Brevet FR2542835A1 — publié le 19840921

La présente invention concerne un convertisseur de couple, c'est-à-dire un réducteur-multiplicateur, du type des convertisseurs axiaux planétaires, dont les caractéristiques struc- turelles ont été conçues spécialement pour obtenir un équilibre parfait entre le fonctionnement normal de cet appareil comme conver- tisseur, ainsi que pour apporter une solution à une autre série de problèmes secondaires qui seront détaillés plus avant. Comme on le sait, dans les convertisseurs axiaux planétaires,il existe un axe d'entrée qui, dans leur réalisation pratique comme réducteur, constitue l'axe rapide, monté de façon convenable sur des roulements, des coussinets ou des éléments simi- laires, et qui comporte des excentriques sur lesquels, également avec interposition de coussinets ou autres moyens antifriction, se déplacent les roues satellites qui, à leur tour, engrènent, respec- tivement avec la face interne de la carcasse et avec la face interne d'une roue solidaire de l'axe lent ou axe de sortie. Dans ce type de convertisseur on obtient de grands rapports de réductionmultiplication en raison de la possibilité de fonctionnement différentiel des paires de roues qui entrent en jeu. Dans une phase primaire de la transmission, la réduction obtenue est donnée par la formule suivante N 2 N 1 r = q 2 dans laquelle: r est la réduction obtenue N 1 est le nombre de dents de la roue avec denture intérieure, N 2 est le nombre de dents de la roue avec denture externe. La réduction obtenue est à deux échelons et par différence est donnée par la formule suivante w 1 = 1 = N 3 W 2 N 2 N 4 dans laquelle W 1 est la vitesse de l'axe d'entrée W 2 est la vitesse de l'axe de sortie N 1 est le nombre de dents de la roue fixée à la carcasse N 2 est le nombre de dents de la roue qui engrène avec la précédente, N est le nombre de dents de la roue qui engrène avec celle qui est associée à l'axe de sortie. N 4 est le nombre de dents de la roue de sortie. Comme on le voit dans la formule précédente, si on donne au produit N l N 3 une valeur similaire à celle du produit N N le second terme de l'équation se rapprochera de 2 V 4 ' la valeur O etpar conséquent, la réduction ou la multiplication atteindra des valeurs très élevées. Les combinaisons de roues non différentielles conduisent naturellement à des réductions ou à des multiplications plus petites. Cependant, outre leur efficacité,les convertis- seurs conventionnels présentent une série de problèmes qui comportent deux aspects d'importance considérable d'une part les fortes charges axiales qui se produisent au point de contact des couronnes et qui doivent être supportées par les roulements de support des deux axes, d'autre part la rotation des masses excentrées qui produit de fortes vibrations non compensées. Les caractéristiques revendiquées pour le conver- tisseur proposé selon l'invention sont centrées, comme il a été dit plus haut, sur une construction particulière au moyen de laquelle on apporte une solution complète à ces problèmes. De façon concrète, l'invention est basée, selon l'exemple de réalisation le plus simple dans lequel il existe une paire de roues montées sur un excentrique commun de l'axe d'entrée, l'une reliée à la carcasse et l'autre à la roue de sortie, sur l'utilisation de deux autres roues complémentaires disposées des deux côtés du groupe constitué par les roues précédentes, installées sur des excentriques respectifs, dont l'excentricité coïncide en opposition avec celle de l'excentrique qui correspond à la paire de roues primitives En outre, cette paire de roues complémentaires est solidarisée, au moyen de goujons parallèles, à l'axe de rotation proprement dit, pour augmenter la rigidité des roues complémentaires en question et qui traversent des orifices pratiqués à cet effet dans les roues primitives, dont l'amplitude est suffisante pour permettre les déplacements transversaux de ces goujons, dus à la différence d'excentricité. En accord avec cette construction, on obtient que les roues entrent en contact avec la denture interne de la carcasse en des points diamétralement opposés et que les deux autres roues le fassent avec la denture de la roue associée à l'axe de sortie, également en deux points diamétralement opposés, ce qui fait que l'on apporte simultanément une solution aux deux aspects des problèmes inhérents aux convertisseurs conventionnels, en annulant les forces axiales et en faisant disparaître les vibrations. Evidemment, l'invention peut être appliquée de façon plus complexe, pour augmenter l'équilibre des charges axiales grâce à l'utilisation de deux groupes de trois roues montées sur des excentriques déphasés de 1200, de façon que les charges axiales soient distribuées périmétralement en trois points équidis- tants, ce qui réduit aussi les vibrations De façon identique, on peut arriver à une distribution des charges en quatre points ou plus, équidistants de la périphérie du convertisseur, en augmentant de façon correspondante le nombre des roues employées pour l'entrée et la sortie, en maintenant toujours la connexion rigide entre chaque paire de roues complémentaires. Bien qu'il ait été dit plus haut que les deux roues principales engrènent avec les dentures de la carcasse et de la roue ou du plateau associé à l'axe de sortie, il existe aussi la possibilité de réaliser cette liaison, au lieu d'utiliser des dentures, au moyen d'un profil périmétral épicycloidal de ces roues et de l'installation,sur le corps de la carcasse et sur le plateau associé à l'axe de sortie, d'alignements périmétraux de galets capables de tourner librement. Quand on adopte cette dernière solution, la poussée fournie par l'axe d'entrée du vilebrequin à chacune de ces roues, par le moyen des excentriques correspondants, est divisée en deux composantes, c'est-àdire une force tangentielle et utile, qui est celle qui produit la transmission, et une composante radiale totalement parasite et inutile, qui doit être supportée par les axes de galets, lesquels travaillent à la flexion et inutilement. Dans ce cas et en accord avec une autre des caractéristiques de l'invention D il a été prévu que chaque aligne- ment périmétral de galets soit assisté' par un anneau qui est monté sur la périphérie du jeu correspondant de galets et qui tourne librement du fait qu'il est entraîné par ces derniersc'est-à-dire que l'on utilise un anneau pour le jeu de galets associé au corps de la carcasse et un second anneau pour le jeu de galets qui est installé à la périphérie du plateau solidaire de l'axe de sortie. En accord avec cette construction, les efforts diamétralement opposés s'équilibrent, et donnent une composante nulle. Cette caractéristique est applicable aussi à un convertisseur à réduction simple, prévu également dans le cadre de l'invention et dans lequel deux roues cycloïdales dotées des mêmes caractéristiques oscillent sur des excentriques d'égale magnitude et qui sont situés en positions diamétralement opposées, les deux roues engrenant avec un jeu unique de galets dont les axes sont associés à la carcasse du convertisseur tandis que la trans- mission à l'axe de sortie est réalisée à l'aide d'un second jeu de galets, montés sur le plateau solidaire de cet axe de sortie et qui jouent à l'intérieur de fenêtres cylindriques pratiquées dans les roues en question Dans ce cas également, le jeu de galets périmétraux qui correspondent à la paire de roues et qui sont installés sur la carcasse du convertisseur, est assisté par un anneau enveloppant, qui roule sur la périphérie des galets et qui absorbe la composante radiale des efforts auxquels ceux-ci sont soumis. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une section diamétrale: d'un convertisseur planétaire et équilibré, réalisé en accord avec l'objet de la présente invention, la figure 2 représente une vue en section trans- versale de ce convertisseur, réalisée le long de la ligne de coupe A/B de la figure 1, la figure 3 représente de façon schématique et en plan et de profil le groupe de roues excentriques qui corres- pondent à une variante de réalisation dans laquelle les charges axiales sont distribuées en trois points équidistants de la péri- phérie de l'ensemble, au lieu des deux points diamétralement opposés du convertisseur représenté dans les figures 1 et 2, les figures 4, 5 et 6 représentent trois possibi- lités d'engrenage ou de liaison entre les différentes roues excen- triques et la face interne de la carcasse et la roue associée à l'axe de sortie, la figure 7 représente une section diamétrale d'un convertisseur de couple planétaire, basé sur des roues cyclo dales, pourvu dans ce cas des anneaux qui absorbent la compo- sante radiale des efforts auxquels sont soumis les galets dans le cas de la figure 6, la figure 8 représente une section transversale du convertisseur représenté dans la figure précédente, réalisée le long de la ligne de coupe C/D de cette figure, et la figure 9 illustre, finalement, une section diamétrale semblable à celle des figures let 7, mais qui correspond dans ce cas au convertisseur à simple réduction, pourvu également des anneaux qui sont représentés dans les figures 7 et 8. Dans ces figures, on peut voir comment le conver- tisseur de couple selon l'invention est constitué par un axe d'entrée 1 et un axe de sortie 2 installés coaxialement à l'intérieur d'une carcasse constituée par le corps 3 et le couvercle 4, avec la collaboration de roulements 5 L'axe d'entrée comporte un excen- trique 6 sur lequel sont montées, au moyen de coussinets 7, deux roues 8 et 8 ' qui, en option, peuvent être constituées par une roue unique, mais avec la particularité qui consiste en ce que ces roues 8 et 8 ', ou chacun des secteurs de la roue 8, engrènent respectivement avec une denture 9 qui est formée sur la face interne du corps 3 de la carcasse et avec une seconde denture 10 qui est formée sur la face interne d'une roue 11 solidaire de l'axe de sortie 2, comme on peut le voir dans la figure 1. Les engrenages 9 et 10 et celui qui existe sur la roue 8 peuvent être du type denté enveloppant représenté dans la igui-re 4, de type cycloidal comme celui qui est représenté dans la figure 5, cycloïdal avec des galets tournants comme celui qui est représenté dans la figure 6, etc. Jusqu'ici, la construction du convertisseur de couple coïncide avec la construction traditionnelle, les caracté- ristiques de l'invention étant centrées sur le fait que de chaque côté de l'excentrique 6 sont situés deux autres excentriques 12 et 13 dont les excentricités coïncident, mais qui sont opposées à celle de l'excentrique 6, tandis que sur ces excentriques 12 et 13 sont installées respectivement des roues 14 et 15, qui seront dotées évidemment d'une excentricité opposée à celle des roues primitives et intermédiaires 8 et 8 ' et qui attaqueront les respectifs secteurs dentés de la carcasse 3-et de la roue Il associée à l'axe de sortie 2, qui sont la continuation sans interruption des secteurs 9 et 10, en position diamétralement opposée par rapport à la roue ou aux roues intermédiaires 8. Etant donné que les roues -complémentaires 12 et 13 doivent tourner de façon parfaitement synchronisée, elles sont reliées entre elles par des boulons ou des goujons 16, parallèles à l'axe d'entrée 1, qui traversent la roue ou les roues intermé- diaires 8 au moyen des orifices 17 formés dans ces dernières, dont le diamètre est considérablement supérieur à celui des goujons 16, comme on peut le voir dans la vue en section de la figure 2, pour permettre un déplacement relatif entre les deux paires de roues produit par leur excentricité différent Les goujons en question 16 peuvent être cylindriques ou présenter toute autre section, et il en est de même pour les orifices 17 à travers lesquels ils passent. De cette façon, on obtient, comme il a été dit plus haut, que les charges axiales soient produites de façon symétrique en deux points diamétralement opposés, ces charges s'annulant mutuellement, et du fait de la compensation des masses excentriques en rotation, les vibrations disparaissent également. En même temps on multiplie le couple du conver- tisseur par le nombre de paires de roues en action, dans ce cas 2. Comme il a été dit aussi dans ce qui prédède, et en accord avec la représentation de la figure 3, le nombre de roues complémentaires peut être augmenté à trois paires ou plus Dans la figure 3, les roues solidaires entre elles qui constituent une paire portent la référence 18, tandis que les roues qui correspondent à une seconde paire portent la référence 19 et les roues qui corres- pondent à une troisième paire portent la référence 30 Les roues complémentaires de chaque paire sont solidarisées entre elles au moyen de goujons 21, 22 et 23 qui traversent des orifices de grand diamètre formés dans les roues intermédiaires, ce qui donne lieu dans ce cas à la formation de trois points distribués uniformément à la périphérie du convertisseur auxquels sont appliquées instanta- nément les charges axiales, ce qui améliore leur répartition et en même temps améliore aussi la distribution des masses excentrées, réduit davantage les vibrations et multiplie par trois le couple effectif du convertisseur. Dans le convertisseur de la figure 7, qui diffère de celui de la figure 1 seulement par le fait que les roues princi- pales 8 et 8 ' et les roues secondaires 14 et 15 présentent des dispo- sitions alternées, ainsi que par le fait que les roues en question présentent un profil cycloidal, comme moyen de liaison aux jeux périphériques correspondants de galets 9 et 10 qui remplacent les engrenages de la figure 1, on peut observer les anneaux 25 et 26, sur lesquels est centrée une autre des caractéristiques de l'inven- tion, de façon que chacun de ces anneaux neutralise la composante radiale R résultant de la force F appliquée aux galets 9 et 10 par les roues cycloïdales correspondantes 8 et 81, du fait que cette force F est décomposée en une composante radiale R, mentionnée plus haut, de caractère parasite, et une composante U tangentielle qui est celle qui produit la transmission, comme on le voit clairement dans le diagramme des forces dessiné sur l'un des galets de la section de la figure 8. En accord avec ce qui vient d'être exposé, les galets tournent simultanément sous l'effet de la roue cycloïdale correspondante et les anneaux 25 et 26 tournent à leur tour, entraînés en rotation par les jeux de bagues correspondants. Cette caractéristique est applicable aussi à un convertisseur à simple réduction, comme celui qui est représenté dans la figure 9 et sur lequel est également centrée l'invention, dans lequel il existe également un axe d'entrée 1 et un axe de sortie 2, installés coaxialement à l'intérieur d'une carcasse cons- tituée par le corps 3 et le couvercle 4 avec la collaboration de roulements. Dans ce cas, l'axe d'entrée 1 comporte deux excentriques 6 et 6 ' sur lesquels sont montées au moyen de cous- sinets 7, deux roues cyclotdales 8 et 8 ' dont la périphérie, de profil épicycloïdal, est reliée, dans le cas des deux roues, à un unique jeu de galets 9, constitué également par des bagues montées de façon à tourner librement sur une tige qui pénètre dans le corps 9, comme on le voit clairement dans la figure 9. Le mouvement de rotation oscillant de ces roues est transmis à l'axe de sortie 2 à travers un second jeu de bagues 27 semblables aux précédentes, dont les tiges sont associées aussi au plateau 11 solidaire de l'axe de sortie, mais avec la particula- rité qui consiste en ce que ces bagues sont situées à l'intérieur de fenêtres 28 et 28 ', de forme cylindrique, établies respectivement dans les roues 6 et 6 '. Egalement dans ce -cas le jeu de galets 9 est assisté par un anneau extérieur enveloppant 25 auquel sont transmises les composantes radiales des efforts que reçoivent les galets 9 à partir des roues cycloldales 6 et 61. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Convertisseur de couple planétaire qui, étant du type qui comporte un axe d'entrée dont est solidaire un excen- trique sur lequel sont montées des roues satellites reliées respec- tivement à la carcasse et à une roue dentée associée à un plateau solidaire de l'axe de sortie, qui est coaxial à l'axe d'entrée, est caractérisé essentiellement en ce que sur l'axe d'entrée ( 1) sont installées une ou plusieurs paires d'excentriques complémentaires ( 12, 13), les excentriques de chaque paire étant disposés respectivement en face de la carcasse ( 3, 4) de l'ensemble et en face de la roue ( 11) associée à l'axe de sortie ( 2), de façon que l'excentrique primitif ( 6) et la paire ou les paires d'excentriques complémentaires constituent avec l'axe d'entrée un vilebrequin équilibré, le tout de façon que, tant dans le secteur d'engrenage qui correspond à la carcasse, que dans le sec- ceur qui correspond à la roue ( 11) solidaire de l'axe de sortie, soient situées des roues satellites respectives ( 14, 15) qui attaquent les. engrenages respectifs de ces éléments en deux points ou plus, distribués uniformément sur leur périphérie. 2 Convertisseur de couple planétaire, selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que les roues satellites ( 14, 15) qui correspondent à chaque paire, c'est-à-dire les roues satellites installées sur des excentriques du vilebrequin dotés de la même excentricité, sont solidarisées entre elles au moyen de goujons ( 16) de section quelconque, avec-la particularité qui consiste en ce que ces goujons traversent les roues satellites situées entre les précédentes au moyen d'orifices ( 17) formés dans celles-ci, dont l'amplitude est considérablement supérieure à celle de ces goujons, et qui présentent aussi une configuration quelconque et permettent la libre oscillation des excentriques les uns par rapport aux autres, en raison de leur excentricité différente. 3 Convertisseur de couple selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsqu'il comporte seulement deux paires d'excentriques, les roues de la paire de roues satellites en contact mutuel et qui sont situées entre les deux roues satellites complémen- taires ( 14, 15) forment une seule pièce et sont installées sur un excentrique également d'une seule pièce, cette roue satellite unique présentant sur sa périphérie deux secteurs dentés, lesquels engrènent respectivement avec des secteurs dentés de la carcasse ( 3, 4) du con- vertisseur et de la roue ( 11) associée à l'axe de sortie ( 2) de celuici 4 Convertisseur de couple planétaire selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas de l'utilisation de roues cycloidales avec lesquelles collaborent des jeux respectifs de galets ( 9, 10) associés au corps ( 3) du convertisseur et au plateau solidaire de l'axe de sortie, chacun des jeux de galets est assisté par un anneau enveloppant ( 25, 26), qui peut être déplacé péri- métralement par le mouvement de rotation des galets ( 9, 10) et qui est destiné à absorber la composante radiale des efforts fournis à ces galets par les roues cycloidales ( 8, 8 '), du fait que ces efforts se décomposent en la composante radiale en question, parasite, et en la composante tangentielle, utile, qui produit la transmission. 5 Convertisseur de couple planétaire selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux roues cyclot- dales ( 8, 8 '), de caractéristiques identiques, reliées à l'axe d'en- trée ( 1) au moyen d'excentriques ( 6, 6 ') respectifs, dotés du même des d'excen- tricité et situés en pcsitions diamétralement opposées, étant prévu que les -deux roues cyclotdales soient réliées à un seul jeu de galets ( 9) péri- métraux, associés au corps ( 3) de la carcasse, ce jeu étant assisté par un anneau enveloppant( 25)capable de tourner, qui reçoit la compo- sante radiale en question des efforts fournis par les deux roues aux galets, étant prévu que l'axe de sortie ( 2) reçoive le mouvement de ces roues à travers un second jeu de galets, installés sur le pla- teau ( 11)solidaire de cet axe et qui joue à l'intérieur de fenêtres cylindriques pratiquées à cet effet dans les roues cycloidales.