Brevet FR2561341A1 — publié le 19850920

256134i L'invention a pour objet un réducteur de vitesse pour la transmission d'un couple de rotation entre un arbre d'entrée accouplé à un moteur à vitesse élevée et un arbre de sortie accouplé à un mécanisme récepteur à vitesse lente. Le réducteur concerné par l'invention est d'un type connu dans lequel l'arbre d'entrée porte deux vis sans fin à inclinaison opposée des filets; chaque vis sans fin engrène avec deux pignons diamétralement opposés, ce qui fait que les composantes transversales et les composantes axiales des forces exercées sur les vis s'annulent. Les deux pignons situés d'un même côté des deux vis sans fin engrènent ensemble; deux pignons disposés en diagonale sont montés chacun sur un arbre sur lequel est calé un pignon secondaire et les deux pignons secondaires engrènent avec une roue dentée de sortie calée sur l'arbre de sort-ie Dans une variante de réalisation, cette roue dentée de sortie est une couronne à denture inté- rieure et les pignons secondaires sont diamétralement opposés, ce qui fait que les composantes transversales s'annulent sur l'arbre de sortie, Mais dans une autre variante, la roue dentée de sortie est une véritable roue dentée et les pignons secon- daires ne peuvent pas être diamétralement opposés pour engrener avec elle; il en résulte que l'arbre de sortie est soumis à une composante transversale. En outre, dans ces deux variantes, les pignons secondaires ont une denture droite, de même bien entendu que la roue dentée de sortie avec laquelle ils engrènent; il ne se crée donc pas de composante axiale sur l'arbre de sortie, mais les pignons sur les arbres desquels ils sont calés en rotation ont une denture inclinée en correspondance avec la denture des vis-sans fin, ces pignons et les pignons secondaires qui leur sont associés sont montés avec une liberté de flottement en sens axial par un moyen les réunissant en diagonale. Cette solu- tion est quelque peu compliquée et laisse subsister une possi- bilité de frottement contre des butées de ces pignons ou de leurs arbres ou de leur moyen de montage flottant. Dans le réducteur décrit ci-dessus, la transmis- sion du couple moteur entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie se fait par deux voies cinématiques parallèles à partir des deux vis jusqu'aux deux pignons secondaires. L'invention a pour but principal de parvenir à une transmission du type connu défini ci-dessus, à deux voies cinématiques, dans laquelle toutes les composantes axiales et transversales s'annulent sans montage flottant d'aucune pièce. L'invention a pour but secondaire de parvenir à une transmission atteignant le but principal visé et permettant de disposer d'un arbre de sortie placé orthogonalement à l'ar- bre d'entrée, soit déporté sur un côté du carter par rapport à un plan central de ce carter traversant l'arbre d'entrée entre les deux vis sans fin, soit situé en position centrale dans le même plan central du carter qui traverse l'arbre d'entrée entre les deux vis sans fin. Dans une transmission à deux voies cinématiques à partir de deux vis sans fin à pas contraires, du type décrit plus haut, les filets de ces vis et les filets des pignons engrenant avec elles ayant une inclinaison d'un angle a par rapport à un plan transversal; selon l'invention, les pignons secondaires ont des filets ayant une inclinaison d'un angle b par rapport à un plan transversal, les angles a et b étant liés par la relation: tg a/tg b = D1/D2, Dl étant le diamètre du cercle primitif des pignons, D2 étant le diamètre du cercle primitif des pignons secondaires. En outre, les dentures des deux pignons secondaires sont inclinées en sens opposés et ces pignons secondaires engrè- nent chacun avec un pignon tertiaire. Les deux pignons tertiai- res sont calés en rotation avec leurs dentures disposées en sens opposés sur un arbre intermédiaire sur lequel est calé aussi un pignon à denture droite d'un étage réducteur. Quand l'arbre d'entrée est perpendiculaire à un plan central d'un carter qui contient l'ensemble des engrenages, l'arbre intermédiaire est de préférence situé dans ce même plan central orthogonalement à l'arbre d'entrée. Selon une première variante de réalisation, l'ar- bre de sortie est muni d'une roue dentée qui engrène avec le pignon à denture droite, de sorte que cet arbre de sortie est parallèle à l'arbre intermédiaire et, par conséquent, déporté par rapport au plan central, Selon une deuxième variante de réalisation, l'ar- bre intermédiaire est creux et il est monté libre en rotation sur l'arbre de sortie qui est situé dans le plan central; le pignon à denture droite engrené avec plusieurs pignons satel- lites portés par un porte-satellites qui est calé en rotation sur l'arbre de sortie; les pignons satellites engrènent aussi avec une couronne dentée intérieurement fixée concentriquement à l'arbre intermédiaire et à l'arbre de sortie, On donnera maintenant, pour bien faire comprendre l'invention, une description d'un exemple de réalisation qui se rapporte plus spécialement à un réducteur transmettant un couple entre un moteur et les balais de l'essuie-glace d'un véhicule. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique en élévation, le carter étant omis, d'un réducteur à deux voies cinémati- ques conformes à l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus du même réducteur représen- té dans son carter en coupe selon Il-II de la figure-1, selon une première variante de la description de l'arbre de sortie; - la figure 3 est une vue partielle montrant une vis sans-fin en coupe par un plan transversal et un pignon avec son pignon secondaire; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 montrant une seconde variante de la disposition de l'arbre de sortie. Sur un arbre moteur 201 sont taillés deux fileta- ges au module à un ou plusieurs filets 202 et 203 de pas égaux mais de sens contraires. Cet arbre 201 tourne dans des paliers 204 et 205 solidaires d'un carter 206 représenté en coupe seulement sur la figure 2. Il est dépourvu de butée d'arrêt dans son sens longitudinal. Cet arbre moteur 201 est en prise avec deux voies cinématiques: - une voie cinématique supérieure au-dessus de l'arbre consti- tuée par un pignon 207 tournant sur son axe 208 et un pignon 209 solidaire d'un pignon secondaire 210 et constituant avec lui un ensemble 211 tournant sur un axe 212. Les pas de taillage des dents des pignons 209 et 210 sont égaux et de même sens; - une voie cinématique inférieure en-dessous de l'arbre 201 constituée par un pignon 307 tournant sur son axe 308 et un pignon 309 solidaire d'un pignon secondaire 310 et constituant avec lui un ensemble 311 tournant sur un axe 312. Les pas de taillage des dents des pignons 309 et 310 sont égaux et de même sens. Les quatre pignons sont choisis de même diamètre; les quatre axes de rotation 208, 210, 308, 312 sont parallèles. La vis sans fin 202 est en prise avec le pignon 207 de la voie supérieure et avec le pignon 309 de l'ensemble 311 de la voie inférieure. La vis sans fin 203 est en prise avec le pignon 307 de la voie inférieure et avec le pignon 209 de l'ensemble 211 de la voie supérieure. Deux pignons sont aux extrémités opposées d'une diagonale d'un rectangle et les deux autres pignons sont aux extrémités opposées de l'autre diagonale du rectangle. De plus, dans chaque voie cinématique, les deux pignons 207 et 209 sont en prise ensemble ainsi que les pignons 307 et 309. Le pignon secondaire 210 de l'ensemble 211 et le pignon secondaire 310 de l'ensemble 311 engrènent respective- ment chacun avec un pignon tertiaire 213, 313. Dans l'exemple illustré par la figure 2, les deux pignons tertiaires 213 et 313 sont solidaires et coaxiaux en rotation avec un pignon 314 à denture droite. Cet ensemble 325 est laissé libre en sens axial sur un arbre fixe 315 solidaire du carter 206, avec des jeux 316 et 317 par rapport aux parois du carter 206 éliminant tout risque de frottement. On décrira plus loin la variante illustrée par la figure 4. Bien entendu, chaque denture est compatible avec la denture avec laquelle elle est en prise. Si le filetage au module de la vis sans fin 203 a un pas à droite d'inclinaison a, les pignons 209 et 307 ont des filetages hélicoïdaux d'inclinaison a à droite. Dans ce cas, le filetage au module de la vis sans fin 202 a un pas à gauche d'inclinaison a et les pignons 309 et 207 ont des file- tages hélicoïdaux d'inclinaison a à gauche. Le pignon secondaire 210 a un filetage hélicoldal d'inclinaison b à droite, tel que son pas de taillage axial est égal à celui du pignon 209 dont il est solidaire. De même, la pignon intermédiaire 310 a un filetage hélicoîdal d'incli- naison b à gauche, tel que son pas de taillage axial est égal à celui du pignon 309 dont il est solidaire. Les pignons tertiaires 213 et 313 ont respective- ment un filetage hélicoldal d'inclinaison b à gauche compatible avec le pignon secondaire 210 et un filetage hélicoidal d'incli- niaison b à droite compatible avec le pignon secondaire 310. Les rapports de réduction sont les mêmes par l'une et par l'autre voie cinématique. Quand le réducteur fonctionne, un couple moteur étant appliqué à l'arbre d'entrée 201 et équilibré par un cou- ple résistant s'exerçant sur l'arbre de sortie, les composantes axiales et transversales des forces auxquelles sont soumises les vis sans fin 202 et 203 s'opposent et s'annulent, en raison des dispositions constructives décrites ci-dessus. On démontrera maintenant qu'il en est de même pour les pignons 207, 307 et pour les ensembles 211 et 311. Chaque pignon 207, 307 est soumis de la part de la vis sans fin correspondante 202, 203 à une première force axiale mais il reçoit du pignon 209, 309 respectivement avec lequel il engrène une réaction qui se traduit par une force perpendicu- laire à sa denture inclinée donnant naissance à une seconde force axiale égale et opposée à cette première force axiale. On se reportera à la figure 3 pour démontrer que chaque ensemble 211, 311 est également en état d'équilibre. La vis sans fin 203 produit sur la denture du pignon 209 une composante axiale Fl. A son contact avec le pignon 207, elle reçoit perpendiculairement à sa denture inclinée d'un angle a une force F2 qui se décompose en une composante transversale F3 et en une composante axiale F4. Provenant d'un même couple moteur appliqué à des dents ayant la même inclinaison a, les forces axiales F1 et F4 sont égales et de même sens. Le pignon secondaire 210 qui est associé au pignon 209 dans l'ensemble 211 est soumis à son contact avec le pignon de sortie 314 à une force F5, perpendiculaire à sa denture inclinée d'un angle b; cette force F5 se décompose en une composante transversale F6 et en une composante axiale F7 qui est de sens opposé à F1 et à F4. Chaque ensemble 211, 311 est en état d'équilibre en sens axial lorsque F7 = F1 + F4. Le couple transmis c se partage également entre les vis sans fin 202 et 203 à la valeur c/2. La force F3 est donc égale à cette valeur divisée par le diamètre primitif Dp de ces vis et par la tangente de l'angle d'inclinaison des filets. On a F3= c x 1 2DP tg a Par conséquent F1 = F4 = F3 tg a = c 2 Dp d'o: F1 + F4 = c Dp La force radiale F6 sur le pignon 210 est avec la force F3 sur le pignon 209 dans le rapport des diamètres pri- mitifs de ces pignons, D1 pour le pignon 209 et D2 pour le pignon 210. On a donc: F6 = c x 1 x D1 DP tg a D2 Or, la force axiale F7 sur le pignon secondaire 210 est telle que F7 = F6 x tg b On en déduit donc que F7 = c x 1 x D x-tg b. Dp tg a D2 Chaque ensemble 211, 311 est en état d'équilibre en sens axial quand: c _ tq b x D1_x c Dp tg a D2 Dp d'o la condition: D1 = tg a D2 tg b Chaque pignon tertiaire 213, 313 est soumis à une composante axiale par suite de l'inclinaison de sa denture. Mais, comme le montre la figure 2, ces pignons tertiaires 213, 313 sont montés sur un même arbre intermédiai- re 315 et leurs dentures sont inclinées en sens opposés de sorte que ces composantes axiales s'annulent et que l'arbre intermédiaire 315 n'est soumis à aucune force axiale résultante. Les pignons secondaires 210, 310 qui engrènent avec les pignons tertiaires 213, 313 sont placés sur des côtes opposés de l'arbre 315 qui porte ces derniers, de sorte que les composantes transversales dues à l'inclinaison des dentures sont dirigées en sens opposés et se compensent en grande partie. Dans la variante illustrée par la figure 2, lar- bre intermédiaire 315 est supporté à l'intérieur du carter 206 dans un plan central qui passe par le milieu de l'arbre d'en- trée 201, entre les vis sans fin 202, 203. Cet arbre intermé- diaire 315 porte, entre les deux pignons tertiaires 213, 313, un pignon à denture droite 314 qui engrène avec une roue dentée de grand diamètre 318. Celle-ci est calée an rotation sur un arbre de sortie 319. Ce dernier est orthogonal à l'arbre d'en- trée 201 et il est nécessairement déporté sur un côté du carter 206 par rapport au plan central précité. Dans la variante illustrée par la figure 4, l'ar- bre intermédiaire 315 est calé en rotation avec les pignons tertiaires 213, 313 et il est creux pour contenir librement, en rotation, un arbre de sortie 3191 qui est supporté directement par des paliers dans le carter 206, de sorte que l'arbre inter- médiaire 315 est porté par l'arbre de sortie 319'. En consé- quence, ce dernier est situé dans le plan central précité, orthogonalement à l'arbre d'entrée 201. Le pignon 314 à den- ture droite est en dehors des pignons tertiaires 213, 313 à une extrémité de l'arbre intermédiaire 315. Il engrène avec plusieurs pignons satellites 320 montés libres en rotation sur un porte-satellites 321. Ce dernier est calé en rotation sur l'arbre de sortie 319'. Les pignons satellites 320 engrènent aussi avec une couronne 322 dentée intérieurement qui est fixée à l'intérieur du carter 206. On voit que, dans les deux variantes, le pignon à denture droite 314 est le premier pignon d'un étage réduc- teur qui permet de disposer dans le carter 206 l'arbre de sortie 319 ou 319' en position déportée ou en position centrale, orthogonalement à l'arbre d'entrée. REVENDICATIONS 1 / Réducteur de vitesse à deux voies cinémati- ques comprenant un arbre d'entrée (201) portant deux vis sans fin (202, 203) à filets inclinés d'un angle a en sens opposés, quatre pignons (207, 209, 307, 309) engrenant ensemble deux à deux et avec les vis sans fin respectivement sur des côtés opposés de celles-ci, deux pignons (209, 309) montés en dia- gonale étant calés en rotation respectivement avec un pignon secondaire (210, 310), caractérisé en ce que les pignons secondaires (209, 309) ont une denture inclinée d'un angle (b) en sens opposés, les angles a et b étant liés par la relation tg a/ tg b = D1/D2, dans laquelle D1 est le diamètre primitif des pignons (209, 309) et D2 est le diamètre primitif des pignons secondaires (210, 310), ces pignons secondaires (210, 310) engrenant chacun respectivement avec un pignon tertiaire (213, 313) et les deux pignons tertiaires (213, 313) ayant leurs dentures inclinées en sens opposés et étant portés par un arbre intermédiaire (315) sur lequel ils sont calés en rotation avec un pignon à denture droite (314) qui est le premier pignon d'un étage réducteur. 2 / Réducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'arbre intermédiaire (315) est situé dans un plan central passant perpendiculairement à l'arbre d'entrée (201) entre les vis sans fin (202, 203) dans un carter (206) conte- nant le réducteur, le pignon à denture droite (314) engrène avec une roue dentée (318) montée sur un arbre de sortie (319) qui est orthogonal à l'arbre d'entrée (201) et déporté sur un côté du carter (206) par rapport audit plan central. 3 / Réducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'arbre intermédiaire (315) est situé dans un plan central passant perpendiculairement à l'arbre d'entrée (201) entre les vis sans fin (202, 203) dans un carter (206) conte- nant le réducteur, cet arbre intermédiaire (315) est creux et contient librement en rotation un arbre de sortie (319') orthogonal à l'arbre d'entrée (201) et situé dans ledit plan central, le pignon à denture droite (314) engrenant avec plusieurs pignons satellites (320) portés par un porte- satellites (321) calé en rotation sur l'arbre de sortie (319'), les pignons satellites engrenant aussi avec une couronne fixe dentée intérieurement (322).