Brevet FR2862118A1 — publié le 20050513

L'invention concerne un dispositif pour le rattrapage des jeux de dents entre deux pignons et un arbre d'entraînement comportant un tel dispositif. Dans un moteur à combustion, les forces d'inertie piston-biellevilebrequin sont équilibrées naturellement, mais l'équilibrage des forces d'inertie résiduelles du second ordre sont réalisées par deux arbres d'équilibrage pourvus de pignons tournant à deux fois le régime moteur. Les arbres d'équilibrage ont des sens de rotation opposés et sont entraînés par un volant disposé sur le vilebrequin. Le vilebrequin entraîne le pignon menant et celui-ci entraîne le pignon mené. En raison des imperfections d'usinage et en raison de l'acyclisme du vilebrequin, l'ensemble formé par le vilebrequin et les deux arbres d'équilibrage est générateur de bruits résultant du claquement de la denture d'engrenage. Des effets semblables se produisent également dans d'autres systèmes d'engrenage, tels que par exemple l'entraînement des arbres à cames ou un ensemble de pignons d'une boîte de vitesses, ces systèmes étant également soumis à de l'acyclisme. Il a déjà été essayé de remédier aux inconvénients décrits plus haut. Ainsi il y a des systèmes utilisant un réglage de l'entre-axe des engrenages par des cales ou un appairage au moment de l'usinage. Selon une autre solution, on rattrape les jeux de denture par des systèmes contra-rotatifs au moyen de ressorts annulaires. Toutefois, ces systèmes se sont avérés être insuffisant lorsque les forces agissant sur la denture étaient élevées. De plus, ces systèmes demandaient des usinages de précision, ce qui augmentait les coûts de production et le prix du système d'engrenage. Ainsi, le but de l'invention est de proposer un dispositif qui permette de rattraper les jeux de dents entre deux pignons de manière simple et fiable et avec des moyens de faible coût. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif pour le rattrapage des jeux de dents entre un premier pignon et un deuxième pignon engrenant avec le premier. Ce dispositif comprend outre le premier pignon, un pignon secondaire associé au premier pignon et monté sur le même axe de rotation que ce dernier. Le pignon secondaire est susceptible d'être angulairement décalé par rapport au premier pignon. A cet effet, le premier pignon et le pignon secondaire sont pourvus chacun, sur deux faces en regard, d'un évidement allongé, les deux évidements étant orientés suivant deux axes longitudinaux différents et conformés pour recevoir ensemble un corps mobile. Ce corps mobile, par exemple une bille en acier, est destiné à se déplacer dans ces évidements, lorsque le premier pignon et le pignon secondaire sont en rotation, sous l'effet de la force centrifuge afin d'obtenir un décalage angulaire du pignon secondaire par rapport au premier pignon. Le dispositif de l'invention constitue ainsi un système anti-claquements de pignon qui met en oeuvre deux pignons montés sur un même axe de façon que l'un de ces deux pignons transmet le couple et l'autre sert à rattraper le jeu à la denture qui est générateur de bruit. Grâce à la disposition des évidements et l'action du corps mobile qui se déplace dans ces évidements, on obtient une contre-rotativité du pignon secondaire par rapport au pignon transmettant le couple. En effet, lorsque les deux pignons associés sont en rotation, le corps mobile est entraîné, par l'effet des forces centrifuges, dans la direction radiale vers l'extérieur. Il se déplace alors dans l'évidement du premier pignon. En même temps, le corps mobile cherche à se déplacer dans l'évidement correspondant du pignon associé, c'est-à-dire dans l'évidement du pignon secondaire. Comme les deux évidements sont orientés dans des directions autres que la direction radiale et opposées l'une par rapport à l'autre, le déplacement du corps mobile dans l'évidement 2862118 3 du premier pignon entraîne, par son déplacement simultané dans la rainure du pignon secondaire, un décalage angulaire du pignon secondaire par rapport au premier pignon. L'envergure du déplacement du corps mobile se règle automatiquement en fonction de la dimension du jeu entre les dents. En effet, la force centrifuge entraîne le corps mobile radialement vers l'extérieur jusqu'à ce que le décalage angulaire entre les deux pignons associés réduise le jeu entre les pignons associés et le pignon entraîné par ceux-ci à zéro. Lorsque le jeu augmente, ou au contraire diminue, pendant un tour de pignon, le corps mobile est poussé davantage vers l'extérieur, ou au contraire est repoussé vers l'intérieur. Cette disposition de l'invention est particulièrement avantageuse pour au moins trois raisons: Premièrement, l'usinage des pignons pour obtenir les évidements demande peu de précision. Deuxièmement, le montage est plus simple que le réglage de l'entre-axe d'engrenage ou la mise en place d'un ressort annulaire. Troisièmement, le dispositif de l'invention ne craint pas l'usure. En effet, puisque le décalage angulaire entre le premier pignon et le pignon secondaire est un décalage relatif réglé par le jeu momentané de la denture, le système fait abstraction de tout moyen de positionnement. En conséquence, tout agrandissement du jeu à la suite d'une usure de la denture ou un élargissement des évidements par usure des parois ou une réduction des dimensions du corps mobile par usure n'entrave aucunement le bon fonctionnement du dispositif de rattrapage selon l'invention. Le dispositif de l'invention peut se présenter selon différents modes de réalisation qui comprennent l'une ou l'autre des caractéristiques ciaprès, considérées isolément ou selon toute la combinaison techniquement possible - les deux évidements constituent des pistes opposées pour le corps mobile, leurs axes formant un angle approprié, non nul, choisi en fonction de la force nécessaire au décalage des deux pignons, par exemple un angle droit. - les deux évidements reçoivent également un corps élastique exerçant sur le corps mobile une force radiale vers l'extérieur des pignons associés, de manière à ce que, lorsque les pignons associés sont en rotation, cette force radiale élastique s'ajoute à la force centrifuge. - le corps allongé est une bille. - le corps élastique est un ressort hélicoïdal. - le premier pignon et le pignon secondaire sont pourvus d'un nombre égal d'évidements, par exemple deux ou trois, et d'un nombre correspondant d'éléments mobiles. Le but de l'invention est également atteint avec un arbre d'entraînement pour un système comportant au moins deux pignons engrenant l'un avec l'autre, cet arbre d'entraînement comprenant un dispositif de rattrapage tel que décrit ci avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention telle que décrite plus haut ressortiront de la description ci-après de quelques modes de réalisation. Cette description sera faite en référence aux dessins dont. - la figure 1 montre, en une vue axiale, un piston relié à un vilebrequin portant un pignon qui est en engrenage avec un pignon comportant un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessous de la disposition représentée sur la figure 1; - la figure 3 est une vue partiellement en coupe dans un plan axial, d'un arbre d'équilibrage comportant 35 le dispositif selon l'invention; - la figure 4 est une vue axiale du pignon représenté sur la figure 3 avec, en détail, sur - la figure 4A, de la denture des pignons engrenant; et - les figures 5 à 7 montrent des variantes des pignons représentés sur la figure 4. Dans un moteur à combustion à cylindres, les forces d'inertie de la chaîne de transmission piston 1 - bielle 2 - vilebrequin 3 sont équilibrées naturellement par la disposition des pistons et bielles du moteur agissant sur ce vilebrequin et ses contrepoids. L'équilibrage des forces d'inertie résiduelles du second ordre est réalisé par deux arbres d'équilibrage 4, 5 tournant à deux fois le régime du moteur. Ces arbres d'équilibrage ont des sens de rotation opposés et sont entraînés par un volant 6 ayant une denture 7, disposé sur le vilebrequin 3. Le vilebrequin 3 entraîne moyennement le volant 6 un premier pignon 8 ayant une denture 9, disposée sur l'arbre d'équilibrage 4. Le pignon 8 est également appelé le pignon "menant". Le pignon 4 entraîne un deuxième pignon 10 ayant une denture 11, disposée sur l'arbre d'équilibrage 5. Le pignon 10 est également appelé le pignon "mené". La figure 2 montre, en une vue dirigée transversalement par rapport aux axes de rotation des pignons, la disposition et l'engrenage du volant 6 du vilebrequin et des pignons 8 et 10 des arbres d'équilibrage 4, 5. Comme cela est représenté plus particulièrement sur la figure 3, un pignon secondaire 12 ayant une denture 13 est associé au premier pignon 8. Le pignon secondaire 12 est monté sur le même axe de rotation A que le premier pignon 8. Le pignon secondaire 12 est monté sur l'axe A de manière telle qu'il puisse être décalé angulairement par rapport au premier pignon 8. Le premier pignon 8 et le pignon secondaire 12 sont pourvus, sur leurs deux faces 14 et 15 en regard, d'un évidement allongé référencé respectivement 16 et 17. Les deux évidements 16, 17 sont orientés suivant deux axes longitudinaux B, C différents formant chacun un angle aigu a, [3 par rapport à une direction radiale R du premier pignon 8 et du pignon secondaire 12. De plus, les deux axes longitudinaux B, C sont orientés opposés l'un par rapport à l'autre. Les évidements 16, 17 sont conformés pour recevoir ensemble un corps mobile 18 qui est destiné à se déplacer dans ces évidements sous l'effet de la force centrifuge lorsque l'arbre d'équilibrage 4 est en rotation. Lorsque l'arbre d'équilibrage 4 est en rotation, la force centrifuge pousse le corps mobile 18, qui est avantageusement une bille, dans une direction radiale R vers l'extérieur. En raison de l'orientation de l'évidement 16 du pignon 8 entraîné par le volant 6, le mouvement de la bille 18 reçoit une composante angulaire d'angle (3, donc vers le bas dans la représentation de la figure 4. Toutefois, le mouvement de la bille 18 est d'abord empêché par l'évidement 17 orienté selon l'angle opposé a. Cet empêchement est annulé grâce au fait que le pignon 12 peut effectuer une contre-rotation par rapport à la direction de rotation du pignon 8. La bille 18 peut ainsi se déplacer dans le sens de l'évidement 16, déplacement qui entraîne un déplacement simultané de la bille 18 dans l'évidement 17. C'est ce déplacement en réaction dans l'évidement 17 qui entraîne le pignon secondaire 12 en contre-rotation et crée par cela un décalage angulaire entre le premier pignon 8 et le pignon secondaire 12. Le degré de recouvrement des dentures correspondantes 9 et 13 du premier pignon 8 et du pignon secondaire 12 dépend du jeu entre le premier pignon 8 et le deuxième pignon 10. En effet, le but du décalage angulaire entre le premier pignon 8 et le pignon secondaire 12 est d'adapter la largeur des dents du pignon 8 (mesurée dans le sens circonférentiel du pignon) de manière variable à la largeur de l'espace entre deux dents successives de la denture du pignon 10, dans lequel les dents du pignon 8 engrènent. En conséquence, le décalage angulaire croît jusqu'à ce que les dents de l'association des pignons 8 et 12 remplissent l'espace interdentaire des dents du pignon 10. Lorsque cet espace se réduit, par exemple en raison de l'échauffement des pignons, les dentures du premier pignon 8 et du pignon secondaire 12 sont repoussées vers un recouvrement plus grand. Il s'en suit une réduction du décalage angulaire entre le premier pignon 8 et le pignon secondaire 12 obtenue par le déplacement inversé de la bille 18 vers l'axe commune A de ces deux pignons associés. Sur la figure 4, le mouvement radial de la bille 18 lors d'une augmentation du décalage angulaire entre le premier pignon 8 et le pignon secondaire 12 est indiqué par une flèche R1 et le décalage angulaire relatif entre le premier pignon 8 et le pignon secondaire 12 par les flèches R2 et R3. En ce qui concerne la transmission des forces rotatives entre les pignons 8 et 10, le premier pignon 8 continue d'entraîner le deuxième pignon 10 pendant que la denture 13 du pignon secondaire 12 réduit le jeux entre les dentures engrenant à zéro. Les figures 3 et 4 montrent par ailleurs une deuxième paire d'évidements 19, 20 essentiellement trapézoïdale et orientés de manière opposée. Les évidements 19, 20 sont conformés pour recevoir un corps mobile 21, selon la représentation des figures 3 et 4 une bille, ainsi qu'un corps élastique 22 sous la forme d'un ressort hélicoïdal. Le fonctionnement de cette disposition d'évidements et de la bille correspond à celui des évidements 16, 17 et de la bille 18. La force radiale élastique exercée sur le corps mobile 21 par le corps élastique 22 s'ajoute à la force centrifuge lorsque l'arbre d'équilibrage 4 est en rotation. L'effort généré par ce corps élastique permet d'avoir un effort minimum dans les phases de démarrage du moteur, lorsque la force centrifuge est faible. Afin de ne pas surcharger la figure 4, l'indication des axes longitudinaux effectifs pour l'interaction avec la biellette 2 tout comme les directions de décalage angulaire sont omises, puisqu'elles correspondent aux axes et aux directions de décalage représentés en référence aux évidements 16, 17. L'ensemble d'évidements 16, 17 et bille 18, d'une part, et l'ensemble d'évidements 19, 20, bille 21 et ressort 22, d'autre part, ont un fonctionnement analogue aussi dans le sens que le mouvement de la bille respectivement 18 et 21 est réversible. En effet, si le jeu entre les dentures du premier pignon et du deuxième pignon diminue, le décalage entre les dentures du pignon secondaire et le premier pignon est réduit et les deux pistes formées par les deux évidements 16, 17 ou 19, 20 repoussent la bille correspondante 18 ou 21 vers le centre du pignon. Comme cela est représenté sur les figures 5, 6 et 7, le dispositif de rattrapage selon l'invention peut comporter une ou plusieurs billes avec les paires d'évidements correspondantes, selon l'effort que l'on souhaite obtenir à la denture. Ainsi, la figure 5 représente une variante selon laquelle le premier pignon 8 et le pignon secondaire 12 comportent des évidements 16, 17 et une bille 18, donc sans ressort hélicoïdal. Selon la figure 6, les pignons associés 8, 12 sont pourvus d'une paire d'évidements 16, 17 avec bille 18 et de deux paires d'évidements 19, 20 avec bille 21 et ressort hélicoïdal 22. Selon la figure 7, les pignons associés 8, 12 sont pourvus de deux paires d'évidements 16, 17 avec bille 18 et d'une paire d'évidements 19, 20 avec bille 21 et ressort 22. Bien que cela ne soit pas représenté sur les dessins, le dispositif de rattrapage selon l'invention peut également comporter deux ou plus de paires d'évidements 16, 17 avec bille 18 ou deux ou plusieurs paires d'évidements 19, 20 avec bille 21 et ressort 22. Le choix de l'un ou l'autre des deux ensembles évidements/bille ou de toute combinaison de ces deux types dépend essentiellement de l'effort que l'on doit engendrer pour réduire à zéro le jeu entre les dentures. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le rattrapage des jeux de dents entre un premier pignon (8) et un deuxième pignon (10) 5 engrenant avec le premier (8), caractérisé en ce qu'au premier pignon (8) est associé un pignon secondaire (12) monté sur un même axe de rotation (A) que le premier pignon (8) et susceptible d'être angulairement décalé par rapport à celuici (8), le premier pignon (8) et le pignon secondaire (12) étant pourvus, sur deux faces (14, 15) en regard, d'un évidement allongé (16, 17), les deux évidements (16, 17) étant orientés suivant deux axes longitudinaux (B, C) différents et conformés pour recevoir ensemble un corps mobile (18) destiné à se déplacer dans ces évidements (16, 17) sous l'effet de la force centrifuge afin d'obtenir un décalage angulaire du pignon secondaire (12) par rapport au premier pignon (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux évidements (16, 17) constituent des pistes opposées pour le corps mobile (18), leurs axes (B, C) formant un angle non nul, avantageusement un angle droit. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux évidements (19, 20) reçoivent également un corps élastique (22) exerçant sur le corps mobile (21) une force radiale vers l'extérieur des pignons associés (8, 12), de manière à ce que, lorsque les pignons associés (8, 12) sont en rotation, cette force radiale élastique s'ajoute à la force centrifuge. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps allongé (18, 21) est une bille. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps élastique (22) est un ressort hélicoïdal. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier pignon (8) et le pignon secondaire (12) sont pourvus d'un nombre égal d'évidements (16, 17; 19, 20) et d'un nombre correspondant de corps mobiles (18; 21). 7. Arbre d'entraînement pour un système comportant au moins deux pignons (8, 10) engrenant l'un avec l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de rattrapage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.