et le manchon cylindrique externe 27.

Dans le mode de réalisation de la figure 9, la portion 28 de ressort s'étend jusqu'aux spires 15 de l'extrémité 9 qui sont également amincies et le manchon d'extrémité 29 s'étend également en regard de ces spires 15 d'extrémité amincies. Ainsi, la portion 28 du ressort 4 amincie constitue l'extrémité 9 coopérant avec la portée de friction 10.

Selon une variante non représentée de l'invention, le dispositif de liaison unidirectionnelle peut comporter plusieurs ressorts tels que le ressort 4 montés en cascade soit alignés axialement les uns aux autres, soit concentriques. Le mécanisme comporte alors plusieurs portées de friction telles que 10, une pour chaque ressort. Tous ces ressorts sont enroulés dans le même sens pour réaliser un blocage unidirectionnel dans le même sens. Les différentes portées de friction peuvent être commandées dans leur mouvement par des moyens de contrôle commun.

La figure 10 illustre un autre mode de réalisation d'un mécanisme de transmission selon l'invention incorporé dans un variateur de vitesse à mouvements alternatifs intermédiaires d'amplitude variable.

Sur la figure 10, le variateur de vitesse n'est représenté que partiellement. L'arbre moteur 1 est un arbre oscillant alternativement autour de l'axe 3 entraîné dans ses mouvements de rotation alternatif par une vis à billes 30 accouplée elle-même à un poussoir 31 entraîné en translation axiale alternative le long de l'axe 3. Le mécanisme de transmission comporte deux ressorts 4', 4" hélicoïdaux montés en sens contraire (c'est-à-dire avec leurs spires s'enroulant en sens contraire) pour réaliser des blocages unidirectionnels dans les deux sens de rotation de l'arbre moteur 1. Chaque ressort 4', 4" constitue un dispositif de liaison unidirectionnelle à savoir l'un dans un sens de rotation de l'arbre 1, et l'autre dans l'autre sens de rotation de l'arbre 1.

Le mécanisme comporte en outre, pour chaque ressort 4', 4", des moyens 40, 55, 20", 21', 21", 22'a, 22"a, 22'b, 22"b de contrôle en fonctionnement d'au moins une portée 10', 10" de friction mobile de sorte que chaque ressort 4', 4" peut être commandé en fonctionnement et indépendamment l'un de l'autre en positon active ou en position cylindriques 5', 5" en position active.

Les deux portées de friction 10', 10" coopèrent avec une extrémité 9', 9" de chaque ressort 4', 4" respectivement. L'extrémité opposée 6', 6" de chaque ressort 4', 4" est bloquée en rotation par rapport à un arbre récepteur 2 de la même façon que dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 4.

L'arbre récepteur 2 comporte donc deux mortaises 7', 7" dans lesquelles les extrémités 6', 6" repliées axialement des ressorts 4', 4" sont engagées. Par ailleurs, l'arbre récepteur 2 définit deux manchons cylindriques externes 27', 27" s'étendant immédiatement à l'extérieur et le long de chaque ressort 4', 4" respectivement. L'arbre récepteur 2 est accouplé à un pignon de sortie 32 du variateur. L'ensemble du mécanisme de transmission selon l'invention est porté et guidé par rapport au carter 33 du variateur grâce à des roulements à billes 34.

Le ressort 4" de plus grand diamètre situé à l'extérieur constitue un dispositif de liaison unidirectionnelle dans un sens moteur de l'arbre moteur 1, c'est-à-dire qu'il entraîne l'arbre 2 récepteur selon ce sens moteur de rotation uniquement lorsque l'arbre moteur 1 tourne dans ce sens moteur. Pour ce ressort 4", le sens direct est donc le sens moteur de l'arbre moteur 1. Les moyens de contrôle de la portée de friction 10" coopérant avec ce ressort 4" sont similaires à ceux décrits en référence aux figures 1 à 4. La pièce d'embrayage forme une couronne 12" prolongée par la jupe d'extrémité 14" formant la portée de friction 10", et des lames 17" de liaison. La couronne 19" solidaire de l'arbre 1 est traversée par les lames 17" de liaison. Des rondelles 22"a, 22"b sont placées autour des lames 17 de liaison et forment des portées 23"a, 23"b inclinées avec lesquelles les patins 21" coopèrent.

Une rondelle Belleville 20" rappelle la portée de friction 10" en position active. Les patins 21" permettent d'écarter la portée de friction 10" du ressort 4" et de la placer en position inactive à l'encontre de la force de rappel exercée par la rondelle 20".

Le dispositif de contrôle du ressort 4' interne est représenté plus en détail à la figure 11. Le ressort 4' interne constitue un dispositif de liaison unidirectionnelle en sens rétrograde, c'est-à-dire dans le sens contraire au sens moteur. Pour ce ressort 4', le sens direct est donc le sens rétrograde. Ainsi, le ressort 4' peut être commuté soit selon un mode de fonctionnement dans lequel il transmet un mouvement rétrograde de l'arbre 1 moteur à l'arbre 2 récepteur, soit selon un mode de fonctionnement dans lequel il transmet, uniquement dans le sens moteur de l'arbre 1 moteur, un couple résistant de l'arbre 2 récepteur (frein moteur) à l'arbre 1 moteur, soit selon un mode de fonctionnement où il est inactif en permanence.

Dans le mode de fonctionnement avec frein moteur, lorsque l'arbre 1 moteur tourne en sens rétrograde et que l'arbre 2 récepteur doit tourner dans le sens moteur, le ressort 4' doit être placé en position inactive, c'est-à-dire qu'il ne doit pas réaliser une liaison unidirectionnelle. Mais, lorsque l'arbre 1 moteur tourne dans le sens moteur comme l'arbre 2 récepteur, pour transmettre un frein moteur entre les deux arbres, le ressort 4' doit être commuté de façon cyclique en fonctionnement à haute fréquence en position active dans le sens moteur de l'arbre 1 moteur et en position inactive dans le sens rétrograde de l'arbre 1 moteur.

Au contraire, lorsque le mode de fonctionnement en sens rétrograde (marche arrière) est choisi, le ressort 4' doit être en permanence en position active pour transmettre les oscillations en sens rétrograde de l'arbre 1 moteur en un mouvement rétrograde de l'arbre 2 récepteur.

La portée de friction 10' du ressort 4' est formée de trois ergots 38 à 1200 les uns des autres s'étendant en saillie axiale vers le ressort 4' et portés par une couronne 39 percée. Une rondelle Belleville 40 est placée autour des ergots 38 et prend appui d'un côté sur la couronne 39 et de l'autre sur une portée radiale 41 de l'arbre moteur 1 pour repousser la portée de friction 10' en position inactive. Les ergots 38 dont le nombre peut être différent de trois, remplacent la jupe d'extrémité 14 du premier mode de réalisation.

La face radiale 42 de la couronne 39 et qui est opposée aux ergots 38 axialement est repoussée par la rondelle 40 au contact d'une pluralité de poussoirs 43 s 'étendant parallèlement à l'axe 3, uniformément répartis autour de l'axe 3 et montés librement coulissants en translation axiale à travers un pignon 44 qui est lui-même monté rotatif par rapport au carter 33 autour de l'axe 3 grâce à un roulement à billes 45. Les poussoirs 43 sont commandés dans leur mouvement de translation axiale par une came 46 à échancrures axiales 47 et bossages axiaux 48 formés sur une face radiale d'une couronne de commande 49.

La couronne de commande 49 est montée sur un support 50 cylindrique (figure 10) solidaire du carter 33 par l'intermédiaire de cannelures axiales 51 qui bloquent la couronne 49 de commande en rotation mais autorisent ses mouvements en translation axiale.

La couronne 49 de commande est prolongée axialement à l'opposé de la came 46 par des lames de liaison (similaires aux lames 17 de liaison des premiers modes de réalisation) qui portent les rondelles 22'a et 22'b définissant entre elles des portées inclinées 23'a et 23'b coopérant avec les patins de commande 21'.

Les extrémités libres des lames de liaison 52 forment un épaulement en saillie vers l'extérieur retenant la rondelle 22'a. L'autre rondelle 22'b prend appui sur une couronne 53 fixée au carter 33, et les lames de liaison 52 traversent le perçage 54 de cette couronne 53. Une rondelle Belleville 55 prend appui d'un côté sur une face radiale 56 du carter 33 et de l'autre sur les extrémités des lames 52 de liaison (figure 10) pour repousser axialement la came 46 au contact des poussoirs 43. La rondelle Belleville 55 constitue donc un moyen de rappel de la portée de friction 10' en position appliquée contre l'extrémité du ressort 4'.

La force de rappel axiale exercée par cette rondelle Belleville 55 est supérieure à la force de rappel axiale exercée par la rondelle Belleville 40 montée en sens opposé précédemment décrite. Le pignon 44 est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une chaîne et d'un dispositif non représenté de façon synchronisée avec la vitesse de rotation d'un arbre d'entrée non représenté du variateur qui génère les mouvements alternatifs du poussoir 31 et les oscillations alternatives de l'arbre moteur 1 par l'intermédiaire de la vis à billes 30. Lors de la rotation du pignon 44, les poussoirs 43 viennent alternativement au contact des bossages 48 et des échancrures 47, ce qui engendre des mouvements alternatifs de translation axiale de la portée de friction 10'. Ainsi, lorsque les patins 21' ne sont pas engagés dans la gorge formée par les portées inclinées 23'a et 23'b, la portée de friction 10' est alternativement commandée en position active et en position inactive par la came 46 grâce à la rotation du pignon 44.

Lorsque les patins 21' sont engagés au contact des portées inclinées 23'a et 23'b, la came 46 est écartée des poussoirs 43 à l'encontre de la force de rappel de la rondelle 55, et la portée de friction 10' est en permanence en position inactive.

Le ressort 4' réalisant un blocage en sens rétrograde, les bossages 48 commandant la portée de friction 10' en position active sont répartis sur la came 46 de façon que ce ressort 4' réalise un blocage unidirectionnel en sens rétrograde lorsque l'arbre moteur 1 tourne dans le sens moteur. Dès lors, un couple résistant peut être transmis de l'arbre récepteur 2 à l'arbre moteur 1 lorsque ce dernier tourne en sens moteur. On réalise ainsi un frein moteur.

Le ressort 4' peut également être utilisé pour réaliser un blocage unidirectionnel en sens rétrograde lorsque l'arbre moteur 1 tourne dans le sens rétrograde afin de transmettre un mouvement de marche arrière. Pour ce faire néanmoins, il est nécessaire de déphaser les mouvements alternatifs du poussoir 31 et de 11 arbre moteur oscillant 1 par rapport à la came 46.

Les figures 12 et 13 illustrent une variante de réalisation permettant d'éviter un tel déphasage. Dans ce mode de réalisation, la section droite des patins 21' n'est plus trapézoïdale, mais sous forme de losange dont les sommets radiaux sont tronqués pour former deux trapèzes reliés par leur plus grande base.

Les surfaces externes inclinées 35a, 35b des patins 21' viennent coopérer avec des portées inclinées 57a, 57b ménagées dans des rondelles 58a, 58b externes, entourant les rondelles 22'a et 22'b précédemment décrites.

Les portées inclinées 57a, 57b forment une gorge de section évasée vers l'axe 3 symétrique de la gorge formée par les portées 23'a et 23'b précédemment décrites. La rondelle 58a extrême vient en appui contre la face radiale 56 du carter 33. La rondelle 58b vient en appui contre la couronne 53 par l'intermédiaire d'une rondelle Belleville 59. La rondelle 58b est prolongée axialement jusqu'à la came 46 par trois extensions axiales 60 s'étendant entre les lames de liaison 52 à travers des échancrures 61 du perçage 54 de la couronne 53.

Les extrémités libres 62 de ces extensions 60 sont engagées dans des lumières 70 de forme cylindrique 61 ménagées axialement à travers la couronne 49 de commande. Ainsi, les extrémités libres 62 cylindriques des extensions axiales 60 peuvent traverser la couronne 49 pour venir combler les échancrures 47 entre les bossages 48 de la couronne 49.

Les lames de liaison 52 s'étendent axialement en regard de chacun des bossages 48 de la came 46.

Ainsi, lorsque les patins 21' sont écartés radialement vers l'extérieur au contact des portées 57a, 57b inclinées, la rondelle 58b est repoussée axialement à l'encontre de la rondelle Belleville 59 et les extrémités libres 62 des extensions axiales 60 viennent combler les échancrures 47 de la came 46.

Ce faisant, la portée de friction 10' reste en permanence en position active, le ressort 4' réalisant un blocage unidirectionnel dans le sens rétrograde. L'arbre récepteur 2 est alors entraîné en sens rétrograde par les oscillations, en sens rétrograde de l'arbre moteur 1. En position neutre des patins 21' (figure 12), les bossages 48 et les échancrures 47 de la came 46 coopèrent avec les poussoirs 43 pour commander de façon cyclique la portée de friction 10'. Et lorsque les patins 21' sont rapprochés radialement au contact des portées inclinées 23'a et 23'b internes, la portée de friction 10' est en position inactive.

La rondelle Belleville 59 repousse la rondelle 58b dans une position où les extrémités libres 62 ne comblent pas les échancrures 47, et ce lorsque les patins 21' sont en position neutre ou rapprochés vers l'intérieur radialement.

Sur la figures 13, seules les pièces modifiées ou rajoutées par rapport au mode de réalisation de la figure 11 sont représentées. La figure 13 représente également un mode de réalisation des moyens 24 de manoeuvre des différents patins 21, 21 ou 21". Ces moyens 24 de manoeuvre sont constitués d'une pince comprenant deux bras articulés 63, 64 autour d'un axe 65 parallèle à l'axe 3.

Les patins 21, 21', 21" sont montés articulés aux extrémités des bras 63, 64 autour d'un axe 66, 67 parallèle à l'axe 65 d'articulation des bras et à l'axe 3 de l'arbre moteur 1.

Un câble 68 de commande permet de resserrer la pince ainsi réalisée et de rapprocher radialement les patins 21, 21' ou 21".

Un autre câble 69 de commande disposé à l'opposé de l'axe 65 d'articulation par rapport au premier, permet d'écarter les bras 63, 64 et donc les patins 21' radialement vers l'extérieur dans le mode de réalisation des figures 12 et 13. Des moyens de manoeuvre similaires sont utilisés pour les patins 21" du dispositif de contrôle du ressort 4" externe et dans le premier mode de réalisation des figures 1 à 4.

Les moyens de contrôle du ressort 4' peuvent faire l'objet d'autres variantes de réalisation.

Par exemple, les bossages 48 de la came 46 peuvent être disposés pour écarter la portée de friction 10' de l'extrémité du ressort 4', des moyens de rappel étant prévus pour appliquer cette portée de friction 10' en position active contre l'extrémité du ressort 4'. On peut ainsi mieux contrôler l'effort axial d'application de la portée de friction 10' sur le ressort 4' comme indiqué précédemment. Egalement, le nombre des poussoirs 43, des échancrures 47 et des bossages 48, des lames de liaison 52 et des extensions axiales 60 peut être différent de trois.

Les ergots 38 formant la portée de friction 10' peuvent également être remplacés par une jupe d'extrémité telle que 14 décrite en référence au premier mode de réalisation.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1/ - Mécanisme de transmission entre deux arbres coaxiaux rotatifs dont l'un (1) est moteur, et l'autre (2) est récepteur, comportant au moins un dispositif (4, 4', 4") de liaison unidirectionnelle comprenant au moins un ressort (4, 4', 4") hélicoïdal interposé entre les deux arbres (1, 2) pour transmettre un couple de rotation dans un sens direct de rotation de l'arbre moteur (1) pour lequel les spires du ressort (4, 4', 4") s'appliquent contre au moins une paroi cylindrique (5, 5', 5") solidaire de l'un des arbres, et désaccoupler les deux arbres (1, 2) dans l'autre sens inverse de rotation de l'arbre moteur (1) pour lequel les spires ne s appliquent pas sur la paroi cylindrique (5, 5', 5"), l'une au moins (9, 9', 9") des extrémités du ressort (4, 4', 4") coopérant avec une portée de friction (10, 10', 10") en réalisant un blocage en rotation dans le sens direct et un libre glissement en rotation dans le sens inverse, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une portée de friction (10, 10', 10") qui est montée mobile par rapport à l'extrémité (9, 9', 9") correspondante du ressort (4, 4', 4") entre une position active où elle est appliquée contre l'extrémité (9, 9', 9") du ressort avec un effort axial apte à engendrer un blocage unidirectionnel, et une position inactive où elle n'est pas appliquée contre l'extrémité (9, 9', 9") du ressort avec un tel effort axial et pour laquelle le ressort (4, 4', 4") laisse les deux arbres (1, 2) libres en rotation l'un par rapport à l'autre dans les deux sens, et en ce qu'il comporte des moyens (20, 21, 22a, 22b, 40, 55, 21', 22'a, 22'b, 20", 21", 22"a, 22"b) de contrôle en fonctionnement de la position et de l'effort axial d'application de la portée de friction (10, 10', 10") par rapport à l'extrémité (9, 9', 9") du ressort, de sorte que le mécanisme de transmission peut être commuté en fonctionnement et à haute fréquence entre plusieurs modes de fonctionnement.

2/ - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portée de friction (10, 10', 10") est une portée mobile axialement en translation.

3/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la portée de friction (10, 10', 10") comprend une surface d'appui inclinée par rapport à l'axe, formée sur une pièce (14, 38) faisant office de coin s'engageant dans les spires d'extrémité (15) du ressort (4, 4', 4").

4/ - Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portée de friction (10, 10', 10") comprend une surface d'appui extérieure dont le diamètre va en diminuant vers sa partie d'extrémité axiale (16).

5/ - Mécanisme selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la portée de friction (10, 10', 10") forme un coin s'engageant entre les spires d'extrémité (15) du ressort (4, 4', 4") et ladite paroi cylindrique (5, 5', 5").

6/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la (les) première(s) spire(s) (15) du ressort (4, 4', 4") à l'extrémité (9, 9', 9") coopérant avec la portée de friction (10, 10', 10") est (sont) soudée(s) de façon à interdire son (leur) expansion radiale.

7/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi cylindrique (5, 5', 5") s'étend à l'intérieur du ressort (4, 4', 4") et en ce que les spires du ressort (4, 4', 4") hélicoïdal sont enroulées de façon à se resserrer contre la paroi cylindrique (5, 5', 5") lorsque l'arbre moteur (1) tourne en sens direct.

8/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une portion (28) du ressort (4) constituant son extrémité (9) coopérant avec la portée de friction (10) ou voisine de cette extrémité (9) est amincie.

9/ - Mécanisme selon la revendication 8, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de cette portion (28) est plus faible que celui des autres spires du ressort (4).

10/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un manchon d'extrémité (27, 29) disposé en regard radialement d'au moins une portion (28) de ressort à l'opposé de ladite paroi cylindrique (5) pour interdire l'expansion radiale des spires du ressort dans la direction radiale opposée à cette paroi cylindrique (5).

11/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte deux ressorts (4', 4") hélicoïdaux montés en sens contraire pour réaliser des blocages unidirectionnels dans les deux sens de rotation, et en ce qu'il comporte, pour chaque ressort (4', 4"), des moyens (40, 55, 21', 22'a, 22'b, 20", 21", 22"a, 22"b) de contrôle en fonctionnement d'au moins une portée de friction (10', 10") mobile de sorte que chaque ressort (4', 4") peut être commandé en fonctionnement et indépendamment en position active ou en position inactive.

12/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que les moyens (20, 21, 22a, 22b, 20", 21", 22"a, 22"b) de contrôle comportent des moyens (20, 20") de rappel de la portée de friction (10, 10") en position appliquée contre l'extrémité (9, 9") du ressort (4, 4") et des moyens (21, 22a, 22b, 21", 22"a, 21'b) de débrayage permettant d'écarter la portée de friction (10, 10") de l'extrémité (9, 9") du ressort (4, 4") à l'encontre des moyens (20, 20") de rappel.

13/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comportent une couronne (49) comprenant une came (46) à échancrures (47) et bossages (48) pour commander des mouvements de la portée de friction (10') de façon cyclique.

14/ - Mécanisme selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comportent une pièce (60) mobile entre une position où elle vient combler les échancrures (47) entre les bossages (48) de la couronne (49), et une position où elle ne comble pas ces échancrures (47).

15/ - Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens (20, 21, 22a, 22b, 40, 55, 21', 22'a, 22'b, 20", 21", 22"a, 22"b) de contrôle comportent au moins un patin (21, 21', 22") de commande et des moyens (24) de manoeuvre de chaque patin (21, 21', 21") de commande dans une direction radiale entre au moins deux positions correspondant à deux positions axiales distinctes d'une pièce (11, 49, 11") déplacée en translation par les déplacements radiaux de chaque patin (21, 21', 21"), cette pièce (11, 49, 11") étant reliée à la portée de friction (10, 10', 10") pour en commander les mouvements et l'effort d'application par rapport au ressort (4, 4', 4").