Brevet FR2550298A1 — publié le 19850208

La présente invention concerne un démultiplicateur comportant au moins deux étages démultiplicateurs, montés l'un à la suite de l'autre. Pour de nombreuses applications, on a besoin de démultiplicateurs qui sont destinés à des puissances relativement faibles, mais qui ont cependant un rapport de réduction très élevé à faible vitesse, de manière à pouvoir accoupler des petits moteurs électriques, tournant rapidement, à l'arbre menant du démultiplicateur, et à obtenir, sur l'arbre mené, des rotations très lentes, avec également un couple important en cas de besoin. De tels réducteurs sont utilisés par exemple pour l'entraînement du tambour d'enroulement d'un store. Ces démultiplicateurs doivent pouvoir être fabriqués au plus faible coût possible. Un des buts principaux de la présente invention est de permettre la réalisation d'un démultiplicateur, permettant d'obtenir, avec deux étages démultiplicateurs, montés l'un à la suite de l'autre, un rapport de réduction le plus élevé possible, l'ensemble du démultiplicateur n'étant cependant constitué que par un petit nombre de pièces. Le démultiplicateur selon la présente invention est caractérisé par le fait qu'un premier étage est un engrenage à vis sans fin, comportant une vis et une roue helicoldale, et que le second étage est un engrenage planétaire, comportant une couronne à denture intérieure, une roue dentée, qui roule sur cette couronne dentée, et au centre de laquelle est engagé l'excentrique d'un arbre à excentrique, qui est accouplé en permanence avec la roue hélicoïdale de l'engrenage à vis sans fin, ainsi qu'une liaison à organes d'entralne- ment, qui est constituée par une première couronne de saillies ou de creux, disposées dans la roue dentée, et concentrique à celle-ci, et par une seconde couronne de creux ou de saillies, qui sont concentriques à l'arbre à excentrique. Une vis sans fin présente déjà en elle-même un rapport de réduction élevé. Dans le cas d'une vis à un seul filet, ce rapport de réduction est donné par le nombre des dents de la roue hélicoïdale. Un engrenage planétaire du type indiqué présente également un rapport de réduction élevé, qui dépend du nombre de dents de la couronne dentée et de la différence entre les nombres de dents de la roue dentée et de la couronne dentée. Les rapports de réduction se multiplient, si bien que l'on peut obtenir sans difficulté des rapports de réduction de quelques milliers à un. Il suffit pour cela d'un faible nombre de pièces. Une forme de réalisation particulièrement avantageuse du démultiplicateur selon la présente invention est caractérisée par le'fait que l'engrenage à vis sans fin comporte une vis incurvée, qui entoure tangentiellement la roue hélicoïdale ou bien qui l'enveloppe partiellement, et qui est réalisée en bobinant au moins un élément en forme de cordon, cet élément étant pourvu latéralement de saillies et de creux qui, l'élément étant bobine,s'engréne#nt avec des creux ou des saillies d'une spire voisine. Un engrenage à vis sans fin de ce genre est connu par exemple par le brevet français 2 303 997. Un tel engrenage est tout particulièrement peu couteux, du fait que toutes Ses pièces, y compris la vis sans fin, peuvent être fabriquées la presse de précision, si l'on a recours aux dispositions suivantes, selon la présente invention: la roue hélicoidale est en forme de plateau, de préférence sous la forme d'une pièce fabriquée à la presse de précision; le boîtier de la vis est constitué par deux plaques, qui sont fabriquées de préférence à la presse de précision, sont vissées ou rivées l'une avec l'autre, et enserrent entre elles la roue hélicol- dale, de préférence sans laisser subsister de jeu sur les faces latérales de ladite roue hélicoïdale; la vis est guidée dans un tube incurve de guidage, qui présente une fente longitudinale pour l'engrènement avec la roue hélicoïdale. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, l'arbre mené est disposé au centre de l'engrenage. Dans une autre forme de réalisation, l'arbre mené est formé par le pourtour extérieur de la couronne dentée. Cette dernière forme de réalisation convient par exemple pour l'entralnement au tambour d'enroulement d'un store, le tube d'enroulement pouvant être fixé directement au pourtour de la couronne dentée. Le démultiplicateur est alors placé en partie à l'intérieur du tube. Seul l'engrenage à vis sans fin, qui est mince, se trouve sur le coté du tube, où il ne prend que peu de place, et n'a pas besoin de dépasser le diamètre du tube A titre d'exemples, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé deux formes de réalisation du démultiplicateur selon la présente invention. La figure 1 est une coupe diamétrale de lapremière forme de réalisation. La figure 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1. La figure 3 est une coupe suivant la ligne 111-111 de la figure 1. La figure 4 est une coupe diamétrale de la seconde forme de réalisation. La figure 5 est une vue en élévation d'un élément en forme de cordon, avec lequel peut être réalisée la vis sans fin du démultiplicateur. La figure 6 est une coupe transversale suivant la ligne VI-VI de la figure 5. Le démultiplicateur selon les figures 1 à 3, dont l'ensemble est désigné par G1, comporte un premier étage S1, formé par un engrenage à vis sans fin, et un second étage, S formé par un engrenage planétaire. Le type et la coopération de ces étages d'engrenage, montés l'un à la suite de l'autre, vont étre décrits ci-après. L'engrenage à vis sans fin, S1, comporte un boîtier, qui est constitué par deux plaques 1 et 2, assemblées par des rivets 3. Les rivets 3 servent à d'autres fins, qui seront indiquées ultérieurement. Entre lés plaques 1 et 2 est montée une roue hélicoïdale 4. La chambre 6, destinée à recevoir la roue hélicoidale 4, est formée par des évidements 6a et 6b, qui se trouvent dans les plaques 1 et 2. Les pièces 1, 2 et 4 sont des pièces réalisées à la presse de précision, qui, après leur fabrication à la presse de précision, n'ont plus à être finies. La plaque 1 comporte un collet 7, dans lequel un arbre à excentrique 8, est monté tournant à l'aide d'un roulement à aiguilles 9. Pour fermer vers l'extérieur le démultiplicateur, on utilise un capuchon 10 en matière synthétique, qui est enfiché, par un doigt 10a, dans un trou prévu à l'extrémité droite de l'arbre à excentrique 8. L'arbre à excentrique 8 est d'autre part monté dans la plaque 2 et dans une autre plaque 11, désignée sous le nom de "plaque intercalaire". Sur l'arbre à excentrique se trouvent deux surfaces d'entral- nement, 12 et 13, qui servent à l'entraînement de la roue hélicoïdale 4, laquelle présente un perçage 14, de forme correspondante. Avec la roue hélicoïdale 4 engrène une vis sans fin 15, qui est engagée dans un tube 16. Ce tube 16 est logé partiellement dans la plaque 2, qui présente, à cet effet, une fente incurvée 17, et, partiellement, dans la plaque li qui présente à cet effet un bombement 18. Le tube 16 présente une fente 16a, que traverse la roue helicoldale 4, de façon à pouvoir venir en prise avec la vis sans fin 15. A une extrémité du tube 16 se trouve un palier, qui est désigné dans son ensemble par 19, et qui est constitué par une voie de roulement, 19a, des corps de roulement, 19b, et une bague de roulement, 19c, qui est reliée à la vis. La voie de roulement 19a est immobilisée par un bord rabattu 16b du tube 16.Sur l'autre extrémité de la vis est vissé un corps 20, de manière à utiliser les filets de la vis comme filetage de fixation. Le corps 20 présente un collet 20a, qui prend appui sur une bague de roulement 22, par l'intermédiaire de corps de roulement 21, ce qui forme un second palier longitudinal. La vis sans fin est réalisée à partir dun élément en forme de cordon, 23, comme illustré sur les figures 5 et 6. L'élément en forme de cordon présente, selon la figure 6, une section transversale avec des rebords 24 et 25 et une forte saillie 26. Les rebords 24 et 25 forment des crémaillères comportant des dents 26 et des intervalles dentaires 27. La vis sans fin 26 est formée en enroulant en hélice l'élément en forme de cordon 23. Des spires voisines de l'hélice sont immobilisées les unes contre les autres par le fait que les dents 26 d'une rangée de dents sont engagées dans les intervalles dentaires 27 de la rangée voisine de dents. On évite ainsi que la vis ne puisse se dilater ou se rétracter sous l'effet du couple moteur. Le rayon de courbure, rs, de la vis, mesuré sur sa face interne, à mi-hauteur des spires 26,est supérieur au rayon de courbure, rR, de la roue hélicol- dale 4, mesuré- à mi-hauteur des dents de ladite roue hélicoïdale. La vis sans fin forme donc un arc tangent, plusieurs spires de ladite vis étant en prise avec la roue hélicoïdale, assez profondément pour pouvoir exercer une action motrice. Le second étage, S2, du démultiplicateur, comporte une couronne dentée 28 et une roue dentée 29. La roue dentée 29 est accouplée avec un arbre mené 31, par l'intermédiaire d'une liaison à organes d'entraînement, dont l'ensemble est désigné par 30. Aussi bien la couronne dentée 28 que la roue dentée 29 sont des pièces fabriquées à la presse de précision, qui, après leur fabrication à la presse, n'ont plus à être finies. 28 La couronne dentée/présente une denture intérieure 32, qui est concentrique à'axe 8a de l'arbre à excentrique 8. La couronne dentée est fixée par les rivets 3 à l'engrenage à vis sans fin La roue dentée 29 présente une denture extérieure 33, qui engrène avec la denture intérieure 32 de la couronne dentée 28. Le nombre de dents de la roue dentée 29 n'est que peu inférieur au nombre de dents de la denture extérieure 32, les nombres de dents pouvant différer seulement d'une dent. La liaison à organes d'entrainement,30,com- prend des ergots 34, qui, dans l'exemple de réalisation illustré, sont d'une seule pièce avec la roue dentée, et qui, au cours de l'opération de fabrication à la presse de précision, ont été sortis du plan général de la roue dentée. Comme le montre la coupe de la figure 3, dans l'exemple de réalisation illustré, il y a au total douze ergots 34, qui sont répartis régulièrement sur un cercle, concentrique au centre M de la roue dentée. La liaison à organes d'entraînement comprend d'autre part des per çages 35, qui se trouvent dans un disque 36, lui-même solidarisé avec l'arbre mené 31, par exemple par des points de soudure 37. Les trous 35 sont disposés sur un cercle primitif, qui est concentrique à l'axe 8a, et par suite aussi à l'axe de l'arbre mené 31. Le nombre des trous 35 coïncide avec celui des ergots 34.Un ergot 34 pénètre dans chaque trou 35. Le diamètre D d'un trou 35 est supérieur au diamètre d des ergots 34, du double de l'excentricité e de l'arbre à excentrique 8. Sur l'arbre à excentrique 8 est monté un excentrique 38, dont le contour externe est cylindrique, et dont l'axe 38a présente une excentricité e par rapport à l'axe 8a. On a donc la relation: D = d + 2e. La roue dentée 29 présente en son centre un perçage cylindrique 39, dans lequel l'excentrique 38 est engagé avec un ajustement glissant. L'arbre mené 31 est un arbre creux, qui est monté sur l'arbre à excentrique 8. Il présente une section tubulaire 31a, et une collerette 31b, à laquelle est soudé le disque 36. Sur la face arrière de la collerette 31b se trouve une rainure 31c, dans laquelle est engagée une bague de glissement 40,en matière synthétique. Cette bague de glissement prend appui sur une pièce 41, qui est fixée à la couronne dentée 28 par les rivets 3. La pièce 41 présente un col 41a, qui est adapté au pourtour de la section tubulaire 31a. Le démultiplicateur fonctionne de la façon suivante. Une source d'énergie motrice, par exemple un moteur électrique, est raccordée au corps 20, qui est vissé sur la vis sans fin 15. Les surfaces d'entraine- ment 20b dA corps 20 servent à l'entraînement. Si la a vis 15 est/un seul filet et si la roue hélicoïdale 4 comporte cent dents, le rapport de réduction entre la vis et la roue hélicoïdale est de 100:1. La roue héli cordiale 4 entraîne l'arbre à excentrique 8, par l'intermédiaire des surfaces d'entraînement 12, 13. L'excentrique 39 provoque un mouvement de roulement de la roue dentée 29 sur la denture intérieure 32.Si la roue dentée 29 comporte par exemple trente et une dents, et la denture intérieure 32, seulement une dent de plus (trente-deux dents), la roue dentée intérieure fait 1/32 de tour complet pendant un mouvement de roulement complet. Cette rotation partielle est transmise à l'arbre mené 31 par l'intermédiaire de la liaison à organes d'entraînement, 30, de manière que celui-ci effectue également, pour chaque tour de l'arbre à excentrique 8, un mouvement de rotation de 1/32 de tour Le rapport de réduction du second étage est donc de 32:1. Comme les deux étages sont montés l'un à la suite de l'autre, les deux rapports de réduction se multiplient, si bien qu'il faut 3200 tours de la vis sans fin 15 pour que l'arbre mené 31 fasse un tour, c'est-à-dire que le rapport global de réduction est de 3200:1. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 4 (démultiplicateur G2), le premier étage, S1, est réalisé comme dans la forme de réalisation précédemment décrite, si bien qu'il n'est pas nécessaire de le décrire à nouveau. Par contre, le second étage, S'2, est constitué différemment, et va être décrit ci-après. Dans la plaque 2' et dans la plaque intercalaire 11' sont fixés des tenons 42, qui sont disposés sur un cercle concentrique à l'axe 8'a dé l'arbre à excentrique 8'. On suppose egalement dans ce cas qu'il y a douze tenons de ce genre. Les tenons font saillie vers la gauche au-delà de la plaque intercalaire 11'. Le boîtier de l'engrenage à vis sans fin et la plaque intercalaire 11' sont assemblés par six vis 55. Sur l'arbre à excentrique 8', une plaque 43 est montée tournante à l'aide d'un roulement à aiguilles, 44, concentriquement à l'axe 8'a. Une couronne à denture interne, 45, est fixée à- la plaque 43 par des rivets 46. La plaque 43 est immobilisée axialement, d'un côté, par application contre l'excentrique 47 de l'arbre à excentrique, et, sur son autre face, par application contre une plaque 48, qui est montée sur l'arbre à excentrique 8', et qui y est maintenue axialement par application contre un épaulement dudit arbre à excentrique et contre une bague de retenue 49. Un tube 50, qui peut être par exemple le tambour d'enroulement d'un store, est réuni au groupe de pièces 45/46. La couronne dentée 45 présente également une denture intérieure 32', dans laquelle s'engage la denture extérieure 33' d'une roue dentée 51. La roue dentée intérieure 51 comporte, comme élémen#d'une liaison d'entraînement, des trous 52, disposés concentriquement à un perçage cylindrique, qui se trouve dans la roue dentée 51, et dans lequel l'excentrique 47 est engagé avec un ajustement glissant. A chaque tenon 42 est associé un trou 52. Dans ce cas également, le diamètre des trous 52 a une dimension qui correspond à la somme du diamètre du tenon 42 et du double de l'excentricité de l'arbre à excentrique 8', augmentée bien entendu du jeu nécessaire pour un fonctionnement sans friction. Sur le démultiplicateur est disposée une cornière de fixation 54, qui présente une face inférieure 54a, par laquelle le démultiplicateur peut être posé sur une surface de fixation. Le démultiplicateur selon la figure 4 fonctionne de la façon suivante. Le fonctionnement du premier étage (engrenage à vis sans fin) coïncide avec le fonctionnement de l'engrenage du même type, déjà décrit. Dans ce cas également, l'excentrique 47 provoque un mouvement de roulement, qui, cependant, dans ce cas, est converti en une rotation de la couronne dentée 45, puisque la roue dentée 51 ne peut pas effectuer un mouvement de rotation par suite de l'engagement des tenons 42 dans les perçages 52. Le rapport de réduction n'est donc pas modifié, si bien que, dans ce cas également, par exemple pour 3200 tours de la vis, la couronne dentée 45, et par suite le tube 50, ne font qu'un seul tour. Dans le cas également du démultiplicateur de la figure 4, la plupart des pièces sont des pièces fabriquées à la presse de précision; c'est le cas notamment de la couronne dentée 45, de la roue dentée 51, de la plaque 43 et de la plaque 48. REVENDICATIONS 1. Démultiplicateur comportant au moins deux étages démultiplicateurs, montés l'un à la suite de l'autre, caractérisé par le fait qu'un premier étage (S1) est un engrenage à vis sans fin, comportant une vis (15) et une roue hélicoïdale (4), et que le second étage (S2;S'2) ) est un engrenage planétaire, comportant une couronne à denture intérieure (28; 45), une roue dentée (29; 51), qui roule sur cette couronne dentée, et au centre de laquelle est engagé l'excentrique (38; 47) d'un arbre à excentrique (8; 8'), qui est accouplé en permanence avec la roue hélicoïdale (4) de l'engrenage à vis ---- (S1), ainsi qu'une liaison à organes d'entraînement (30; 42, 52), qui est constituée par une première couronne de saillies (34) ou de creux (52), disposéesdans la roue dentée (29; 51),et concentrique. à celle-ci, et par une seconde couronne de creux (35) ou de saillies (42), qui sont concentriques à l'arbre à excentrique (8; 8'). 2. Démultiplicateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'engrenage à vis sans fin (S1) comporte une vis incurvée (15), qui entoure tangentiellement la roue hélicoïdale (4) ou bien qui l'enveloppe partiellement, et qui est réalisée en bobinant au moins un élément en forme de cordon (23), cet élément étant pourvu latéralement de saillies (26) et de creux (27), qui, l'élément étant bobiné, s'engrènent avec des creux (27) ou des saillies (26) d'une spire voisine. 3. Démultiplicateur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la roue hélicoïdale (4) est en forme de plateau, de préférence sous la forme d'une pièce fabriquée à la presse de précision. 4. Démultiplicateur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le boîtier de la vis est constitué par deux plaques (1, 2), qui sont fabriquées de préférence à la presse de précision, sont vissées ou rivées l'une avec l'autre, et enserrent entre elles la roue hélicoidale (4), de préférence sans laisser subsister de je sur les faces latérales de ladite roue hélicodale (4). 5. Démultiplicateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la vis (15) est guidée dans un tube incurvé de guidage (16), qui présente une fente longitudinale (16a) pour l'engrène- ment avec la roue hélicoîdale (4). 6. Démultiplicateur suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que le tube de guidage (16) de la vis (15) renferme un palier axial (19), de préférence un palier à billes, sur lequel la vis (15) prend appui. 7. Démultiplicateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la couronne à denture intérieure (28) est solidaire du boîtier (1, 2) de la vis, et que, concentriquement à l'arbre à excentrique (8), est disposé un arbre mené (31), auquel la roue dentée (29) est reliée par la liaison à organes d'entratnement (30). 8. Démultiplicateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'arbre mené (31) est un arbre creux, monté sur l'arbre à excentrique (8). 9. Dêmultiplicateur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'arbre creux présente une collerette (31b), qui est réunie, de préférence soudée (points de soudure 37) à une plaque (36), qui est fabriquée de préférence à la presse de précision, et qui forme une partie de la liaison à organes d'-en tratnement (30). 10. Démultiplicateur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que la couronne à denture intérieure (28) est une plaque, qui est réunie, de préférence rivée,au boîtier (1, 2) de l'engrenage à vis sans fin, une plaque intercalaire (11) étant éventuellement insérée entre le boîtier de l'engrenage à vis sans fin et la couronne à denture inté- rieure. 11. Démultiplicateur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la plaque (28) est une pièce fabriquée à la presse de précision. 12. Démultiplicateur selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé par le fait qu'un couvercle (41) est réuni à la couronne dentée (28), de préférence par rivetage, ce couvercle (41) présentant' un perçage qui enveloppe l'arbre mené (31), et immobilisant axialement ledit arbre mené (31), par l'intermédiaire d'une bague de glissement (40), de préférence une bague en matière synthétique. 13. Démultiplicateur selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les plaques (1, 2) du boîtier de la vis sans fin, la plaque intercalaire éventuelle (11), la couronne dentée (28) et le couvercle (40) sont réunis entre eux par des goujons, de préférence des rivets (3), qui traversent toutes ces pièces. 14. Démultiplicateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la couronne à denture intérieure (45) est montée tournante concentriquement à l'arbre à excentrique (8'), et que la roue dentée (51) est reliée au boîtier (2', 11') de l'engre- nage à vis sans fin, par la liaison à organes d'entrainement (42, 52). 15. Démultiplicateur selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la couronne à denture intérieure (45) est montée sur l'arbre à excentrique (8'). 16. Démultiplicateur selon la revendication 15, caractérisé par le fait que la couronne à denture intérieure (45) est réalisée sous la forme d'une plaque, qui est fixée à une autre plaque (43), de préférence par rivetage (46), et que l'autre plaque (43) est montée sur l'arbre à excentrique, ces pièces (45, 43) étant de préférence fabriquées à la presse de précision.