Brevet FR2259747A1 — publié le 19750829

Les véhicules marins, par exemple les bateaux, qui sont équipés d'une installation de propulsion comprenant un seul moteur et une seule hélice présentent des caractéristiques de maniabilité désavantageuses et quelquefois fâcheuses. Par exemple les bateaux qui ne possèdent qu'une seule hélice tendent à dévier de leur traåectoire sous 1t effet du couple engendré par la rotation de l'hélice. Cette tendance à dévier oblige l'homme de barre à effectuer constamment des corrections de cap. Dans les bateaux à deux hélices, les hélices sont habituellement entraînées l'une en sens inverse de l'autre, de sorte que le couple engendré par une hélice tend à neutraliser le couple produit par l'autre, ce qui donne à ces bateaux une stabilité très supérieure à celle des bateaux à une seule hélice. Par ailleurs, lorsqu'il s'agit de faire entrer un bateau dans un bassin, en particulier de faire entrer un bateau en marche arrière dans une cale dans des conditions défavorables telles qu'un vent fort ou un courant de marée rapide, les bateaux à deux hélices possèdent des caractéristiques de maniabilité très supérieures à celles des bateaux à une seule hélice. Malheureusement, dans presque tous les bateaux à deux hélices, il est nécessaire de prévoir un moteur séparé pour chaque hélice. Or, les moteurs marins sont coûteux et relativement lourds, notam- ment lorsqu'il s'agit de moteur Diesel de grande puissance. En outre, il est excrément difficile de régler les vitesses des deux moteurs de manière à faire tourner les deux hélices exactement à la meme vitesse. La moindre différence de vitesse entre les hélices imprime au bateau des vibrations désagréables. On a déjà tenté antérieurement d'entratner deux arbres d'hélices au moyen d'un seul moteur, chacun des arbres étant alors commandé individuellement par une trawsmission interposée entre le moteur et cet arbre. On trouve la description d'une telle propulsion à deux hélices dans le brevet des Etats-Unis d'Âmérique 3.112.728.- Toutefois, les arbres d'hélices, qui sont normalement montés dans les bateaux avant la pose du moteur, sont habituellement au moins légèrement désalignés, c'est-à-dire au moins légèrement écartés du parallélisme, ce qui donne lieu à de grandes difficultés pour le montage des transmissions pour deux hélices de la technique antérieure, parce que ces installations ne comportent pas de moyens per mettant de compenser ce désalignement. En outre, il existe de grandes différences de positions et d'angles entre les arbres d'hélices des différents types de bateaux à deux hélices. De sorte que, sauf si la transmission pour deux hélices est réglable, il est nécessaire de concevoir et de construire spécialement une nouvelle installation pour chaque type de bateau. Il serait donc très souhaitable- de réaliser une transmission pour bateau à deux hélices qui soit capable de s'adapter à une large diversité de positions et d'angles d'arbres d'hélices. En outre, il serait souhaitable de prévoir une transmission marine pour bateau à deux hélices qui soit capable de s'adapter à des arbres d'hélices désalignés ou non parallèles. le but de l'invention est donc de réaliser une transmission marine pour bateau à deux hélices capable de s'adapter à une large di versité de positions et d'angles d'arbres d'hélices. Un autre but de l'invention est de réaliser une transmission marine pour bateau à deux hélices qui soit capable de stadapter à des arbres d'hélices aussi bien parallèles que non parallèles. La transmission pour bateau à deux hélices suivant l'invention comprend plusieurs lignes de transmission et plusieurs ensembles de carters articulés qui renferment ces lignes. La transmission suivant l'invention comprend essentiellement une unité de distribution de puissance destinée à être accouplée à un moteur marin; plusieurs lignes de transmission articulées accouplées à l'unité de distribution, chacune de ces lignes de transmission comprenant un premier carter, un premier arbre qui tourillonne dans ce premier carter et qui est accouplé cinématiquement à l'unité de distribution, un deuxième carter, un deuxième arbre monté dans ce deuxième carter, un joint universel qui transmet la puissance du premier arbre au deuxième arbre, un anneau de Cardan qui entoure une partie du premier carter et une partie du deuxième carter, le premier carter étant articulé à cet anneau par des moyens qui admettent une rotation relative entre ce carter et cet anneau autour d'un premier axe, le deuxième carter étant également articulé sur l'anneau de cardan par des moyens qui admettent une rotation relative entre ce carter et cet anneau autour d'un deuxième axe perpendiculaire au premier, le premier axe et le deuxième axe se coupant à peu près au centre d'articulation du joint universel; un troisième carter, le deuxième carter et le troisième carter étant accouplés par an accou pliement réglable qui admet un déplacement axial relatif entre ces deux carters, un troisième arbre qui tourillonne dans le troisième carter, le deuxième arbre étant accouplé cinématiquement au troisié-, me arbre par un accouplement réglable qui admet un déplacement axial relatif entre ces deux arbres; et des mécanismes de transmission com- - mandés indépondaneat l'un de l'autre qui sont accouplés aux troi sièmes arbres et dont chacun est destiné à hêtre accouplé cinémati- queDent b l'un des arbres d'hélices : de sorte que les lignes de transmission articules permettent de transmettre la puissance d'un. moteur marin unique plusieurs arbres d'hélices. Dans la forme préférée de réalisation de la transmission pour bateau è deux hélices suivant l'invention, l'unité de distribution comprend un arbre d'entrée dont une extrémité est accouplée au mo- teur tandis que son autre extrémité est accouplée aux premiers arbres de deux lignes de transmission de puissance. Dans une réalisation rréf6rée, les premiers arbres des deux lignes de transmission de puissance forment un arbre unique qui tourillonne dans le premier carter et émerge sur les deux cotés de ce carter. Par ailleurs, il est préférable que les mécanismes de transmission de puissance soient reliés aux troisièmes arbres par des renvois à engrenages à angle droit. L'une des qualités clés de la transmission suivant l'invention consiste dans sa possibilité de réglage. Cette possibilité de réglage est obtenue par une combinaison de diverses caractéristiques Premièrement, les arbres reliant l'unité de distribution à cha cun des mécanismes de transmission sont accouplés entre eux par un joint universel. Ce joint universel est de préférence un joint homo cinétique standard tel que le Joint universel du type à disque dis- triqué par la Dana Corporation de Toledo, Ohio, et décrit dans le bulletin nQ3217-1 de mars 1972, édité par la Dana Corporation. Deuxièmement, les carters qui renferment les arbres sont également articulés par un élément de cardan, de préférence un cercle de cardan, comportant deux axes d'articulation perpendiculaires qui se coupent au centre d'articulation du joint universel reliant les deux arbres. L'un des carters renferme une partie du joint universel et est articulé sur un axe de 1' anneau. tandis que l'autre carter renferme la partie restante du joint universel et est articulé sur l'autre axe de l'anneau. Troisièmement, en supplément de l'articulation obtenue par le joint universel et l'anneau de Cardan, les arbres et les carters qui relient l'unité de distribution de puissance à chacun des renvois d1angles sont réglables en translation axiale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparat- tront au cours de la description qui va suivre. Aux desssins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple - la Fig.1 est une vue en plan en partie en coupe, d'une forme préférée de réalisation de la transmission marine pour bateau à deux hélices suivant l'invention; la Fig. 2 est une coupe de l'unité de distribution de puissance et de l'une des lignes de transmission de puissance de la transmis- sion représentée à la Fig.l; et la Fig. 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la Fig.2. La transmission marine pour bateau à deux hélices suivant 1' in- vention est destinée à Entre accouplée à un moteur marin classique A. représenté en traits mixtes sur la Fig.l. Cette' transmission com- prend essentiellement une unité de distribution centrale B qui est reliée à deux renvois à angles droits à engrenages C et a par deux lignes de transmission D et D' respectivement. Les renvoi8 C et C' sont à leur tour accouplés cinématiquement à deux mécanismes de transmission marins classiques E et B' respectivement, qu'on peut commander indépendamment, les mécanismes E et B' sont à leur tour accouplés respectivement à deux arbres d'hélices F et P'. L'unité de distribution B comprend un arbre 2 dont une extrémité est adaptée pour tre reliée à l'arbre de sortie du moteur Â. Cet arbre 2 est monté rotatif dans le carter 1 par des roulements 7 et 8. Le roulement 8 est serré contre un épaulement interne' du carter 1 par une rondelle 9 et un écrou de blocage 10 vissé sur l'arbre 2. B'extréhité du carter 1 qui est adjacente au moteur Â est fermée à joint étanche par un élément 11. Le carter 1 est en outre fixé au carter de vilebrequin du moteur Â par des vie 12 qui traversent une bride circulaire prévue à l'extrémité de ce carter. Un pignon 7 est fixé sur l'autre extrémité de l'arbre 2 par une rondelle 5 et un écrou 6 et ce pignon est bloqué angulairement sur l'arbre par une clavette 4 qui est engagée dans une rainure de clavetage ménagée dans l'arbre (Fig.2). L'extrémité intérieure du pignon 3 porte contre une rondelle entretoise 13 qui serre le roule- ment 2 contre un épaulement intérieur du carter 1. le pignon 3 est en prise avec un autre pignon 17 monte sur 1' arbre 16. L'ex t te intérieure du pigDon 17 bute autre un épaulement de l'arbre liet oc-ri gnon est bloqué sur arbre par une clavette 18 qui est engagée dans une rainure de clavetage de l'arbre 16. Cet arbre 16 traverse les deux côtés opposés du carter 1 et constitue les premiers arbres de deux séries d'arbres articulés qui forment les deux lignes de transmission de puissance D et D'. t' ar- bre 16 est monté rotatif dans le carter 1 par des paliers 20 et 14. Une entretoise 19 est interposée entre l'extrémité extérieure du pignon 17 et le palier 20. La ligne de transmission de puissance D est représentée en détails à la Fig. 2 et la ligne D' est identique à cette ligne B. Un adaptateur 25 de joint universel est monté sur l'extrémité de l'ar- bre 16 par une rondelle 27 et un écrou 28 et claveté sur cet arbre par une clavette 26 qui est engagée dans une rainure de clavetage de l'arbre. 11 écrou 28 serre le pignon 17 et le palier 20 en posi tion sur 11 arbre 16, par l'intermédiaire de la rondelle 27, de l'adaptateur 25 et de la rondelle d'épaisseur 19. Le carter 1 comprend un prolongateur 21 fixé sur son côté par des vis ou équivalents non représentés) et une garniture d'étanchéité 22 est montée dans le prolongateur 21 et entoure l'adaptateur 25. Un joint universel homocinétique 36 classique est relié à l'adaptateur 25. Ce joint 36 comprend une bague intérieure 70 cannelée intérieurement, des billes 72 réparties régulièrement autour de la bague 70, une cage 71 dans laquelle les billes 72 sont montées et une bague extérieure 76. Les vis 15 traversent une bride de serrage circulaire à collerette 78 montée sur l'extrémité extérieure de labague extérieure 76; les vis 15 traversent également la bague 76 et sont vissées dans l'adaptateur 25 pour fixer le joint36 à l'adaptateur. Un arbre 37 cannelé extérieurement est en prise dans la bague intérieure 70 et bloqué en position par une bague d'arrêt 38. Une manchette d'étanchéité en élastomère 8G est fixée à la bride 78 et à la bague intérieure 70 pour protéger le joint 36. Deux oreilles 82 diamètralement opposées formées sur l'extré- mité intérieure du carter 30 s'emboîtent entre deux oreilles analogues 4 également diaF.etralement opposées, qui sont formées sur l'extrêmite exterieure du prolongateur 21. Un élément de Cardan, constitué de préférence par un anneau de Cardan 29, entoure les oreilles 82 et 84. Cet anneau 29 est articulé sur les oreilles 82 et 84 par des tourillons 33 et 86 respectivement (Fig.3). Une tette élargie 88 formée sur l'extrémité intérieure de chacun des tourillons 33, 86, porte contre un épaulement formé par contre-alésage de la surface interne de l'oreille 82 ou 84 correspondante. Une bague d'arrêt 34 montée sur ltextrémité extérieure de chacun des tourillons 33 et 86 porte contre une butée formée sur la surface externe de l'anneau 29. Une cale 35 formant organe de portée est interposée entre chacune des oreilles 82 et 84 et l'anneau 29, autour du tourillon 33 ou 86 correspondant.Ainsi qu'on l'a représenté à la Fig.3, l'axe d'articulation défini par les tourillons 33 est perpendiculaire à l'axe défini par les tourillons 86 et, ainsi qu'on l'a représenté sur la Fig. 2, ces axes se coupent au centre d'articulation du joint universel 36. L'arbre 37 comprend une partie d'extrémité extérieure 43, cannelée extérieurement. Cette partie 43 est engagée télescopiquement dans la partie terminale interne, cannelée intérieurement, d'un arbre 90. Cet arbre tourillonne dans un carter 41 par l'intermédiaire de roulements 47 et 48. Le roulement 48 est serré contre un épaulement interne du carter 41 par une rondelle 49, une rondelle frein 50 et un écrou de blocage 51 qui est vissé sur l'arbre 90. Un chapeau circulaire 52 est monté sur l'extrémité interne du carter 41 par des vis noyées 92. Une garniture d'étanchéité 53 est montée dans le chapeau 52 autour de l'arbre 90. le chapeau 52 et l'extrémité interne du carter 41 sont engagés télescopiquement dans la partie extérieure du carter 30. La partie terminale extérieure du carter forme un collier fendu 94 qui peut être serré autour du carter 41 par des vis 96 et des écrous 98. Un pignon 100 est monté sur l'extrémité extérieure de l'arbre 90 au moyen d'une rondelle 102 et d'un écrou 104 et ce pignon est bloqué sur l'arbre par une clavette 106 qui est-engagée dans une rainure de l'arbre. D'estrémit intérieure du pignon 100 porte contre une entretoise 108 et cette entretoise serre le roulement 47 contre un épaulement intérieur du carter 41. Ainsi qu'il ressort de cette description, le joint universel 36 et la liaison libre en coulissement axial qui accouple la partie 43 de l'arbre 37 à l'arbre 90 permet de régler la position angulaire et axiale de l'arbre 90 par rapport à l'arbre 16. En outre, la liaison à Cardan établie entre le prolongateur 21 et le carter 30, combinée à la liaison libre en couliseement axial établie entre le carter 30 et le carter 41, permet de régler de la mtme façon les positions relatives des carters qui renferment les organes de la trans miss ion. Le carter 41 renferme le renvoi d'angle C qui comprend le pignon 100, un pignon 110 et un arbre 112. Le pignon L10 est monté sur 1 1arbre 112 et son extrémité intérieure porte contre un épaulement formé sur l'arbre. Ce pignon 110 est claveté sur cet arbre par une clavette 120 qui est engagée dans une rainure de l'arbre. L'arbre 112 ést monté rotatif dans le carter 41 par l'intermédiaire de roulements ll4' et 116. Le roulement 116 est serré entre un épaulement fQreé sur l'arbre 112 et un chapeau de joint 118. Une entretoise 122 porte contre la face externe du pignon 110 et le roulement 114 est serré entre cette entretoise et un chapeau de joint 124. L'extrémité extérieure de l'arbre 112 est cannelée intérieure- 'ment et accouplée à l'arbre d'entrée 126, cannelé extérieurement, du mécanisme de transmiEsion B. Le carter 41 comprend une partie cylindrique 128 terminée par une bride, et qui est reliée au carter du mécanisme de transmission E par des vis 130 et des écrous 132. Les mécanismes de. transmission E et E' sont de préférence des transmissions marines hydrauliques classiques et elles sont couplées aux arbres d'hélices P et F' respectivement de la façon classique. Du fait de la disposition des pignons 17 et 110, les arbres d'hélices F et B' tournent en sens opposés l'un de l'autre, ainsi qu'on peut s'en rendre-cotpte par examen de la Fig. 1. Si l'on veut faire tourner les arbres -d'hélices dans les sens inverses de ceux repréaentés sur la Fig. 1, il suffit d'inverser la position du pi gnon 17 sur l'arbre 16, comme on l'a représenté en traits mixtes sur la Fig. 1. La transmission marine pour bateau à deux hélices suivant llin- Invention peut entre utilisée pour accoupler un moteur unique marin aux deux arbres d'hélices de bateaux très divers dans lesquels les arbres d'hélices peuvent présenter des positions et des angles différents. En outre, cette insstallation est adaptable à des bateaux à deux hélices dans lesquels les arbres dthélices ne sont pas.parallèîes. La transmission suivant l'invention est de préférence équipée d'un circuit de lubrification sous pression comprenant une pompe à huile, un réservoir d'huile et un échangeur de chaleur. En outre, les arbres 112 des renvois C et C' peuvent tre utilisés pour entratner des équipements auxiliaires tels que des installations de réfrigération, des pompes,etc. La transmission suivant l'invention est facilement adaptable à une grande diversité de dispositifs de propulsion marine. Par exemple, bien que la transmission décrite ci-dessus soit destinée à une installation de propulsion normale, elle peut également être utiliaée dans une installation à embase extérieure. Dans cette dernière disposition, le moteur A peut entre de l'autre c8té de l'unité de distribution B, c'est-à-dire sur l'avant de cette unité. En outre, deux mo tueurs peuvent être couples en tandem à l'unité de distribution, si des considérations de puissance supplémentaire et/ou d'espace disponible supplémentaire rendent cet agencement souhaitable. En outre, pour certaines coques, il peut être avantageux de prévoir un ensemble propulseur à quatre hélices. Dans ce cas, on peut utiliser deux moteurs et deux dispositifs de - transmission suivant l'invention. REVENDICATIONS 1 - Transmission pour véhicule marin, destinée à accoupler un moteur marin unique à plusieurs arbres d'hélices, cette transmission comprenant: une unité de distribution de puissance destinée à être accouplée à un moteur marin; plusieurs lignes de transmission articulées accouplées à l'unité de distribution, chacune de ces lignes de transmissi-on comprenant un premier carter, un premier arbre qui tourillonne dans ce premier carter et qui est accouplé cinématiquement à l'unité de distribution, un deuxième carter, un deuxième arbre monté dans ce deuxième carter, un joint universel qui transmet la puis sance du premier arbre au deuxième arbre, un anneau de Cardan qui entoure une partie du premier carter et une partie du deuxième carter, le premier carter étznt articulé à cet anneau par des moyens qui admettent une rotation relative entre ce carter et cet anneau autour d'un premier axe, le deuxième carter étant également articulé sur l'anneau de cardan par des moyens qui admettent une rotation relative entre ce carter et cet anneau autour d'un deuxième axe perpendiculaire au premier, 10 premier axe et le deuxième axe se coupant à peu près'au centre d'articulation du joint universel; un troisième carter, le deuxième carter et le troisième carter étant accouplés par un accouplement réglable qui admet un déplacement axial relatif entre ces deux carters et comportant des moyens de serrage pour fixer le réglage axial entre lesdits second et troisième carters, un troisième arbre qui tourillonne dans le troisième carter, le deuxième arbre étant accouplé cinématiquement au troisième arbre par un accouplement réglable qui admet un déplacement axial relatif entre ces deux arbres; et des mécanismes de transmission inversables commandés indépendamment-les uns des autres qui sont accouplés aux troisième arbres et dont chacun est destiné à être accouplé cinématiquement à l'un des arbres d'hélices 2 - Transmission suivant la revendication 1, dans laquelle les premiers et les deuxièmes arbres sont accouplés entre eux par emmanchement télescopique et les deuxième et troisièmes carters sont raccordés par des emmanchements télescopiques. 7 - Transmission suivant la revendication 2, dans laquelle les deuxièmes et les troisièmes arbres sont cannelés. a - Transmission suivant la revendication I, dans laquelle ledit élément de Cardan est un anneau de Cardan. 5 - Transmission suivant la revendication 1, dans laquelle l'unité de distribution comprend un quatrième arbre dont une extrémité est destinée à titre reliée à un moteur marin, un pignon monté sur la deuxième extrémité de ce quatrième arbre et des moyens qui transmettent le mouvement de ce pignon auxdits premiers arbres. 6 - Transmission suivant la revendication 5, dans laquelle il est prévu deux lignes de transmission, les premiers arbres des deux lignes de transmission formant un arbre unique, tandis que lesdits moyens de liaison. comprennent un deuxième pignon monté sur ledit arbre unique. 7 - Transmission suivant la revendication 1, dans laquelle lesdits mécanismes de transmission sont reliés aux troisièmes arbres par des boites d'engrenages. 8 - Bateau comprenant une coque, moteur monté dans cette coque et présentant un arbre de sortie, plusieurs arbres d'hélices qui tourillonnent dans la coque, et une transmission qui relie l'ar- bre de sortie du moteur aux. arbres d'hélices, ladite transmission étant constituée par l'installation de transmission marine suivant la revendication 1. 9 - Bateau comprenant une coque, un-moteur monté dans cette coque et muni d'un arbre de sortie, deux arbres d'hélices espacés latéralement, qui tourillonnent dans la coque, et une transmission qui transmet le mouvement dudit arbre de sortie du moteur aux arbres d'hélices, ladite transmission étant constitude par une transmission suivant la revendication 6.