Brevet FR2544435A1 — publié le 19841019

DISPOSITIF DE TRANSMISSION D'UN MOUVEMENT DE ROTATION ENTRE UN ARBRE MENANT ET UN ARBRE MENE La présente invention a pour objet un dispositif de transmission d'un mouvement de rotation entre un arbre menant et un arbre mené. Dans de nombreuses applications, il est nécessaire de faire varier la vitesse de rotation entre un arbre menant et un arbre mené, par l'intermédiaire d'un réducteur si la vitesse doit être diminuée, ou d'un multiplicateur si la vitesse doit être augmentée. Or, la mise en oeuvre des réducteurs existants pose des problè- mes dans le cas de mécanismes à hautes performances, tels que des robots de manutention, des indexeurs et diviseurs pour la commande numérique, la propulsion d'engins spéciaux tels que des véhicules d'inter- vention et de surveillance des cuves de réacteurs nucléaires, des treuils, ou des appareils de levage spéciaux Dans de telles applications, il faut qu'un réducteur possède un faible encombrement et un faible poids, une grande capacité de couple, un faible jeu, un bon rendement, et qu'il procure une forte réduction. Avec les réducteurs existants, ces impératifs restent souvent inconciliables, les améliorations ne pouvant venir que de l'amélioration des tolérances de fabrication et de l'amélioration des caractéristiques des alliages utilisés Les progrès sont donc limités alors que les co ts de production augmentent rapidement. Il existe un type de réducteur comportant une cloche souple qui, portant une denture extérieure, est insérée dans une bague rigide comportant une denture intérieure possédant quelques dents de plus que la cloche Un dispositif tournant assure le contact entre la cloche et la bague en deux points opposés, et assure la déformation de la cloche au fur et à mesure de son pivotement, mettant en contact les dents de la cloche et de la bague Au bout d'un tour de rotation, la cloche souple s'est décalée par rapport à la bague extérieure d'un angle égal à celui correspondant à la différence du nombre des dents, respective- ment, de la cloche et de la bague. Les avantages d'un tel réducteur sont essentiellement l'obtention d'un rapport de réduction important avec un seul étage, un bon rende- ment, et son caractère réversible, puisqu'il peut être utilisé en multiplica- teur. Les inconvénients de ce réducteur résident dans sa difficulté d'usinage, sont coût élevé, et dans son encombrement puisqu'il est néces- saire d'avoir une cloche d'une longueur suffisante pour permettre sa déformation et assurer une géométrie correcte pour les dents en contact. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, le dispositif qu'elle concerne, du type comprenant un boîtier dans lequel pénètrent les arbres à lier en mouvement l'un à l'autre, possède une couronne rigide solidaire du boîtier, présentant, ménagée dans l'une de ses faces perpendiculaires à son axe, une surface de contact annulaire avec une couronne déformable élastiquement qui, centrée sur le même axe, et solidaire en rotation de l'arbre lent, présente une surface de contact annulaire avec la première couronne, de longueur supérieure à celle de la surface de contact de la première couronne, des moyens étant prévus qui, solidaires en rotation de l'arbre rapide, assurent le contact sans friction en au moins un point entre la couronne rigide et la couronne fixe. D'un point de vue pratique, lors de la rotation de l'arbre rapide, les moyens qui en sont solidaires assurent un contact entre la couronne rigide et la couronne souple, dont la position varie angulairement au cours de la rotation de l'arbre rapide, la réaction exercée par la couronne fixe sur la couronne souple se traduisant, lors d'une rotation d'un tour de l'arbre rapide, par une rotation de la couronne souple d'un angle égal à l'angle au centre correspondant à la différence des longueurs des zones de contact de la couronne rigide et de la couronne souple, respectivement Ce dispositif peut transmettre un mouvement inverse, agissant alors à la façon d'un multiplicateur. Les zones de contact entre la couronne rigide et la couronne souple sont constituées par des dentures. Cet appareil présente l'avantage d'être simple à réaliser, puisque les couronnes sont planes, donc facilement démoulables, de ne pas nécessi- ter de tolérances de fabrication aussi élevées, notamment en ce qui concerne le centrage, que celui comportant des dentures concentriques, de posséder des rapports de réduction pouvant être très élevés, supérieurs à mille, en un seul étage, de posséder une excellente réversibilité, de permettre le rattrapage et la limitation des jeux, du fait du montage coaxial des deux couronnes et d'une possibilité de précontrainte axiale, d'être d'un faible encombrement et de poids réduit, puisque les couronnes sont plates, ce qui est particulièrement avantageux dans l'application à des codeurs ou à des plateaux-diviseirs Ce variateur est également débrayable par déplacement axial de l'une des deux couronnes. Avantageusement, les surfaces de contact entre les deux couron- nes sont situées à proximité des bords respectifs de celles-ci les plus éloignés de l'axe de l'appareil, ce qui procure un fort couple de rotation. Si l'appareil est susceptible de très nombreuses applications, il est, en raison de sa structure, particulièrement bien adapté pour la rotation de gros objets tels que plate-forme, tourelle Selon une possibilité, les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide assurent le contact entre la couronne rigide et la couronne souple en deux zones diamétralement opposées. Selon une forme d'exécution de l'invention, l'arbre lent comprend un alésage axial à l'intérieur duquel est monté, avec interposition de roulements, l'arbre rapide. Cet agencement est intéressant car permettant le montage des deux arbres rapide et lent, soit de part et d'autre du boîtier, -soit du même côté de celui-ci. Conformément à une première possibilité, les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide sont constitués par une cage à l'intérieur de laquelle sont montées des billes prenant appui, d'une part, contre la couronne souple et, d'autre part, contre une surface formant chemin de roulement. Conformément à une seconde possibilité, les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide sont constitués par une patte qui, bloquée en rotation perpendiculairement à celui-ci, porte deux galets coaxiaux, à proximité de ses extrémités. Conformément à une troisième possibilité, les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide sont constitués par un plateau qui, disposés symétriquement à la couronne fixe relativement à la couronne -souple, comporte un certain nombre de doigts susceptibles de prendre appui, successivement, contre la couronne souple, à une fréquence fonction de la vitesse de rotation de l'arbre rapide, sous l'effet de moyens de commande magnétiques, électriques ou mettant en oeuvre un fluide. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représen- tant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'un réduc- teurde vitesse: Figure 1 en est une vue en coupe longitudinale Figure 2 est une vue en perspective éclatée des principaux éléments constitutifs de ce variateur; Figure 3 est une vue partielle de côté et à échelle agrandie au niveau d'une zone d'appui d'une bille sur l'élément déformable. Le variateur, représenté au dessin, comprend une corps constitué par un support ( 2) et un couvercle ( 3) Le support ( 2) possède une section en T, dans l'âme duquel est ménagé un alésage axial ( 4) Le couvercle ( 3) présente, pour sa part, une ouverture ( 5) qui, en position montée, est disposée coaxialement à l'alésage ( 4) du support. Sur la face du support ( 2) tournée vers le couvercle ( 3), est fixée une couronne ( 6) rigide présentant une denture sur sa face tournée vers le couvercle ( 3) A l'intérieur de l'alésage ( 4) du support ( 2) est monté un arbre creux épaulé ( 7), fixé par un écrou ( 8), avec interposition de roulements ( 9). A l'extrémité de l'arbre ( 7) située à l'intérieur du corps est fixé, perpendiculairement à celui-ci, un disque déformable ( 10), présen- tant, sur sa face tournée vers la couronne ( 6), une denture ( 12), dont le nombre de dents est légèrement supérieur à celui de la couronne ( 6) Sur la face du disque opposée à la couronne ( 6) sont disposés une cage ( 13) contenant deux billes ( 14) diamétralement opposées, et un plateau ( 15) comportant un chemin de roulement ( 16) pour les billes ( 14) Le plateau ( 15) est fixé sur un arbre ( 17) par une bague de serrage ( 18), l'arbre traversant le corps du variateur et l'arbre creux ( 7) dans lesquels il est monté avec interposition de roulements ( 19). Le plateau ( 15) forme avantageusement un plateau de codage pour la mesure de la position ou de la vitesse de rotation du réducteur. En outre, ce plateau ( 15) peut être réalisé en une matière élastique dont l'élasticité est inférieure à celle du disque déformable ( 10), pour assurer les rattrapages de jeux. D'un point de vue pratique, si l'arbre menant rapide est l'arbre ( 17) et si l'arbre mené lent est l'arbre ( 7), le variateur fonctionnant à la façon d'un réducteur, les billes ( 14) assurent le contact entre les dentures respectives de la couronne ( 6) et du disque ( 10) en deux zones diamétralement opposées, par déformation du disque, comme montré aux figures 1 et 3 Au cours de la rotation des billes, les zones de contact varient, assurant, par réaction des dents de la couronne fixe, la rotation du disque déformable ( 10) et par suite de l'arbre ( 7) Lorsque l'arbre rapide ( 17) aura pivoté d'un tour, le disque ( 10) et l'arbre ( 7) auront pivoté d'un angle égal à celui correspondant à la différence du nombre de dents entre la couronne ( 6) et le disque ( 10). Le variateur peut fonctionner comme multiplicateur dans la mesure o l'arbre menant est l'arbre ( 7) et o l'arbre mené est l'arbre ( 17). Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un réducteur de vitesse de structure simple et compacte, tout en étant très performant. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce réducteur, décrite ci-dessus à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation C'est ainsi notamment que les moyens assurant la déformation du disque souple pourraient être différents, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS - 1 Dispositif de transmission de mouvement entre un arbre menant et un arbre mené, du type comprenant un boîtier ( 2, 3) dans lequel pénètrent les arbres ( 7, 17) à lier en mouvement l'un à l'autre, caractérisé en ce qu'il possède une couronne rigide ( 6) solidaire du boîtier, présentant, ménagée dans l'une de ses faces perpendiculaires à son axe, une surface de contact annulaire avec une couronne ( 10) déformable élastiquement qui, centrée sur le même axe, et solidaire en rotation de l'arbre lent ( 7), présente une surface de contact annulaire avec la première couronne ( 6), de longueur supérieure à celle de la surface de contact de la première couronne, des moyens ( 13, 14, 15) étant prévus qui, solidaires en rotation de l'arbre rapide, assurent le contact sans friction en au moins un point entre la couronne rigide et la couronne fixe. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de contact entre la couronne rigide ( 6) et la couronne déforma- ble ( 10) sont constituées par des dentures. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les surfaces de contact entre les deux couronnes ( 6, 10) sont situées à proximité des bords respectifs de celles-ci les plus éloignés de l'axe de l'appareil. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide assurent le contact entre la couronne rigide et la couronne souple en deux zones diamétralement opposées. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'arbre lent ( 7) comprend un alésage axial à l'intérieur duquel est monté, avec interposition de roulements ( 19), l'arbre rapide ( 17). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide sont constitués par une cage ( 13) à l'intérieur de laquelle sont montées des billes ( 14) prenant appui, d'une part, contre la bague souple et, d'autre part, contre une surface formant chemin de roulement. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide sont constitués par une patte qui, bloquée en rotation perpendicu- lairement à celui-ci, porte deux galets coaxiaux, à proximité de ses extrémités. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide sont constitués par un plateau qui, disposé symétriquement à la couronne fixe relativement à la couronne souple, comporte un certain nombre de doigts susceptibles de prendre appui, successivement, contre la couronne souple, à une fréquence fonction de la vitesse de rotation de l'arbre rapide, sous l'effet de moyens de commande magnétiques, électriques ou mettant en oeuvre un fluide. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens solidaires en rotation de l'arbre rapide forment un plateau ( 15) de codage pour la mesure de la position ou de la vitesse de rotation du réducteur. 10 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le plateau ( 15) formant une surface de roulement pour les billes ( 14) prenant appui contre la couronne déformable ( 10) est réalisé en une matière élastique dont l'élasticité est inférieure à celle de la couron- ne déformable ( 10).