Brevet FR2558552A1 — publié le 19850726

REDUCTEUR DE VITESSE, PLANETAIRE, MUNI D'UNE COURONNE EQUILIBREE A CENTRAGE ET ALIGNEMENT AUTOMATIQUES La présente invention concerne un réducteur de vitesse pendulaire, planétaire, muni d'une couronne équilibrée à centrage et alignement automatiques,c'est-à-dire un réducteur mécanique dans lequel les sollicitations imposées à la cou- ronne n'agissent sur l'arbre, mis à part l'effet du poids propre, que par l'intermédiaire d'un moment de torsion, c'est-à-dire sans sollicitations radiales. En ce qui concerne les conditions d'application, l'état de la technique comprend fondamentalement trois catégories de réducteurs à engrenages, à savoir: les réducteurs faisant partie de la machine actionnée, les réducteurs situés en amont de la machine et qui lui sont reliés au moyen d'un arbre ou d'une autre transmission, et les réducteurs volants ou pendulaires montés en porte-à-faux sur l'extré- mité d'arbre de ladite machine; en outre, il est possible de réaliser des combinaisons de ces catégories. Parmi les réducteurs pendulaires, on connait celui ayant un arbre de sortie creux qui est engagé sur l'extrémi- té de l'arbre à actionner, la carcasse de ce réducteur étant retenue au moyen d'un tirant qui crée le moment de torsion de réaction. L'actionnement est obtenu au moyen d'une transmission à courroies, du moteur à l'arbre d'entrée du réducteur. Cependant, la solution du réducteur pendu- laire à tirant entraîne l'existence d'une forte charge souvent inadmissible sur l'arbre en raison du bras de levier existant entre le tirant et l'axe de l'arbre lui-même, charge qui est destinée à augmenter du fait des surcharges de torsion dynamiques de la machine actionnée. L'introduc- tion d'un amortisseur hydraulique dans le tirant provoquerait des variations de tension dans les courroies ou chaînes de transmission. La solution éventuelle à arbre central avec joint, en raison de la nécessité d'aligner ce dernier, comporte certaines difficultés. De plus, il est impossible d'adopter un arbre central dans le cas d'introduction d'un amortisseur dans le tirant. Un autre type de réducteur pendulaire prévoit un couplede bras parallèles reliés à une plaque constituant une extension de la couronne. Ces bras descendent tous les deux de façon à pouvoir agir aux deux extrémités d'une barre transversale décalée vers l'arrière et bloquée en un point intermédiaire: on crée ainsi un moment de réaction capable d'empêcher la rotation de ladite couronne. Cette solution est cependant mal adaptée au cas de mouvements importants et elle n'a pas d'amortissement, ce qui est néfaste dans le cas de fortes surcharges au démarrage et dans le cas de fortes variations du couple dans le fonctionnement en régime normal. C'est ainsi que ce réducteur pendulaire ne peut pas être appliqué dans de nombreux domaines, dans lesquels d'ailleurs l'emploi d'autres types de réducteurs est une source d'inconvénients d'un autre type. Quant au position- nement de la couronne, l'état de la technique prévoit qu'elle soit centrée par rapport au support au moyen de roulements. En raison des tolérances des dentures et des jeux des roulements, on provoque cependantentre les planétaires, l'apparition de déséquilibres de charge qui se répercutent sur la couronne, en rendant ainsi nécessaire de surdimensionner les engrenages. Cet état antérieur de la technique est évidemment susceptible de perfectionnements notables en ce qui concerne la possibilité de compenser le moment de torsion de réaction de façon adéquate en évitant les inconvénients mentionnés ci-dessus. De ce qui précède, il résulte la nécessité de résoudre le problème technique qui consiste à mettre au point un réducteur pendulaire n'engendrant pas de surcharge sur l'arbre, permettant d'amortir les charges dynamiques, ne déterminant pas de fortes sollicitations radiales et ne présentant pas d'encombrement ni de coûts excessifs. L'invention a également pour but de pouvoir étendre l'application du réducteur pendulaire, plus commode et plus efficace, à de nombreux usages auxquels, jusqu'à maintenant, il n'avait pas pu être appliqué. Ainsi, comme exemple non limitatif, on peut citer l'actionnement des tambours des broyeurs à boulets ou à rouleaux, ou des séchoirs ou dessicateurs. Dans de tels broyeurs, la réduction finale de vitesse est en effet obtenue au moyen d'une couronne à denture externe constituée en deux moitiés, assemblée au tambour au moyen de boulons et entraînée par un ou deux pignons. Cependant, les erreurs de pas provoquées par la jonction des deux moitiés de couronne, l'effet sur les dentures des charges dynamiques spécialement au démarrage, l'augmentation ultérieure des charges dynamiques due à l'augmentation du jeu dans les roulements, la difficulté de régler les roulements pour obtenir l'alignement des dentures en particulier lorsque la flexion du tambour à chaud varie, les déformations de la couronne au cours du traitement de matériaux chauds, l'impossibilité d'assurer la lubrifica- tion dans une chambre étanche qui détermine l'entrée abondante de poussières et par conséquent la nécessité d'entretien avec des huiles spéciales et l'arrêt de l'ins- tallation qui en résulte, tout cela déconseille l'emploi de réducteurs faisant partie de la machine. A cela s'ajoute le caractère aléatoire des conditions de fonctionnement qui compromet la possibilité d'utiliser des dentures durcies superficiellement qui seraient soumises à un écaillement. On a alors recours à de gros réducteurs placés en amont de la machine actionnée, avec une transmission à double joint à la cardan, qui entraîne cependant l'adoption de grands diamètres d'arbre pour transmettre la totalité du moment de torsion exigé par le tambour avec des surcharges relatives et des conts importants puisqu'il s'agit de joints, d'arbres et d'engrenages à grandes dimensions qui ne sont pas dans le commerce. L'invention résout ce problème technique en adoptant épicydoidal un réducteur pendulaire/dont la couronne est reliée, au moyen d'un couple d'appendices diamétralement opposés, à une paire de vérins hydrauliques d'équilibrage et d'amortissement, parallèles et opposés dans le sens vertical et interposés entre la susdite couronne et la structure fixe. L'arbre du réducteur est supporté, à l'extrémité de l'arbre de la machine à actionner, au moyen d'un seul roulement pour le centrage lorsque le réducteur est à l'arrêt, tandis que la couronne fixée à l'enveloppe n'est supportée sur l'arbre par aucun roulement et présente un certain jeu par rapport aux planetaires. Ces derniers sont accouplés de manière à tourner sur les pivots correspondants par l'intermédiaire chacun d'un roulement oscillant à rouleaux. Du côté de la sortie, l'enveloppe est accouplée en périphérie au moyeu du support introduit en porte-à-faux à l'extrémité de l'arbre de la machine actionnée et qui y est fixé au moyen d'une vis axiale. L'accouplement est constitué par un joint étanche à labyrinthe, à jeu important et à flux d'huile passant dans le sens diamétral, ledit joint étanche à labyrinthe étant combiné avec le joint étanche axial de l'arbre. Les avantages obtenus par la présente invention sont: l'amortissement des charges dynamiques, sans génération de surcharges sur l'arbre; la distribution uniforme des sollicitations sur les divers satellites; un dimensionne- ment et un encombrement réduits; l'alignement automatique des dentures; l'auto-centrage; la lubrification avec enlèvement de la poussière; des cotts modérés; la possi- bilité et l'avantage de l'application du réducteur pendu- laire à une quantité d'utilisations non encore expérimentees jusqu'ici; la commodité de montage et l'entretien réduit; et la réalisation de couples pouvant être très élevés. Certains modes de réalisation de l'invention sont illustrés, à simple titre d'exemple, par les dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale schématique, en coupe partielle, du réducteur appliqué à un tambour de type quelconque; la figure 2 est une vue de face, en coupe partielle, correspondant à la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale verticale, à plus grande échelle, du détail de la figure 1 illustrant le réducteur; la figure 4 est une vue en coupe agrandie de la figure 3, mais limitée à la zone du joint d'étanchéité.à huile et d'arrêt axial du côté de l'arbre mené; la figure 5 est une vue de face, en coupe partielle, agrandie par rapport à celle de la figure 2 pour mettre en évidence les détails des tirants hydrauliques; et la figure 6 est le schéma de l'installation hydrau- lique. On a désigné par le repère 1 un réducteur soutenu arbre par un support 2 qui est claveté sur un/mené 3 et qui est fixé axialement entre un épaulement de cet arbre 3 et un disque interne 39 maintenu par une vis centrale d'extrémité pour assurer un serrage axial. Cet arbre 3 actionne un tambour 4, par exemple celui d'un broyeur tournant sur des supports 5, ou plus généralement, un appareil d'utilisation quelconque. Un arbre menant, désigné par le repère 6, est accouplé au moyen d'un joint convenable 7 à l'arbre 8 du réducteur qui est muni d'un planétaire 9. Le repère 10 désigne des pignons satellites, supportés de façon à tourner chacun sur un pivot 11 fixé au support 2. On a désigné par le repère 12 la couronne à denture interne qui engrène avec les satellites 10. En des endroits diamétralement opposés, la couronne 12 est munie d'un couple d'appendices 13 (figure 2). On a désigné par le repère 14 une paire de vérins hydrauliques à double effetparallèles et opposés, qui sont reliés au moyen chacun d'un joint sphérique ou rotule 15 auxdits appendices 13 et, par l'intermédiaire d'un autre joint sphérique ou rotule 16, à une structure fixe, par exemple dotée d'une base 41 et de deux montants de hauteurs inégales 42 et 43 (voir la figure 5). Le repère 17 (figure 3) désigne un roulement à double couronne de rouleaux oscillants, monté sur l'arbre 8, qui assure l'arrêt axial du planétaire 9 en en permettant l'auto-centrage et l'alignement automatique, cela grâce au jeu important des éléments de roulement et de la configuration oscillante. Les repères 18 et 19 désignent deux flasques d'enveloppe fixés sur la couronne 12, le premier 18 pour retenir l'huile au niveau pré-établi et avec un joint d'étanchéité axial 20 relatif à l'accouplement du flasque 18 sur le moyeu du support 2 de l'arbre mené 3, le second 19 avec le seul joint d'étanchéité à huile 21 correspondant à l'accouplement du flasque 19 sur l'arbre 8. Le repère 22 (figure 4) désigne un manchon fixé latéralement au flasque 18 et muni inté- rieurement de gorges 23, ce manchon 22 étant accouplé avec un jeu important au moyeu 24 du support 2. Des nervures triangulaires réalisées à l'intérieur du flasque 18, contribuent à l'étanchéité axiale de la couronne. Le repère 25 désigne un trou radial d'aryivée d'huile dans l'une des gorges 23 pour l'élimination de la poussière et pour maintenir lubrifiées des bagues 26 d'arrêt axial. Les repères 27 désignent des trous radiaux de décharge de l'huile hors des gorges 23. Le repère 28 désigne un anneau élastique d'étanchéité axiale. Le repère 29 désigne le piston de chaque vérin 14 qui coulisse dans un cylindre 30. Les repères 31 et 32 désignement respectivement une pression chambre d'huile à basse/et une chambre d'huile à haute pression. Les repères 33 et 34 (figure 6) désignent respec- tivement un accumulateur hydropneumatique à basse pression et un accumulateur hydropneumatique à haute pression. Les repères 35 et 36 désignent des soupapes d'étranglement réglables correspondantes. Enfin, les repères 37 et 38 désignent respectivement deux clapets à bille anti-retour. Le fonctionnement se déroule de la façon suivante. Quand on fait tourner l'arbre menant 6, les pignons satellites 10 tournent également en entraînant le support 2 qui transmet le mouvement au tambour 4 de l'appareil utilisateur. La couronne 12 ancrée à la paire de vérins 14 est alors sollicitée par un moment de torsion variable au démarrage et en fonction des variations de la charge périodiques ou non. En raison de l'augmentation dudit moment, l'huile des vérins 14 est expulsée des chambres 32 pour affluer dans l'accumulateur 34 à travers l'étranglement 36 qui détermine un effet d'amortissement, réduisant les surcharges sur les organes mécaniques et évitant les oscillations. A ce stade, dans les chambres 31 des deux vérins, il entre de l'huile envoyée par l'accumulateur 33 à travers le clapet anti-retour 37. Si le moment de torsion sur la couronne 12 diminue, le flux d'huile est inversé. L'existence de la paire de vérins 14 permet d'éviter des sollicitations radiales sur l'arbre 3. Dans la réalisation pratique, les matériaux, les dimensions et les détails d'exécution pourront être diffé- rents de ceux qui sont indiqués mais leur être technique- ment équivalents, sans pour cela sortir du domaine juri- dique de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Réducteur de vitesse planétaire muni d'une couronne équilibrée à centrage et alignement automatiques, comprenant un support (2) fixé à l'arbre mené (3) pour soutenir les pivots (11) des satellites (10) entraînés par le planétaire (9) de l'arbre moteur (8) et engrenant avec la couronne (12) à denture interne fixée à l'enveloppe du réducteur, caractérisé en ce que la couronne (12) est reliée, au moyen d'une paire d'appendices (13) horizontaux et diamétralement opposés, à une paire de vérins hydrau- liques (14) parallèles et opposés dans la direction verticale, interposés entre ladite couronne (12) et la structure fixe à l'aide de joints sphériques (15, 16); en ce que les vérins (14) munis chacun intérieurement d'un piston (29) qui coulisse dans un cylindre (30), présentent chacun une chambre à haute pression (32) et une chambre à basse pression (31), respectivement reliées à un accumu- lateur hydropneumatique à haute pression (34) et à un accumulateur hydropneumatique à basse pression (33), respectivement à l'aide d'un étranglement (36) en parallèle avec un clapet anti-retour (38) et à l'aide d'un étrangle- en patallele ment (35)/avec un clapet anti-retour (37); en ce que le support (2), claveté en porte-à-faux à l'extrémité de l'arbre mené (3) de la machine (4) actionnée et comportant un moyeu (24), est accouplé à l'arbre moteur (8) par un roulement de centrage (17); et en ce que les flasques (18, 19) de l'enveloppe, auxquels est fixée la couronne (12) qui engrène intérieurement avec les satellites (10) accouplés aux pivots (11) respectifs par l'intermédiaire de roulements oscillants sont accouplés respectivement sur la surface extérieure du moyeu (24) du support (2) du côté de l'arbre mené (3) de ladite machine, par l'intermédiaire d'un joint (20) étanche à l'huile et sur la surface externe de l'arbre moteur (8)1 par l'intermédiaire d'un joint (21) étanche à l'huile. 2. Réducteur de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (20), situé du côté de l'arbre mené (3) de la machine (4) actionnée, comprend un manchon (22) qui s'étend sur le côté du flasque (18) et qui est muni intérieurement de gorges (23) et accouplé avec un jeu important au moyeu (24) du support (2); en ce qu'un trou radial d'arrivée d'huile (25) débouche dans l'une des gorges (23) alors que des trous radiaux (27) de décharge de l'huiie partent des gorges (23); 1C et en ce qu'il comprend des bagues d'arrêt axial (26), l'une contre un épaulement du moyeu (24) et l'autre flanquée extérieurement d'un anneau élastique (28) d'étanchéité axiale.