Brevet FR2404775A1 — publié le 19790427

La présente invention est relative à un convertisseur de couple de conception simple, robuste, d'un prix de revient raisonnable et d'un entretien facile. Dans son brevet français N"75 31066 déposé le 10 octobre 1975, le Demandeur a décrit un convertisseur de couple mécanique agissant par rétroaction différentielle, comportant deux différentiels, la cage à l'entrée du premier différentiel recevant de l'arbre d'entrée la puissance a trains mettre et la cage du second différentiel entrainant l'arbre de sortie récepteur de la puissance, les deux différentiels ayant leurs planétaires accouplé s deux par deux, le premier groupe formant un train d'engrenages de rapport M et le second M groupe un train de rapport N, N étant différent de 1. Dans ce convertisseur de couple, l'arbre à l'entrée est solidaire de la première cage porte-satellite et l'arbre à la sortie est solidaire de la deuxième cage porte-satellite.Selon ce brevet antérieur, les deux différentiels peuvent être montés soit en série, soit en parallèle. Ainsi que le Demandeur l'a fait ressortir dans son précédent brevet, un tel convertisseur permet d'obtenir une variation de la vitesse de sortie conjuguée à ure variation en sens inverse du couple de sortie sans que la vitesse d'entrée et le couple d'entrée varient. Un tel convertisseur de couple donnant toute satisfaction, le Demandeur a été amené à en étudier un développement perfectionné comportant des trains épicycloidaux associés et caractérisé par sa compacité et sa simplicité d'adaptation. En conséquence, cette invention concerne un convertisseur de couple du type décrit dans le brevet antérieur mentionné ci-dessus, caractérisé en ce que les différentiels sont réalisés sous la forme de trains épicycloidaux respectivement d'entrée et de sortie et en ce que l'on prévoit un moyen d'accou M plement et de démultiplication permettant un rapport N déterminé, entre les deux différentiels, servant de point d'appui pour la conversion du couple et la transmission de.la puissance. Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, le moyen d'accouplement et de démultiplication est réalisé sous la forme d'un train épicycloldal coaxial et en série avec les trains épicycloidaux d'entrée et de sortie. Dans ce premier exemple de réalisation selon l'invention, le train épicy clôidal d'entrée comporte des satellites dont la cage est solidaire de l'arbre d'entrée et qui engrènent d'une part sur un pignon solaire calé sur le même arbre que le pignon solaire du train épicycloidal de sortie, et d'autre part, sur une première couronne à denture intérieure qui constitue avec le pignon solaire les planétaires de ce premier différentiel.Le train épicycloidal de sortie comporte des satellites dont la cage est solidaire de l'arbre de sortie récepteur de puissance et qui engrènent d'une part sur un pignon solaire calé sur le même arbre que le pignon solaire du train épicycloidal d'entrée et d'autre part sur une seconde couronne à denture intérieure coaxiale à la première couronne et qui constitue avec le dit pignon solaire les planétaires de ce deuxième différentiel.Enfin, le train épicycloidal de démultiplication est intercalé entre les trains épicycloidaux d'entrée et de sortie et il est coaxial à ceux-ci, et il comprend des satellite s dont la cage est solidaire de ladite deuxième couronne à denture intérieure et qui engrènent d'une part sur un pignon solaire solidaire de la première couronne à denture intérieure et tourne sur le même axe que cette dernière, coaxial aux arbres d'entrée et de sortie, et d'autre part, sur une couronne fixe à denture interne coaxiale aux première et seconde couronne 6. Selon une caractéristique de cette invention, les trois trains épicycloidaux du convertisseur de couple sont identiques. Selon un second exemple de réalisation de l'invention, le moyen d'accouplement et de démultiplication est réalisé sous la forme d'un train de quatre roues dentées inséré entre la couronne du train épicycloidal d'entrée et la couronne du train épicycloidal de sortie, le transfert étant assuré par un arbre solidaire des deux roues dentées intermédiaires tourillonnant sur le support fixe du convertisseur parallèlement à l1axe des trains épicycloidaux, ce qui assure le point d'appui pour la conversion du couple et la transmission de la puissance. Dans ce second exemple de réalisation selon l'invention, le tain épicycloidal d'entrée comporte des satellites dont la cage est solidaire de l'arbre d'entrée et qui engrènent d'une part sur un pignon solaire central, coaxial à l'arbre d'entrée, et d'autre part sur urepremière couronne à denture intérieure constituant avec le pignon solaire les planétaires de ce premier différentiel; le train épicycloidal de sortie comporte des satellites dont la cage est solidaire de l'arbre de sortie récepteur de puissance et qui engrènent d'une part sur ledit pignon solaire central et d'autre part sur une seconde couronne à denture intérieure coaxiale à la première couronne et qui constitue avec ledit pignon solaire le planétaire du second différentiel, et le train de roues dentées inséré entre les trains épicycloidaux d'entrée et de sortie comprend deux roues dentées calées sur le même axe, tourillonnant dans le support fixe, chacune de ces roues dentees étant respectivement en prise avec un pignon solidaire respectivement de la première de la seconde couronne à denture intérieure. D'autres çaractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui sont relatifs à des exemples de réalisation non limitatifs. Sur les dessins : axiale la figure 1 repré-sente en coupeXverticale le premier exemple de réalisation du convertisseur de couple selon l'invention; et la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 représentant le second exemple de réalisation. En se référant à la figure 1, on voit que le premier mode de réalisation du convertisseur de couple est constitué de trois différentiels réalisés sous la forme de trains d'engrenages épicycloidaux, associés en série - un train épicycloidal d'entrée A - un train épicycloidal de démultiplication B , et - un train épicycloidal de sortie C. d'entrée -Le train épicycloidalgA comprend deux satellites 10, 12, dont la cage 14 est solidaire de l'arbre d'entrée 16. Ces deux satellites sont en prise d'une part avec un pignon solaire 18 coaxial à l'arbre d'entrée 16 et calé sur un arbre 20, et autre part avec une couronne à denture intérieure 22 qui tourillonne sur l'arbre 20. Cette couronne 22 constitue avec le pignon solaire 18 les planétaires du train épicycloidal d'entrée A. Le train épicycloidal de sortie C comporte deux satellites 24, 26, dont la cage 28 est solidaire de l'arbre de sortie 30, récepteur de puissance. Les deux satellites 24, 26, sont en prise d'une part avec un pignon solaire 32 coaxial à arbre de sortie 30 et calé sur le même arbre 20 que le pignon solaire 18 du train. épicycloidal d'entrée A, et d'autre part avec une couronne à denture intérieure 34 coaxiale à la couronne 22. Cette couronne 34 et le pignon solaire 32 constituent les planétaires du train épicycloidal de sortie C. Le train épicycloidal de démultiplication B est intercalé entre les trains épicycloidaux A et C et il est coaxial à ceux-ci. 1l comprend deux satellites 36, 38, dont la cage est solidaire de la couronne à denture intérieure 34 du train épicycloidal de sortie C. Ces satellites 36-38 engrènent d'une part sur un pignon solaire 40 solidaire de la couronne 22 du train d'entrée A et qui tourillonne avec celle-ci sur l'arbre 20 des pignons solaires 18 et 32, et d'autre part sur une couronne fixe à denture intérieure 42. Cette couronne fixe est coaxiale aux couronnes 22 et 34. En fonctionnement, lorsque la cage d'entrée 14 reçoit de l'arbre 16 la puissance à transmettre (vitesse VEX couple CE), les trains épicycloidaux A et C ainsi accouplés par le train épicycloidal de démultiplication B, servant d'appui, équilibrent le couple Cs et la vitesse VS sur la cage de sortie 28 et donc sur l'arbre récepteur 30 pour vaincre le couple résistante de l'organe récepteur prévu sur cet arbre 30. On obtient, comme dans le brevet mentionné plus haut, une variation de la vitesse Vs conjuguée à une variation en sens inverse du couple CS sans que la vitesse d'entrée VE etle couple d'entrée varient.Le porte satellite de sortie 28 est donc entravé dans le meme sens que le porte satellite d'entrée 14, et à une vitesse qui est f onction du couple demandé par la résistance de l'arbre de sortie 30 à la rotation. M Dans ce dispositif nouveau le rapport N mentionné plus haut est égal au rapport des nombres de dents du pignon solaire 40 à celui des dents de la couronne 42. On peut avantageusement, selon une variante de cette invention, réaliser un convertisseur de couple dans lequel les trois trains épicycloidaux A, B et C sont identiques. Cette variante présente un grand intéret en ce qui concerne la simplification de fabrication d'où découle un prix de revient réduit; en effet, il suffit alors de r éaliser seulement deux pièces différentes: couronnes 22, 34, 42, et roues dentées 10, 12, 18 ; 36, 40, 38 ; 24, 26, 32. On- se reportera maintenant à la figure 2 qui illustre le second mode de réalisation de l'invention, selon lequel la démultiplication entre les deux diffé M rentiels (démultiplication permettant l'obtention d'un rapport N différent de 1) est assurée par un jeu de quatre roues dentées remplaçant le train épicycloidal B de l'exemple précédent. Sur cette figure 2, on a désigné par les mêmes références affectées de l'indice t les éléments constitutifs du convertisseur identiques à ceux du mode de réalisation de la figure I. Ce convertisseur comprend donc - un train épicydoidal d'entrée A' - un train de pignons démultiplicateurs D - un train épicycloidal de sortie C' Le train épicycloidal d'entrée A' comprend deux satellites 10', 12', dont la cage 14' est solidaire de l'arbre d'entrée 16'. Ces deux satellites sont en prise d'une part avec un pignon solaire central 50 coaxial à l'arbre d'entrée 16' et d'autre part avec une couronne à denture intérieure 22' qui tourillonne sur l'arbre 16' . Cette couronne 22' constitue avec le pignon solaire 50 les plané taies du train épicycloidal d'entrée A' Le train épicycloidal de sortie C' comporte deux satellites 24', 26', dont la cage 28' est solidaire de l'arbre de sortie 30', récepteur de puissance.Les deux satellites 24', 26' sont en prise d'une part avec le pignon solaire central 50 coaxial à l'arbre de sortie 30', et d'autre part avec une couronne à denture intérieure 34' coaxiale à la couronne 22'. Cette couronne 34' et le pignon solaire central 50 constituent les planétaires du train épicycloldal de sortie C'. Entre les trains épicydoidaux A' et C' on a inséré le train de roues dentées D. Ce train comprend deux roues dentées 41-43 calées sur le même arbre 45 parallèle aux arbres d'entrée et de sortie 16', 30'. Cet arbre 45 tourillonne dans des paliers ménagés dans le bâti fixe 47 du convertisseur. La roue dentée 41 engrène sur un pignon 40' solidaire de la couronne 22' et la roue dentée 43 est en prise avec un pignon 42' solidaire de la couronne 34'. En fonctionnement, lorsque la cage d'entrée 14' reçoit de l'arbre 16' la puissance à transmettre (vitesse Vp couple CE), , les trains épicycloldaux A' etC' ainsi accouplés par le train de pignons D, servant d'appui, équilibrent le couple Cs etla vitesse Vs sur la cage de sortie 28' et donc sur l'arbre ré- cepteur 30' pour vaincre le couple résistant de l'organe récepteur prévu sur cet arbre 30'. On obtient, comme mentionné plus haut, une variation de la vitesse VS conjuguée à une variation en sens inverse du couple Cs sans que la vitesse d'entrée VE et le couple d'entrée CE varient.Le porte satellite de sortie 28' est donc entrainé dans le même sens que le porte satellite d'entrée 14', et à une vitesse qui est fonction du couple demandé par la résistance de l'arbre de sortie 30' à la rotation. M Dans ce dispositif nouveau le rapport N mentionné plus haut est égal au produit des rapports des pignons 40' et 41 et des pignons 43 et 42'. Parmiles applications possibles du convertisseur de couple selon l'invention, on peut citer à titre d'exemple - la transmission de mouvement dans les machines-outils; - la transmission du couple pour les véhicules automobiles, cycles, véhicules ferroviaires, etc.. Pour cette dernière application, on pourra prévoir un coupleur sur les moyens assurant le couplage entre les planétaires; - les treuils, les winches, les appareils de levage et de manutention; - les engins de travaux publics; - les appareils de forage; - la réalisation de servo-mécanismes; - la réalisation de micro-mécanismes pour l'horlogerie. I1 demeure bien entendu que llinvention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1) Convertisseur de couple agissant par rétroaction différentielle du type comportant un premier différentiel dont la cage à l'entrée reçoit la puissance à transmettre et un second différentiel dont la cage entraxe l'arbre de sortie récepteur de la puissance, ces deux différentiels ayant leurs planétaires accouplés deux par deux, le premier groupe formant un train d'engrenages M de rapport M et le second groupe un train de rapport N , N étant différent de 1, ce convertisseur étant en outre caractérisé en ce que les deux différentiels sont réalisés sous la forme de trains épicycloidaux respectivement d'entrée et de sortie et en ce que l'on prévoit un moyen d'accouplement, permettant une démultiplication (M) déterminée, entre les deux différentiels servant de point d'appui pour la conversion du couple et la transmission de la puissance 2) Convertisseur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'accouplement et de démultiplication est réalisé sous la forme d'un train épicycloidal (B) coaxial et en série avec les trains épicycloidaux d'entrée (A) et de sortie (C). 3) Convertisseur de couple selon la revendication 2, caractérisé en ce que : le train épicycloidal d'entrée (A) comporte des satellites (10-12) dont la cage est solidaire de l'arbre d'entrée (16) et qui engrènent d'une part sur un pignon solaire (l8) calé sur le même arbre que le pignon solaire (32) du train épicycloidal de sortie (C), et d'autre part sur une première couronne (22) à denture intérieure qui constitue avec le pignon solaire (18) les planétaires de ce premier différentiel; le train épicycloidal de sortie (C) comporte des satellites (24, 26) dont la cage est solidaire de arbre de sortie (30) récepteur de puissance et qui engrènent d'une part sur un pignon solaire (32) calé sur le même arbre (20) que le pignon solaire (18) du train épicycloldal entrée, et d'autre part sur une seconde couronne (34) à denture intérieure coaxiale à la première couronne (22) et qui constitue avec le dit pignon solaire (32) le planétaire de ce second différentiel, et le train épicycloidal de démultiplication (B), intercalé entre les trains dtentrée et de sortie, et coaxial à ceux-ci comprend des satellites (36, 38) dont la cage est solidaire de la seconde couronne à denture intérieure (34) et qui sont en prise d'une part sur un pignon solaire (40) solidaire de la première couronne (22) à denture intérieure et tourne sur le meme axe que cette dernière, coaxial aux arbres d'entrée et de sortie, et d'autre part avec une couronne fixe à denture intérieure (42) coaxiale aux dites première et seconde couronnes (22-34). 4) Con-ertisseur de couple selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les trois trains épicycloïdaux sont identiques. 5) Convertisseur de couple selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyen d'accouplement et de démultiplication est réalisé sous la forme d'un train (D) de quatre roues dentées, inséré entre la couronne du train épi cycloïdal d'entrée (Al) et la couronne du train épicycloi'dal de sortie (o'), le transfert étant assuré par un & bre (45) solidaire des deux roues dentées intermédiaires (41-43) tourillonnant sur le support fixe (47) du convertisseur, parallèlement à l'axe des trains épicycloidaux (A'-C'), ce qui assure le point d'appui pour la conversion du couple et la transmission de la puissance. 6) Convertisseur de couple selon la revendication 5, caractérisé en ce que : le train épicycloïdal entrée (At) comporte des satellites (10'-12') dont la cage est solidaire de l'arbre d'entrée (16') et qui engrènent d'une part sur un pignon solaire central (50), coaxial à arbre dEentrée, et d'autre part sur une première couronne (22') à denture intérieure qui constitue avec le pignon solaire central (50) les planétaires de ce premier différentiel; le train épicy cloïdal de sortie (C') comporte des satellites (24', 26') dont la cage est solidaire de l'arbre de sortie (30t) récepteur de puissance et qui engrènent dtune part sur le pignon solaire central (50) et d'autre part sur une seconde couronne (34') à denture intérieure coaxiale à la première couronne (22t) et qui constitue avec ledit pignon solaire central (50) le planétaire de ce second différentiel, et le train (D) de roues dentées, inséré entre les trains épicycloi'daux d'entrée (A') et de sortie (o') comprend deux roues dentées (41-43) calées sur un axe commun (45), tourillonnant dans le support fixe, chacune de ces roues dentées (41-43) étant en prise respectivement avec un pignon (40' -42'), solidaire respectivement de la première (22t) et de la seconde (34t) couronnes à denture intérieure.