Brevet FR2642129A1 — publié le 19900727

Dans tout mécanisme il est nécéssaire d'adapter le couple et la vitesse de l'organe moteur au couple et à la vitesse de l'organe que l'on veut animer. De très nombreux brevets décrivent de tels dispositifs qui mettent en oeuvre des trains d'engrenages lourds, encombrants et coûteux, pour réaliser des réducteurs, multiplicateurs, variateurs ou boites de vitesse, dont les rapports de réduction ne peuvent prendre que des valeurs discrètes. L'invention décrite ci-après permet de réaliser des dispositifs d'adaptation qui sous une taille modeste permettent des rapports de réduction ou de multiplication quel conoues pouvant atteindre des valeurs élevées pour un colt de réalisation, un poids et un volume faible. D'une manière générale, la présente invention se compose de deux ensembles de roulement. Un ensemble de roulement est classiquement composé d'un chemin de roulement - intérieur, d'un chemin de roulement extérieur, d'organe de roulement ( billes par exemple et d'une cage qui maintient les organes de roulement en place. Dans la présente invention, les deux ensembles de roulement sont solidarises par deux liens qui réunissent deux des quatre éléments définis ci-dessus, et diffèrent par au moins une dimension de leurs caractéristiques géométriques. Une version préférée de l'invention est mcntrée figure 1 et permet d'en indiquer les avantages et d'en décrire le fonctionnement. La figure 2 montre une variante de l'invention. La figure 3 montre un exemple d'application à un motoréducteur. Sur la figure 1 qui n'est qu'un exemple non limitatif de réalisation, on a repré- senté en 10 l'arbre moteur, et en 20 l'arbre récepteur. L'arbre 1C porte deux ensembles de roulement - ici à billes, mais on pourrait envisager des ensembles de roulement a' rouleaux coniques, cylindriqes, ou sphériques, à deux rangées, ou à contact oblique, ou en butée, etc...Le premier est constitué d'un chemin de roulement extérieur 11 porté par un support 16 dont la forme varie en fonction de l'utilisation du dispositif, d'un chemin de roulement intérieur 12 composé de deux parties 12a et 12b montées "glissant juste" sur l'arbre 10, de billes 13, et d'une cage 14 qui est commune aux deux ensembles. Le second ensemble de roulement est composé d' m chemin de roulement extérieur 21 solidaire de l'arbre de sortie 2C, d'un chemin de roulement intérieur 22 composé de deux parties 22a et 22b montées "glissant juste" sur l'arbre 10, de billes 23, et de la cage ld commune aux deux ensembles. Dans cet exemple les pièces Il et 21 sont identiques, ainsi que les billes 13 et 23, ces caractéristiques n'étant pas limitatives. L'ensemble pourra être protégé par un carter et des joints, non représentée, propres a l'utilisation du dispositif. ainsi qu'il est dit plus haut, les deux assembles de roulement sont rendus scli daires par deux liens : d'une part la cage qui leur est commune, d'autre part leurs chemin de roulement intérieur grâce a la goup-lle 15 et au ressort 17 - ici une rondelle élastique, mais la forme et la matière ne sont pas limitatives - serrE ar l'écrou le sur l'arbre Un ventage d'une telle disposition est de réaliser un dispositif dont les jeux sont nuls et dont l'usure est rattrapée automatiquement. En conséquence le fonctionnement s'effectue sans bruits ni vibrations. Un autre avantage d'une telle dispsition est de réaliser un limiteur d'effort dont le seuil est réglable en comprimant le ressort, sans pièces supplémentaires. La goupille 14 peut être remplacée par un collage des pièces 12b et 22a ou en les usinant d'une seule pièce ou par tout autre moyen rendant solidaire en rotation les pièces 12b, 22a, et 10. Le fonctionnement correct de la présente invention ne peut être obtenu que si les jeux sont nuls. Tout dispositif autre que celui décrit, dont le rôle est de supprimer ces jeux, ne constitue qu'une variante de la présente invention. D'autre dispositifs conformes à l'invention peuvent être conçus en rendant solidaire d'autres parties des ensembles de roulement, par exemple la cage du premier ensemble et un des chemin de roulement du second, ou tout autre combinaison, sans limitations, que l'utilisation du dispositif rendrait souhaitable. Comma ila été dit plus haut,il faut que les deux ensembles de roulement diffèrent par au moins une de leurs dimensions géométrique. Dans l'exemple décrit, on a choisi de différencier les diamètres des chemins de roulement intérieur. Une possibilité de réaliser cette condition est de faire rouler les billes sur deux troncs de cône coaxiaux de conicité opposée, et d'adopter pour chacun des deux ensembles de roulement une conicité qui lui est rompre. un avantage d'une telle disposition réside dans la facilité d'un usinage économique des pièces. En fonctionnement, les vitesses des différents éléments d'un ensemble de roulement sont liées par la formule de Willis où l'on a : wl vitess angulaire du chemin de roulement intérieur vitesse angulaire du chemin de roulement extérieur u vitesse angulaire de la cage d1 diamètre du chemin de roulement intérieur d2 diamètre du chemin de roulement extérieur Appliqué au présent exemple où l'on a : w vitesse angulaire de l'arbre 2C w vitesse angulaire de l'arbre 10 d1 diametre du chemin de roulement intérieur du premier ensemble d1 diamètre du chemin de roulement intérieur du deuxième ensemble Un avantage que montre le calcul, est qu'en inversant dl et d1 , w devient négatif. Cela signifie que selon la position des chemins de roulement intérieur, dans cet exemple, le dispositif peut être direct ou rétrograde, sans pièce supplémentaire ce qui est un avantage économique. Un autre avantage est la réalisation aisée de n'importe quelle valeur rationelle du rapport des vitesses w et w par un choix judicieux des dimentions. e s Â titre d'exemple, si l'on prend, dans le dispositif décrit ici, des troncs de cône d'angles au sommet de 600 et 700 > un diamètre de de 40 mm et des billes de 5 mm de diamètre, on obtient : ws = 0,025 we soit un rapport de réduction de 1/40. Enfin en considérant la figure 1 dans son ensemble, on constate deux avantages de l'invention dans son faible volume et son faible poids. Les variantes de la présente invention sont nombreuses : le ressort peut comprimer les chemins de roulement extérieur eux-même en deux parties ; les chemins de roulement peuvent être monoblocs et simplement coniques ; toutes les combinaisons des dimensions des chemins de roulement intérieur et extérieur, et des organes de roulement restent possibles sans sortir du cadre de l'invention. La figure 2 montre un autre exemple de réalisation où les chemins de roulement intérieur 12 et 22 sont identiques, les billes 13 et 23 ayant des diamètres différents ainsi que as chemins de roulement extérieurs de diamètre différent. Les jeux sont rattrapé par un ressort - 17 en matiere élastomère qui assure la solidarisation en rotation des pieces 12, 22 et 10. La figure 3 montre un-exemple d'application dans le cas de la réduction de vitesse d'un moteur. On note un avantage économique supplémentaire dans le fait qu'un des deux ensembles de roulement sert également de palier au moteur. L'inventíon trouve son emploi dans tous les mécanismes où, par exemple, un réducteur de vitesse de faible poids ou boc marché est nécescaire : - appareils de levages, treuils - transmission de mouvement dans les machines outils - transmission de mouvement dans les cycles, les automobiles, réducteurs de moteur d'essuie-glaces, de l've-vitre - servomécanismes et micromécanismes d'une manière particulière s'il sont embarqués Il demeure bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux divers exemples décrits ou cités, mais qu'elle englobe toute les variantes ou combinaisons ou imbrications de tout ou partie d'non ou de plusieurs dispositifs pour réaliser par exemple des boites de vitesses ou des variateurs de vitesse ou de couple. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'adaptation de vitesse et de couple, caractérisé en ce qu'il se compose de deux ensembles de roulement (11, 12, 13, 21, 22, 23) rendus partiellement solidaires par deux -liens (14, 15, 17) réunissant chacun une partie du premier ensemble à une partie du second ensemble, et en ce que les deux ensembles de roulement diffèrent par au moins une de leurs dimensions géométriques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par des moyens agissant pour supprimer les jeux entre les chemins de roulement (11, 12, 21, 22) et les organes de roulement (13, 23) des deux ensembles de roulement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens supprimant les jeux résident dans la géométrie des pièces. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens pour supprimer les jeux résident dans la disposition des pièces. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens supprimant les jeux comprennent un organe élastique (17) agissant sur des parties des ensembles de roulement. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chemins de roulement intérieurs (12, 22) des deux ensembles de roulement sont reliées ensemble et sont montés sur l'arbre moteur (10), alors que l'un des chemins de roulement extérieurs (21) est solidaire de l'arbre mené (20) et que les organes de roulement (13, 23) sont reliés ensemble par un lien (14). 7. Dispositif - selon la revendication 6, caractérisé en ce que les chemins de roulement intérieurs (12, 22) sont chacun réalisés en deux parties (12a, 12b, 22a, 22b) montées glissantes sur l'arbre moteur (10), lesdits chemins de roulement intérieurs étant pressés l'un contre l'autre par un ressort (17). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les chemins de roulement intérieurs (12, 22) sont chacun réalisés en deux parties (12a, 12b, 22a, 22b), laliaison entre lesdits chemins de roulement intérieurs étant réalisée par un ressort (17) en matière élastomère pressé entre les parties (12b, 22a) contiguës des deux roulements intérieurs. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les chemins de roulement extérieurs (11, 21) et les organes de roulement (13, 23) sont identiques, alors que les chemins de roulement intérieurs (12, 22) sont différents entre eux. 10. Dispositif selon la revendication . 8, caractérisé en ce que les chemins de roulement intérieurs (12, 22) sont identiques alors que d'une part les organes de roulement (13, 23) et d'autre part les organes de roulement extérieurs (11, 21) ont des diamètres différents.