Brevet FR2505959A1 — publié le 19821119

La présente invention vise les engrenages renvoi d'angle, du type comprenant un pignon menant et une roue menée dont l'axe est concourant avec celui du pignon. Dans le domaine technique ci-dessus, la roue menée et le pignon menant forment un couple conique et chacun d'eux comporte une denture complémentaire définie par des surfaces de tête, primitive et de pied, respectivement coniques. La conicité de ces surfaces est, pour chacun des éléments constitutifs du couple conique, déterminée par l'angle formé à partir du-point de convergence des axes desdits éléments et passant par la grande base de chacun d'eux. Les dentures sont ainsi constituées par des dents dont les flancs respectifs sont convergents vers le point de convergence des axes. Une construction telle que ci-dessus fait partie de l'art antérieur bien connu et résoud, de façon satisfaisante, les problemes mécaniques de transmission des efforts entre les dents engrenées. Cependant, dans une telle construction, lorsqu'un couple de commande est appliqué au pignon pour provoquer l'entraînement de la roue, les flancs an coopération font naître une composante de rejet radial de sens centrifuge Dans bs constructiors à caractere d'engrènement permanent entre la couronne et le pignon, une telle composante est combattue par la mise en oeuvre d'une butée avec laquelle coopère le pignon ou son axe. Une telle construction est donc coûteuse et implique un entretien dont le défaut peut être la cause d'une détérioration du couple voire des organes amont et/ou aval. Dans les constructions a caractere d'engrenement temporaire, dans lesquelles, géneralement, le pignon est amené en engrenement ou hors engrenement avec la couronne par déplacement, manuel ou non, le long de son axe, une telle composante provoque un glissement du pignon et un éloignement de ce dernier par rapport 9 la butée d'appui prévue pour déterminer la position d'engagement optimal dans le sens radial centripete. Il en résulte un désengrenement partiel des dents en coopération et, par suite, des conditions d'engrènement défavorables la transmission de couples importants. Ces conditions sont, généralement, la cause de détériorations des dents du pignon et/ou de la couronne, produisant l'échap- pement intempestif du pignon en cours d'utilisation. Un tel échappement ou désengrenement intempestif provoque des détériorations des éléments, organes ou pièces fonctionnels et peuvent être la cause d'accidents corporels éventuellement graves. Dans le cas où le maintien du pignon contre la butée radiale est obtenu uniquement par action manuelle, même une attention soutenue ne permet pas d'éliminer le probleme ci-dessus, en particulier, lorsque le couple devant être exercé est important. En conséquence, quelles que soient les conditions d'utilisation, la mise en oeuvre des éléments, tels que ci-dessus, conduit inéluctablement à une détérioration de l'un au moins des deux. La présente invention vise å proposer une solution aux problemes ci-dessus en préconisant de réaliser l'engrenage renvoi d'angle de façon que l'application d'un couple au niveau du pignon menant élimine la composante radiale de sens centrifuge et, plus particulièrement, induise une composante radiale de sens centripete, de manière solliciter ledit pignon en application plus soutenue contre la butée radiale déterminant les conditions optimales d'en grènement avec la roue menée. Pour atteindre les buts ci-dessus, l'engrenage renvoi d'angle, conforme à l'invention, est caractérisé en ce qu'il comr prend - un pignon de forme générale cylindrique com portant une denture extérieure qui est définie par une surface de tête, une surface primitive et une surface de pied, chacune cylindrique et qui est formée de dents équidistantes angulai rement possédant chacune des flancs divergeant d'un angle cc en direction de la roue A', - une roue comportant, sur l'une de ses faces, une couronne dentée qui est définie par une surface de tête, une surface primitive et une surface de pied, paralleles entre elles et qui est formée de dents équidistantes angulairement, possédant chacune des flancs convergeant d'un angle on' en direction de l'axe de la roue, le module des dents sur la face transversale extérieure de la roue étant sensiblement égal, au jeu pres, à ce lui présenté par les dents sur la face du pignon orientée vers le centre de la roue. Diverses autres caractéristiques de l'objet de l'inven- tion ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en plan montrant les éléments constitutifs de l'engrenage renvoi d'angle dans une position désengrenée. La fig. 2 est une vue schématique représentant la position d'engrenement des éléments de l'objet de l'invention. Les fig. 3 et 4 sont des vues transversales partielles, prises selon les lignes III-III et IV-IV de la fig. 1. La fig. 5 est une vue en plan montrant, à plus grande échelle, un état de coopération des éléments constitutifs de l'invention. La fig. 6 est une vue en plan montrant, d plus grande échelle, un détail caractéristique de réalisation de l'un ou l'autre des éléments constitutifs de l'engrenage. Les fig. 7 et 8 sont des schémas montrant deux autres possibilités de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 9 est une élévation latérale illustrant un exemple particulier d'application de l'objet de l'invention. La fig. 1 montre un pignon menant 1, d'axe de révolution A et, par exemple, formé en bout d'un arbre de commande 2 co?ncidant avec ledit axe A. La fig. 1 montre, également, une roue menée 3 d'axe de révolution A'. La roue 3 doit être considérée comme solidaire d'un organe mobile à entraîneur, non représenté au dessin. Le pignon 1 et la roue 3 constituent des éléments complémentaires susceptibles d'être placés en coopération permanente ou en engrènement temporaire pour entraîner en rotation l'organe mobile associé à la roue 3. Dans ce dernier cas, il est donc considéré que la roue 3 occupe une position fixe et que le pignon 1 peut être déplacé dans le sens de la flèche f1, à partir de la position occupée à la fig. 1, le long de l'axe A pour etre amené en coopération avec la couronne 3. La position de coopération ou d'engrenement est illustrée par la fig. 2 montrant, schématiquement, que, dans un tel état, les axes A et A' sont concourants en un point de convergence 0. Le pignon 1 est constitué, comme cela ressort des fig. 1 et 3, sous la forme d'un corps, généralement cylindrique, comportant, à sa périphérie extérieure, une denture 4. Selon l'invention, la denture 4 est définie par une surface de tête Sa, une surface primitive S et une surface de pied Sf qui sont, toutes les trois, cylindriques et concentriques à l'axe A. La denture 4 est composée de dents 5, de module m, qui ont, en outre, la particularité d'être taillées de manière à présenter des flancs 6 convergeant entre eux en direction opposée à la roue 3 ou au point 0, ou encore, à la face 7 du pignon 1 normalement dirigée vers la couronne 3. Les flancs 6 définissent entre eux un angle de convergence OC d'une valeur comprise entre 0 et 150, se situant, de préférence, entre 0 et 120 et, plus par- ticulièrement, possédant une valeur égale à 80. L'angle o( peut être considéré comme étant le résultat d'un angle de taillage de 4" pour chaque flanc. L'angle de taillage est de même valeur, mais de signe opposé, pour ce qui concerne les deux flancs d'une même dent. Le taillage des dents est exécuté pour que le module m soit établi sur la face transversale 7 du pignon 1. Les flancs 6 peuvent entre, en coupe transversale, plans ou convexes en correspondant alors, notamment, à une développante de cercle, ainsi que cela est classiquement connu dans la conception des engrenages traditionnels. La roue 3 comporte une couronne dentée 8 définie, selon l'exemple des fig. 1 et 4, par une surface de tête Sa, une surface primitive S et une surface de pied Sf, toutes les trois planes et paralleles entre elles et au plan de la roue et concentriques à l'axe A La couronne dentée forme des dents 9 de module m identique au module des dents 5 de la denture 4 du pignon 1. Les dents 9 délimitent ainsi, entre elles, des entredents 10 qui sont complémentaires aux dents 5, lesquelles ménagent entre elles des entredents il complémentaires aux dents 9. Les dents 9 présentent des flancs 12 qui peuvent être plans ou convexes, comme les flancs des dents 5. Les flancs 12 des dents 9 sont taillés de manière à présenter entre eux un angle de convergence compris entre 3600, divisé par le double du nombre de dents soit 3600 2 z, et 300, de référence, situé entre 3600 : 2z et 250 et, plus particulièrement, affecté de la valeur de 18 . L'anglecc' est déterminé comme ayant son sommet en direction de itaxa A' de la roue menée 3 et se trouve appliqué à chaque dent 9, de manière que le module m soit considéré sur la face extérieure 13 de la couronne dentée 8. La construction des éléments constitutifs de l'engrenage renvoi d'angle, comme décrite ci-dessus, permet, par conséquent, de déplacer axialement, dans le sens de la flèche f1, le pignon 1 è partir de la position illustrée à la fig. 1, en vue de reconstituer l'engrenage par coopération dudit pignon 1 avec la roue 3.Une telle reconstitution est possible étant donné que le module m des dents 9 correspond au module m des entredents de la couronne dentée 8. De la sorte, une dent 5 de la denture 4-peut s'engager dans un entredent 10 de la couronne dentée 8 jusque dans une position d'engagement complet correspondant a celle déterminée par une butée radiale placée sur l'axe A. Une telle butée, non représentée au dessin, peut être de toute nature diverse et être associée à l'élément portant la roue menée 3 ou, au contraire, être disposée de façon indépendante de cet organe. Par exemple, la butée peut etre constituée par un centrage coaxial et interne à la couronne et contre laquelle vient buter la face 7 du pignon 1.Il est donc possible de- constituer un engrenage renvoi d'angle avec coopération permanente des éléments constitutifs ou avec engrènement temporaire selon l'application visée. Dans l'état d'engrènement, comme illustré par-la fig. 5, correspondant à une coupe prise dans le plan des surfaces S considérées comme colncidantes, on constate que la denture 4 et la couronne 8 possèdent entré elles un jeu d'engrènement certain. Par contre, dans le cas d'application d'un couple tendant à faire tourner le pignon dans le sens dextrorsum, la dent 5 illustrée est sollicitée dans le sens de la flèche f2 et vient prendre appui par son flanc 6 correspondant contre le flanc 12 de la dent 9 de la couronne 8, située en aval par rapport au sens de la flèche f2. La coopération des flancs 6 et 12 fait naître une composante radiale f3, de sens centripète, ayant pour effet d'affermir la coopération mutuelle et l'engrènement entre la denture 4 et la couronne dentée 8, en sollicitant toujours le pignon menant I contre la butée radiale d'engrD- nement optimal. I1 en résulte une suppression de la composante de rejet centrifuge et la certitude que les éléments constitutifs restent engrenés dans une position optimale. Un avantage de cet engrènement stable réside dans l'absence de détérioration de la denture 4 et/ou de la couronne 8, par suite de l'amenée en coopération mutuelle des flancs dans une position de désengrènement partiel, comme cela se produit avec les dispositifs actuels à engrènement temporaire. Un autre avantage est celui de la suppression de l'obligation de butée centrifuge au niveau de l'arbre A pour les dispositifs à coopération permanente, l'éventuelle butée centripète pouvant etre formée entre le pignon et la couronne. La fig. 6 montre qu'il peut être avantageux de tailler les dents 5 ou 9, de maniere à conférer, aux flancs 6 ou 12 correspondants, une forme bateau. Un tel taillage permet de réaliser une meilleure coopération entre les flancs se faisant face, tout en tenant compte du fait que cette coopération résulte d'un déplacement dans un plan, selon une enveloppe cylindrique, des dents de la denture 4 et d'un déplacement circonférentiel autour de l'axe A' des dents 9 de la couronne 8. La fig. 7 montre qutil est possible de réaliser la roue 3 de manière que la couronne 8 réponde toujours aux caractéristiques précédemment définies mais comporte des surfaces Sa, S et Sf parallèles entre elles mais en forme de cônes rentrants centrés sur l'axe A'. Dans un tel cas, le pignon 1 possède les mêmes caractéristiques constructives et son axe A est alors incliné de la valeur du demiangle au centre définissant les surfaces coniques. Un tel angle peut adopter des valeurs variables à partir de 1800 et tendant vers 0". La fig. 8 montre une autre possibilité de réalisation selon laquelle les surfaces Sa, S et Sf représentent alors des surfaces coniques saillantes. La fig. 9 montre un exemple d'application de l'objet de l'invention selon lequel le pignon 1 est formé en bout d'une clé 14 de manoeuvre d'un mandrin 15, porte-outils, adapté en bout d'un arbre d'entraînement en rotation d'une machine quelconque, par exemple une perceuse pouvant être du type portatif ou è poste fixe. Dans un tel exemple, la roue 3 est représentée par la bague tournante 16 du mandrin, laquelle forme, sur sa face annulaire transversale située en direction des mors, la couronne dentée 8 décrite ci-dessus. Dans un tel exemple, la butée axiale peut être constituée par le corps 17 du mandrin s'étendant axialement, à partir de la couronne 8, un tel corps comportant des trous 18 pour l'engagement d'un pilote de centrage 19 formé par la face transversale 7 du pignon 1. I1 est à noter que le centre de référence, plus particu lièrement de l'angle cul', peut être situé à une distance radiale de la face 13 déterminée en fonction de l'effet recherché, c'est-à-dire soit une élimination de la composante de rejet centrifuge, soit la création d'une composante radiale centripète plus ou moins accentuée. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Engrenage renvoi d'angle du type comprenant un pignon menant engrénant avec une roue menée et dont l'axe est concourant avec celui de ladite roue, caractérisé en ce qu'il comprend - un pignon (1) de forme générale cylindrique comportant une denture extérieure (4) qui est définie par une surface de tête (Sa), une sur face primitive (S) et une surface de pied (Sf), chacune cylindrique et qui est formée de dents (5) équidistantes angulairement possédant cha cune des flancs (6) divergeant d'un angle GS en direction de la roue A', - une roue (3) comportant, sur l'une de ses faces, une couronne dentée (8) qui est définie par une surface de tête (Sa), une surface primitive (S) et une surface de pied (Sf), parallèles entre elles et qui est formée de dents (9) équidistan tes angulairement, possédant chacune des flancs (12) convergeant d'un angle &alpha;' en direction de l'axe de la roue (A'), le module (m) des dents sur la face transversale extérieure (13) de la roue étant sensiblement égal, au jeu pres, à ce lui présenté par les dents (5) sur la face (7) 'du pignon orientée vers le centre de la roue. 2 - Engrenage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les angles oui et OC' des dents du pignon et de la roue possèdent des valeurs différentes, l'angle ce étant inférieur à l'angle cU. 3 - Engrenage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les angles ot et ' des dents du pignon et de la roue prennent des valeurs comprises entre O et 15C pour Oc et entre 3600 : 2z et 300 pour'. 4 - Engrenage selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que les dents du pignon (I) et de la roue (3) possèdent des flancs (6-12) plans. 5 - Engrenage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dents d'au moins l'un des éléments de l'engrenage possèdent des flancs de forme bateau. 6 - Engrenage selon l'une des revendications 1 è 5, caractérisé en ce que la roue (3) comporte une couronne dentée (8) définie par des surfaces de tête (Sa), primitive (S) et de pied (Sf) parallèles entre elles et perpendiculaires a l'axe (A') de la roue. 7 - Engrenage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la roue (3) comporte une couronne dentée (8) définie par des surfaces de tête (Sa), primitive (S) et de pied (Sf) appartenant è trois cônes identiques saillants parallèles ayant leurs sommets centrés sur l'axe (A') de la roue. 8 - Engrenage selon l'une des revendications I 9 5, caractérisé en ce que la roue (3) comporte une couronne dentée (8) défInIe par des surfaces de tête (Sa), primitive (S) et de pied (Sf) appartenant è trois cônes identiques rentrants, parallèles ayant leurs sommets centrés sur l'axe (A') de la roue. 9 - Ensemble clé de manoeuvre (14) et mandrin de serrage (15) de machine d'entraînement d'un outil, représentant un engrenage selon l'une des revendications 1 à 8.