Brevet FR2481396A1 — publié le 19811030

Perfectionnements aux trains d'engrenages transmet- teurs de puissance à renvoi d'angle. L'invention est relative aux trains d'engrenages transmetteurs de puissance à renvoi d'angle comprenant un premier pignon conique lié à un arbre menant, un second pignon conique lié à un arbre mené d'axe perpen- diculaire à celui de l'axe menant et engrenant avec le premier, un troisième pignon conique fou coaxial au second et engrenant avec le premier et un quatrième pignon conique fou coaxial au premier et engrenant avec le second et avec le troisième. Elle vise plus particulièrement, parmi ces trains d'engrenages, ceux qui sont destinés à transmettre une puissance relativement élevée généralement comprise entre 100 et 20.000 CV - depuis un arbre vertical à l'arbre horizontal d'une hélice de propulsion qui pour- rait être aérienne mais qui est de préférence marine, l'ensemble du train considéré étant alors avantageuse- ment contenu dans un bulbe spécialement caréné destiné à être immergé dans l'eau pour l'application de ce train à la propulsion d'un bateau susceptible d'atteindre de grandes vitesses. Les trains à quatre pignons coniques du genre en question présentent sur les trains à deux pignons coni- ques l'avantage de répartir sur deux faces de contact diamétralement opposées de chaque pignon, et non plus sur une face de contact unique de ce pignon, les efforts tangentiels appliqués sur ledit pignon, ce qui permet pratiquement de doubler la puissance transmise pour des diamètres donnés des pignons et donc pour un encombre- ment transversal donné du train et du bulbe qui le con- tient, si c'est le cas. Pour assurer, dans ces trains à quatre pignons, un bon équilibrage entre les couples transmis respecti- vement entre l'un des deux premiers pignons (générale- ment le premier) et les deux pignons avec lesquels ce 2 2481396 pignon est en prise, il a été proposé de monter ledit pi- gnon de façon telle qu'il demeure légèrement flottant. Dans les modes de réalisation connus, le flotte- ment en question du pignon considéré est assuré aussi bien transversalement.qu'axialement - la liberté transversale est obtenue en supprimant tout roulement de guidage à proximité dudit pignon, le bout d'arbre menant ou mené solidaire de ce pignon étant raccordé à un autre bout d'arbre, lui-même guidé trans- versalement dans des roulements appropriés, par un dis- positif d'accouplement autorisant certains déplacements relatifs angulaires et/ou transversaux entre les deux bouts d'arbres accouplés par lui, - la liberté axiale est obtenue en réalisant le dis- positif d'accouplement en question de façon telle qu'il rende possibles des déplacements relatifs axiaux des deux bouts d'arbres accouplés par lui. Ce dispositif d'accouplement est par exemple réa- lisé à l'aide de cannelures coopérant mutuellement avec un léger jeu. Avec un tel montage on constate qu'au cours du fonctionnement le pignon "flottant" est soumis, de la part des deux pignons avec lesquels il est en prise, à des sollicitations d'intensité variable qui se traduisent par de légers déplacements axiaux de ce pignon flottant. Le sommet du cône primitif dudit pignon "flottant" s'écarte alors plus ou moins de l'axe commun aux cônes primitifs des deux autres pignons considérés: cet écart est préjudiciable au rendement de la transmission et est une source d'usure et de bruit, ce qui constitue un in- convénient d'autant plus grave que les puissances trans- mises sont plus élevées et que les vitesses de rotation mises en jeu sont elles-mêmes plus élevées. Pour remédier à cet inconvénient, conformément à l'invention, on maintient en permanence ledit sommet du cône primitif du pignon "flottant" sur ledit axe Commun aux deux autres pignons. A cet effet l'on monte le pignon "flottant" pivo- 3 2481396 tant autour de son axe X, mais sans liberté de déplace- ment axial, sur un corps rigide lui-même monté pivotant autour de l'axe commun Y, perpendiculaire à X, des deux pignons avec lesquels ce pignon est en prise, avec liber- té de déplacement axial le long de cet axe Y. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le pignon flottant est le premier pignon du train, c'est-à-dire celui solidaire de l'arbre menant, - le corps rigide se présente sous la forme générale d'un tourillon d'axe X prolongé à l'une de ses extrémi- tés par un palier d'axe Y et il est prévu des premiers moyens pour monter le pignon flottant pivotant sur le tourillon tout en le calant axialement par rapport à ce tourillon, et des seconds moyens pour monter le pa- lier pivotant par rapport à l'axe Y, avec liberté de déplacement axial par rapport à celui-ci, - dans un train selon l'alinéa précédent, les pre- miers moyens sont constitués par des butées à billes, - dans un train selon au moins l'alinéa qui précède le précédent, les seconds moyens sont constitués par un arbre prolongeant axialement l'arbre mené à l'intérieur du train,et éventuellement solidaire de cet arbre mené, - le corps rigide se présente sous la forme généra- le d'un étrier comportant un logement cylindrique cen- tral d'axe X et deux pattes elles-mêmes évidées par deux autres logements cylindriques d'axe Y, et des moyens sont prévus pour monter le pignon flottant pivotant dans le logement central, tout en le calant axialement par rapport à ce logement et pour monter pivotants dans leurs deux autres logements, avec liber- té de déplacement axial, les deux pignons avec lesquels ce pignon flottant est en prise. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utili- sent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit l'on va décrire un mode de réali- 4 22481396 sation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre très schémati- quement un bateau équipé d'une hélice marine suscepti- ble d'être entraînée à partir d'un moteur à travers un train d'engrenages établi selon l'invention. La figure 2 montre un tel train. D'une façon connue en soi, on fait comprendre au train en question: - un arbre menant 1 d'axe X vertical ou sensiblement vertical solidaire d'un premier pignon conique 2 d'axe X, - un second pignon conique 3 d'axe Y sensiblement horizontal perpendiculaire à l'axe X, engrenant avec le pignon 2 et lié à un arbre mené 4, - un troisième pignon conique 5 monté fou autour de l'axe Y, engrenant comme le pignon 3 avec le pignon 2, mais en une zone diamétralement opposée de la denture de ce pignon 2, - et un quatrième pignon 6 monté fou autour d'un axe sensiblement confondu avec l'axe X, engrenant simulta- nément avec les deux pignons 3 et 5. L'arbre menant 1, et donc le premier pignon 2 dont il est solidaire, sont montés légèrement flottants selon les directions perpendiculaires à l'axe X, de fa- çon à permettre un équilibrage automatique et-en souples- se entre les couples transférés respectivement dudit pignon 2 aux deux pignons 3 et 5 avec lesquels il est en prise, c'est-à-dire en définitive entre les deux portions de couple moteur transférées vers l'arbre mené respectivement par voie directe à raison de l'engrène- ment direct entre les deux pignons 2 et 3 et par voie indirecte à raison de l'engrènement du pignon 2 avec le pignon fou 5, lequel transfère les couples qu'il reçoit au pignon 3 par l'intermédiaire du pignon 6. Pour obtenir un tel montage"flottantl', ledit arbre 1 n'est guidé par aucun roulement ou palier, mais il est simplement raccordé supérieurement par un accou- plement à cannelures 7 à un arbre moteur 8, lui-même gui- dé transversalement de toute manière désirable par rap- port au carter du train, lequel se présente sous la for- me générale d'un bulbe 9, suspendu par une jambe rigide 10 à la coque 11 d'un bateau. Les arbres des pignons 3,5 et 6 sont guidés transver- salement et calés axialement par rapport au bulbe 9 à l'aide de roulements 12,13,14 et de butées axiales 15,16, 17 et 18. L'arbre mené 4, d'axe Y sensiblement horizontal, est ici celui d'une hélice marine 19 (figure 1). Le montage ci-dessus permet de transmettre des puis- sances relativement élevées de l'arbre menant 1 à l'arbre mené 4, ces puissances étant de l'ordre de deux fois plus élevées, pour des diamètres de pignons donnés, qu'en l'ab- sence des deux pignons fous 5 et 6. A chaque instant en effet la position du pignon flot- tant 2 s'ajuste automatiquement entre les deux pignons 3 et 5 qu'il attaque de façon telle que les deux couples transférés respectivement à ces deux derniers soient sen- siblement identiques, chacune des dentures des pignons 3 et 5 ayant tendance à écarter celle du pignon 2 en prise avec elle avec une force d'autant plus élevée que le cou- ple transmis entre ces deux dentures en prise est plus élevé. Pour éviter que cet ajustement automatique perpétuel de position du pignon menant 2 entre les deux pignons 3 et ne se traduise par des déplacements axiaux de ce pignon 2 propres à placer le sommet de son cône primitif hors de l'axe Y des deux pignons 3 et 5 et donc de leurs cônes primitifs, ce qui serait la source de conséquences fâcheu- ses (usures, bruits, pertes de rendement...),on prévoit selon l'invention un corps ou structure rigide 20 monté pivotant autour dudit axe Y, avec liberté de déplacement axial le long de cet axe,et l'on monte le pignon 2 de fa- çon telle qu'il soit lui-même libre de se déplacer angu- lairement autour de son axe X par rapport à ce corps mais qu'il soit lié axialement par rapport à ce dernier. 6 2481396 Dans le mode de réalisation préféré illustré, le corps 20 comprend un tourillon allongé 201 d'axe X et un palier 202 d'axe Y prolongeant inférieurement ce tou- rillon 20i. De plus, l'ensemble arbre 1-pignon 2 est traversé par ledit tourillon 20î et monté sur ce dernier ou plu- t-t supporte ce dernier par l'intermédiaire de butées à billes 21, 22, et un arbre 23 solidaire du pignon 3 et prolongeant axialement l'arbre 4 à l'intérieur du train traverse jointivement le palier 202, le pignon 5 étant monté pivotant, par l'intermédiaire d'un roulement 24, sur un prolongement de cet arbre 23 situé, par rapport audit palier, du côté opposé au pignon 3. Dans ces conditions, le corps 20 encaisse en per- manence toutes les poussées axiales susceptibles d'être exercées sur le pignon flottant 2 par les réactions des dentures et le sommet du cône primitif de ce pignon 2 demeure constamment placé sur l'axe Y des deux pignons 3 et 5 avec lesquels il est en prise, tout en pouvant se déplacer légèrement sur cet axe Y. Les composantes axiales des déplacements assurant l'équilibrage automatique entre les couples transférés à partir du pignon 2 sont donc totalement supprimées, ce qui supprime par là-même la source principale d'inconvénients des constructions antérieurement con- nues. Le corps 20 peut être considéré comme un équipage relativement "flottant", exactement au même titre que l'ensemble arbre 1-pignon 2, ledit corps étant libre de se déplacer parallèlement à l'axe Y et angulairement au- tour de cet axe: ces deux types de déplacements sonú les seuls possibles et l'amplitude maximum de chacun d'eux est relativement petite. En suite de quoi et quel que soit le mode de réa- lisation adopté, on dispose finalement d'un train d'en- grenagestransmetteur de puissance à renvoi d'angle dont la constitution, le fonctionnement et les avantages 7 2481396 1t5sultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en em- brasse, au contraire, toutes les variantes. En particulier, le corps rigide monté pivotant- autour de l'axe Y tout en pouvant se déplacer parallè- lement à cet axe, corps sur lequel le pignon flottant est monté exclusivement pivotant, pourrait être d'un type "extérieur" au train plutôt que du type "intérieur" comme celui décrit ci-dessus ce corps se présenterait alors sous la forme d'un étrier à deux pattes dont le tronçon central comprendrait un logement central d'axe X propre à recevoir l'arbre 1 pivotant sans liberté axiale et dont les deux pattes comprendraient respecti- vement deux logements latéraux d'axe Y propres à entou- rer jointivement avec liberté axiale, le premier, une portion de l'arbre mené 4 et le second, un prolongement extérieur de l'arbre 23 lié à l'arbre 4 et coaxial à celui-ci. De même, le pignon flottant pourrait être, non pas le pignon moteur 2 d'axe sensiblement vertical, mais le pignon mené 3 d'axe sensiblement horizontal: dans ce cas, c'est bien entendu ce dernier qui serait monté pivotant sans liberté axiale sur un corps rigide, lui- même monté pivotant avec liberté axiale autour de l'axe sensiblement vertical alors véritablement commun aux deux pignons 2 et 6. 8 2481396 REVENDICATIONS 1. Train d'engrenages transmetteur de puissance à renvoi d'angle comprenant un premier pignon conique lié à un arbre menant, un second pignon conique lié à un arbre mené d'axe perpendiculaire à celui de l'axe me- nant et engrenant avec le premier, un troisième pignon conique fou coaxial au second et engrenant avec le pre- mier et un quatrième pignon conique fou coaxial au pre- mier et engrenant avec le second et avec le troisième, l'un des deux premiers pignons étant monté de manière légèrement "flottante", caractérisé en ce que le pignon "flottant" (2) est monté pivotant autour de son axe X, mais sans liberté de déplacement axial, sur un corps rigi- de (20)lui-même monté pivotant autour de l'axe commun Y, perpendiculaire à X, des deux pignons (3,5) avec les- quels ce pignon (2) est en prise,avec liberté de dé- placement axial le long de cet axe Y. 2. Train selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pignon flottant (2) est le premier pignon du train, c'est-à-dire celui solidaire de l'arbre menant (1). 3. Train selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps rigide (20) se présente sous la forme générale d'un tourillon (201) d'axe X prolongé à l'une de ses extrémités par un palier (202) d'axe Y et en ce qu'il est prévu des premiers moyens pour monter le pignon flottant (2) pivotant sur le touril- lon (201) tout en le calant axialement par rapport à ce tourillon, et des seconds moyens pour monter le palier (202) pivotant par rapport à l'axe Y, avec liberté de déplacement axial par rapport à celui-ci. 4. Train selon la revendication 3., caractérisé en ce que les premiers moyens sont des butées à billes (21, 22). 5. Train selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les seconds moyens sont constitués par un arbre (23) prolongeant axialement l'arbre mené (4) à l'intérieur du train, et éventuelle- 9 2248 1396 ment solidaire de cet arbre mené. 6. Train selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps rigide se présen- te sous la forme générale d'un étrier comportant un loge- ment cylindrique central d'axe X. et deux pattes elles- mêmes évidées par deux autres logements cylindriques d'axe Y et en ce que des moyens sont prévus pour monter le pignon flottant pivotant dans le logement central tout en le calant axialement par rapport à ce logement et pour mon- ter pivotants dans les deux autres logements, avec liber- té de déplacement axial, les deux pignons avec lesquels ce pignon flottant est en prise.