Brevet FR2485669A1 — publié le 19811231

La présente invention est r-elative à un réducteur cyclordala à train conique pouvant être appliqué, notamment, à tout système de réduction, à des servo-moteurs, et plus particulièrement à un moto-réducteur de commande de vannes. Le réducteur selon l'invention est caractérisé en ce qutil comprend - un planétaire conique intérieur, solidaire de l'arbre récepteur lient, et tournant librement autour de l'axe dudit arbre lent - un planétaire conique extérieur, centré sur ledit arbre lent, et dont l'axe fixé en rotation est co-linéaire à l'axe du planétaire intérieur - un plateau satellite, solidaire de l'arbre moteur rapide, qui comprend deux couronnes dentées concentriques, l'une en prise sur le planétaire intérieur, et l'autre en prise sur le planétaire extérieur, l'axe dudit pla teau satellite étant incliné d'un angle e par rapport à l'axe commun aux deux planétaires, les sommets des canes primitifs des planétaires et des couronne s du satellite étant confondus en un point dudit axe commun, et en ce que les modules WnAss m3) des roues dentées constituant les planétaires et les modules (mCA, mCB) des couronnes correspondantes du satellite sont choisis de façon que Selon une autre caractéristique de cette invention, les modules réciproques des roues dentées sont peu différents, de façon que mA + mCA , et, mB 7; mCB De préférence, les différences des modules réciproques desdites roues dentées sont de l'ordre de 3 à 4 %: D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description ci-après, qui, faite en référence au dessin annexé, en illustre un exemple de réalisation non limitatif. Sur le dessin - la Figure 1 est une vue schématique, partielleme nu en coupe axiale verticale, d'un réducteur cycloldal à train. conique selon l'invention ; et, - la Figure 2 est un schéma illustrant le montage du réducteur représenté à la Figure 1. Ainsi qu'on peut le voir en examinant la Figure 1, le réducteur selon l'invention comprend essentiellement trois roues coniques 10, 1Z, 14, assemblées de la façon décrite ci-après. La roue conique 10 constitue un planétaire intérieur, qui est rendu solidaire de l'arbre récepteur 1 6 devant être entraîné en rotation lente à partir d'un arbre moteur 18. Ce planétaire 10 tourne librement sur l'axe zz de l'arbre 16. La roue conique 12 constitue un planétaire extérieur, centré sur l'arbre récepteur 1 6 de façon que son axe soit co-linéaire à l'axe zz. Cette roue conique 12 est fixée en rotation par tout système mécanique, cette fixation pouvant être permanente ou provisoire. Ainsi qu'on le voit sur la Figure 1, le montage des deux planétaires 10 et 12 est réalisé de façon que -les sommets respectifs de leurs cônes primitifs coïncident géométriquement en un point I, situé sur l'axe zz. La troisième roue conique 14 est un plateau satellite, solidaire de l'arbre moteur rapide 16, qui est constitué-de deux couronnes dentées concentriques 20, 22, montées de façon que le sommet du cône primitif du plateau satellite 14 cothcide avec le point I défini ci-de-ssus. La couronne intérieure 20 engrène avec le planétaire interieur 10, et la couronne extérieure 22 est en prise avec le planétaire extérieur 12. L'axe de symétrie z'z' du plateau satellite 14 est incliné d'un angle O par rapport à l'axe zz des planétaires 10, 12. Comme on l'a précisé ci-dessus, les trois roues coniques 10, 12 et 14 sont maintenues en prise,à tout moment, par une face 24 inclinez de l'angle O par rapport-à l'axe zz, et solidaire de l'arbre moteur 16. \ En supposant que les modules des différentes couronnes dentées constituant les roues 10, 12, 14 sont choisis de la façon indiquée ci-après, le fonctionnement de ce réducteur est le suivant La rotation de l'arbre moteur 1 8 provoque un roulement du plateau satellite 14 sur le planétaire fixe 12, grâce à l'engrènement de la couronne dentée 22 sur ce planétaire fixe 12, la couronne dentée 20 restant en prise avec le planétaire intérieur 10. Comme on le verra ci-après, les rapports d'engrenages choisis selon l'invention, entre le planétaire 10 et la couronne 20 du satellite 14 d'une part, et entre le planétaire 12 et la couronne 22 du satellite, d'autre part, provoquent une lente rotation de l'arbre récepteur 16, et doncre)auecit mentation du couple moteur, le dispositif ainsi décrit constituant un irréversible. On se réfère maintenant à la Figure 2, qui illustre schématiquement le montage d'un réducteur selon la Figure 1. Sur cette Figure, A désigne le planétaire intérieur 10 de la Figure 1, B le planétaire extérieur, CA la couronne intérieure du satellite 14, CB la couronne extérieure de ce même satellite, et RA, RB, RCA, RCB, les rayons primitifs de ces roues coniques. od est l'angle parcouru par l'arbre récepteur lent 16 dans un temps t, compté à partir d'une origine 0x, p l'angle parcouru par l'arbre moteur 18 dans ce même temps t, compté à partir de la même origine, et # l'angle parcouru par la ligne des points de contact entre A et C A' B et C B Le rapport de réduction R est défini par Vitesse angulaire de l'arbre 16 = d&alpha;/dt Vitesse angulaire de l'arbre 18 dudit R = d &alpha; d ss Si l'on désigne par ZA le nombre de dents du planétaire intérieur A (10), BZ le nombre de dents du planétaire extérieur B (12), ZCA le nombre de dents de la couronne intérieure CA (20) du plateau satellite I4; et, ZCB le nombre de dents de la couronne extérieure B (22) du satellite 14, le calcul montre que Pour que le système présente effectivement un rapport de réduction, il faut que Si l'on désigne par mA le module du pignon A (10), mB le module du pignon B (12), mCA le module de la couronne CA du satellite 14, mCB le module de la couronne C B de ce satellite 14, le calcul montre -que I1 faut donc que le facteur pour obtenir effectivement un rapport de réduction. On donnera ci-après un premier exemple de définition d'un réducteur cyclordal à train conique selon 11 invention. Exemple 1 Soit à transmettre un couple CS de 120 Nm sur l'arbre récepteur lent 16, avec un rapport de réduction R = 1 . Si l'on choisit un pla 15 nétaire A (10) ayant un diamètre primitif d'environ 80 mm, et un planétaire B (12) de diamètre primitif égal à I20 mm environ, l'angle entre le plateau satellite 14 et les planétaires 10-12 étant O = 5 , étant l'écart entre les modules mA et mCA, d'une part, et mB et mCB, d'autre part, les condltions fonctionnelles amènent à formuler les hypothèses de base suivantes mCA = mA + # mCB = mB m g et les conditions géométriques fournissent les deux expressions suivantes Dp (A) = Cos 5". Dp (C ) Dp (B) = Cos 5 . Dp (C- ), B Dp désignant.les diamètres primitifs des différents pignons. Par ailleurs, les calculs montrent que la valeur de est donnée par l'expression On peut calculer mA, qui est directement fonction du couple CS sur l'arbre lent. Ce calcul donne : mA = 1,26. De même, on a La formule ci-dessus, donnant # , permet de calculer cet écart de module : # = 0,04. On a enfin : mCA = mA + e = 1,3 et, mCB = mB - # = 0,99. On déduit de ces valeurs le nombre de dents, les-diamètres primitifs réels, et les modules réels des différents pignons ZA = 63 dents Dp (A) = 79,38 mm ZB = 116 dents Dp (B) = 119,48 mm ZCA = 61 dents mCA = 1,306 ZCB = 121 dents mCB = 0,991 On peut enfin vérifier quel est le rapport-réellement obtenu valeur très voisine de celle recherchée ( 1 ) 15 Exemple 2 La méthode des écarts de module # , utilisée dans l'exemple 1, ne peut s'appliquer efficacement que pour des rapports de réduction de l'ordre de 1 à 1 , les écarts entre les rapports souhaités e-t les 10 50 rapports réels obtenus étant faibles, donc généralement acceptables.Pour des rapports de réduction importants (1/100 ou plus), on doit utiliser une autre méthode. ZCB ZB Z A et Z CA étant, comme on l'a défini plus haut, le nombre de dents des pignons 22, 12, 10 et 20, on part de l'hypothèse sui vante Z CB =ZA = a Z B = a-1 ZCA =a+l On obtient le plus grand rapport possible avec un nombre de dents Z de chaque pignon très voisin d'où l'on tire On peut déduire de cette expression les différents nombres de dents ZA, ZCA3 Z B et ZCB3 et on vérifie ensuite que les modules obtenus en fonction du nombre de dents et des diamètres primitifs sont compatibles avec les efforts à transmettre. Si l'on veut, par exemple, déterminer les engrenages pour une réduction R = 1 , les pignons A (10) et B (12) ayant, comme dans 1450 l'exemple 1, des diamètres primitifs respectivement égaux à 80 mm et 120 mm, et le couple à transmettre CS étant de 400 Nm, on a d'où: Z A = 38 dents, CA = 39 dents Z B = 37 dents, ZCB = 38 dents Le rapport réel est donc Par le calcul, on obtient le module mA, directement fonction du couple C5: mA = 2,3 d'où: Dp (A) = 87,4 et5 Parmi les avantages apportés par l'invention on peut citer; en particulier, la possibilité d'obtenir des réductions importantes et l'absence de couple inverse, le système étant irréversible. Bien entendu, cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ou représentés, mais elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATICNS 1 - Réducteur cycloïdal à train conique, caractérisé en ce qu'il comprend : un planétaire conique intérieur (10), solidaire de l'arbre récepteur lent (16) et tournant librement autour de l'axe de cet arbre ; un planétaire conique extérieur (12), centré sur ledit arbre récepteur et dont l'axe fixé en rotation est co-linéaire à l'axe du planétaire intérieur, et un plateau satellite (14), solidaire de l'arbre moteur rapide (18), qui comprend deux couronnes dentées concentriques; l'une (20) en prise sur le planétaire intérieur, et l'autre (22) en prise sur le planétaire extérieur, l'axe (z 'z') dudit plateau satellite étant incliné d'un angle O par rapport à l'axe (z z) commun aux deux planétaires, les sommets des cônes primitifs des planétaires et les couronnes du satellite étant confondus en un point (I) dudit axe commun (zz), et en ce que les modules (mA, m3) des roues dentées constituant les plané taires et les modules (m mCB) m ) des couronnes correspondantes du satel CA CB lite sont choisis de façon que 2 - Réducteur cycloïdal à train conique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modules réciproques des roues dentées sont peu différents, de façon que mA + mCA et, mB # mCB 3 - Réducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les différences des modules réciproques desdites roues dentées sont de l'ordre de 3à4 %.