Brevet FR2580358A1 — publié le 19861017

REDUCTEUR MECANIQUE La présente invention concerne les réducteurs mécaniques, c'est-à-dire les dispositifs qui permettent, à partir d'un moteur de quelque nature qu'il soit, tournant à un certain nombre de tours, d'obtenir à la sortie de ce dispositif un nombre de tours fonction, à un coefficient multiplicateur près, du nombre de tours du moteur. Ces réducteurs trouvent de très nombreuses applications car il est relativement facile d'obtenir un moteur qui tourne à un nombre de tours par unité de temps très important mais, par contre, onsconstate, dans la plupart des applications mécaniques, que ce nombre est trop important. I1 est donc nécessaire de le diviser car un moteur tournant plus lentement n'a, en général, pas une vitesse uniforme, ce qui est un inconvénient pour l'obtention d'un mouvement de rotation très précis. I1 existe des réducteurs de différentes formes et différentes structures. Mais, d'une façon générale, ces réducteurs présentent les mêmes défauts : soit, ils sont trop compliqués en demandant un usinage très important car on y trouve des pièces de formes non conventionnelles et donc mécaniquement difficiles à réaliser, soit, ils présentent des jeux et leur réduction manque de fidélité, soit, ils ne peuvent supporter des charges importantes, ce qui en limite leur utilisation, notamment dans le domaine de la robotique. Aussi la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un réducteur ayant, par rapport à ceux de l'Art antérieur, notamment, une facilité de réalisation, une tenue en charge plus importante et une meilleure fidélité dans la reproduction des mouve ments de rotation. Plus précisément, la présente invention a pour but de réaliser un réducteur mécanique, caractérisé par le fait qu'il comprend - un corps formant un manchon à surface intrieu- re cylindrique de révolution, cette dite surface comportant une denture à bords longitudinaux 'suivant 1' axe de révolution de cette dite surface, ladite denture comportant un nombre de dents égal à N, - une manivelle à deux arbres excentrés, solidaires entre eux, située dans ledit manchon de façon que les axes de ces deux arbres soient positionnés dans un plan diamétral dudit manchon et sur deux droites symétriques par rapport audit axe de révolution dudit manchon, et - deux pignons montés rotatifs respectivement sur chacun desdits arbres, les deux dits pignons étant identiques et comportant chacun une denture longitudinale suivant l'axe de chacun desdits arbres, cette denture comportant un nombre de dents égal à n, de telle façon que, n et N étant des entiers, n soit inférieur à N, le rayon des pignons ayant sensiblement pour valeur la longueur égale à la différence entre la longueur du rayon de la surface cylindrique de révolution et celle de la distance entre la droite de l'axe d'un des deux arbres et l'axe de symétrie de ladite surface de révolution, de telle façon que deux portions de dentures respectivement des deux dits pignons opposées par rapport à l'axe de symétrie de ladite surface de révolution coopèrent avec deux portions complémentaires, diamétralement opposées, de la denture appartenant à ladite surface deçrévolution. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard des Dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels - la FIGURE 1 représente un schéma général du principe d'un réducteur accouplé à un moteur, dans le but de définir la fonction d'un tel réducteur, et - les FIGURES 2 et 3 représentent respectivement; vu en deux coupes perpendiculaires a-a et b-b, sous une forme relativement schématique, un mode de réalisation d'un réducteur selon l'invention. Comme déjà mentionné, les moteurs, par exemple électriques, tournent à une certaine vitesse qui est généralement trop importante pour que ces moteurs puissent être utilsés directement, notamment dans le domaine de la robotique. De plus, certainsmoteurs fonctionnent selon la terminologie classique dite "pas à pas", mais il est très difficile, pour ceux-ci, d'obtenir directemEnt en sortie du moteur, un nombre de pas très important. Dans ces deux cas, notamment, il est nécessaire d'accoupler sur l'arbre de sortie du moteur un dispositif connu sous le nom de réducteur mécanique. La FIGURE représente un tel accouplement. Cet ensemble comprend un moteur 1 pouvant être alimenté en énergie électrique par ses deux bornes d'entrée 2 et 3. Le moteur 1 comprend un arbre de sortie 4 qui est supposé tourner à M tours par unité de temps, dans le sens de rotation 5. A cet arbre 4 est accouplé un dispositif 6 qui permet de donner sur un arbre de sortie 7 un nombre de tours K.M par unité de temps, K étant un coefficient de multiplication qui peut être supérieur ou inférieur à 1. Le dispositif 6- - > est ainsi connu sous le nom de "Réducteur mécanique Les FIGURES 2 et 3 représentent un mode réalisation d'un réducteur selon l'invention. Ce réducteur comprend un manchon 10 délimité par une surface intérieure il cylindrique de révolution autour d-'un axe 12. Sur cette surface est réa- lisée une denture 13 dont les dents ont des arêtes parallèles, ou sensiblement parallèles, à l'axe 12 de la surface ll. Le nombre de dents de cette denture est de N dents, par exemple 204. Avantageusement, les deux extrémités 14 et 15 de ce manchon sont ouvertes pour permettre le passage de différents éléments mécaniques, comme il sera explicité ci-après. A l'intérieur de ce manchon, est disposée une came 16 en forme de manivelle constituée de deux arbres 17 et 1,8 de rotation solidarisés l'un à l'autre par une paroi de liaison 19. Ces deux arbres sont des pièces cylindriques de révolution dans leur forme générale et ont leurs axes, respectivement 20 et 21, excentrés d'une distance "d".Cette manivelle 16 est disposée dans le manchon de façon que les deux axes 20 et 21 soient respectivement situés sur deux droites 22 et 23 placées dans un plan diamétral 24 du manchon et symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe 12 de la surface de révolution 11. Dans ces conditions, les axes 20 et 21 de chaque arbre 17 et iLTsont respectivement distants de l'axe 12 de la surface de revolution lt, de "d/2". Le réducteur comprend en outre deux pignons 24 et 25 de même diamètre et montés rotatifs libres sur respectivement chaque arbre 17 et 18 de la manivelle 16. Avantageusement, ces pignons sont montés rotatifs sur ces arbres au moyen de roulements, par exemple du type à rouleaux cylindriques 26 et 27. Chaque pignon comprend, sur sa couronne extérieure 28 et 29 une denture formée de dents dont les arêtes sont, aussi, parallèles aux axes 12, 20 et 21, et sont au nombre de "n". Les nombres "n" et "N" étant des entiers, "n" est choisi inférieur à "N", par exemple 200, pour être cohérent avec l'exemple précédent choisi pour "N".De plus, les rayons R de ces deux pignons sont donc égaux à une valeur qui est, en fait, la diffé rence entre la valeur du rayon "D" de la surface cy lindriquede révolution 11, et celle de la demi-distance "d" séparant les deux axes 20 et 21, c'est-àdire "d/2", soit R - D - d/2. Dans ce cas, les dentures identiques 28 et 29 de ces deux pignons sont réalisées sensiblement complémentaires de celle 13 de la surface de révolution 11. Les deux pignons sont liés entre eux solidaire- ment ap moyen de quatre tiges 30 à 33 (ou joints de oldham) montées rotatives à trayeurs les deux pignons 24 et 25 et l'arbre 40. Ces deux pignons 24 et. 25 sont liés de façon que deux portions de denture 34, 35 appartenant respectivement à ces deux pignons, opposées diamétralement par rapport à un point de l'axe 12, coopèrent avec deux portions de denture correspondantes 36, 37 de la surface cylindrique 11, sensiblement situées dans un plan longitudinal et diamétralement opposées. De plus, ces deux pignons sont liés à un même arbre de sortie 40 qui est solidarisé aux deux pignons 24 et 25, par exemple avec les quatre boulons 30, 31, 32 et 33. Le réducteur décrit ci-dessus et illustré sur les FIGURES 2 et 3 fonctionne de la façon suivante La manivelle 16 est accouplée à un arbre d'un moteur, comme par exemple sur la FIGURE 1. Dans ce mode de réalisation, le moteur non illustré est couplé à l'arbre 18 pour que celui-ci soit animé d'un mouvement de rotation autour de l'axe de symétrie 12 de la surface de révolution 11. L'axe 21, ainsi que l'axe 20, du fait de la position diamétrale des pignons dans ce manchon, vont donc décrire une surface cylindrique 70 évoquée en pointillés sur la FIGURE 2.Il est rappelé, de plus, que le nombre de dents des pignons "n" est inférieur à "N", nombre de dents de la surface de révolution 11. Si on prend l'exemple défini précédent de 204 dents pour la denture de la surface de révolution et 200 pour les pignons, on voit que, lorsque la manivelle a fait un tour, les deux pignons ont été poussés dans les dentures correspondantes de la surface de révolution pour 204 dents, ce qui fait que l'ensemble des quatre vis a été soumis à une rotation dans le sens opposé 71 de celle de la rotation de la manivelle, et d'une valeur égale à 4 dents. Il en est ainsi à chaque tour de la manivelle.En conséquence, pour que l'ensemble des quatre moyens de liaison 30 à 33, et donc l'arbre 40, fassent un tour complet, il est nécessaire que les pignons, par leurs dentures, se décallent de 200 dents, par 4 dents à chaque tour. Il faudra donc que la manivelle fasse 200 : 4, soit 50 tours. On a donc réalisé un réducteur de tours qui, pour 50 tours de moteur, donne l tour d'arbre 40 en sortie du réducteur, l'arbre du réducteur tournant, dans ce cas, dans le sens inverse du moteur, ce qui ne pose aucun problème aux techniciens. Ainsi, avec le réducteur selon la présente invention, il a été réalisée une réduction de N-n -n Le réducteur selon l'invention et décrit ci-dessus présente des avantages. Il est apparent que toutes les pièces utilises et ayant une fonction sont des pièces de révolution, donc faciles à réaliser. Les deux pignons étant rigidement liés et en opposition diamétrale dans le manchon, ils permettent de bien répartir les charges et les couples, et donc de ne pas avoir de "porte à faux". Bien entendu, less dessins représentent une forme schématique. Dans la réalisation, les deux pignons seront le plus près possible l'un de l'autre, pour limiter l'encombrement, mais aussi pour que les efforts se compensant soient les plus proches les uns des autres, et surtout de la colinéarité. Sur les FIGURES 2 et 3 a été représenté un mode de réalisation dans une forme relativement simple, afin de bien faire ressortir l'invention. Cependant, Il est bien entendu que ce mode de réalisation peut comporter d'autres éléments, comme par exemple, pour chaque pignon, des rattrapages de jeu, des mouvements de rotation facilités par des roulements, des caches sur les deux faces 14 et 15 du manchon, des guidages de l'arbre de sortie 40, etc., sans que ces moyens changent la nature et/ou la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1- Réducteur mécanique, caractérisé par le fait qu'il comprend : - un corps (10) formant un manchon (10) à surface intérieure (ll) cylindrique de révolution, cette dite surface (ll) comportant une denture (13) à bords longitudinaux suivant l'axe de révolution (12) de cette dite surface (li), ladite denture comportant un nombre de dents égal à "N", - une manivelle (16) à deux arbres excentrés (17, 18) solidaires entre eux (19), située dans ledit manchon, de façon que les axes (20,21,) de ces deux arbres soient positionnés dans-un plan diamétral dudit manchon et sur deux droites symétriques par rapport audit axe de révolution (12) dudit manchon, et - deux pignons (24,25) montés rotatifs respectivement sur chacun desdits arbres (17,18), les deux dits pignons étant identiques et comportant chacun une denture (28,29) longitudinale suivant l'axe de chacun desdits arbres, cette denture comportant un nombre de dents égal à 2'n", de telle façon que, "n" et Nt étant des entiers, 2'n't soit inférieur à "N", le rayon des pignons (24,25) ayant sensiblement pour valeur la longueur é- gale à la différence entre la longueur du rayon (D/2) de la surface cylindrique de révolution (11) et celle de la distance (d/2) entre la droite des axes des arbres et l'axe de symétrie de ladite surface de révolution, de telle façon que deux portions de dentures (34, 35) respectivement des deux dits pignons (24,25) opposées par rapport à l'axe de symétrie (12) de ladite surface (ll) coopèrent avec des portions complémentaires (36,37), diamétralement opposées de la denture (l3) appartenant à ladite surface (li). 2- Réducteur selon la revendication 1,, caractérisé par le fait qu'il comporte un arbre de sortie (40) et des moyens pour solidariser ensemble lesdits pignons (24,25) et ledit arbre (40). 3- Réducteur selon la revendicaMion 2, caractérisé par le fait que les moyens pour solidariser ensemble les deux dits pignons (24,25) et ledit arbre (40) comportent au moins une tige (30-33) montée rotative dans les deux dits pignons (24,25) et ledit arbre (40). 4- Réducteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens pour solidariser ensemble les deux dits pignons. (24,25) et ledit arbre (40) comportent au moins un joint de oldham. 5- Réducteur selon l'une des revendications 1, à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour monter rotatif au moins un desdits pignons sur son arbre (17,18). 6- Réducteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour monter rotatif au moins un desdits pignons sont constitués par un roulement à rouleaux. 7- Réducteur selon l'une des revendications 1 à 6, ca ractérisépar le fait qu'il comporte des moyens de rattrapage de jeu entre au moins une denture (28,29) de l'un des pignons (24,25) et la denture (13) de ladite surface de révolution (11) dudit manchon (lu).