Brevet FR2547382A1 — publié le 19841214

"Réducteur de vitesse" La présente invention a pour objet un réducteur de vitesse, permettant la transmission du mouvement et de la puissance entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie parallèles et notamment coaxiaux, avec un rapport déterminé entre la vitesse de rotation de l'arbre de sortie et la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée. Dans ce domaine, on connaît principalemént les réducteurs à train planétaire, comprenant un pignon central appelé planétaire porté généralement par l'arbre d'entrée, plusieurs pignons identiques appelés satellites tournant librement sur leurs axes solidaires d'un support commun dit porte-satellites, et une couronne à denture interne. Les satellites sont en prise d'une part avec le planétaire, d'autre part avec la couronne. Le porte-satellites et la couronne coaxiaux au planétaire, sont l'un fixe et l'autre lié à l'arbre de sortie du réducteur. Les réducteurs de vitesse du genre rappelé ci-dessus comportent des applications diverses et sont utilisés, par exemple, dans les démarreurs électriques pour moteurs de véhicules automobiles. En intercalant un tel réducteur entre le moteur électrique du démarreur et le pignon du lanceur venant en prise avec la couronne dentée de démarrage du moteur thermique à lancer, on peut utiliser un moteur électrique plus rapide et obtenir un couple de démarrage plus élevé, tout en réduisant l'encombrement et le poids du démarreur pour une puissance donnée. Du fait que la transmission du mouvement et de la puissance motrice s'effectuent uniquement par l'intermédiaire d'engrenages, les réducteurs de vitesse de ce genre possèdent cependant des inconvénients sensibles notamment dans l'application particulière ici considérée. Ainsi, ces réducteurs doivent avoir des dentures usinées avec précision sur le planétaire, les satellites et la couronne, pour éviter les bruits.De plus, ils subissent des chocs importants dûs aux accélérations et aux freinages brutaux qui ont lieu respectivement lors de l'accouplement du pignon lanceur avec la couronne de démarrage du moteur thermique et lors du lancement dudit moteur thermique Ces chocs importants s'exerçant sur les dentures conduisent habituellement à prévoir un dispositif d'amortissement qui est associé au réducteur, et dont la présence rend l'ensem- ble plus complexe et augmente son coût. La présente invention élimine ces inconvénients, en fournissant un nouveau principe de réducteur de vitesse possèdant une certaine analogie avec les réducteurs à train planétaire mais apportant une solution à la fois au problème de l'usinage très précis des dentures et au problème de l'amortissement des chocs en fonctionnement, tout en conduisant à une réalisation économique. (La terminologie employée ici pour la définition de l'invention et aussi dans toute la suite de la description sera par analogie celle habituellement utilisée à propos des réducteurs à train planétaire, pour tous les éléments équivalents, bien que l'objet de l'invention ne puisse être à proprement parler considéré comme un réducteur à train planétaire) Le réducteur de vitesse selon l'invention comprend au- moins un moyen de transmission souple sans fin, cranté ou denté au moins sur son côté extérieur qui vient en prise avec la denture externe d'un planétaire autour duquel il est enroulé sur une fraction de tour, ce côté extérieur cranté ou denté du moyen de transmission souple sans fin venant aussi en prise, en au moins un point, avec une couronne à denture interne, tandis que le côté intérieur dudit moyen de transmission souple sans fin est enroulé sur une fraction de tour autour d'au moins un satellite situé sous l'un de ses points de contact avec la couronne à denture interne. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le moyen de transmission souple sans fin est une courroie crantée, ayant son crantage situé du côté extérieur de manière à venir en prise avec la denture externe du planétaire et avec la denture interne de la couronne, tandis que le côté intérieur lisse de ladite courroie crantée est appliqué sur au moins un satellite réalisé à la manière d'un simple galet. La mise en oeuvre d'une courroie crantée, ou d'un moyen équivalent tel qu'une chaîne sans fin à denture, permet d'utiliser un planétaire et une couronne à dentures moins précises donc moins coûteuses. Quant aux satellites, ceux-ci sont simplifiés à ltextrême puisqutil peut s'agir de simples galets. Le fait qu'un moyen possèdant une certaine souplesse soit intercalé d'une part entre le planétaire et les satellites, d'autre part entre les satellites et la couronne, résoud par ailleurs le problème du bruit de la transmission et assure directement l'amortissement, sans nécessité d'un dispositif additionnel.Grâce à la courroie crantée ou similaire intervenant dans la transmission du mouvement, des tolérances de centrage importantes entre le planétaire, le portesatellites, les axes des satellites et la couronne peuvent être acceptées, et il devient même possible de réaliser un excentrage volontaire par exemple du planétaire par rapport à la couronne, correspondant à un décalage entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie qui ainsi peuvent être parallèles mais non coaxiaux. Le réducteur selon l'invention possède toujours les possibilités multiples d'utilisation d'un réducteur classique à train planétaire: l'arbre d'entrée porte en principe le planétaire, mais l'arbre de sortie peut être lié soit au porte-satellites soit à la couronne, I'autre élément étant bloqué.L'utilisation d'une courroie ou similaire rend inutile la lubrification intense qu'exigent les réducteurs à engrenages et elle permet une meilleure répartition des efforts sur la périphérie de la couronne dentée, le nombre des satellites et même des courroies crantées pouvant être multiplié dans ce but tout en conservant un ensemble relativement peu coûteux. Selon une première forme d'exécution particulière de ce réducteur de vitesse, la courroie crantée s'enroule par son côté intérieur lisse sur au moins un satellite réalisé à la manière d'un galet et situé sous un point de contact de ladite courroie crantée avec la couronne à denture interne, et elle passe en outre sur un galet tendeur ayant son axe tenu par le porte-satellites, sans venir en prise avec la couronne dans la région de ce galet tendeur. La courroie crantée peut notamment s'enrouler sur deux galets satellites situés de part et d'autre du planétaire et avoir ainsi deux zones d'engrènement avec la denture interne de la couronne, le brin de cette courroie qui relie les deux galets satellites sans venir en prise avec le planétaire passant sur le galet tendeur, dont l'axe forme un sommet d'un triangle isocèle dont les deux autres sommets seraient les axes des galets satellites. Dans une autre forme d'exécution particulière, dépourvue de galet tendeur, le réducteur de vitesse selon l'invention comprend au moins trois satellites réalisés à la manière de galets, sur lesquels s'enroule par son côté intérieur lisse la courroie crantée, un brin de cette courroie situé entre deux galets satellites consécutifs étant enroulé autour du planétaire par son côté cranté. Ainsi est notamment réalisable un réducteur avec courroie crantée analogue à un réducteur classique avec trois pignons satellites. Pour obtenir une meilleure répartition des efforts sur la périphérie de la couronne à denture interne, il est également possible d'avoir deux courroies crantées situées dans des plans parallèles, qui viennent en prise chacune avec un planétaire et une couronne à dentures doubles ou de longueur axiale correspondant à la largeur de deux courroies, et qui s'enroulent respectivement autour de deux groupes d'au moins trois galets satellites, décalés axialement, les axes des galets satellites de l'un des groupes étant situés entre les axes des galets satellites de l'autre groupe. On obtient ainsi par exemple six zones de contact entre les courroies crantées et la couronne, l'ensemble restant relativement bon marché puisque les satellites étant constitués par de simples galets peuvent être multipliés sans augmentation très importante des coûts. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples - non limitatifs, diverses formes d'exécution de ce réducteur de vitesse, et illustrant son application aux démarreurs à réducteur Figure 1 est une vue de face, très schématique, d'un réducteur de vitesse conforme à l'invention, avec une courroie crantée passant sur un ou deux galets satellites ainsi que sur un galet tendeur ; Figure 2 est une vue en coupe passant par l'axe d'un réducteur de vitesse conforme à l'invention à trois galets satellites, avec arbre de sortie lié à la couronne ; Figure 3 est une vue en coupe transversale du réducteur de figure 2 ;; Figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un démarreur à réducteur réalisé selon les figures2 et 3 Figure 5 montre une variante du démarreur de figure 4, le réducteur ayant ici son arbre de sortie lié au porte-satellites ; Figure 6 est une vue en coupe passant par l'axe d'un réducteur de vitesse conforme à l'invention, avec deux courroies crantées et deux groupes de trois satellites ; Figure 7 est une vue en coupe transversale du réducteur de figure 6. La figure 1 représente, très schématiquement, un réducteur de vitesse dont l'arbre d'entrée (1) porte une roue motrice à denture externe dite planétaire (2), et dont l'arbre de sortie, non représenté, est coaxial à l'arbre d'entrée (1) et lié à une couronne à denture interne (3), de pas égal à celui de la denture externe du planétaire (2). Selon I'invention, le mouvement de l'arbre d'entrée (1) est transmis par l'intermédiaire d'une courroie sans fin crantée (4), logée dans l'espace annulaire existant entre le planétaire (2) et la couronne (3). La courroie (4) est utilisée avec son crantage (5) tourné vers l'extérieur. Elle s'enroule, par exemple sur environ un demi-tour, autour du planétaire (2), en venant en prise avec la denture externe de celui-ci.De part et d'autre du planétaire (2), la courroie crantée (4) est aussi enroulée sur une fraction de tour autour de deux galets satellites (6), montés tournants autour d'axes fixes (7) parallèles à l'arbre (1). La courroie (4) s'applique sur les galets satellites (6) par son côté intérieur lisse, et son côté extérieur cranté (5) vient en prise avec la couronne (3) dans les zones proches des deux galets (6), qui sont séparés de la couronne (3) par un intervalle correspondentà l'épaisseur de la courroie (4). Entre ces deux zones d'engrènement, le brin de la courroie crantée (4) qui ne passe pas sur le planétaire (2) passe sur un autre galet (8) d'axe fixe (9). Ce galet (8) est plus éloigné de la couronne (3) que les galets satellites (6); il n'amène donc pas la courroie (4) en prise avec la couronne (3), et sert seulement de galet tendeur et de triangulation. Lorsque l'arbre d'entrée (1) est entraîné en rotation dans le sens de la flèche (10), ce mouvement transmis de façon "positive" par la courroie crantée (4) provoque la mise en rotation de la couronne (3), donc de l'arbre de sortie, dans le sens inverse comme indiqué par la flèche (11). Le rapport de transmission inférieur à 1, est égal au rapport n/N dans lequel n représente le nombre de dents du planétaire (2) et N le nombre de dents de la couronne (3). Dans une variante, indiquée en traits mixtes sur la figure 1, la courroie sans fin crantée (4') passe sur un seul galet satellite (6) et sur le galet tendeur (8). Cette réalisation simplifiée, puisqu'elle supprime le second galet satellite (6), est moins favorable du point de vue de la répartition des efforts mais procure le même résultat d'ensemble. En partant de la forme d'exécution de la figure 1, on pourrait également envisager un certain abaissement de la position de l'arbre d'entrée (1) et du planétaire (2), avec une réduction correspondante de la longueur de la courroie crantée (4), sans que le principe de fonctionnement du réducteur soit modifié. Ainsi, I'alignement des arbres d'entrée et de sortie n'est pas irnpératif. Les figures 2 et 3 représentent, de façon plus détaillée, un autre réducteur de vitesse avec son arbre d'entrée (1) tournant dans des paliers (12) portés par le porte-satellites lixe (13). et avec son arbre de sortie (14) tournant dans d'autres paliers (15) portés par un carter (16) assemblé au porte-satellites (13). Ce dernier supporte les axes (7) de trois galets satellites (6), axes (7) qui sont aussi reliés entre eux par une pièce annulaire fixe (17) maintenue au moyen d'entretoises (18).Comme le montre plus particulièrement la figure 3. la courroie crantée (4) s'enroule par son côté intérieure lisse autour des trois galets satellites (6), qui déterminent trois zones d'engrènement entre le côté extérieur cranté (5) de la courroie (4) et la denture interne de la couronne (3), montée tournante et liée en rotation à l'arbre de sortie (14). Un brin de la courroie crantée (4) situé entre deux galets satellites (6) est enroulé autour du planétaire (2).Celui-ci transmet ainsi le mouvement de l'arbre d'entrée (1) à la courroie crantée (4), qui elle-même transmet son mouvement à la couronne (3) par les trois zones d'engrènement séparées les unes des autres par des angles de 120 , ce qui assure une certaine répartition des efforts à la périphérie de la couronne (3) qui, bien entendu, communique son mouvement à l'arbre de sortie (14). Pour obtenir un meilleur engrènement, en évitant que toutes les dents de la courroie crantée (4) mises en prise avec la denture de la couronne (3) au droit de chaque-galet satellite (6) n'entrent pas toutes en prise et ne quittent pas cette couronne (3) en même temps, il est avantageusement prévu que le nombre de dents (N) de la couronne (3) n'est pas divisible par le nombre de galets, ces derniers ayant leurs axes (7) opposés répartis à intervalles angulaires réguliers. Par exemple, dans la forme de réalisation selon les figures 2 et 3 avec trois galets satellites (6) dont les axes (7) sont séparés par des angles de 1200, le nombre de dents (N) de la couronne (3) doit être choisi différent d'un multiple de trois. S'il en est ainsi, l'engrènement de la courroie crantée (4) au droit de chaque galet satellite (6) est décalé par rapport aux autres galets satellites et la continuité d'engrènement est de cette manière améliorée. La figure 4 illustre l'application du réducteur de vitesse selon les figures 2 et 3 à un démarreur pour moteur de véhicule automobile, représenté partiellement avec son moteur électrique (19) et avec son nez (20) logeant le dispositif lanceur dont le pignon (21) est déplaçable axialement par l'intermédiaire d'un levier (22) actionné par un électrocon tacteur (23), pour pouvoir entrer en prise avec la couronne dentée de démarrage du moteur thermique, non représentée. Le réducteur de vitesse, désigné dans son ensemble par (24), est intercalé entre le moteur électrique (19) et le pignon du lanceur (21).Son planétaire (2) est porté par l'arbre (1) de l'induit (25) du moteur électrique (19), et son porte-satellites fixe (13) est serré entre la carcasse (26) du moteur électrique (19) et un carter (16) qui non seulement entoure les organes du réducteur (24), mais encore renferme le levier (22) et supporte le nez (20). La couronne à denture interne (3), qui reçoit le mouvement transmis par la courroie crantée (4), passant sur le planétaire (2) et sur les galets satellites (6), est portée par l'arbre (14) lié au pignon du lanceur (21). Sur la figure 5 est représenté, d'une manière similaire à la figure 4, un démarreur pour moteur de véhicule automobile, incluant un réducteur (24') quelque peu différent. L'arbre (1) de l'induit (25), qui porte toujours le planétaire (2), tourne dans un palier (12) porté par un simple plateau (13') serré entre la carcasse (26) et le carter (16). La couronne (3) est fixe, sa denture étant taillee à l'intérieur du carter (16). Le porte-satellites (13) est placé du côté du lanceur et monté tournant, en étant lié à l'arbre de sortie (14) permettant d'entraîner le pignon du lanceur (21). La transmission du mouvement s'effectue du planétaire (2) au porte-satellites (13), par l'intermédiaire de la courroie crantée (4) qui entre en prise avec la denture interne fixe (3),et roule sur celle-ci en étant guidée par les galets satellites (6). Aux figures 6 et 7 est enfin représenté un réducteur avec couronne (3) fixée à l'intérieur du carter (16) et avec porte-satellites (13) lié à l'arbre de sortie (14), se distinguant des réalisations précédentes par le fait qu'il comporte deux courroies crantées (4a,4b) passant sur six galets satellites répartis en deux groupes de trois galets satellites (6a,6b). A cet effet, le porte-satellites (13) est formé de deux flasques (27) réunis par des entretoises (28) et portant six axes (7a,7b). Trois premiers axes (7a), situés aux sommets d'un triangle équilatéral, portent les galets satellites (6a) du premier groupe, sur lesquels passe la première courroie crantée (4a), qui décrit un trajet similaire à l'unique courroie des figures précédentes en venant en prise avec le planétaire (2) et avec la couronne (3). Les trois autres axes (7b), qui alternent avec les précédents (7a) et sont également situés aux sommets d'un triangle équilatéral, portent les galets satellites (6b) du second groupe, qui sont décalés axialement par rapport aux galets satellites (6a) du premier groupe.Sur les galets satellites (6b) passe la seconde courroie crantée (4b), située dans un plan parallèle à la première, qui vient elle aussi en prise avec le planétaire (2) et avec la couronne (3). La denture externe du planétaire (2) et la denture interne de la couronne (3) possèdent évidemment une longueur axiale suffisante pour l'engrènement des deux courroies crantées (4a,4b). Pour séparer les zones d'engrènement des deux courroies, on peut bien entendu prévoir des dentures doubles, ou bien diviser ces dentures en deux pistes par une bague centrale (29) comme indiqué sur le planétaire (2) à la figure 6. Les deux courroies (4a,4b) fonctionnent simultanément et d'une manière identique, pour la transmission du mouvement communiqué par le planétaire (2).L'ensemble des deux courroies crantées (4a,4b) possède six zones de contact avec la couronne (3), répartis à intervalles angulaires réguliers de 60C, d'où une répartition très équilibrée des efforts. Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce réducteur de vitesse qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application fondées sur le même principe, et notamment l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : en modifiant le nombre des galets satellites, en remplaçant la courroie crantée par un autre élément souple sans fin équivalent, cranté ou denté, tel qu'une chaîne, ou bien en utilisant soit la couronne, soit le porte-satellites comme organe de sortie, l'autre élément étant bloqué, selon le résultat recherché. REVENDICATIONS 1. Réducteur de vitesse, permettant la transmission du mouvement et de la puissance entre un arbre d'entrée (1) et un arbre de sortie (14) parallèles et notamment coaxiaux, avec un rapport déterminé entre la vitesse de rotation de l'arbre de sortie et la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée, caractérisé en ce qu' il comprend au moins un moyen de transmission souple sans fin (4), cranté ou denté, au moins sur son côté extérieur (5) qui vient en prise avec la denture externe d'un planétaire (2) autour duquel il est enroulé sur une fraction de tour, ce côté extérieur cranté ou denté (5) au moyen de transmission souple sans fin (4) venant aussi en prise, en au moins un point, avec une couronne à denture interne (3), tandis que le côté intérieur dudit moyen de transmission souple sans fin (4) est enroulé sur une fraction de tour autour d'au moins un satellite (6) situé sous l'un de ses points de contact avec la couronne à denture interne (3). 2. Réducteur de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de transmission souple sans fin est une courroie crantée (4), ayant son crantage (5) situé du côté extérieur de manière à venir en prise avec la denture externe du planétaire (2) et avec la denture interne de la couronne (3), tandis que le côté intérieur lisse de ladite courroie crantée (4) est appliqué sur au moins un satellite (6) réalisé à la manière d'un simple galet. 3. Réducteur de vitesse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le planétaire (2) est porté par l'arbre d'entrée (I), tandis que la couronne à denture interne (3) est liée à l'arbre de sortie (14), le porte-satellites (13) étant bloqué. 4. Reducteur de vitesse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le planétaire (2) est porté par l'arbre d'entrée (1), tandis que le porte-satellites (13) est lié à l'arbre de sortie (14), la couronne à denture interne (3) étant bloquée. 5. Réducteur de vitesse selon la revendication 2, caractérisé en ce que la courroie crantée (4; 4') s'enroule par son côté intérieur lisse sur au moins un satellite (6) réalisé à la manière d'un galet et situé sous un point de contact de ladite courroie crantée (4 ; 4') avec la couronne à denture interne (3), et en ce que la courroie crantée (4 ; 4') passe en outre sur un galet tendeur (8) ayant son axe (9) tenu par le porte-satellites (13), sans venir en prise avec la couronne (3) dans la région de ce galet tendeur (8). 6. Réducteur de vitesse selon la revendication 5, caractérisé en ce que la courroie crantée (4) s'enroule sur deux galets satellites (6) situés de part et d'autre du planétaire (2), et a ainsi deux zones d'engrènement avec la denture interne de la couronne (3), le brin de cette courroie (4) qui relie les deux galets satellites (6) sans X enir en prise avec le planétaire (2) passant sur le galet tendeur (8), dont l'axe (9) forme un sommet d'un triangle isocèie dont les deux autres sommets seraient les axes (7) des galets satellites. 7. Réducteur de vitesse selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'i! comprend au moins trois satellites (6) réalisés à la manière de galets, sur lesquels s'enroule par son côté intérieur lisse la courroie crantée (4), un brin de cette courroie (4) situé entre deux galets satellites (6) consécutifs étant enroule autour du planétaire (2) par son côté cranté (5). 8. Réducteur de vitesse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le nombre de dents (N) de la couronne (3i n'est pas divisible par le nombre de galets satellites (6), ces derniers ayant leurs axes (7) répartis à intervalles angulaires réguliers. 9. Réducteur de vitesse selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux courroies crantées (4a,4b) situées dans des plans parallèles, qui viennent en prise chacune avec un planétaire (2) et une couronne (3) à dentures doubles ou de longueur axiale correspondant à la largeur de deux courroies, et qui s'enroulent respectivement autour de deux groupes d'au moins trois galets satellites (6a,6b), décalés axialement, les axes (7a) des galets satellites de l'un des groupes (6a) étant situés entre les axes (7b) des galets satellites de l'autre groupe (6b). 10. Réducteur de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de transmission souple sans fin, venant en prise avec la denture externe du planétaire (2) et avec la denture interne de la couronne (3), et s'enroulant autour du ou des satellites (6), est une chaîne sans fin notamment à denture. 11. Réducteur de vitesse avec courroie crantée (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 1Q, caractérisé par son application à un démarreur à réducteur (24 ; 24') pou'r moteur thermique, le planétaire (2) étant porté par l'arbre d'induit (1) du démarreur tandis que la couronne à denture interne (3) ou le porte-satellites (13) est lié à un. arbre de sortie - (14) par lequel est entraîné le pignon du lanceur (21) du démarreur.