Brevet FR2580760A1 — publié le 19861024

Procédé et dispositif pour la réduction du jeu de fonctionnement radial entre deux pièces engagées l'une dans l'autre et animées d'un mouvement de rotation l'une par rapport à l'autre et réducteur de - vitesse "sans jeu" obtenu à l'aide de ce procédé. La présente invention a pour objet un procédé et dispositif pour la réduction du jeu de fonctionnement radial entre deux pièces engagées l'une dans l'autre et animées d'un mouvement de rotation l'une par rapport à l'autre et un réducteur de vitesse "sans jeu" obtenu à l'aide de ce procé- dé. Ce dispositif est notamment destiné à réduire le jeu entre des dentures et engrenages cylindriques, inhérent à la fabrication de ceux-ci, de façon à obtenir un mécanisme dite "sans jeu". En effet l'obtention de mécanismes à engrenages "sans jeu" devient à présent absolument nécessaire pour certaines industries de pointes, et notamment la robotique, qui nécessitent une extrême précision. Pour l'obtention de tels mécanismes, il a été proposé de réaliser chaque roue dentée sous la forme de deux disques dentés reliés avec un décalage par des ressorts tarés à un couple déterminé qui appliquent les dentures associées en contact l'une avec l'autre. S'il permet effecti- vement d'obtenir des mécanismes "sans jeu", ce dispositif n'en présente par moins les inconvénients suivants: -comme la largeur d'une dent de chaque "roue" correspond en fait à l'épaisseur d'un des deux disques dentés constituant celle-ci, c'est- à-dire à l'épaisseur de la moitié de la "roue" il est nécessaire de surdimen- sionner celle-ci et de doubler la largeur de chaque disque la constituant pour obtenir une même largeur de denture qu'une roue normale, -si le couple exercé dépasse la valeur de tarage des ressorts, le dispositif ne fonctionne plus et on retrouve le jeu initial entre les dentures, -enfin ce dispositif absorbe une partie de la puissance du moteur, du fait de la présence des ressorts, ce qui nuit bien évidemment au rende- ment de celui-ci. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvé- nients et notamment de fournir un procédé ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre qui permette de supprimer pratiquement tout jeu entre deux pièces de révolution engagées l'une dans l'autre et animées l'une par rapport à l'autre d'un mouvement de rotation, la pièce située à l'exté- rieur étant fixe. Ce procédé doit notamment permettre d'éliminer prati- quement tout jeu entre deux engrenages en prise et doit pouvoir être mis en oeuvre de façon simple et fiable. Ce but est atteint avec le procédé selon l'invention qui consiste à comprimer radialement la pièce externe fixe, de façon uniforme sur toute sa périphérie. En effet ce procédé permet d'obtenir une diminution du diamètre intérieur de la pièce externe et par conséquent de réduire le jeu entre celle-ci et la pièce interne. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, la pièce externe présente extérieurement une forme conique et il est prévu au moins une pièce femelle associée de forme annulaire présentant un alésage conique complé- mentaire de la forme conique de la pièce externe et qui est apte à être enfoncée sur la pièce externe mâle par application d'une force axiale. Les efforts axiaux exercés sur la pièce femelle sont transformes par le biais des surfaces coniques complémentaires des deux pièces mâle et femelle en efforts radiaux comprimant la pièce mâle et en en réduisant la diamètre. Selon une forme de réalisation préférée, la pièce mâle présente extérieurement la forme d'un double cône de pentes opposées et sa com- pression est obtenue par le rapprochement axial l'une de l'autre de deux pièces femelles associées de forme annulaire, chacune de ces pièces femelles présentant intérieurement un alésage conique complémentaire de l'un des cônes de la pièce mâle. Cette disposition permet à la fois de comprimer la pièce mâle jusqu'à ce que son diamètre intérieur atteigne la valeur désirée et d'autre part de la retenir en place à l'aide des surfaces coniques de sens opposé. Avantageusement, une des deux pièces femelles est montée fixe et l'autre pièce femelle est rendue solidaire de celle-ci avec possibi- lité de déplacement axial au moyen de vis. Cette disposition permet d'une part de réaliser un montage très simple et d'autre part d'effectuer un dosage précis des efforts axiaux exercés par les pièces femalles sur la pièce mâle par serrage de toutes les vis par un même effort exercé au moyen d'une clé dynamométrique. Ce procédé selon l'invention trouve une application particulière- ment intéressante pour la réduction des jeux entre engrenages et notam- ment entre un pignon et une couronne dentée intérieurement, celle-ci constituant alors l'élément mâle du dispositif. Dans le cas d'un réducteur de vitesse à train épicycloîdal par exemple, l'élimination de tout jeu entre les différents engrenages sera obtenue, d'une part par élimination du jeu entre les satellites et le plane- taire, par exemple au moyen d'un montage à excentrique de ces satellites, et d'autre part par élimination du jeu entre les satellites et la couronne dentée fixe à l'aide du procédé selon l'invention. De toute façon l'invention sera bien comprise et d'autres caracté- ristiques seront mises en évidence à l'aide de la description qui soit en référence au dessin schématique annexé dont l'unique figure est une vue en coupe d'un réducteur de vitesse à train épicycloidal "sans jeu" obtenu par application de ce procédé selon l'invention. Ainsi que le montre la figure, le réducteur de vitesse comporte un arbre d'entrée moteur (2) et un arbre de sortie récepteur (3) s'étendant coaxialement au précédent. Ces deux arbres (2, 3) sont montés rotatifs à l'aide de roulements respectivement (5, 6) dans le carter (4) du réducteur qui est en deux parties (4a,4b). L'arbre d'entrée (2) s'élargit à son extrémité pour former deux bras (7) sur chacun desquels est monté un pignon denté (8). Chaque pignon (8) est monté tournant fou autour de son axe (8a) et consitue l'un des satellites du train épicyclo7dal. Les pignons dentés (8) sont en prise avec une couronne (9) à denture intérieure solidaire du carter (4) du réducteur et ils engrènent également avec une couronne dentée (10) solidaire de l'arbre de sortie (3) qui est guidée rotative dans le carter (4) à l'aide d'un roulement (11) et qui constitue le "planétaire du train épicycloîdal. Le jeu entre la couronne dentée (10) et chacun des pignons (8) est annulé à l'aide du dispositif selon l'invention. Cette couronne (10) à denture intérieure (12) présente extérieu- rement une double surface conique (13, 14) de pentes opposées. Elle est serrée par deux brides annulaires (15, 16), présentant chacune un alésage conique respectivement (17, 18) de sens opposés et de même angle au centre, similaire à celui des deux surfaces coniques (13, 14). La bride inférieure (16) est fixée sur la moitié inférieure (4a) du carter (4) au moyen de vis (19) régulièrement réparties sur sa périphérie. La bride supérieure (15) est rendue solidaire de la bride inférieure (16) au moyen de vis (20) régulièrement réparties (tous les 15 dans l'exem- ple du dessin) sur la périphérie des deux brides (15, 16). La bride (15) est déplacée axialement en direction de la bride inférieure (16) par vissage des vis (20) dans celle-ci. De ce fait la réduction du- jeu entre la couronne dentée (10) et les pignons peut être réalisée très simplement: Les satellites (8) et la bride inférieure (16) étant mis en place dans le réducteur, il suffit de mettre en place la couronne dentée (9), en appui par sa face conique (14) sur la face conique associée (18) de la bride inférieure (16), puis la bride supérieure (15), de façon qu'elle soit en appui par sa face conique (17) sur la face conique (13) de la couron- ne (9). Ensuite le vissage des vis (20) provoque le déplacement axial de la bride supérieure (15) vers la bride inférieure (16) et les efforts axiaux ainsi engendrés sont transformés par le biais des surfaces coniques (13, 14, 17, 18) en efforts radiaux de compression sur la couronne dentée (9), et il en résulte une diminution de diamètre intérieur de celle-ci éliminant tout jeu radial entre sa denture et celle des pignons (8). Bien entendu les efforts de serrage sur les vis (20) sont appliqués à l'aide d'une clé dynamométrique, et sont déterminés par le calcul pour chaque diminution de diamètre devant être obtenue. Avec une couronne dentée (9) en acier 42CD4 nitruré et d'un diamètre intérieur de 165 mm, des déformations pouvant aller jusqu'à 0,4 mm ont pu être obtenues, ce qui permet de réduire le jeu de fonction- nement entre la denture de cette couronne (9) et les pignons (8) à moins de 1/100 mm c'est-à-dire d'obtenir un jeu de fonctionnement dit "nul". Pour une couronne (9) dans le même acier 42CD4, les déforma- tions maximales atteintes ont été de: I mm pour un diamètre intérieur de 300 mm 2 mm " " " " 500 mm 3 mm 700 mm En outre la couronne (9) est retenue fixe à l'intérieur du carter (4) par le biais des surfaces coniques des deux brides (15, 16). L'angle des cônes mâle et femelles est calculé de façon que les efforts axiaux transmis par la vis (20) soient transformés en des efforts radiaux d'intensité suffisante pour comprimer la couronne et aussi de façon qu'il soit possible de décoincer la couronne lors du démontage. Dans l'exemple précis du dessin, cet angle est égal à 33 , mais il est compris de façon générale entre 30 et 35 . Afin d'obtenir un réducteur de vitesse totalement "sans jeu" if convient non seulement d'éliminer les jeux entre la couronne dentée fixe (9) et les satellites (8) mais également entre ces mêmes satellites (8) et la couronne dentée (10) mobile, c'est-à-dire "le planétaire". Cette réduction du jeu est obtenue par le- montage des satellites (8). Chaque pignon (8) est monté rotatif, à l'aide du roulement (22), sur un arbre cylindrique (21) dont l'axe constitue l'axe de rotation (8a) des pignons (8) sur eux-mêmes. Chaque arbre (21) est fixé par une extrémité de façon excentrée sur un disque d'excentrique (23), c'est-à-dire de façon que son axe qui constitue l'axe de rotation (8a) des pignons soit décalé par rapport à l'axe (24a) du disque (23). Chaque disque (23) comporte une partie cylindrique (24), dont l'axe constitue l'axe d'excentrique (24a) du disque, apte à tourner dans un alésage correspondant du bras associé (7) de l'arbre d'entrée (2), et une bride (25) de fixation à l'aide d'une vis (26) sur ce bras (7). De cette façon la rotation du disque d'excentrique (23) autour de son axe (24a), provoquera le déplacement radial du pignon (8) associé et permettra par conséquent le réglage de son jeu. Le montage du réducteur de vitesse à train épicycloidal "sans jeu" sera donc effectué de la façon suivante: la couronne dentée (10) est tout d'abord mise en place à l'inté- rieur du carter (4) du réducteur. Les pignons (8) sont alors montés, de façon à engrener avec cette couronne (10) et les jeux (résultants des tolérances de fabrication) entre ces pignons (8) et la couronne (10) sont éliminés de la façon décrite ci-avant à l'aide du réglage par excentri- que. Il ne reste plus alors qu'à mettre en place la couronne dentée fixe (9) et à éliminer les jeux entre celle-ci et les pignons (8) à l'aide des brides (15, 16) selon l'invention. Bien entendu le même réglage par excentrique pourrait être obtenu si l'organe denté mobile engrenant avec les pignons (8) était formé non pas par une couronne mais par une roue dentée. On obtient alors un réducteur de vitesse absolument "sans jeu", qui est particulièrement fiable (et qui n'est notamment pas soumis au tarage de ressorts comme dans la technique connue). Bien entendu la présente invention ne se limite pas au seul exemple d'application montré ici de façon non limitative mais peut être appliquée à la réduction du jeu entre toutes pièces engagées l'une dans l'autre et animées d'un mouvement de rotation l'une par rapport à l'autre. Dans le réducteur de vitesse montré ici, l'écartement des satelli- tes (8) pourrait, afin de réduire le jeu entre ceux-ci et la couronne dentée (10), bien évidemment être réalisé d'une autre façon, de même les efforts de pression exercés par les vis (20) pourraient être réalisés à l'aide d'au- tres moyens de pression tels que des vérins ou un piston annulaire actionné hydrauliquement et apte à exercer une pression uniforme sur l'une des brides, sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1- Procédé pour la réduction du jeu radial entre deux pièces (8, 9) engagées l'une dans l'autre et animées d'un mouvement de rotation l'une par rapport à l'autre, la pièce externe (9) étant fixe, caractérisé en ce qu'il consiste à comprimer radialement.la pièce externe (9) fixe, de façon uniforme sur toute sa périphérie. 2- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la pièce externe (9) présente, extérieure- ment une forme conique (13, 14) et en ce qu'il est prévu au moins une pièce femelle (15, 16) associée de forme annulaire présentant un alésage conique (17, 18) complémentaire de la forme conique de la pièce externe mâle (9) et qui est apte à être enfoncée sur la pièce externe mâle par application d'une force axiale. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce mâle (9) présente extérieurement la forme d'un double cône (13, 14) de pentes opposées et en ce que sa compression est obtenue par le rapprochement axial l'une de l'autre de deux pièces femelles (15, 16) associées de forme annulaire, chacune de ces pièces femelles (15, 16) présentant intérieurement un alésage conique respectivement (17, 18) complémentaire de l'un des cônes respectivement (13, 14) de la pièce mâle (9). 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une (16) des deux pièces (15, 16) est montée fixe et en ce que l'autre piece femelle (15) est rendue solidaire de celle-ci avec possibilité de déplace- ment axial au moyen de vis (20). - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'effort de serrage est le même pour chaque vis (20) et en ce qu'il est appliqué au moyen d'une clé dynamométrique. 6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'angle des surfaces coniques (13, 14, 17, 18) est compris entre 30 et 35 . 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la pièce mâle (9) est en acier de type 42CD4. 8- Réducteur de vitesse à train épicycloidal "sans jeu" caractérisé en ce que la réduction du jeu entre une couronne à denture intérieure fixe (9) et chacun des satellites (8) est obtenue à l'aide du procédé et du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9- Réducteur de vitesse selon la revendication 8, caractérisé en ce que la réduction du jeu entre les satellites (8) et le planétaire (10) du train épicycloïdal est obtenue par un réglage par excentrique (23) de la position des satellites (8).