ROUE LIBRE A CORPS ROULANTS ET PROCEDE DE FABRICATION D'UNE TELLE ROUE LIBRE L'invention a trait à une roue libre à corps roulants ainsi qu'à un procédé de fabrication d'une telle roue libre. Dans les roues libres à corps roulants connues, il est connu d'utiliser une cage pour répartir les corps roulants à l'intérieur d'un volume annulaire défini entre des pistes ménagées respectivement sur une bague interne et une bague externe. Certaines cages sont associées à des organes élastiques de rappel des corps roulants vers une position prédéterminée. Malgré l'utilisation de tels organes élastiques, il existe un risque que les corps roulants s'échappent de la cage et soient égarés, notamment lors de l'assemblage d'une roue libre, alors que la cage a été préalablement équipée des corps roulants. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une nouvelle roue libre dont le fonctionnement est fiabilisé.
A cet effet, l'invention concerne une roue libre à corps roulants comprenant une bague interne, une bague externe, plusieurs corps roulants disposés chacun dans un espace annulaire ménagé radialement entre les bagues interne et externe, ainsi qu'une cage de maintien des corps roulants en position dans l'espace annulaire, cette cage définissant des logements de réception individuels des corps roulants et comprenant des organes élastiques de retenue des corps roulants dans leurs logements. Conformément à l'invention, chaque organe élastique comprend au moins deux languettes aptes à entrer en contact avec deux corps roulants disposés dans deux logements adjacents de la cage, alors que les languettes de deux organes élastiques situés de part et d'autre d'un logement délimitent entre elles une ouverture à travers laquelle un corps roulant roule sur une piste d'une première bague parmi les bagues interne et externe et que la largeur de cette ouverture mesurée selon une direction orthoradiale par rapport à un axe de rotation relatif des bagues interne et externe a une valeur inférieure à celle du diamètre des corps roulants. Grâce à l'invention, les organes élastiques permettent de retenir efficacement en place les corps roulants dans les logements de la bague, y compris avant son montage dans l'espace annulaire ménagé radialement entre les bagues interne et externe de la roue libre. Ceci facilite la manipulation de la cage équipée des corps roulants. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle roue libre peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Chaque organe élastique comprend deux premières languettes aptes à entrer en contact avec un corps roulant disposé dans un premier logement situé sur un premier côté de l'organe élastique et deux deuxièmes languettes aptes à entrer en contact avec un corps roulant disposé dans un deuxième logement situé sur un deuxième côté de l'organe élastique, opposé au premier côté, alors que les premières languettes sont décalées l'une par rapport à l'autre et les deuxièmes languettes sont décalées l'une par rapport à l'autre, le long de l'axe de rotation. - Les deux premières languettes sont ménagées sur une patte élastiquement déformable et apte à exercer sur un corps roulant un effort orthoradial de renvoi de ce corps vers une position correspondant à une configuration bloquée de la roue libre. - La patte élastiquement déformable est cintrée, avec sa concavité tournée vers le corps roulant adjacent. - La patte élastiquement déformable porte une troisième languette qui s'étend, à partir d'un bord de la patte opposé à celui à partir duquel s'étendent les deux premières languettes, selon une direction divergente par rapport aux premières languettes. - La troisième languette délimite, avec une partie d'un organe élastique de retenue situé de l'autre côté d'un logement dans lequel est disposé le corps roulant adjacent ou avec une partie de la cage située de l'autre côté de ce logement, une deuxième ouverture à travers laquelle ce corps roulant roule sur une piste d'une deuxième bague parmi les bagues interne et externe, alors que la largeur de cette deuxième ouverture, mesurée selon une direction orthoradiale à l'axe de rotation, a une valeur inférieure à celle du diamètre des corps roulants. - Deux logements juxtaposés de la cage sont séparés par un barreau de positionnement d'un organe élastique de retenue, alors que chaque organe élastique de retenue coiffe un barreau et s'étend, de part et d'autre de celui-ci, dans les deux logements que ce barreau sépare. - Chaque organe élastique de retenue comprend deux bandes qui portent chacune au moins une languette et qui s'étendent chacune dans l'un des deux logements séparés par un barreau sur lequel est monté cet organe, ainsi qu'au moins un pontet qui relie les deux pattes et coiffe le barreau, alors que le pontet est maintenu en appui par le barreau contre une surface de l'une des bagues interne et externe. - Chaque organe élastique de retenue est formé par découpage et pliage d'une feuille de métal, de préférence d'acier à ressort. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une roue libre telle que mentionnée ci-dessus et, plus spécifiquement, un procédé qui comprend au moins des étapes consistant à : a) disposer à plat une ébauche, de la cage formée par une bande allongée qui définit des logements de réception des corps roulants, juxtaposés selon une direction longitudinale de l'ébauche et pourvue, à ses extrémités, de moyens d'accrochage de ses deux extrémités ensemble, b) installer un corps roulant dans chaque logement, c) mettre en place un organe élastique de retenue entre deux logements adjacents, pour chaque paire de deux logements adjacents, avec les deux languettes de cet organe de retenue engagées chacune dans un logement, d) refermer l'ébauche sur elle-même en la cintrant selon une direction perpendiculaire à sa direction longitudinale et en amenant en prise ses moyens d'accrochage et e) monter la cage équipée des corps roulants et des organes élastiques de retenue entre la bague interne et la bague externe de la roue libre. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une ébauche, d'une cage et d'une roue libre conformes à son principe, ainsi que d'un procédé de montage d'une telle roue libre également conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une cage de roue libre en cours de montage, en utilisant une ébauche conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective de l'ébauche représentée aux figures 1 et 2 équipée de corps roulants et d'organes de retenue, - la figure 4 est une vue de dessus de l'ébauche représentée à la figure 3, - la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V à la figure 4, - la figure 6 est une vue à plus grande échelle du détail VI à la figure 5, - la figure 7 est une vue, en perspective et à plus grande échelle, d'un organe élastique de retenue utilisé avec l'ébauche représentée aux figures 1 à 6, - la figure 8 est une vue en perspective d'une cage de roue libre formée à partir de l'ébauche représentée aux figures 1 à 6, - la figure 9 est une vue de côté dans le sens de la flèche IX de la cage de la figure 8, - la figure 10 est une vue de côté, avec la même orientation que la figure 8, d'une roue libre conforme à l'invention incorporant la cage des figures 8 et 9, - la figure 11 est une coupe selon la ligne XI-XI à la figure 10, - la figure 12 est une coupe selon la ligne XII-XII à la figure 11 et - la figure 13 est une vue à plus grande échelle du détail XIII à la figure 12. La figure 1 montre une ébauche 10 de cage pour roue libre. Cette ébauche est obtenue par moulage de matériau plastique, tel que du PA 6.6, PA4.6 ou du PEEK renforcé ou non par des fibres de verre. Cette ébauche se présente sous la forme d'une bande allongée qui s'étend selon une direction longitudinale définie par un axe X10, qui est horizontal et rectiligne lorsque l'ébauche est posée à plat sur une surface plane et horizontale S. L'ébauche 10 s'étend le long de l'axe X10 entre une première extrémité 12 et une deuxième extrémité 14 opposée à la première extrémité 12. L'extrémité 12 est pourvue de deux tétons 122 et 124 qui s'étendent, le long de l'axe X10, au-delà d'un bord terminal et transversal 126 de l'extrémité 12. L'extrémité 14 définie quant à elle deux encoches 142 et 144 de réception et de coincement des tétons 122 et 124 en configuration fermée de l'ébauche 10, cette configuration étant expliquée ci après. Chacune des encoches 142 et 144 est ménagée sur une patte 146 qui fait saillie au-delà d'un bord transversal et terminal 148 de l'extrémité 14, ce bord n'étant pas visible à la figure 1 compte tenu de l'angle de perspective, mais repéré à la figure 5. Le long de l'axe X10, l'ébauche 10 définie dix huit logements 16 destinés à accueillir chacun un rouleau 20 dont on note A20 l'axe central. Le dix neuvième logement 16 est défini, pour partie, au niveau de l'extrémité 12 et, pour la partie complémentaire, au niveau de l'extrémité 14. Ainsi, une cage formée à partir de l'ébauche 10 peut recevoir dix neuf rouleaux 20 chacun avec son axe A20 perpendiculaire à l'axe X10. Deux logements 16 adjacents sont séparés par un barreau 18 qui s'étend continûment sur toute la largeur de la bande 10, entre deux parois latérales 13 et 15 de l'ébauche disposées de part et d'autre de l'axe X10 et parallèles à celui-ci. On note respectivement 132 et 134 les bords supérieur et inférieur de la paroi 13 dans la configuration de la figure 1, la paroi 13 reposant sur la surface S par son bord inférieur 134. De la même façon, on note 152 et 154 des bords supérieur et inférieur de la paroi 15. Les bords 134 et 154 sont continus sur la longueur de l'ébauche 10. Les bords 132 et 152 sont pourvus d'encoches 136 et 156 réparties sur la longueur de l'ébauche 10. Plus précisément, une encoche 136 et une encoche 156 sont prévues dans chaque bord 132 et 152 au niveau de chaque logement 16, c'est-à-dire entre chaque paire de deux barreaux 18. Ces encoches 136 et 156 confèrent à l'ébauche 10 une souplesse dans un sens de pliage perpendiculaire à l'axe X10 et aux axes A20 dans les configurations des figures 1 à 6, dans le sens des flèches F1 et F2 aux figures 1 et 5, c'est-à-dire dans un sens de rapprochement des extrémités 12 et 14 l'une vers l'autre en cintrant l'ébauche 10 sur elle-même pour amener les tétons 122 et 124 dans les encoches 142 et 144 et les coincer élastiquement dans celles-ci, par coopération de formes. Sur chaque barreau 18 est monté un organe élastique 30 réalisé par pliage et découpage d'une plaque de métal, de préférence réalisée en acier à ressort. Comme il ressort plus particulièrement de la figure 7, un organe élastique 30 comprend trois cavaliers 32, 34 et 36 qui s'étendent à partir d'une bande 38. Ces cavaliers viennent en recouvrement d'un barreau 18 en configuration montée de l'organe 30 sur un tel barreau. Les cavaliers 34 et 36 ont chacun une extrémité libre 342, 362. On note A30 un axe longitudinal de l'organe 30, cet axe étant défini comme comprenant les centres de courbure respectifs des cavaliers 32, 34 et 36. La bande 38 est parallèle à l'axe A30. A l'opposé de la bande 38, le cavalier 32 se prolonge par une bande 40 qui est cintrée, selon une direction perpendiculaire à l'axe A30, avec son centre de courbure situé à l'opposé de l'axe A30 par rapport à la bande 40. En d'autres termes, la bande 40 est cintrée avec sa concavité opposée à la bande 38. On note P30 un plan transversal médian de l'organe 30, ce plan étant perpendiculaire à l'axe A30 et passant par le milieu du cavalier 32. De part et d'autre du plan P30, la bande 40 est pourvue de deux languettes 404 et 406 qui s'étendent à partir du bord 402 supérieur de cette bande la plus proche du cavalier 32, en étant inclinées en direction du centre de courbure de la bande 40, c'est-à-dire du côté de sa surface interne 401. En note 403 le bord inférieur de la bande 42, situé à l'opposé du cavalier 32 par rapport à cette bande. La bande 40 est équipée d'une troisième languette 408 qui s'étend à partir du bord 403 et qui est situé dans le prolongement du cavalier 32 selon une direction parallèle au plan P30. La languette 408 est également inclinée en direction de la surface interne 401 de la bande 40.
Pour améliorer leur positionnement sur les barreaux 18 de l'ébauche 10, les organes élastiques 30 peuvent être initialement configurés de telle sorte que la distance minimale entre les bandes 38 et 40, mesurée parallèlement au plan P30, est inférieure à la largeur d'un barreau X18 mesuré parallèlement à l'axe X10, de telle sorte que les organes élastiques 30 sont montés sur les barreaux 18 au moyen d'une déformation élastique. Comme il ressort plus particulièrement des figures 6 et 7, les languettes 404 et 406 d'une part, et la languette 408, d'autre part, s'étende selon les directions divergentes par rapport à la bande 40, respectivement à partir des bords 402 et 403. D'autre part, on note 382 un bord supérieur de la bande 38 à partir duquel s'étendent les cavaliers 32, 34 et 36. A partir du bord 382, s'étendent également deux languettes 384 et 386 qui sont inclinées à l'opposé de l'axe A30, c'est-à-dire en s'éloignant de la bande 40. La bande 38 est également équipée d'une bordure 388 qui s'étend sur toute la longueur de la bande 38 et forme avec celle-ci un dièdre dont l'angle au sommet a30 est inférieur à 180°, en pratique compris entre 100° et 165°. En d'autres termes, la bordure 38 est rabattue à l'opposé de l'axe A30 de la bande 40 par rapport à la bande 38. En variante, une seule languette est prévue sur le bord 382, de même qu'une seule languette sur le bord 402. Toutefois, cette variante est moins performante en termes de stabilité des rouleaux 20 le long de leurs axes A20. Lorsqu'il convient de fabriquer une roue libre, on procède à partir de l'ébauche 10 disposée à plat sur une surface S comme représenté aux figures 1 et 2. On coiffe chaque barreau 18 avec un organe élastique 30, en amenant les cavaliers de cet organe 30 au contact d'une zone supérieure arrondie du barreau correspondant. Ainsi, chaque organe élastique 30 s'étend à la fois dans deux logements 16 situés de part et d'autre du barreau 18 sur lequel il est monté, avec sa bande 38, ses languettes 384, 386 et sa bordure 388 disposées dans un premier logement 16, situé sur la gauche du barreau 18 qu'il coiffe à la figure 1, et sa bande 40 et ses languettes 404, 406 et 408 disposées dans un autre logement 16 situé sur la droite de ce barreau à la figure 1. Comme l'ébauche est disposée à plat sur la surface S, les différents organes 30 peuvent être installés aisément sur les différents barreaux 18 puisque l'accès de l'ébauche 10 par le dessus est libre. On peut en particulier prévoir que les différents organes élastiques 30 sont mis en place simultanément sur les différents barreaux 18 ou de façon complètement automatisée, par exemple au moyen d'un robot. La mise en place des différents organes élastiques 30 sur les différents barreaux 18 est représentée par les flèches F30 à la figure 2. Il est alors possible de mettre en place les différents rouleaux 20 dans les différents logements 16, en les déplaçant dans le sens des flèches F20 à la figure 2. Comme en ce qui concerne les organes élastiques 30, la mise en place des différents rouleaux 20 est aisée et peut avoir lieu de façon simultanée ou complètement automatisée, notamment au moyen d'un robot. La mise en place des rouleaux 20 a lieu moyennant une déformation élastique des organes 30. Au terme de la mise en place des éléments 20 et 30 sur l'ébauche 10, on parvient à la configuration des figures 3 à 6. Dans cette configuration, chaque rouleau 20 est en place dans un logement 16 et peut dépasser en deçà des bords 134 et 154 des parois 13 et 15 à travers une ouverture 162 ménagée dans le fond de chaque logement 16. On note L162 la longueur d'une ouverture 162 mesurée parallèlement à l'axe X10. On note D20 le diamètre extérieur d'un rouleau 20. La longueur L162 est inférieure au diamètre D20, de sorte que les rouleaux 20 ne risquent pas de passer à travers les ouvertures 162. On note d30 une distance mesurée parallèlement à l'axe X10, entre l'extrémité d'une languette 404 d'un organe élastique 30 situé sur un barreau 18 et l'extrémité d'une languette 384 d'un organe 30 situé sur un barreau 18 adjacent, sur la droite du barreau 18 équipée du premier organe élastique 30. Cette distance d30 peut également être mesurée entre les languettes 406 et 386 des mêmes organes élastiques 30. Cette distance d30 correspond à la largeur d'une ouverture 030 d'accès à un rouleau 20 par le dessus de l'ébauche 10 équipée des éléments 20 et 30. La valeur de la distance d30 dans la configuration des figures 3 à 6 est inférieure à celle du diamètre D20. On considère, par ailleurs, une distance d32 mesurée parallèlement à l'axe X10 entre l'extrémité d'une languette 408 d'un organe élastique 30 et le bord opposé 164 de l'ouverture 162 adjacente. Cette distance correspond à la largeur d'une ouverture 032 d'accès à un rouleau 20 par le dessous de l'ébauche 10 équipée des éléments 20 et 30.
La distance d32 est mesurée entre un bord 164 d'une ouverture 162 proche de la bordure 388 d'un premier organe élastique 30 monté sur un premier barreau 18 et l'extrémité de la languette 408 d'un deuxième organe élastique 30 monté sur un deuxième barreau 18 situé sur la gauche du premier barreau 18, dans la représentation de la figure 6. La valeur de la distance d32 dans la configuration des figures 3 à 6 est inférieure à celle du diamètre D20. Ainsi, la languette 408 de chaque organe élastique 30 s'oppose à un éventuel glissement d'un rouleau 20 avec lequel il interagit à travers l'ouverture 162 adjacente. On considère, en outre, une distance d34 mesurée parallèlement à l'axe X10 entre l'extrémité d'une languette 408 d'un organe élastique 30 et l'extrémité de la bordure 388 opposée à la bande 38. Cette distance d34 correspond à la largeur d'une ouverture 034 d'accès à un rouleau 20 par le dessus de l'ébauche 10 équipée des éléments 20 et 30, entre les organes élastiques 30 disposés de part et d'autre de ce rouleau. La valeur de la distance d34 dans la configuration des figures 3 à 6 est inférieure à celle du diamètre D20. La distance d32 est définie de telle sorte à être au maximum 0.050mm plus petit que le diamètre D20 des rouleaux 20 et au minimum assez grand pour que les rouleaux 20 puisse ressortir de 0.020mm de la cage 13 par rapport à la surface 134. On remarque à la figure 6 que les languettes 408 sont représentées comme pénétrant les rouleaux 20. Ceci est une convention de dessins qui tient compte du fait que, dans la réalité, les languettes 408 sont déformées élastiquement par leur interaction avec les rouleaux 20. Il en va de même pour les figures 4 et 8 où la déformation élastique des bandes 40 n'est pas représentée.
Par ailleurs, comme il ressort plus particulièrement de la figure 4, le caractère concave de la bande 40 a pour effet que ses extrémités 405 et 407 exercent sur un rouleau 20 adjacent un effort élastique E30 dirigé vers l'organe élastique 30 situé de l'autre côté du logement 16.
Lorsque tous les rouleaux 20 et tous les organes élastiques 30 sont en place sur l'ébauche, il est possible de cintrer cette ébauche dans le sens des flèches F1 et F2 à la figure 1 pour amener en prise les reliefs complémentaires prévus à ses extrémités 12 et 14, c'est-à-dire les tétons 122 et 124, d'une part, et les encoches 142 et 144, d'autre part. Ceci a pour effet de refermer sur elle-même les encoches 136 et 156 et de rapprocher les languettes 404 et 406 de chaque organe élastique 30 des languettes 384 et 386 de l'organe élastique 36 situé de l'autre côté d'un logement 16. On parvient alors dans la configuration des figures 8 et suivantes où une cage 100 est constituée par l'ébauche 10 repliée sur elle-même pour former une boucle fermée. On note X100 l'axe central de cette cage 100 qui est parallèle aux axes centraux respectifs A20 des rouleaux 20 et autour duquel l'axe X10 forme un cercle fermé. Dans cette configuration, les rouleaux 20 dépassent radialement, vers l'intérieur à travers les ouvertures 030 et en direction de l'axe X100, des bords 132 et 152, alors qu'ils dépassent également, radialement vers l'extérieur, à travers les ouvertures 162, 032 et 034 et à l'opposé de l'axe X100, des bords 134 et 154. Comme chaque rouleau 20 est maintenu en place dans son logement 16, d'une part, du fait de leur géométrie et, d'autre part, sous l'action des organes élastiques 30 disposés de part et d'autre selon une direction orthoradiale à l'axe X100, la cage équipée des organes 20 et 30 peut être manipulée sans précaution particulière, comme un sous-ensemble mécanique pouvant être incorporer à une roue libre.
Plus précisément, lorsqu'il convient de fabriquer une roue libre telle que celle représentée aux figures 10 à 13, avec la référence 160, le sous-ensemble formé par la cage 100 équipée des éléments 20 et 30 est introduit dans un espace annulaire radial E défini entre une bague interne 120 et une bague externe 140 de la roue libre. On note respectivement 122 et 142 les pistes de roulement des rouleaux 20 sur les bagues 120 et 140. Comme il ressort plus particulièrement de la figure 13, la piste 142 est cylindrique et à section circulaire, alors que la piste 122 forme des surfaces de came. Lorsque la bague 120 tend à tourner par rapport à la bague 140 dans le sens de la flèche F5 à la figure 13, les rouleaux 20 roulent sur les pistes 122 et 142 et un mouvement de rotation relative est possible. Lorsque la bague interne 120 tend à tourner par rapport à la bague 140 dans le sens de la flèche F6 à la figure 13, les rouleaux 20 se retrouvent coincés entre les pistes 122 et 142, de sorte que la bague 120 entraîne la bague 140 dans le sens de la flèche F6, à travers le mécanisme de roue libre qui comprend les rouleaux 20. Comme visible à la figure 13 que l'effort élastique E30 exercé par la bande 40 d'un organe élastique de retenue 30 sur le rouleau adjacent tend à renvoyer par défaut ce rouleau vers le barreau 18 opposé, dans une configuration où le rouleau est coincé entre les surfaces 122 et 142. Ainsi, par défaut, la roue libre 160 est dans une configuration de solidarisation en rotation des bagues 120 et 140, dans le sens de la flèche F6. On remarque à la figure 13 que le cavalier 32 de chaque organe élastique 30 est plaqué par un effort E18 exercé par le barreau 18 sur lequel il est monté à l'intérieur d'une encoche 124 ménagée à cet effet sur la piste 122. Il en va de même pour les cavaliers 34 et 36. Ainsi, la cage est immobilisée en rotation par rapport à la bague interne 120 et les différents organes élastiques 30 sont fermement maintenus en place sur les barreaux 18. En configuration montée de la roue libre 160, les axes A30, A20 et X100 sont parallèles, l'axe X100 étant en pratique confondu avec l'axe central X160 de la roue libre qui est l'axe de rotation des bagues 120 et 140 l'une par rapport à l'autre. En particulier, les languettes 404 et 408, d'une part, 384 et 386, d'autre part, sont décalées le long de l'axe X160. Comme cela ressort de la figure 13, du fait du cintrage de l'ébauche 10, la largeur de l'ouverture 030 en configuration montée de la roue libre 160, qui est mesurée selon une direction orthoradiale aux axes X100 et X160, prend une valeur d'30 inférieure à la valeur d30, donc à la valeur du diamètre D20. Ceci garantit le maintien des rouleaux dans la cage 100, notamment dans la configuration des figures 8 et 9. Dans cette configuration montée de la roue libre 160, les largeurs des ouvertures 032 et 034, qui sont également mesurées selon des directions orthoradiales aux axes X100 et X160, prennent des valeurs d'32 et d'34 légèrement supérieures aux valeurs d32 et d34, mais inférieure à celle du diamètre D20. A la figure 13, la géométrie de la cage 10 est quelque peu différente de celle montrée à la figure 6, ce qui permet de visualiser une variante de réalisation de la cage 100 et par voie de conséquence, de l'ébauche 10. Dans ce cadre, l'ouverture 032 est représentée sur la gauche de cette figure à partir de la trace en trait d'axe d'un bord 164 comparable à celui représenté à la figure 6 avec la même référence. Selon une autre variante, des corps roulants autres que des rouleaux peuvent être utilisés avec l'ébauche 10, la cage 100 et la roue libre 160 de l'invention, par exemple des cames profilées type de roue libre.
Selon encore une autre variante, les encoches 136 et 156 pourraient être prévues sur les bords 134 et 154 des parois 13 et 15.