Brevet FR2270492A1 — publié le 19751205

L'invention concerne un agencement pour boute de transmission destiné à compenser les défauts de parallélisme des flancs des dents entre le pignon de sortie de la botte et une roue dentée s 'engrenant avec celui-ci, la botte de transmission étant reliée par un bras support à une articulation stationnaire et étant disposée selon la direction de la normale d'engrènement. La robustesse, la durée de vie et la stabilité de roues dentées s'engrènant mutuellement dépendent largement de la forme de la figure d'action des flancs de leurs dents. Dans le cas idéal, deux flancs sont en contact linéaire et la ligne de contact s'étend sur toute leur largeur parallèlement aux axes de rotation des roues dentées engrenées. Ainsi, en fonctionnement, les deux flancs conåuguds roulent l'un sur l'autre sans glissement, la ligne de contact se déplaçant parallèlement à elle-m#e sur les flancs en direction radiale. La surface que décrit ainsi la ligne de contact peut astre dénommée " figure d'action". La figure d'action idéale présente, dans le cas d'engrenages droits, la forme d'un rectangle. Les conditions nécessaires pour de telles figures d'faction eonsistent en ce que les flancs s'étendent en totalité parallèlement à l'axe respectif et que les axes de rotation soient rigoureusement paralliles l'un par rapport à l'autre. Ces exigences ne peuvent cependant pas autre satisfaites dans la pratique, de sorte que les flancs des dents s'écartent plus ou moins fortement, selon la précision d'usinage et de montage, de la position idéale. Les lignes de contact ne s'étendent donc le plus souvent que sur une partie restreinte de la largeur des flancs. Les figures d'action correspondantes offrent la forme d'un triangle. De ee fait, il apparat des charges non uniformes sur les flancs des dents, qui peuvent atteindre ou dépasser le double de la valeur normale correspondant à un contact uniforme des flancs. La pression extrêmement élevée apparaissant sur les bords des flancs a un effet particulièrement flacheux. Il est connu d'usiner les flancs des dents selon une forme convexe, de manière à éviter une pression élevee sur les bords. Nais la longueur de la ligne de contact, c'est-à-dire la largeur de la surface portante des flancs théoriquement utilisable ss'amoindrit alors forcément. En outre, la pression superficielle augmente dans la région centrale de la surface portante. En donnant une convexité aux flancs des dents lors de leur usinage, la préssion indésirable sur les bords est simplement échangée contre une pression superficielle excessive. Dans la pratique, on considère souvent que la charge des flancs des dents est uniforme,car les empreintes obtenues par exemple par introduction de bandes de papier ont la forme d'un trapèze ou meme d'un rectangle, et l'on peut estimer que ces empreintes représentent la figure d'action des flancs des dents. La précision de tels résultats est cependant liée évidemment à l'or- dre de grandeur de l'épaisseur du papier; elle est donc médiocre. Des mesures comparatives effectuées à l'aide de jauges extensométriques sur les flancs frontaux des dents indiquent des efforts qui ne devraient pas apparaetre si le contact était uniforme. I1 faut en déduire que les surfaces d'action peuvent être triangulaires mtme lorsque les empreintes ont une forme trapézoldale ou rectangulaire. L'inventionapxrbutde de créerunagencempour boute de transmission en principe quelconque, mais qui peut comporter des arbres d'entrée et de sortie coaxiaux, cet agencement garantissant par ajustement automatique une charge uniforme des flancs des dents du pignon de sortie, de telle manière que les figures d 'ac- tion offrent une forme rectangulaire ou au moins trapézoîdale. Ce but est atteint selon l'invention dans un agencement du genre décrit par le fait que la botte de transmission est suspendue élastiquement en tous sens, que l'articulation est une articulation à rotule disposée selon la direction de la normale d'engrènement, et que le bras support est soutenu en position stationnaire dans le région d'articulation au moyen d'une bielle articulée qui peut céder orthogonalement à la normale d'engrènement et dans le plan médian du pignon de sortie et de la roue dentée. Ces mesures selon l'invention ont pour conséquence que chaque flanc des dents du pignon de sortie s' ajuste en charge individuellement parallèlement au flanc conjugué de la roue dentée qui s'engrène avec ledit pignon. Le pignon de sortie peut prendre une position quelconque, du fait du bras support par rapport à l'axe principal de l'articulation à rotule stationnaire, lorsqu'un flanc de dent en prise est chargé en biais ou unilatéralement par la roue dentée, Le flanc en cause s'ajuste toujours à angle droit par rapport à la force appliquée, ce qui élimine toute répartition non uniforme de la charge.Cet ajustement des flancs des dents du pignon de sortie est obtenu d'une part en raison de la suspension élastique de la botte de transmission et de la possibilité résultante d'orientation ou de déviation selon la charge appliquée, d'autre part par l'effet du bras support articulé par rotule. Cela garantit donc un ajustement automatique du pignon de sortie, donc de la botte de transmission, jusqu'à ce que la sollicitation sur les flancs des dents devienne uniforme. On va maintenant décrire d'autres particularités de l'invention. Ainsi, il est prévu de suspendre la botte de transmission par l'intermédiaire de blocs élastiques fixes ou réglables en hauteur, réalisés sans ou avec limitation d'amplitude uniquement selon la direction de l'axe principal de la botte de transmission et/ou dans les trois directions axiales due la bote eorrespondant au système de coordonnées.De ce fait, on obtient d'une manière particulièrement simple une faculté d'adaptation de la botte de transmission, celle-ci comportant une capacité donnée de compensation et d'amortissement de telle manière qu'on peut opérer, dans la fabrication des engrenages ainsi que dans le montage des arbres de la botte > avec des tolérances relativement larges par rapport aux formes d'exécution connues jusqu'ici. Cependant, les propriétés de fonctionnement ainsi que les répartitions de la charge principale sont ellesmAemes beaucoup plus favorables que dans les forces d'exécution connues. Une flexibilité élastique non amortie des blocs élastiques de suspension de la botte de transmission pourrait avoir pour conséquence, dans certaines circonstances, des oscillations en rotation entre la botte de transmission, c1est-à-dire son pignon de sortie, et la roue dentée adjacente. Une telle éventualité est cependant empochée selon l'invention en réalisant les blocs élastiques sous la forme d'amortisseurs d'oscillations, par exemple d'éléments caoutchouc/métal. En outre, on peut utiliser au choix aussi bien l'hystérésis matérielle de certains autres matériaux élastomères que l'effet d'amortissement du frottement glissant. Les blocs élastiques réglables en hauteur soutiennent axialement la botte de transmission et sont réglables en hauteur pour faire avancer ou reculer ladite botte. Par l'adaptation des flancs des dents du pignon de sortie aux flancs des dents correspondantes de la roue dentée, les blocs élastiques peuvent aussi se déformer latéralement. Afin de réaliser une structure particulièrement simple et fonctionnelle, il est encore prévu selon l'invention que l'articulation à rotule comporte un arbre support stationnaire, une bague de guidage convexe fixée sur ce dernier et une bague concave glissant sur la précédente, le bras support de la botte de transmission étant relié à la bague concave. Une forme d'exécution particulièrement importante de l'invention est caractérisée par le fait que l'articulation à rotule est ajustable selon la direction des flancs des dents du pignon de sortie et est disposée dans la normale aux flancs des dents selon la direction de la ligne d'engrènement au milieu des dents, pour le transfert-de la force des aents dans la direction de rotation principale. Ainsi, on réalise une possibilité d'ajustement à équilibrage exact en ce qui concerne le transfert des forces des dents. De préférence, la bielle est articulée au moyen de têtes articulées, par exemple de mtme des articulations à rotule, d'une part au bras support de la botte de transmission, d'autre part à un point fixe. Il est encore prévu selon l'invention que la bielle articulée est agencée à la manière d'une tige d'ajustement s'adaptant dynamiquement à la reprise du couple de rotation, et comporte des éléments élastiques interposés capables de prendre en charge des forces de compression et de traction. Dans ce cas, ces éléments élastiques sont de préférence. réalisés sous la forme d'amortisseurs d'oscillations, tels que des groupes de ressorts.Cela présente une importance particulière sous le rapport suivant. I1 apparat inévitablement dans la fabrication des engrenages des erreurs de pas plus ou moins grandes qui sont cause jusqu'ici, et en particulier dans les bottes de transmission à plusieurs étages, de sévères à-coups de rotation. De tels à-coups sont-absorbés élastiquement par les éléments élastiques de la bielle lors de la transmission des couples de rotation. Le même amortissement s'applique aussi, aux chocs et aux à-coups décharge gui s'exercent extérieurement sur la botte de transmission.La conformation des éléments élastiques sous forme d'amortisseurs d'oscillations élimine aussi,en ce qui concerne la reprise du couple de rotation, des oscillations importunes de rotation entre la botte de transmission, c'est-à-dire son pignon de sortie, et la roue dentée conjuguée. Enfin, il est encore à remarquer que des roues dentées engrenées possèdent selon leur qualité un jeu d'engrènement (jeu entre dents) variable. Ce jeu d'engrènement se cumule dans des bottes à plusieurs étages. Les éléments élastiques de la bielle compensent par leur flexibilité un tel jeu d'engrènement, à savoir par basculement autour de l'articulation à rotule dans la direction de rotation. Selon une autre forme d'exécution préférée de l'invention, il est prévu de réunir l'arbre support et la bielle articulée en une barre stationnaire, qui prend appui au surplus dans une autre articulation stationnaire à laquelle le bras support est de mye relié dans la région d'articulation. La bielle et l'arbre support se raccordent donc. Pour cette raison une autre articulation est prévue. Les deux articulations sont disposées à une certaine distance l'une de l'autre, et cela de telle manière que, selon l'invention, la barre prend appui à ses extrémités dans les deux articulations. Les articulations peuvent Autre réalisées sous la forme de paliers à roulements ou de supports articulés à rotule. Les avantages obtenus selon l1invention consistent essensiellement en ceci qu'elle conduit à un agencement pour botte de transmission qui garantit une charge toujours uniforme des flancs des dents en ce qui concerne l'appariement pignon de sor tieXroue dentée eonjuguée, et cela par un ajustement automatique en fonction des répartitions non uniformes de la charge. De ce fait, on obtient des figures d'action rectangulaires ou au moins trapézotdales, tandis que des pressions élevées sur les bords des flancs des dents sont pratiquement éliminées. Selon une forme préférée, l'agencement selon l'invention muni d'une barre station- naire se distingue par une structure particulièrement simple. La description qui va suivre, en regard des dessins annexésàtitre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente un agencement selon l'invention, partiellement en coupe selon le plan M de la figure 2. La figure 2 représente l'objet de la figure 1 en vue frontale avec coupe partielle à travers l'articulation à rotule. La figure 3 représente une partie de la bielle articulee de l'objet de la figure I dans la région de ses éléments élastiques. La. figure 4 représente une autre forme d'exécution del'invention comprenant une barre, avec coupe partielle selon le plan médiateur du pignon de sortie. La figure 5 représente l'objet de la figure 4 en vue frontale avec coupe partielle à travers les articulations à rotule. Les figures i à 3 représentent un agencement pour botte de transmission permettant de rendre uniforme la charge sollicitant les flancs des dents entre le pignon de sortie 1 de la botte et une roue dentée 13 s'engrenant avec celui-ci; la botte de transmission 2 est suspendue élastiquement et est reliée par un bras support 3 à une articulation stationnaire 4. Le bras support 3 est soutenu dans la rdgion d'articulation au moyen d'une bielle 5 reprenant le couple de rotation.La botte de transmission 2 est suspendue par l'ìntermédiaire de blocs élastiques 6 fixes, c'està-dire non déplaçables, ou réglables en hauteur, réalisés sans ou avec limitation d'amplitude uniquement selon la direction de l'axe principal de la botte de transmission et/ou dans les trois directions axiales de la botte correspondant au système de coordonnées. Les blocs élastiques 6 sont des amortisseurs d'oscillations, par exemple des eléments caoutchouc/métal. L'articulation à rotule 4 comporte un arbre support 7 stationnaire, une bague de guidage 8 convexe fixée sur ce dernier et une bague concave 9 glissant sur la précédente, le bras support 3 de la botte de transmission 2 étant relié à la bague concave 9. L'articulation à rotule 4 est ajustable selon la direction des flancs 10 des dents du pignon de sortie l et est disposée dans la normale N aux flancs des dents selon la direction de la ligne d'engrènement au milieu M des dents, pour le transfert de la force des dents dans la direction de rotation principale. La bielle 5 est articulée au moyen de têtes articulées 11 > par exemple des articulations à rotule, d'une part au bras support 3, d'autre part à un point fixe P. La bielle articulée 5 est ainsi en mesure de reprendre les couples résiduels provenant des pertes de couple et des forces de frottement des flancs, ou, lors des changements de sens de rotation, de compenser la force d'appui résultant du couple du carter de la botte de transmission entre le milieu de l'articulation à rotule 4 et la nouvelle normale des forces des dents. La conformation à double articulation de la bielle articulée 5 permet le mouvement du pignon de sortie 1, donc de la botte de transmission 2, d'ajustement à chaque flanc de dent de la roue dentée 13 conjuguée, et assure en mtme temps la reprise du couple résiduel. Pour cette raison, la A bielle articulée 5 est agencée en meme temps à la manière d'une tige d'ajustement s'adaptant dynamiquement à la reprise du couple de rotation; elle comporte à cet effet des éléments élastiques 12 interposés qui sont capables de prendre en charge des forces de compression et de traction. Ces éléments élastiques 12 sont de mime réalisés sous la forme d'amortisseurs d'oscillations, tels que des groupes de ressorts. Mais on peut aussi en principe utiliser une bielle articulée rigide faite d'une seule pièce lorsqu'un amortissement des oscillations n'est pas nécessaire. Les figures 4 et 5 représentent en variante un agencement pour botte de transmission destiné à compenser les défauts de parallélisme des flancs des dents entre le pignon de sortie et la roue dentée 13 qui s'engrène aveo celui-ci. Dans ce cas, l'arbre support 7 et la bielle articulée 5 sont réunis en une barre stationnaire 14, qui prend de plus appui dans une autre articulation 15 stationnaire à laquelle le bras support 3 est de m3me relié dans la région d'articulation, c'est à-dire comme pour l'autre articulation 4. La barre 14 prend appui à ses extrémités 16, 17 dans les deux articulations 4, 15. Celle se ci peuvent tre réalisées sous la forme de paliers àrouleients; cependant, dans la forme d'exécution représentée, elles sont réalisées sous la forme de supports articulés à rotule. REVENDICATIONS 1.- Agencement pour botte de transmission destiné à compenser les défauts de parallélisme des flancs des dents entre le pignon de sortie de la botte et une roue dentée stengressaant avec celui-ci, la botte de transmission étant reliée par un bras support à une articulation stationnaire et étant disposée selon la direction de la normale d'engrènement, caractérisé par le fait que la botte de transmission (2) est suspendue élastiquement en tous sens, que l'articulation est une articulation à rotule (4) disposée selon la direction de la normale d'engrènement N, et que le bras support (3) est soutenu en position stationnaire dans la région d'articulation au moyen d'une bielle articulée (5) qui peut céder orthogonalement à la normale d'engrènement et dans le plan médian du pignon de sortie(1) et de la roue dentée (13). 2.- Agencement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la boute de transmission (2) est suspendue par l'intermédiaire de blocs élastiques (6) fixes ou réglables en hautueur, réalisés sans ou avec limitation d'amplitude uniquement selon la direction de l'axe principal de la botte de transmission et/ou dans toutes les directions axiales de la botte. 3. Agencement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les blocs élastiques sont des amortisseurs d'osoillations, par exemple des éléments caoutchouc/métal. 4.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'articulation à rotule (4) comporte un arbre support (7) stationnaire, une bague de guidage (8) convexe fixée sur ce dernier et une bague concave (9) glissant sur la précédente, le bras support (3) de la botte de transmission (2) étant relié à la bague concave (9). 5.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la bielle (5) est articulée au moyen de tartes articulées (11), par exemple des articulations à rotule, d'une part au bras support (3) de la botte de transmission (2), d'autre part à un point fixe(Pl i.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la bielle articulée (5) est agencée à la manière d'une tige d'ajustement s'adaptant dynamiquement à la reprise du couple de rotation, et comporte des éléments élastiques (12) interposés qui prennent en charge des forces de compression et de traction. 7.- Agencement selon ltune quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les éléments élastiques (12) de la bielle (5) sont réalisés sous la forme d'amortisseurs d'oscillations, tels que des groupes de ressorts. 8.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que arbre support et la bielle articulée sont réunis en une barre stationnaire (14) qui prend appui dans une autre articulation (15) stationnaire à laquelle le bras support (3) est de mAeme relié dans la région d'articulation. 9.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 8, caractérisé par le fait que la barre (14) prend appui à ses extrémités (16), (17) dans les deux articulations (4) > (15). 10.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 8 et 9, caractérisé par le fait que les articulations (4), (15) sont réalisées sous la forme de paliers à roulement ou de supports articulés à rotule.