Brevet FR2320469A1 — publié le 19770304

La présente invention concerne un engrenage de réduction de vitesse angulaire à grand rapport, réversible. Quand la vitesse angulaire d'un arbre d'entrée doit être transmise à un arbre de sortie avec un rapport de réduction en excès, par exemple de 10/1, on a recours à une méthode connue consistant à utiliser un organe de réduction tel qu'un engrenage à vis sans fin, ou à relier en cascade plusieurs pignons de réduction de faible rapport. D'une part, les engrenages à vis sans fin sont peu encombrants, mais non réversibles et ils ont par inhérence une faible efficacité; d'autre part, dans le cas d'emploi de plusieurs pignons de réduction à faible rapport, la dimension de l'ensemble de l'installation est importante et son coût est élevé. C'est en conséquence le but général de cette invention de proposer un engrenage de réduction de la vitesse angulaire permettant de réduire la vitesse de l'arbre dans un rapport allant jusqu'à 10/1 et plus, avec réversibilité totale, de sorte que l'engrenage de réduction peut être utilisé comme un multiplicateur de la vi teste Un autre but de l'invention est de proposer un tel engrenage de réduction dans un volume très ramassé, avec un nombre de pièces limité et, en conséquence, à un prix de revient relativement bas. Pour réaliser l'objet ci-dessus et d'autres encore, tels qu'ils vont apparaître au cours de la description qui suit, l'invention propose un engrenage de réduction de vitesse angulaire réversible, comportant un carter, ainsi qu'un arbre d'entrée et un arbre de sortie montés à rotation dans le carter, le dit engrenage de réduction comprenant en outre : une couronne dentée intérieurement formant une seule pièce avec le carter et placée de façon coaxiale f à l'arbre d'entrée; une roue dentée engrenant avec la couronne et ayant moins de dents que la couronne, la roue étant montée à rotation de façon excentrique sur l'arbre d'entrée, l'excentricité de cette roue, relativement à l'arbre d'entrée, étant égale à la moitié de la différence des diamètres primitifs de la couronne et de la roue; un organe d'accouplement pour établir l'accouplement de rotation entre des éléments non alignés, cet organe d'accouplement établissant la connexion entre la roue et l'arbre de sortie. Une réalisation préférée de l'invention va maintenant être décrite, à titre d'exemple, avec référence aux dessins joints, dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un engrenage de réduction conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue latérale et la figure 5 une vue de face d'une plaque intermédiaire qui fait partie de l'engrenage de réduction des figures 1, 2, 3. En se reportant aux dessins on voit un carter pour l'engrenage de réduction de l'invention qui consiste en deux éléments opposés en forme de cuvette 10, 12, reliés de façon hermétique le long de brides 14, 16 au moyen de pièces de fixation telles que écrous et boulons 18, 20. Un arbre de sortie ou arbre commandé 22 est monté à rotation dans une ouverture ménagée dans une paroi du carter, par l'intermédiaire de coussinets à billes 24; à son extrémité à l'intérieur du carter il porte un moyau 26 fait d'une seule pièce avec cet arbre. Dans la paroi opposée du carter, un arbre d'entrée ou arbre de commande 28, coaxial avec l'arbre de sortie 22, est monté à rotation dans un coussinet à billes 30 et son extrémité 32 à l'intérieur du carter est également montée à rotation dans une cavité axiale du moyeu 26 par l'intermédiaire d'un autre coussinet à billes 34. a Le carter 10 présente, faite d'une seule pièce avec lui, une couronne dentée intérieurement 36 fixe, dont l'axe colncide avec l'axe commun des arbres 22, 28. Dans sa partie se trouvant entre les coussinets 30 et 34 l'arbre d'entrée 28 présente une partie circulaire en excentrique 38; l'excentricité entre l'arbre d'entrée 28 et cette partie circulaire 38 est d'une proportion qui est expliquée plus loin. Une roue dentée 40 est montée à rotation sur la partie excentrique 38 par l'intermédiaire d'un coussinet à billes 42. Les dents de la roue 40 et les dents de la couronne 36 sont conjuguées, et la différence des diamètres primitifs de la roue 40 et de la couronne 36 est double de l'excentricité de la partie 38 relativement à l'arbre 28, ce qui fait que la roue 40 engrène constamment avec la couronne 36 en un point de sa périphérie, le point diamétralement opposé de cette périphérie est à l'écart des dents de la couronne 36. Deux évidements radiaux 44, 46 sont taillés en alignement diamétral dans la face de la roue 40 placée cis-à-vis du moyeu 26 de l'arbre de sortie 22. Des évidements semblables 48, 50 sont taillés dans la face du moyeu 26. Un disque libre 52 est intercalé entre la roue 40 et le moyeu 26, et porte sur ses faces opposées deux paires de taquets 54, 56 et 58, 60 respectivement; ces paires de taquets sont placées à angle droit une paire par rapport à l'autre, et ces taquets s'engagent dans les évidements respectifs de la roue 40 et du moyeu 26. Ce dispositif constitue un accouplement destiné à transmettre le mouvement de rotation ou la vitesse angulaire entre les deux éléments tournants (dans ce cas la roue 40 et le moyeu 26) dont les axes sont parallèles mais ne se confondent pas. Ce genre d'accouplement universel est connu sous le nom d'accouplement Oldham.Bien que l'accouplement Oldham soit la forme d'accouplement présentement préférée, l'invention peut être mise en pratique avec d'autres genres d'accouplement universel. La différence du nombre de dents de la couronne 36 et celui de la roue 40 ne sera, de préférence, pas supérieure à trois, et mieux encore de deux seulement. Si la différence du nombre de dents est de deux, les dents de la couronne et de la roue sont des dents tronquées, afin que la roue 40 puisse tourner dégagée des dents de la couronne 36 à son point diamétralement opposé au point d'enènement avec la couronne. Si la forme des dents est encore plus corrigée, la couronne et la roue peuvent être faites avec une différence d'une dent seulement.Cette différence peut entre désirable en relation avec les buts de l'invention, comme cela va apparaître ultérieurement au cours de cette description, et la modification à apporter aux dents de la roue et de la couronne, pour que cette petite différence du nombre de dents ne gêne pas la marche régulière de la roue, est connue des personnes versées dans la technique du taillage des engrenages. La construction qui vient d'être décrite ci-dessus et est représentée aux dessins fonctionne de la façon suivante. Quand l'ar- bre d'entrée 28 est actionné, la partie excentrée 38 transmet à la roue 40 un mouvement orbital, ou hypocycloldal, le long de la couronne 36. Quand cette partie excentrée 30 a fait un tour et occupe à nouveau sa position angulaire primitive, la roue 40 se sera déplacée angulairement en arrière autour de son axe propre suivant un nombre de dents égal à la différence des nombres de dents de la couronne et de la roue.L'arbre d'entrée 28 continuant à tourner, la roue 40 va continuer à suivre son mouvement hypocycloldal, et elle aura accompli un tour complet quand l'arbre d'entrée aura fait un nombre de tours égal au nombre de dents de la roue divisé par la différence du nombre des dents de la couronne et de la roue. L'accouplement Oldham transmet le mouvement hypocycloïdal ou orbital de la roue à l'arbre de sortie.En conséquence, si Al est la vitesse de l'arbre d'entrée, AO la vitesse de l'arbre de sortie, n le nombre de dents de la roue, et a n le nombre en excès de dents de la couronne, on obtient l'équation suivante Le rapport de réduction k = A1/AO peut ainsi etre aisément rendu supérieur à 10/1, par exemple avec une roue 40 ayant plus de trente dents et une couronne ayant deux ou trois dents de plus. On a constaté que, si les conditions de fonctionnement ne sont pas trop rudes, c'est-à-dire les vitesses relativement faibles et les couples de torsion pas trop élevés, la différence peut, comme dit plus haut, notre que d'une dent. Le rapport de réduction peut alors être d'autant plus grand. Si le dispositif est bien lubrifié, il est pleinement réversible : l'arbre de sortie peut être mu par une source de force motrice extérieure, et l'arbre d'entrée est alors commandé et tourne à une vitesse multipliée. En raison de la faible vitesse périphérique de la roue, le frottement et par suite l'usure des dents sont très faibles. En outre, comme il y a plusieurs dents de la couronne et de la roue qui sont en engrènement à tous les instants, des couples de torsion très élevés peuvent être transmis. Deux dispositifs tels que décrit ci-dessus peuvent être reliés en cascade, pour obtenir des rapports de réduction extrêmement élevés. Cependant, suivant une particularité remarquablement avantageuse de l'invention, la construction des deux dispositifs peut être fortement simplifiée si l'accouplement Oldham est supprimé dans le premier dispositif, et si la partie excentrée est dans le second dispositif d'une seule pièce avec la roue du premier dispositif. Des rapports de réduction de 100/1 et plus peuvent ainsi être obtenus avec un ensemble de réduction simple et peu encombrant. REVENDICATIONS 1 - Engrenage de réduction de vitesse angulaire réversible comportant un carter1 un arbre d'entrée et un arbre de sortie montés à rotation dans le carter, cet engrenage de réduction comprenant en outre - une couronne dentée intérieurement formant une seule pièce avec le carter et coaxiale avec l'arbre d'entrée; - une roue dentée engrenant avec la couronne et possédant moins de dents que la couronne, cette roue étant montée à rotation de façon excentrique sur l'arbre d'entrée, l'excentricité de cette roue relativement à l'arbre d'entrée étant égale à la moitié de la différence des diamètres primitifs de la couronne et de la roue; - un organe d'accouplement pour établir l'accouplement de rotation entre des éléments non alignés, cet organe d'accouplement établissant la connexion entre la roue et 11 arbre de sortie. 2 - Engrenage de réduction réversible suivant la revendication 1, dans lequel l'organe d'accouplement est un accouplement universel. 3 - Engrenage de réduction réversible suivant la revendication 2, dans lequel l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie sont parallèles et montés à rotation dans les parois opposées du carter, et dans lequel 11 organe d'accouplement est un accouplement Oldham. 4 - Engrenage de réduction suivant l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la différence du nombre de dents de la couronne et de la roue est de trois. 5 - Engrenage de réduction suivant l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la différence du nombre de dents de la couronne et de la roue est de deux, les dents de la rouronne et de la roue étant des dents tronquées. 6 - Engrenage de réduction suivant l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la différence du nombre de dents de la couronne et de la roue est d'une dent, les dents de la couronne et de la roue étant des dents tronquées modifiées pour éviter l'arc-boutement.