Brevet FR2675212A1 — publié le 19921016

Jeu de roues dentées à usages hydrauliques et procédé pour son assemblage L'invention concerne un jeu de roues dentées à usages hydrauliques comprenant une couronne dentée à N dents internes et une roue dentée à n-i dents externes, dont le centre est excentré par rapport au centre de la couronne dentée et tourne autour de ce dernier, la roue dentée roulant dans la couronne dentée et un évidement étant prévu sur chaque flanc des dents En outre, l'invention concerne un procédé d'assemblage de ce jeu de roues dentées. Dans un dispositif à rotor hydraulique connu (DE 38 31 283 AI>, les évidements servent à former, lors du mouvement orbital de la roue dentée dans la couronne dentée, non pas une pluralité de chambres relativement petites pour le liquide hydraulique mais seulement deux chambres, c'est-à-dire deux régions de pression Ainsi, une faible résistance à l'écoulement est opposée au liquide hydraulique Les évidements présentent un profil limité essentiellement par deux lignes droites Seul est prévu à l'extrémité de l'évidement situé du côté du pied des dents un bossage constituant un renfort et faisant saillie dans la direction du profil de la dent qui n'est pas modifié On évite ainsi une usure et on améliore la durée de vie et les caractéristiques de fonctionnent du jeu de roues dentées. Les jeux de roues dentées de ce type sont utilisés entre autres comme moteurs hydrauliques Il est souhaitable que ces moteurs fonctionnent avec aussi peu d'usure que possible et avec peu de frottements, c'est-à- dire de manière que l'énergie transmise par le liquide hydraulique soit transformée en énergie mécanique sans pertes. Il est alors habituel de constituer les dents internes sous la forme de rouleaux pouvant tourner librement dans la couronne dentée et éventuellement de les lubrifier Mais il est de plus en plus demandé depuis peu que les moteurs de ce type comportent une possibilité de blocage automatique, c'est-à-dire soient freinés quand l'amenée de liquide hydraulique est interrompue En d'autres termes, il est demandé qu'une force qui s'oppose à la force d'entraînement lorsque cesse la pression hydraulique ne soit pas à même de faire tourner le moteur en sens inverse Par exemple, la charge soulevée par un moteur de ce type doit être maintenue dans sa position soulevée même quand l'envoi de liquide hydraulique est interrompu. L'invention a donc pour but de proposer un jeu de roues dentées déterminant un effet de freinage, en cas d'usure normale, quand la pression hydraulique vient à manquer. Ce but est atteint avec un jeu de roues dentées du type indiqué dans le préambule du fait que la roue dentée présente un surdimensionnement et chaque évidement comprend trois sections courbes successives dont la direction de la courbure est alternée, l'évidement commençant et se terminant avec les mêmes tangentes que le profil normal non modifié des dents. L'effet de freinage est obtenu essentiellement du fait que la roue dentée présente un surdimensionnement Celui-ci est suffisamment important pour que dans des conditions normales elle ne puisse plus effectuer un mouvement orbital sans frottement à l'intérieur de la couronne dentée Des augmentations relativement faibles de la roue dentée normale suffisent pour obtenir ce résultat Mais on prévoit les évidements pour que la roue dentée puisse effectuer un mouvement orbital à l'intérieur de la couronne dentée Ces évidements présentent en raison des trois sections courbes successives dont la direction de la courbure est alternée une forme telle qu'ils peuvent passer sur les dents internes de la couronne dentée lors du mouvement orbital de la roue dentée à l'intérieur de la couronne dentée Mais il est de toute manière nécessaire que la pression soit appliquée de façon appropriée à la roue dentée par le liquide hydraulique Quand la pression cesse, c'est-à-dire quand l'envoi de liquide hydraulique est interrompu, un équilibre des pressions règne entre le côté arrivée et le côté sortie du liquide hydraulique Dans cet état, la roue dentée exerce un frottement relativement important à l'intérieur de la couronne dentée et de ce fait un effet de freinage Cet effet de freinage ne doit pas signifier un blocage de la roue dentée à l'intérieur de la couronne dentée Quand les forces sont élevées, un mouvement de la roue dentée est rendu possible quand les forces d'entraînement surmontent la force de freinage Les évidements se fusionnent avec les flancs des dents. Entre la dent et l'évidement n'existe aucune partie coudée ou formant une arête Le pourtour normal non modifié de la dent est le pourtour de la dent que l'on obtiendrait sans évidements Du fait que les tangentes à l'évidement et au pourtour de la dent aux deux extrémités de l'évidement coïncident, on obtient pendant le fonctionnent une marche très souple et sans usure. De préférence, la profondeur maximale de l'évidement n'est que de quelques centièmes de millimètre La correction de la dent peut être obtenue même par une pénétration très légère dans le profil du pourtour normal non modifié de la dent. De préférence, la profondeur maximale de l'évidement est prévue au sommet de la section courbe centrale Mais ceci ne doit pas nécessairement signifier que l'évidement est de constitution symétrique. Il est également préférable que pendant le fonctionnement, dents internes ne soient pas en contact avec les dents externes dans la région des évidements L'étanchéité entre la roue dentée et la couronne dentée a donc toujours lieu à l'extérieur des évidements Les évidements ont pour effet que la roue dentée peut passer sans problèmes sur les dents internes de la couronne dentée malgré le surdimensionnement. De préférence, la tangente à la position la plus profonde de l'évidement est parallèle à la tangente à la partie normale non modifiée de la dent qui est face à la position la plus profonde Le profil de l'évidement est alors constitué de manière à déterminer un frottement important quand la roue dentée ne reçoit pas la pression et est à l'arrêt, mais ce frottement n'étant pas en principe supérieur à la normale quand le moteur est entraîné par la pression d'un liquide hydraulique. De préférence, une extrémité de l'évidement est définie par un point situé dans la région de la pointe de la dent qui, lors du roulement de la roue dentée à l'intérieur de la couronne dentée, est en contact avec une dent interne de la couronne dentée au moment o la dent externe suivante de la roue dentée vient en contact avec la dent interne suivante de la couronne dentée On obtient ainsi dans la région de la pointe de la dent deux points, sur chacun des flancs de la dent, entre lesquels a lieu un contact entre la dent externe de la roue dentée et la dent interne de la couronne dentée Cette section de la géométrie de la dent est la raison pour laquelle on obtient l'étanchéité entre les dents externes et les dents internes de la couronne dentée Du fait que l'évidement commence directement à proximité de cette région, on est assuré que pendant le fonctionnements c'est-à-dire dans le cas o la roue dentée est entraînée par la pression du liquide hydraulique, une place suffisante devient immédiatement disponible et évite un contact entre la dent externe de la roue dentée et la dent interne de la couronne dentée. Il est également préférable que l'autre extrémité de l'évidement soit défini par un point du flanc de la dent qui vient en contact avec une dent interne de la couronne dentée lors du roulement de la roue dentée à l'intérieur de la couronne dentée au moment o l'autre flanc de la dent vient en contact avec la dent suivante de la couronne dentée Les dents externes de la roue dentée forment avec les dents internes de la couronne dentée une région étanche entre deux zones dont la pression est différente Comme il ne faut que deux zones de pression, toutes les dents n'ont pas à établir simultanément l'étanchéité La géométrie du mouvement orbital, c'est-à-dire du mouvement relatif entre la couronne dentée et la roue dentée, peut être simulé à l'aide de deux cercles qui roulent l'un dans l'autre Le rayon de ces cercles représente l'excentricité, c'est-à-dire la distance entre les deux centres des deux cercles multipliée par le nombre des dents, c'est-à- dire des N dents internes de la couronne dentée ou des n-1 dents externes de la roue dentée Le mouvement comporte alors un centre de rotation qui se déplace le long des deux cercles quand, dans le jeu de roues dentées, la roue dentée tourne par rapport à la couronne dentée L'effet d'étanchéité se manifeste toujours en deux points, l'un des points étant celui de la distance la plus faible entre la surface de la roue dentée et le centre de rotation alors que l'autre point est le point de la plus grande distance entre le centre de rotation et la surface de la roue dentée. Chaque fois que deux points se présentent à la même distance du centre de rotation, l'étanchéité "saute" d'une dent à la suivante. Immédiatement après ce saut de l'étanchéité, la dent interne de la couronne dentée se retrouve face à l'évidement, ce qui fait qu'aucun frottement élevé n'a lieu pendant le fonctionnement. Selon l'invention, il est également revendiqué un procédé pour l'assemblage du jeu de roues dentées qui est caractérisé par le fait que les dents internes sont montées individuellement, la roue dentée après le montage d'une dent interne étant tournée vers une autre position de manière à obtenir une place suffisante pour la dent suivante à monter, les dents internes étant introduites en direction axiale Le jeu de roues dentées peut être ainsi assemblé sans problèmes grâce à ce procédé bien que la roue dentée présente un surdimensionnement, c'est-à-dire ne peut pas être à proprement parler "introduite" à l'intérieur de la couronne dentée. L'invention va maintenant être décrite dans ce qui suit à l'aide d'un mode de réalisation préféré et en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation de principe du jeu de roues dentées; la figure 2 représente une partie agrandie X de la figure 1; la figure 3 permet par des schémas de déterminer les points limites de l'évidement; et la figure 4 montre schématiquement l'assemblage du jeu de roues dentées. Un jeu de roues dentées 1 comprend une couronne dentée 2 et une roue dentée 3 La couronne dentée 2 comprend sept dents internes 4 qui sont constituées dans le cas présent par des rouleaux 5 montés de façon rotative dans un boîtier 15 formant la couronne dentée 2 et qui n'est représenté que schématiquement La roue dentée 3 comprend six dents externes 6 Chaque dent externe 6 comprend une pointe 7 et deux flancs 8, 9 Dans chaque flanc 8, 9 est constitué un évidement 10, 11. La dent externe 6 présente un profil 12 qui est interrompu par les évidements 10, 11 Chaque évidement 10, Il comprend trois sections courbes successives 16, 17, 18 dont la direction des courbures est alternée En commençant par la pointe 7 de la dent, la surface de la dent 6 commence par une section courbe 16 qui est convexe (vue de l'extérieur), c'est-à-dire en direction du centre de la roue dentée 3, puis se poursuit par une autre section courbe 17 qui est concave, c'est-à-dire dont la courbure est orientée vers l'extérieur, et finalement par une troisième section courbe 18 qui est à nouveau convexe Dans les première et troisième sections courbes 16, 18, l'évidement 10, 11 se fusionne sans transition avec le profil 12 de la dent, ceci signifiant qu'aux deux extrémités la dent 6 et l'évidement 10, 11 ont les mêmes tangentes Il en résulte qu'il n'y a pas de partie coudée entre le profil 12 de la dent et l'évidement 10, 11. La tangente 13 au point le plus profond de l'évidement est parallèle à la tangente à la position de la forme normale non modifiée de la dent qui est face à la position la plus profonde En d'autres termes, les deux tangentes peuvent être reliées par une ligne 19 qui est perpendiculaire à ces deux tangentes. La profondeur de l'évidement 10, Il est représentée de façon exagérée En fait, la profondeur maximale de l'évidement n'est que de quelques centièmes de millimètre. L'évidement 10, Il s'étend dans une région représentée par les hachures 20 à la figure 2 Aux deux extrémités de l'évidement 11, la transition entre l'évidement 11 et le flanc 9 ou la pointe 7 de la dent est pratiquement imperceptible. On va maintenant expliquer la position précise de l'évidement 10, 11 en se référant à la figure 3 Le mouvement relatif de la roue dentée 3 et de la couronne dentée 2 peut être représenté par deux cercles 21, 22 qui roulent l'un sur l'autre ou l'un dans l'autre Le cercle interne 21 comprend un centre qui se déplace le long d'un cercle 23 Le rayon du cercle 23 correspond à une excentricité, c'est- à-dire au décalage entre les centres du cercle 21 représentant le mouvement de la roue dentée 3 et le cercle 22 représentant le mouvement de la couronne dentée 2 Le rayon du cercle 21 correspond à l'excentricité multipliée par le nombre de dents de la roue dentée 3. Le rayon du cercle 22 correspond à l'excentricité multipliée par le nombre de dents internes de la couronne dentée 2 Le point de contact entre les deux cercles 21, 22 forme un centre de rotation O qui se déplace le long du cercle 22 quand la roue dentée 3 tourne à l'intérieur de la couronne dentée 2. Quand le jeu de roues dentées est utilisé en tant qu'élément de 1 o refoulement, par exemple en tant que moteur, il existe au moins deux zones de pression dont les pressions sont différentes, qui peuvent être rendues étanches l'une par rapport à l'autre par les dents internes 4 de la couronne dentée 2 et les dents externes 6 de la roue dentée 3 En principe, on n'a besoin dans ce cas que de deux zones de pression et il en résulte que l'étanchéité n'a à être prévue que dans deux positions L'étanchéité a lieu alors dans deux positions définies, à savoir le point A qui constitue le point à la surface de la roue dentée 3 qui est le moins éloigné du point 0, et le point B qui est le point de la surface de la roue dentée qui est le plus éloigné du point 0. La figure 3 a montre une position choisie arbitrairement entre la roue dentée 3 et la couronne dentée 2 A la figure 3 b est représentée une position dans laquelle deux points, à savoir A' et A" sont à la même distance du point de rotation zéro Dans cette position, l'étanchéité saute de la dent externe 4 ' à la dent externe suivante 4 " Aucune étanchéité, c'est-à-dire aucun contact avec les dents internes de la couronne dentée 3, n'est nécessaire au-dessus des points A' et A", c'est-à-dire entre les deux points A' ou A" et la pointe 7 de la dent Les deux points A' et A" forment ainsi sur chaque flanc 8, 9 des dents les limites inférieures de l'évidement 10, 11 La limite supérieure est constituée par le point de la pointe 7 de la dent, qui est représenté en B à la figure 3 La construction des points B' et B" s'effectue de façon analogue à la construction des points A' et A", ceci signifiant que B' et B" sont toujours à la même distance du point O quand l'étanchéité saute de la dent externe 4 ' à la dent externe suivante 4 ", ainsi que cela est représenté schématiquement à la figure 3 c Bien qu'à la figure 3 b soient représentés les points de contact A' et A" ainsi que B pour les dents opposées, on comprendra que l'on peut déterminer une construction de ce type des points limites pour les six dents de la roue dentée 3 La figure 3 c montre le début de la construction pour d'autres dents. La profondeur la plus importante de l'évidement 10, 11 est située dans la région du point de sommet de la section courbe centrale 17 Quand la roue dentée 3 effectue un mouvement orbital à l'intérieur de la couronne dentée 2, les dents internes 4 de la couronne dentée 3 peuvent pénétrer dans l'évidement 10, 11 sur une profondeur telle que les dents internes 4 ne sont pas en contact avec les dents externes 6 dans la région des évidements Il est ainsi possible et malgré un certain surdimensionnement d'obtenir un mouvement orbital de la roue dentée 3 à l'intérieur de la couronne dentée 2 avec le même frottement réduit qu'une roue dentée de dimension adaptée Le préalable dans ce cas est simplement qu'une pression plus élevée règne dans une zone de pression que dans l'autre zone de pression, qui sont séparées l'une de l'autre par l'étanchéité existant entre les dents externes 6 et les dents internes 7 Si un équilibre de la pression règne entre les deux zones de pression, on obtient dans les positions d'étanchéité individuelles, par exemple dans celles qui sont représentées à la figure 2, une friction suffisamment importante entre la roue dentée 3 et la couronne dentée 2 pour que le jeu de roues dentées soit fortement freiné. La figure 4 montre le montage du jeu de roues dentées Les dents internes 4 sont constituées dans ce cas sous forme de rouleaux 5, c'est- à-dire de corps cylindriques qui peuvent tourner librement dans la couronne dentée 2 Grâce à une lubrification appropriée des rouleaux 5 dans la couronne dentée 2, on peut obtenir un frottement qui est très faible Si ce frottement n'est pas gênant, les rouleaux 5 peuvent être remplacés par d'autres corps partiellement cylindriques qui sont montés de façon immobile dans la couronne dentée 2. A la figure 4 a, trois dents internes I, II, III sont déjà montées dans la couronne dentée Une quatrième dent interne va maintenant être montée dans la position libre qui est située sur la droite Mais la place nécessaire au montage manque car la pointe de la dent 7 fait saillie dans la position de montage Pour pouvoir monter la dent interne IV, on fait tourner le rotor 3 sur un angle approprié sur la figure 4 b La position pour la dent interne IV est alors suffisamment libérée pour qu'un évidement 10 du rotor 3 soit disponible et pour que la dent interne IV puisse y être introduite. Pour pouvoir monter la dent interne V de la couronne dentée 2, on fait tourner à nouveau le rotor 3 de manière qu'un évidement correspondant du rotor 3 vienne face à la position de montage de la dent interne V (figure 4 c) Il en va de même pour les dents internes VI et VII qui peuvent être mises en place après une rotation du rotor (figures 4 d, 4 e) La mise en place des dents internes s'effectue en direction axiale, les dents internes étant enfoncées dans la couronne dentée 2 parallèlement à l'axe de rotation de la roue dentée 3. REVENDICATIONS I Jeu de roues dentées à usages hydrauliques comprenant une couronne dentée à N dents internes et une roue dentée à n-1 dents externes, dont le centre est excentré par rapport au centre de la couronne dentée et tourne autour de ce dernier, la roue dentée roulant dans la couronne dentée et un évidement étant prévu sur chaque flanc des dents, caractérisé en ce que la roue dentée ( 3) présente un surdimensionnement et chaque évidement ( 10, 11) comprend trois sections courbes successives ( 16, 17, 18) et commence et se termine avec les mêmes tangentes que le profil normal non modifié des dents. 2 Jeu de roues dentées selon la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur maximale de l'évidement ( 10, 11) est de quelques centièmes de millimètre. 3 Jeu de roues dentées selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la profondeur maximale de l'évidement ( 10, 11) est située au point de sommet de la section courbe centrale ( 17). 4 Jeu de roues dentées selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pendant le fonctionnement, les dents internes ( 4) ne sont pas en contact avec les dents externes ( 6) dans la région des évidements ( 10, 11). Jeu de roues dentées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tangente ( 13) au point le plus profond de l'évidement est parallèle à la tangente ( 14) au point de la forme normale non modifiée ( 12) de la dent qui est à l'opposé du point le plus profond. 6 Jeu de roues dentées selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une extrémité de l'évidement est définie par un point (B', B") dans la région de la pointe (B) de la dent, qui vient en contact avec une dent interne ( 4 ') de la couronne dentée ( 2) lors du roulement de la roue dentée ( 3) sur la couronne dentée ( 2) au moment o la dent externe suivante ( 6 ') de la roue dentée ( 3) vient en contact avec la dent interne suivante ( 4 ") de la couronne dentée ( 2). 7 Jeu de roues dentées selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'autre extrémité de l'évidement ( 10, 11) est définie par un point (A', A") sur les flancs ( 8, 9) de la dent, qui vient en contact avec une dent interne ( 4) de la couronne dentée ( 2) lors du roulement de la roue dentée ( 3) sur la couronne dentée ( 2) au moment o l'autre flanc ( 9, 8) de la dent vient en contact avec la dent suivante de la couronne dentée ( 2). 8 Procédé d'assemblage du jeu de roues dentées selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les dents internes (I-VII) sont montées individuellement, la roue dentée ( 3) étant tournée après montage de chaque dent interne vers une autre position de manière à obtenir de la place pour la dent interne suivante à monter, et en ce que les dents internes sont introduites en direction axiale.