Brevet FR2542055A1 — publié le 19840907

SYSTEME D'ENGRENAGES L'invention a pour objet un système d'engrenages. Une forme de système d'engrenages bien connue comprend des roues dentées présentant chacune deux dentures extérieures hélicoida- les d'inclinaisons inversées engrenant avec des dentures intérieures hélicoïdales de roulement, d'inclinaisons inversées aussi, de deux cou- ronnes coaxiales Ces dernières comportent en outre des dentures ex- térieures hélicordales d'accouplement grâce auxquelles les couronnes sont connectées à un organe d'accouplement commun muni de dentures intérieures hélicoïdales d'accouplement d'inclinaisons inversées Cet organe commun est en outre pourvu d'une denture extérieure droite d'accouplement par laquelle il est connecté à un organe extérieur muni d'une denture intérieure droite d'accouplement. Un défaut d'alignement entre, d'une part, l'axe de rotation de l'organe d'accouplement extérieur et, d'autre part, l'axe commun de rotation des couronnes et de l'organe d'accouplement intérieure est compensé par un glissement longitudinal relatif entre les deux dentures droites d'accouplement. Le but de l'invention est d'éliminer l'organe d'accouplement in- térieur. Selon l'invention ce but est atteint par un système d'engrenages comprenant des roues dentées présentant chacune deux dentures exté- rieures hélicoi 7 dales d'inclinaisons inversées engrenant respectivement avec les dentures intérieures hélicoïdales de roulement de deux couron- nes de même diamètre montées l'une à côté de l'autre sur un même axe et un organe annulaire d'accouplement présentant une denture intérieure droite d'accouplement et qui est disposé concentriquement aux couron- nes auxquelles il est accouplé, caractérisé en ce que les couronnes com- portent chacune une denture extérieure droite d'accouplement en prise avec la denture intérieure droite dudit organe, les dentures extérieures droites d'accouplement des couronnes étant décalées l'une vers l'autre depuis les centres des dents de roulement des couronnes respectives et ces dernières comportant des moyens de butée mutuellement opposés 2 - à surfaces lubrifiées de telle sorte que des forces transversales res- pectives effectivement engendrées auxdits centres et agissant parallè- lement audit axe commun sont contrées par des forces de réaction res- pectives agissant en opposition et exercées par les couronnes s'appuyant l'une sur l'autre. Avantageusement, les dentures d'accouplement des couronnes sont décalées l'une vers l'autre d'une distance égale depuis les centres des dents de roulement des couronnes respectives. Avantageusement, les moyens de butée mutuellement opposés sont formés par les deux ensembles de faces latérales que présentent les dents d'accouplement des couronnes respectives. Avantageusement aussi, les moyens de butée mutuellement oppo- sés se contactent directement. L'invention est applicable à des systèmes d'engrenages épicyclor- daux ainsi qu'à d'autres systèmes d'engrenages de types analogues Par- mi les systèmes d'engrenages épicyclordaux auxquels s'applique l'inven- tion, on peut citer les quatre types de système suivants, premièrement, un système à couronne extérieure fixe, à planétaire relié à un arbre haute vitesse, à porte-satellites relié à un arbre basse vitesse et o les arbres tournent dans le même sens; deuxièmement, un système à porte-satellites fixe, à planétaire relié à un arbre haute vitesse, àcou- ronne extérieure reliée à un arbre basse vitesse, et o les arbres tour- nent en sens contraires; troisièmement, un système à planétaire fixe, à couronne extérieure reliée à un arbre haute vitesse,à porte-satellites relié à un arbre basse vitesse et o les arbres tournent dans le même sens; et quatrièmement, un système dit différentiel, à couronne, à planétaire et à porte-satellites tous trois rotatifs. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une partie d'un système d'engrenages épicycloidal de type connu; la figure 2 est une section illustrant les conséquences de l'effet de retournement obtenu avec le système représenté à la figure 1; la figure 3 est une vue schématique en coupe analogue à celle de la figure 1 illustrant une partie d'un système selon l'invention; et la figure 4 est une section illustrant comment l'effet de retourne- ment peut être contré par le système représenté à la figure 3. Le système partiellement représenté aux figures 1 et 2 est un système d'engrenages épicyclofdal bien connu Allen-Stoeckicht Ce système comprend un manchon d'accouplement 10 qui, dans un système d'engrenages du deuxième type sus-énoncé par exemple, est relié par l'intermédiaire d'une pièce 12 à un arbre basse vitesse (non représenté) du système Le manchon 10 présente une denture intérieure droite d'ac- couplement (non représentée) engrenant avec une denture extérieure droite d'accouplement 14 d'une bague intérieure d'accouplement 16 La bague 16 comporte deux dentures intérieures d'accouplement hélicoi- dales d'inclinaisons inversées (non représentées) au voisinage de ses extrémités. Le système comprend en outre deux couronnes dentées analogues 18 et 20 montées à côté l'une de l'autre sur un axe commun et munies de dentures extérieures hélicoïdales d'accouplement 22 et 24, respec- tivement, engrenant avec les dentures d'accouplement de la bague 16. Les couronnes dentées 18 et 20 sont en outre pourvues de dentu- res intérieures de roulement hélicoïdales d'inclinaisons inversées 26 et 28 Des satellites (non représentés) comportant chacun deux dentu- res de roulement hélicoïdales d'inclinaisons inversées, sont montés sur des tourillons dans des paliers portés par un porte-satellites (non -4 - représentés) à l'intérieur des couronnes dentées 18 et 20 et leur dentu- res engrènent avec les dentures de ces dernières, respectivement. Une roue centrale ou planétaire (non représentée) engrène avec les satellites de façon bien connue. Lorsque le système fonctionne, des forces sont engendrées au ni- veau des dentures de roulement hélicoïdales des couronnes 18 et 20, qui agissent tangentiellement, radialement et transversalement (c'est-à-dire parallèlement à l'axe de rotation des couronnes). De légers défauts d'alignement entre, d'une part, l'axe de rotation de l'organe 10 et, d'autre part, l'axe de rotation commun de l'organe 16. et des couronnes dentées 18 et 20 sont compensés par un glissement lon- gitudinal relatif de la denture 14 et de la denture avec laquelle elle est en prise. La figure 2 illustre des forces transversales T engendrées aux centres 30 et 32 des dents de roulement -26 et 28 des couronnes 18 et 20, auxquelles s'opposent des réactions T(K) dues aux dentures d'accouple- ment hélicoïdales de la bague d'accouplement 16, ces réactions agissant sur les centres 34 et 36 des dents d'accouplement 22 et 24 des couronnes 18 et 20, respectivement Les centres 34 et 36 des dents d'accouplement 22 et 24 sont décalés vers l'extérieur par rapport aux centres 30 et 32 des dents d'accouplement 26 et 28 de sorte qu'il s'exerce un couple de torsion sur chacune des couronnes 18 et 20, produisant la distorsion re- présentée, soit un gonflement des bords intérieurs, appelé effet de re- tournement. La figure 3 représente un système d'engrenages du deuxième type sus-énoncé dans lequel la bague intérieure d'accouplement 16 représen- tée à la figure 1 est supprimée. Le-système comprend un manchon d'accouplement 40 relié par l'intermédiaire d'une pièce 42 à un arbre basse vitesse 44 du système. Le manchon 40 présente une denture intérieure droite d'accouplement (non représentée) engrenant avec des dentures extérieures droites d'ac- couplement 56 et 58, respectivement ménagées sur des prolongements 52 et 54 de couronnes dentées 46 et 48. Les couronnes 46 et 48 sont montées de façon juxtaposée sur un axe commun 49 et présentent respectivement des dentures d'accouple- ment intérieures hélicoïdales 60 et 62 d'inclinaisons inversées. Dez satellites 64, présentant chacun deux dentures de roulement hélicoïdales 66 et 68 d'inclinaisons inversées, sont montés sur des tourillons portés par un porte-satellites 70, à l'intérieur des couronnes dentées 46 et 48, et leurs dentures 66 et 68 sont en prise avec les den- tures 60 et 62 des couronnes 46 et 48, respectivement Le porte-satel- lites 70 est relié à un organe 71 de réaction au couple: Une roue centra- le ou planétaire 72 engrène avec les satellites 64 de façon bien connue. Les prolongements 52 et 54 des couronnes dentées 46 et 48 s'éten- dent l'un vers l'autre,les dentures droites d'accouplement 56 et 58 étant juxtaposées Les surfaces latérales adjacentes 74 et 76 des dentures 56 et 58 se contactent l'une l'autre. La figure 4 montre la couronne dentée 48 de façon plus détaillée. L'autre couronne dentée, 46, est semblable. Les centres effectifs des dents de roulement 62 de la couronne 48 se trouvent en 78 Les forces transversales T et radiales R sont repré- sentées comme agissant sur une dent 62. Les faces latérales 76 des dents 58, qui contactent les faces laté- rales 74 des dents 56 de la couronne 46, forment ensemble des moyens de butée, les faces latérales 74 des dents 56 formant des moyens de bu- tée pour la couronne 46. Aux forces transversales T au niveau des dents 58 de la couronne 48 s'opposent des forces de réaction T(R) que produit la couronne 46 et qui agissent parallèlement aux forces T sur les moyens de butée 76. Ces derniers sont, dans le sens radial, décalés des centres 78 d'une distance Dl de sorte qu'il s'exerce un couple de torsion dextrorsum TD 1 sur la couronne 48. Aux forces radiales R au niveau des dents 62 s'opposent des for- ces de réaction que produit le manchon d'accouplement 40 et qui agissent sur les flancs des dents 58. En réalité, les forces au niveau des dents d'accouplement sont -6réparties sur plusieurs dents Par souci de clarté, on a représenté les forces transversales et radiales comme agissant dans le même plan que les forces agissant sur les dents de roulement. La composante radiale R(R) des forces de réaction au niveau des dents d'accouplement 58 est décalée des centres 78 des dents 62, en sens axial, vers l'autre couronne 46 de sorte qu'il s'exerce sur la couronne 48 un couple de torsion senestrorsum. Comme les couples de torsion sont de sens contraires, il se pro- duit une déformation de la couronne 48 beaucoup moindre et même nulle dans certains cas. La grandeur des forces transversales T égale la grandeur des forces de réaction T(R) et est donnée par le produit de la force tangen- tielle s'exerçant sur la dent 56 ou 58 et de la tangente de l'angle d'hé- lice de la dent. La grandeur de la force radiale R est donnée par le produit de la force tangentielle s'exerçant sur la dent 60 ou 62 et de la tangente de l'angle de pression pour la dent 60 ou 62. La grandeur de la réaction R(R) n'est pas égale à celle de la for- ce R Elle est donnée par le produit de: (i) la force tangentielle s'exer- çant sur la dent 60 ou 62, (ii) la tangente de l'angle de pression au ni- veau de la dent d accouplement 56 ou 58; (iii) le quotient de rn sur r 2, o rl est le rayon de la denture de roulement 62 (ou 60) jusqu'aux cen- tres 78 de ses dents et r 2 est le rayon de la denture d'accouplement 58 (ou 56) jusqu'aux centres effectifs de ses dents. Le couple de torsion senestrorsum a une valeur R(R)D 2 + RD 3, o D 2 et D 3 sont les distances entre les lignes d'action de la force de réaction R(R) et de la force radiale R, respectivement, depuis le cen- tre de gravité 80 de la section de couronne représentée à la figure 4. Ainsi, bien qu'il soit possible aux couples de torsion opposés d'être égaux, ilsne le seront en général pas car les dimensions des couronnes sont en premier lieu déterminées par de tous autres facteurs. Les défauts d'alignement angulaire entre l'axe de rotation de l'or- gane 40 et l'axe de rotation commun des couronnes dentées 46 et 48 sont 254205 S compensés par un glissement longitudinal relatif entre les dentures droites d'accouplement 56 et 58 et la denture droite intérieure avec la- quelle elles engrènent au sein de l'organe 40. Aux figures 1 et 3, les dentures 14, 22, 24, 56 et 58 sont représen- tées comme étant maintenues en place par des bagues élastiques de retenue 84 Les bagues 84 au sein de l'organe 10 ou 40 dans chaque cas peuvent glisser plus ou moins parallèlement à l'axe de rotation de l'or- gane 10 ou 40 pour permettre un mouvement d'articulation entre les or- ganes 10 et 16 ou entre l'organe 40 et les couronnes 46 et 48 provoqué par les défauts d'alignement angulaire évoqués ci-dessus. L'une des faces latérales de la couronne 46 est creusée en 86, jusqu'à la racine des dents 56, pour permettre à du lubrifiant d'être amené aux surfaces en contact des dents 56 et 58 Le lubrifiant est ce- lui fourni aux dentures de roulement 60 et 62 et aux tourillons des satel- lites et c'est la force centrifuge qui l'oblige de s'écouler dans l'intersti- ce ménagé entre les couronnes 46 et 48. Dans certaines variantes non représentées, la creusure ne s'étend pas jusqu'à la racine des dents, ou il n'y a même pas de creusure du tout, auxquels cas des rainures radiales ou d'autres moyens d'irrigation sont prévus pour amener du lubrifiant à franchir la face latérale de la couronne pour aboutir dans les entre-dents ou pour amener du lubrifiant aux surfaces latérales en contact des couronnes Dans certains cas il n'y a aucun contact entre les surfaces latérales des dents, mais seule- ment entre des surfaces latérales ailleurs sur les couronnes. Les-deux couronnes peuvent le cas échéant toutes deux présenter des creusures dans leurs faces opposées et peuvent éventuellement être identiques, l'une des couronnes étant cependant l'image invertie de l'au- tre. Dans une autre variante non représentée, les dentures d'accouple- ment 56 et 58 n'occupent pas une position médiane par rapport à la lon- gueur axiale totale des deux couronnes 46 et 48, mesurées ensemble. Au lieu de cela, les dentures d'accouplement 56 et 58 sont, dans ce cas, décalées du milieu de l'ensemble que forment les couronnes 46 et 48. 2 t 542055 Dans certaines applications non représentées, les couronnes 46 et 48 peuvent avoir des longueurs axiales différentes, auxquels cas les décalages des dentures d'accouplement 56 et 58 à partir des milieux des ensembles respectifs de couronnes n'ont pas besoin d'être égaux. Dans encore une autre variante non représentée, les moyens op- posés de butée que présentent les couronnes 46 et 48 contactent des moyens annulaires intermédiaires disposés entre les couronnes au lieu de se contacter directement, du lubrifiant étant fourni à toutes les sur- faces en contact. Dans le système décrit ci-dessus en liaison avec les figures 3 et 4, l'effet de retournement n'est contré que dans un sens de transmission de couple par le système. Dans une autre variante encore, non représentée, l'organe 40 est relié à un autre organe du système par une denture d'accouplement au lieu de boulons. -9- REVENDICATIONS 1 Système d'engrenages comprenant des roues dentées ( 64) présen- tant chacune deux dentures extérieures hélicoïdales ( 66, 68) d'inclinai- sons inversées engrenant respectivement avec les dentures intérieures hélicoïdales de roulement ( 60, 62) de deux couronnes ( 46, 48) de même diamètre montées l'une à côté de l'autre sur un même axe ( 49) et un organe annulaire d'accouplement ( 40) présentant une denture intérieure droite d'accouplement et qui est disposé concentriquement aux couron- nes ( 46, 48) auxquelles il est accouplé, caractérisé en ce que les cou- ronnes ( 46,48) comportent chacune une denture extérieure droite d'ac- couplement ( 56, 58) en prise avec la denture intérieure droite dudit or- gane ( 40), les dentures extérieures droites d'accouplement ( 56,58) des couronnes ( 46,48) étant décalées l'une vers l'autre depuis les centres ( 78) des dents de roulement ( 60, 62) des couronnes respectives ( 46, 48) et ces dernières comportant des moyens de butée mutuellement opposés à surfaces lubrifiées ( 74, 76) de telle sorte que des forces transversales respectives effectivement engendrées auxdits centres et agissant paral- lèlement audit axe commun ( 49) sont contrées par des forces de réaction respectives agissant en opposition et exercées par les couronnes ( 46, 48) s'appuyant l'une sur l'autre. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les den- tures d'accouplement ( 56,58) des couronnes ( 46,48) sont décalées l'une vers l'autre d'une distance égale depuis les centres ( 78) des dents de roulement ( 60,62) des couronnes respectives ( 46,48). 3 Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de butée mutuellement opposés ( 74, 76) sont formés par les deux ensembles de faces latérales ( 74, 76) que présentent les dents d'accouplement ( 56, 58) des couronnes respectives ( 46,48). 4 Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de butée mutuellement opposés ( 74, 76) se contactent directement.