Brevet FR2286984A1 — publié le 19760430

La présente invention concerne un dispositif de transmission du mouvement de rotation entre deux arbres coaxiaux, notamment pour réduire ou pour augmenter la vitesse de rotation d'un arbre ou axe. On connaît divers types de dispositifs aptes à transmettre un mouvement de rotation d'un arbre moteur à un arbre comw mandé selon un rapport préalablement établi de la vitesse angulaire d'un arbre par rapport à l'autre. Les dispositifs les plus communs sont réalisés au moyen d'un train d'engrenages pouvant être de type ordinaire ou du type sans fin (hélicoidal) ou même du type épicez cloidal. Ils présentent toutefois des inconvénients qui en limitent l'usage, surtout dans le cas où il existe un rapport élevé de vitesse angulaire entre l'arbre moteur et l'arbre commande.Dans les deux premiers types précités, en effet, les pertes de puissance sont très élevées et en outre le poids et l'encomhrement desdits dispositifs sont notables par rapport à la puissance transmise. Les dispositifs realisés au moyen de trains d'engrenages épicycloidaux donnent en général des prestations supérieures, mais présentent l'inconvénient de posséder une construction relativement complexe et de cotit élevé. Le but principal de la présente invention est de réaliser un dispositif permettant d'obtenir des rapports de renvoi meme très élevés entre un arbre moteur et un arbre commande, avec un encombrement et des pertes de puissance extrêmement réduits. Un autre but est de réaliser un dispositif du type pre- cité, qui soit d'une structure relativement simple, de fonctionne~ ment sdr et aisé à réaliser. Ces buts et d'autres encore sont obtenus au moyen d'un dispositif comprenant une carcasse fixe, un premier engrenage, à dents frontales, solidaire de la carcasse, un premier arbre monté sur des paliers et tournant librement par rapport à la carcasse, un corps rigide monté librement tournant sur au moins un palier supporté par ledit premier arbre, ledit palier ayant son axe incliné par rapport à celui du premier arbre, deux couronnes dentées supportées par le corps rigide et séparées l'une de l'autre, un second arbre coaxial dudit premier arbre, également monté sur des paliers, tournant librement, par rapport à la carcasse et supportant un second engrenage à dents frontales, une des deux couronnes dentées étant en engagement de rotation avec ledit premier engrenage et l'autre couronne dentée étant en engagement de rotation avec le second/ /engrenage, l'engrenage des roues dentées et des couronnes dentées ayant des surfaces primitives coniques avec le même sommet situé sur l'axe des deux arbres. Afin de rendre plus claire la compréhension des caractéristiques du dispositif suivant la présente invention, ci-apres sont décrits trois exemples de réalisation avec référence au des- sin annexé. Les figures 1, 2 et 3 représentent, en coupe axiale et d'une façon shcématique, les dispositifs correspondants à ces trois exemples. La figure 1 montre un dispositif de transmission comprend nant une carcasse fixe i de laquelle est solidaire un engrenage à dents frontales 2 et sur lequel tourne librement, au moyen d'un palier 3, un arbre moteur 4 portant à la fois un palier 5, dont l'axe est dans le même plan, incliné par rapport à l'axe de l'arbre 4. Sur le palier 5 est monté un corps 6, tournant libre menti sur lequel sont tenues deux couronnes dentées 7 et 8 ayant des diamètres différents. La couronne dentée 7 s'engage avec les dents de l'engre~ nage 2, tandis que la couronne dentée 8 s'engage avec les dents d'un engrenage 9 calé sur un arbre 10 coaxial à l'arbre 4 et monté de façon à tourner librement, sur un palier il : sur la figure on peut observer que l'arbre 10 est entièrement creux et que l'arbre 4 y pénètre partiellement, supporté par l'arbre 10 par l'entremise d'un palier 12. La couronne dentée 7 et l'engrenage 2 ont leur diamètre sensiblement égal et leurs canes primitifs ont leur sommet en un point commun situé sur l'axe de l'arbre moteur 4 a à leur tour la couronne dentée 8 et l'engrenage 9 ont un diamètre sensiblement égal et leurs canes primitifs ont également leur sommet au point commun. En tenant compte du fait que les valeurs, qui peuvent être prises par les angles d'ouverture des canes primitifs des cou- ronnes dentées et des engrenages, font partie du dispositif, on peut avoir différentes formes avec denture concave ou convexe et piffé~ rents diamètres relatifs (en effet pour chaque couple de roues en prise, on peut faire des choix différents avec la seule limitation que seule la roue, dont le cône présente l'ouverture la plus grande, peut présenter la denture concave). On peut observer que le mode de réalisation du dispositif, montré à la fig. 1, comprend deux couples coniques de diamètres différents dans le but de permettre la plus grande liberté de choix pour les angles d'ouverture des canes primitifs.Les deux couronnes dentées 7 et 8 sont contenues l'une dans l'autre et sont reliées l'une à l'autre simplement par un corps rigide 6 oscillant sur le palier 5. Lors du fonctionnement du dispositif, le corps rigide 6 avec les couronnes dentées 7 et 8, par suite de la rotation de l'arbre moteur 4, accomplit un mouvement de précession autour de l'axe dudit arbre 4, en transmettant ainsi le mouvement à l'engrenage commandé 9 par l'engrenage fixe 2, lequel fonctionne comme point d'appui pour le corps rigide 6. Le rapport de transmission que lton désire obtenir au moyen du dispositif décrit dépend du nombre des dents des couronnes dentées 7 et des engrenages 2 et 9. On peut observer que, par un choix convenable du nombre de dents, il est possible d'obtenir des rapports de transmission très élevés. Par exemple, si les couronnes dentées et les engrenages ont un nombre de dents d'environ cent (précisément 99 dents pour l'engrenage 2, 100 dents pour la couronne dentée 7, 101 dents pour la couronne dentée 8 et 100 dents pour l'engrenage 9) on aura un rapport de transmission de l'ordre de 10 000.Au contraire, si les couronnes dentées 7 et 8 ont le mdme nombre de dents, l'engrenage 2 a un nombre de dents inférieur d'une unité à celui des dents des couronnes dentées 7 et 8, et l'engrenage 9 a un nombre de dents supérieur d'une unité à celui des dents des couronnes dentées 7 et 8, on aura un rapport de transmission extrêmement bas entre l'arbre moteur et l'arbre commandé, tout en gardant une structure du dispositif pratiquement la même que celle permettant le rapport de transmission très élevé. Ceci montre la très grande gamme d'emploi du dispositif, lequel peut être utilisé en effectuant de petites modifications, pour des rapports allant des plus petits aux plus grands. A la figure 2, on a représenté une réalisation diffé- rente, comprenant une carcasse fixe 20 supportant un engrenage fixe 21, supportant, au moyen d'un palier fl, un arbre moteur 23, sur lequel est monté un palier 24 ayant un axe incliné par rapport à l'arbre moteur. Sur le palier 24 est monté, tournant librement, un corps rigide 25 supportant deux couronnes dentées différentes 26 et 27. La couronne dentée 25 s'engage avec 1'engrenage 21, tandis que la couronne dentée 27 s'engage avec un engrenage 28 solidaire d'un arbre commandé 29, relié à la carcasse par l'entremise d'un palier 30 et à l'arbre moteur 23 au moyen d'un palier 31. Selon la réalisation de la figure 2, les deux couronnes dentées 26 et 27 ont une denture convexe et, en conséquence, il arrive quelles couvrent entièrement l'ensemble de ltengrenage fixe 21 et de l'engrenage mobile 28. Même dans ce cas, les deux couronnes dentées 26 et 27 sont rigidement reliées l'une à l'autre au moyen du corps rigide 25. On remarque que, pendant le fonctionnement en charge, l'arbre moteur peut être soumis à une forte poussée transversale tournant à la même vitesse, dûe à la composante tangentielle de la pression exercée sur les dents de la couronne dentée pivotant aux endroits où celles-ci sont en prise avec les engrenages fixes respectivement montés sur l'arbre commandé du dispositif. Ladite poussée est transmise à l'arbre moteur par l'entremise du palier oblique sur lequel sont montées les couronnes dentées oscillantes, et elle est déchargée enfin sur les deux supports de l'arbre moteur, ayant tendance à engendrer des vibrations ou à surcharger lesdits supports. Pour éliminer cet inconvénient, on a montré à la figure 2 deux corps 32 et 33 ayant leur poids exactement établis sur la base des rendements du dispositif, et fixés sur l'arbre moteur 23 à proximité des paliers d'axe oblique 24. Les corps 32, 33 sont en saillie sur l'arbre 23, dqianiè- re à former un angle de 900 par rapport au plan comprenant l'axe de l'arbre 23 et l'axe du palier incliné 24, l'emplacement desdits corps 32 et 33 au-dessus ou au-dessous du plan précité par rapport au plan de la figure 2, c'est-à-dire la position d'avance ou de retard des masses centrifuges constituées par les corps 32 ou 33, dépendant du sens de rotation de l'engrenage commandé 28, lequel peut tourner dans un sens identique ou opposé à celui de l'arbre moteur. On a trouvé que l'emploi des dites masses centrifuges est parfaitement efficace pour balancer complètement ou (si on le désire) partiellement les charges dynamiques sur les supports de l'arbre moteur et des engrenages, en éliminant en même temps toute vibration ou, au moins, les vibrations partielles pouvant apparaitre pendant le fonctionnement. Le positif, montré en coupe à la figure 3,comprend une carcasse 40 fixe dont est solidaire un engrenage fixe 41 et supportant par un palier 42 un arbre moteur 43, sur lequel est monté un palier 44 avec axe incliné sur l'axe de l'arbre 43. Le palier 44 maintient tournant librement un corps rigide 45 supportant deux couronnes dentées différentes 46 et 47. La couronne 46 s'engage avec l'engrenage 41, tandis que la couronne dentée 47 s'engage avec un engrenage 48 solidaire d'un arbre commandé 49 et relié à la carcasse 40 au moyen d'un palier 50 et à l'arbre moteur 43 par l'entremise du palier 51. Suivant la réalisation de la fig. 3, les couronnes den tées 46, 47 sont en saillie à l'endroit de faces opposées du corps rigide 45 et on peut également observer que les couronnes dentées 46 et 47 et les engrenages 41 et 48 présentent tous sensiblement le meAme diamètre. Les différentes réalisations du dispositif décrit avec référence aux dessins ont toutes les mêmes caractéristiques fonc tionnelles, c'estwà-dire qu'elles sont aptes à transmettre un mouvement de rotation d'un arbre moteur à un arbre commandé avec un grand rapport de transmission et une grande puissance, tout en conservant les dimentsions des différents composants dans des limites très réduites. On peut notamment observer que tous les engrenages et les couronnes dentées qui font partie du dispositif ayant un diane tre à peu près égal et étant opposés les uns aux autres, le dispos sitif présente un encombrement très réduit et minimum. En outre, les couples d'engrenages et de couronnes dentées sont en engagement très étendu. Plus précisément celui-ci est le maximum admissible théoriquement pour un couple quelconque de couronnes dentées : en effet le contact a lieu simultanément sur un grand nombre de dents. Cette caractéristique permet le minimum de frottement entre les dents et permet de transmettre des couples de torsion très élevée, même à l'aide d'engrenages de poids très réduit. I1 en résulte une marche remarquablement silencieuse et, en conséquence, il ntest pas nécessaire d'utiliser des dents hélicoidales. En outre, l'usure et l'échauffement sont très limités. Pour cette raison, le dispositif décrit est particulièrement apte à constituer un multiplicateur ou un réducteur de vitesse. Enfin on peut observer que la vitesse effective des engrenages et des couronnes dentées faisant partie du dispositif est extr & ement basse, même si l'arbre moteur tourne à des vitesses très élevées. Cela entrasse la possibilité d'employer avantageusement le dispositif dans tous les cas où un arbre moteur présente des vitesses très élevées : par exemple le dispositif peut entre employé comme réducteur de vitesse pour des turbines ou similaires. Il est évident encore que le dispositif peut être réalisé aisément d'une manière telle que le sens de rotation de l'arbre commandé soit en concordance ou en opposition avec celui-ci de l'arbre moteur et que l'arbre moteur et-l'aXre commandé peuvent se trouver tous les deux du même côté du dispositif et également être renfermés l'un dans l'autre. Il faut encore observer que les roues dentées et les engrenages peuvent être éventuellement remplacés par des roues de friction. REVENDICATIONS 1. Dispositif de variation de vitesse coaxial, caractérisé en ce qu'il comprend une carcasse fixe, un premier engrenage à dents frontales solidaire de la carcasse, un premier arbre monté sur des paliers et tournant librement par rapport à la carcasse, un corps rigide monté de manière à pouvoir librement tourner sur au moins un palier supporté par ledit premier arbre, ledit palier ayant son axe incliné par rapport au premier arbre,deux couronnes dentées supportées par le corps rigide et séparées l'une de l'autre, second arbre coaxial au premier,également monté sur des paliers tournant librement par rapport à la car casse et portant un second engrenage à dents frontales, une des couronnes dentées étant en engagement de rotation avec le premier et l'autre couronne dentée étant engagée en rotation avec le second engrenage, les engrenages et les couronnes den tées ayant tous leurs surfaces primitives coniques avec un même sommet situé sur l'axe des deux arbres. 2. Dispositif de variation de vitesse suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sur ledit premier arbre est montée au moins une masse centrifuge ayant son centre de gravité situé dans un plan passant par l'axe dudit premier arbre et perpendi culaire au plan comprenant l'axe de l'arbre et ltaxe du palier supportant ledit corps rigide. 3. Dispositif de changement de vitesse selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couple formé par l'un des engrenages avec la couronne dentée engagée avec lui, présente un diamètre différent de celui du couple formé par l'autre engrenage et l'autre couronne dentée engagée avec celui-ci. 4. Dispositif de changement de vitesse suivant les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les couronnes dentées sont placées vis-à-vis l'une de l'autre, toutes les deux présentant des den tures convexes.