Brevet FR2363755A1 — publié le 19780331

Les trains d'engrenages sont des dispositifs convertisseurs de vitesse de rotation, de sens de rotation et de couple de rotation qui, lorsqu'ils ne sont pas intégrés dans des machines motrices ou machines de travail possèdent en propre un carter qui joue un double roue; il sert à assurer la transmission de force depuis les paliers des pièces en rotation jusqu'au socle de la machine, et il sert de logement aux parties rotatives et au bain d'huile. Les carters d'engrenages selon l'invention sont avantageusement utilisés dans tous les cas od on veut diminuer le bruit émanant de l'entrenage et où les parties portantes du carter d'engrenages refroidi par convection doivent être fautes en matériau à faible coefficient de conductivité thermique sans diminuer la dissipation de chaleur. Pour ce qui est des solutions techniques connues de ce problème, on sait que l'énergie sonore de trains d'engrenages qui sont dotés en propre d'un carter clos n'est transmise que dans une proportion négligeable directement de l'engrenure au milieu ambiant par l'intérieur de l'engrenage et les parois du carter. Plus de 95 % de l'énergie sonore émise par l'engrenure passent par les corps de roue, les paliers et supports de paliers et arrivent au carter qui, mis en vibrations par les ondes sonores transmises par conduction par les différents corps, fait entrer en résonnance l'air ambiant et par conséquent devient lui-même une source primaire d'ondes sonores. On a souvent essayé d'utiliser cette constatation pour diminuer l'émission sonos des trains d'engrenage. À titre d' exemple, on a expérimenté avec un train d'engrenages dans lequel les parois latérales du carter d'engrenage qui reçoivent les supports de palier sont renforcées tandis que les deux autres parois latérales ainsi que la paroi fermant le carter en haut sont minces et par conséquent élastiques. Les parois minces sont fixées directement aux parois renforcées supportant les forces de palier et à la plaque de base au moyen d'une couche intermédiaire de caoutchouc qui assure l'étanchéité.On a également expérimenté avec un train d'engrenages planétaire dont la partie de carter formant blindage prend appui sur la plaque de base par l'intermédiaire de Joints d'étanchéité profilés spéciaux en caoutchouc sans avoir de liaison directe avec les supports de paliers. Des difficultés dans le domaine de la réalisation pratique ont 3usqu'ici empêché d'utiliser à plein les corrélations physiques connues exposées ci-dessus pour diminuer le bruit des trains d'engrenages. Âvec le dispositf décrit en premier, on ne peut, par exemple, réaliser en pratique qu'une partie de la diminution de bruit théoriquement possible parce que, mEme renforcées, les grandes parois frontales qui reçoivent les supports de paliers sont encore une source de bruits intenses d'autant plus que, dans les engrenages industriels courants, elles forment la plus grande partie de la surface du train d'6ngrenages. Dans le dispositif qui se présente sous forme de train planétaire, la partie du carter formant blindage reçoit encore de la plaque de base, par l'intermédiaire des joints d'étanchéité, des impulsions si fortes qu'elle entre en vibrations dans une gamme de fréquences acoustique. Dans le cas en question, la difficulté particulière que l'on rencontre est d'obtenir une rigidité élastiw que suffisamment faible du joint d'étanchéité à surface relati- vement grande, ainsi qu'une pression de serrage suffisante pour assurer l'étanchéité à l'huile sans dépasser la résistance du matériau d'étanchéité. L'invention a pour but de réaliser le plus parfaitement possible le principe de l'insonorisation par absence de contact entre les parties d'un carter d'engrenages formant blindage et les parties supportant les forces, dans la gamme de fréquences acoustiques, l'invention se propose, non seulement d'abaisser notablement l'émission d'ondes sonores mais également d'obtenir d'autres effets d'économie, par exemple de permettre un rempla- cement partiel de matériaux tout en servant la qualité de dissipation de chaleur et en diminuant la masse du train d'engrenages dans les engrenages en grande série. L'invention se propose donc d'entourer le plus complètement possible avec la partie formant blindage du carter d'engrenages (désignée ci-après sous le nom d'enveloppe), la partie du carter qui transmet les forces sur palier à la plaque de base ou au socle, (désignée ci-après sous le nom de b ti-support), sans qu'il y ait de contact entre ces deux parties, les éléments d'étanchéité et les éléments d'élasticité disposés entre les deux parties en question-, ou entre plaque de base et enveloppe étant agencés de telle sorte qu'étanchéité et élasticité ne se portent pas tort mutuellement au point de vue fonctionnel, ou en d'autres termes, de telle sorte qu'on puisse optimiser, indépendarment les uns des autres, éléments d'étanchéité et éléments d'élasticité. Ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait que les éléments d'étanchéité et d'élasticité nécessaires éntre la plaque de base ou le bâti-support et l'enveloppe se présentent soit sous forme d'éléments métalliques élastiques travaillant principalement à la flexion ou à la torsion, soit sous forme d'éléments non métalliques, qui peuvent à la fois jouer un r81e d'étanchéité et servir à supporter le carter, ou bien gracie au fait qu'il est prévu séparément d'une part, des éléments d' étanchéité non métalliques, en caoutchouc élastique ou matériau analogue, travaillant à la compression et, d'autre part, des éléments d'élasticité métalliques ou non métalliques travaillant à la compression, à la flexion ou à la torsion. Le rôle confié aux éléments d'élasticité,-d'empêcher que des vibrations de fréquence acoustique soient transmises du bâtisupport ou de la plaque de base à l'enveloppe, peut également être rempli par une partie élastique de l'enveloppe prévue à cet effet, travaillant à la flexion. L'étanchéité de l'enveloppe aux passages d'arbre de conduites et autres passages s'effectue ;u choix au moyen de soufflets élastiques en métal, ou d'éléments en forme de bagues ou de pots, très él & tiques, métalliques ou non métalliques, qui, grâce à leur souplesse, permettent des déplacements de ltenveloppe dans le sens radial et dans le sens axial presque sans dépense de force. Les déplacements de l'enveloppe sont limités par des butées qui sont disposées de préfrence sur le bGti-support. Par suite de la diminution de l'émission d'ondes sonores par rapport aux dispositifs connus, des bruits qui seraient autrement d'importance secondaire ressortent plus fortement. C'est pourquoi le passage d'arbre est agencé selon l'invention de telle sorte que les ondes sonores sortant des lèvres d' étanchéité ainsi que celles qui sont émises par les bouts d' arbre et les accouplements sont absorbées dans la plus grande proportion possible par un revêtement approprié. La séparation corporelle entre les parties portantes et les parties enveloppantes réalisée grâce à l'absence de contact entre ces deux genres de parties permet de fabriquer en matériaux différents le bti-support et l'enveloppe et de conserver à ces deux parties les qualités qui leur sont propres. Par exemple, dans les trains d'engrenages qui sont fournis sans radiateur d'huile, on peut restreindre l'utilisation de matériaux métalliques en fabriquant le bfiti-support avec un matériau non métallique (vitrocéramique, matière plastique, etc) qui possède la plupart du temps un faible coefficient de conductivité thermique et qui assure la dissipation de chaleur nécessaire par convection et rayonnement à partir de 11 enveloppe qui, à cet effet, est en métal. Les trains d'engrenages fabriqués en séries qui sont fournis au choix avec ou sans radiateur d'huile sont en général, lorsqu'ils fonctionnent avec radiateur d'huile, d'une fabrication relativement légère en ce qui concerne la denture, les arbres et les paliers. Par contre lorsqu'ils fonctionnent sans radiateur d'huile, leur charge admissible est déterminée par la puissance ealorifique limite qui, toutes autres conditions aux limites étant par ailleurs égales, est fonction en première approximation des dimensions du carter.Dans ce cas, toutes les parties intérieures du train d'engrenages troues dentées, arbres, paliers, supports de palier), sont surdimensionnées, ce qui, étant donné le grand nombre de trains d'engrenages produits en série chaque année, qui sont dimensionnés pour fonctionner avec radiateur d'huile mais sont fournis sans radiateur, représente une perte en matériau et en temps de travail fort importantes au point de l'économie nationale. Les carters pour trains d'engrenages selon l'invention permettent de concevoir des fabrications en série de ce genre de telle sorte que, tout en réduisant au maximum la dépense en matériau et en temps de travails on puisse réaliser en fabrication relativement légère les parties intérieures des trains d'engrenage, mEme de ceux qui sont fournis sans radiateur d'huile et qu'on puisse équilibrer le bilan thermique, en montant dans une enveloppe dimensionnée en fonction du bilan thermique, un bâti-support dimensionné en fonction de la puissance réelle. Selon un mode de réalisation préféré tenant compte des exigences acoustiques, l'épaisseur des parois de l'enveloppe en tôle d'acier est d'environ 1,5 à 2 ms. Compte tenu des exigences en matière de solidité cette épaisseur est avantageusement de 2 mm. Par rapport aux dispositifs de ce genre connus, le dispositif selon l'invention présente les avantages suivants t -très faible émission sonore de 10 dB (A) et plus; -possibilité de remplacement partiel de matériaux d'enveloppe métalliques par des matériaux non métalliques à faible coefficient de conductivité thermique, la dispersion de chaleur par conv tion et rayonnement restant assurée dans de bonnes conditions; -réduction sensible de la masse du train d'engrenages pour des engrenages fabriqués en série qui sont fournis au choix avec ou sans radiateur d'huile, cette réduction étant obtenue par une nouvelle conception de la fabrication en série. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel -la figure 1 représente Be dispositif selon l'invention en élévation avant (coupe B) -la figure 2 représente ce même dispositif en élévation latérale (coupe A); -la figure 3 représente à plus grande échelle le détail C de la figure 2 (passage arbre); -la figure 4 représente le revêtement de l'accouplement. Le bâti-support 1, qui est constitué par deux supports de palier 2 et 3 partagés en deux dans le sens horizonta} et par les boulons transversaux de raidissement 4, recoit dans ses alésages de roulement 5 et 6 un pignon 7 et une roue dentée 8. I1 est fixé sur une plaque de base 9. L'enveloppe 10, qui, lorsqu'elle est en tôle d'acier, a avantageusement une épaisseur de paroi d'environ 2 mm, entoure le bati-support et prend appui sur la plaque de base 9 au moyen de tôles élastiques 12 fermant hermétiquement le bain d'huile 11. Si étant donné l'élasticité recherchée pour les tôles 12, leur charge ou leur déformation sont trop grandes, le poids de 1' enveloppe 11 peut entre supporté par plusieurs ressorts, par exemple par des ressort3AbDudin cylindriques 13. L'étanchéité des passages d'arbre est réalise au moyen d'un élément 15 en forme de pot, très élastique qui est fixé à 1' enveloppe 10 par une face frontale et, par l'autre face frontale, à une bague 15 qui remit le Joint d'étanchéité 16 de l'erbre. La bague 15 est fixée dans le bâti-support 1 au moyen de bandes de tôle 17. Pour amortir les ondes sonores émanant de la bague d'étanchéité de l'arbre et celles qui proviennent du bout d'arbre et de l'accouplement, l'enveloppe 10 est munie d'un revêtement en tôle 18 qui est collé sur la face intérieure avec un matériau insonorisant 19. REVEEDICAXI0K8 1. Carter pour train d'engrenages constitué par un batisupport et par une enveloppe recouvrant et blindant ce bâti sans le toucher, le bâti-support et la plaque de base du dispositif étant reliés entre eux de façon fixe, caractérisé en ce que 1' enveloppe prend appui sur le bâti-support ou sur la plaque de base par l'intermédiaire d'éléments élastiques diminuant 1' admittance, d'autres éléments élastiques assurant l1étanchéîté du bain d'huile. 2. Carter pour train d'engrenages selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rôle des éléments élastiques d'appui est rempli par les éléments élastiques d'étanchéité et/ou en ce que ces éléments élastiqu d'appui forment une partie de l'enveloppe. 3. Carter pour train d'engrenages selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments élastiques d'appui et les éléments élastiques d'étanchéité sont les premiers en forme de plaquettes ou de ressorts à boudin et les autres en forme d'anneau ou de pot.