Brevet FR2948985A1 — publié le 20110211

L'invention concerne un dispositif de transmission de couple tel qu'un réducteur, permettant de transmettre un couple entre un moteur et l'essieu d'un véhicule, comme un véhicule ferroviaire ou un poids-lourd. Le réducteur est un dispositif accouplé à l'arbre de sortie d'un moteur. II comprend une roue dentée solidaire en rotation de l'extrémité de l'arbre de sortie du moteur, un ou plusieurs engrenages entraînés par cette roue dentée, le dernier engrenage étant solidaire d'un arbre de sortie de réducteur transmettant le couple moteur dé-multiplié ou réduit aux roues d'un essieu d'un véhicule. L'ensemble est enfermé dans un carter et isolé de l'extérieur par des joints d'étanchéité. L'extrémité de l'arbre moteur et la roue dentée sont montés en rotation par rapport au carter au moyen de roulements mécaniques, à billes ou à rouleaux. Le fond du carter est conformé de manière à constituer une réserve d'huile. Cette huile est remontée par les dentures de la roue dentée lors de la rotation de celle-ci depuis le fond du carter et est projetée en partie haute vers les parois du carter par la force centrifuge. Elle redescend vers les roulements via des goulottes pratiquées sur les parois du carter (cette opération est appelée � lubrification par barattage � ou � barbotage � ). De cette manière, les roulements sont en permanence lubrifiés lorsque l'arbre et la roue dentée sont en rotation. La lubrification peut toutefois s'avérer insuffisante lors du démarrage du réducteur. En effet, après une période d'arrêt suffisamment longue, il n'y a plus d'huile sur les parois du carter et la lubrification des roulements n'est pas assurée car seul un film d'huile subsiste dans les roulements. Une solution de l'état de la technique est d'augmenter le niveau d'huile dans le fond du carter jusqu'à la partie inférieure du roulement (au milieu de l'arrête du roulement) mais souvent ce niveau conduit à une quantité d'huile très importante. II s'ensuit un échauffement trop élevé de la température de l'huile de réducteur, ce qui augmente les risques de grippage des dentures. II est connu du document US 4,952,077 un réducteur comportant un carter présentant deux parois latérales et un fond, formant réserve d'huile et une roue dentée fixée sur un arbre. L'arbre est mobile en rotation par rapport au carter au moyen d'un roulements à billes logé dans une des parois latérales. Le réducteur comporte en outre un disque annulaire fixe disposé entre le roulement à billes et la roue dentée. Le disque est fixé sur la face intérieure de la paroi latérale logeant le roulement à billes. II comporte un ensemble complexe de passages et de chambres communiquant avec des passages et chambres pratiquées dans la paroi latérale du carter pour permettre la lubrification du réducteur par barattage. II comporte également en regard de la partie basse du roulement, un dispositif de réservoir d'huile formé par une rainure pratiquée sur la face du disque orientée vers la face intérieure de la paroi latérale. Ce disque est particulièrement encombrant, alourdit inutilement le réducteur et il est complexe à réaliser. L'un des buts de l'invention est de pallier les inconvénients des solutions de l'état de la technique en proposant un dispositif de transmission de couple assurant une lubrification de ces roulements efficace au démarrage comme en opération continue, qui soit de conception simple et qui minimise les modifications à apporter au dispositif de transmission de couple. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de transmission de couple comprenant un carter présentant deux parois latérales délimitant une chambre de confinement, une roue dentée disposée dans la chambre de confinement mobile en rotation autour d'un axe de rotation par rapport au carter au moyen d'au moins un roulement logé dans l'une des parois latérales du carter, et au moins un dispositif de rétention d'huile pour la lubrification du roulement, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments de fixation amovibles du dispositif de rétention d'huile sur le carter, ces éléments de fixation comportant un organe de commande accessible depuis l'extérieur de la chambre de confinement. Selon d'autres caractéristiques, - le dispositif de rétention d'huile est fixé sur la paroi latérale du carter qui reçoit le roulement, à une hauteur inférieure à celle de l'axe de rotation, dans un espace situé entre la paroi latérale et la roue dentée, - le dispositif de rétention d'huile est constitué par une plaque comprenant une gorge débouchant sur l'une de ses faces et des perçages aptes à recevoir les éléments de fixation, - la face comportant la gorge est disposée contre la face intérieure de la paroi latérale de manière à ce que le plan de la gorge soit sensiblement au même niveau que le plan d'appui de la bague extérieure des roulements sur la paroi latérale qui la reçoit, - les éléments de fixations sont des vis et les organes de commande sont constitués par les têtes des vis, - le dispositif de transmission de couple comporte deux roulements à rouleaux coniques inclinés par rapport à l'axe de rotation, le centre de rotation de chaque roulement étant disposé sur l'axe de rotation à l'extérieur de la chambre de confinement. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe du dispositif de transmission de couple conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de rétention d'huile selon l'axe B-B de la figure 1, - La figure 3 est une vue en coupe du dispositif de rétention d'huile selon l'axe C-C de la figure 1. 15 Le dispositif de transmission de couple illustré sur la figure 1 est par exemple un réducteur à couple conique pour un véhicule ferroviaire. Ce réducteur comprend ici un carter 2 formé d'une carcasse présentant une paroi latérale 4, orientée côté pont (non représenté sur la figure 1, disposé sur le côté gauche), un fond 6 et un 20 capot 8. Le carter 2 est fermé du côté opposé au pont par un couvercle 10, qui constitue la deuxième paroi latérale 10 du carter. Un joint 12 assure l'étanchéité du carter lorsque la carcasse et le couvercle 10 sont assemblés. Les faces intérieures du carter 2 délimitent ainsi une chambre de confinement C. Les parois latérales 4 et 10 logent chacune un roulement à rouleaux 14, 16. La bague extérieure de chaque 25 roulement est solidaire de la paroi latérale qui la reçoit, tandis que la bague intérieure est solidaire du moyeu 18 d'une roue dentée 19 disposée dans la chambre de confinement C. Le moyeu 18 est lié en rotation à l'extrémité d'un arbre moteur 20 équipé d'un pignon (non représenté) du moteur adjacent au réducteur, au moyen de cannelures et d'une vis 22 disposée du côté opposé au pont. 30 Les roulements sont de type à rouleaux coniques. Les rouleaux sont inclinés par rapport à l'axe de rotation A des roulements et de l'arbre moteur, le centre de rotation de chaque roulement 14, 16 étant situé sur l'axe de rotation A, à l'extérieur du carter 2. Cette configuration est aussi appelée configuration en � X �. L'étanchéité du roulement 14 de la paroi latérale 10 est assurée au moyen d'un 10 flasque 24 de forme annulaire, qui d'une part prend appui sur une première extrémité du moyeu 18 de la roue dentée 19 et d'autre part est plaqué dans une gorge annulaire fixée dans la paroi latérale 10. L'extrémité de l'arbre moteur 20, du côté opposé au pont, est protégé par un couvercle 26 qui se loge dans une gorge annulaire du flasque 24. Des joints toriques assurent l'étanchéité entre la paroi latérale 10, le flasque 24 et le couvercle 26. L'étanchéité du roulement 16 (côté pont) est assurée de la même manière au moyen d'un deuxième flasque 28 de forme annulaire qui d'une part prend appui via un joint radial sur la deuxième extrémité du moyeu 18 de la roue dentée (côté pont) et d'autre part est logé dans une gorge annulaire formée dans la paroi latérale 4. L'étanchéité des flasques 24 et 28 par rapport à la paroi latérale 4 est assurée par un produit d'étanchéité plane. Le fond 6 du carter 2 est empli d'huile de manière à constituer une réserve d'huile R. Le niveau d'huile est tel qu'il recouvre juste, à l'arrêt, des dents 30 de la partie inférieure de la roue dentée 19. Les parois latérales 4 et 10 comprennent respectivement en partie haute û c'est-à-dire dans une partie située à une hauteur supérieure de celle de l'axe de rotation A - des goulottes 32, 34 formées dans la chambre de confinement C. Celles-ci sont percées respectivement de canaux 36, 38 qui débouchent dans la partie haute des roulements 16, 14. Deux dispositifs de rétention d'huile 40, 42 sont fixés dans la partie basse du carter 2, c'est-à-dire à une hauteur inférieure à celle de l'axe de rotation A, dans la chambre de confinement C. Chaque dispositif de rétention d'huile 40, 42 est disposé dans un espace situé entre la face intérieure de la paroi latérale 4, 10 et la face de la roue dentée 19 située en vis-à-vis. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, le dispositif de rétention d'huile 40, 42 est constitué d'une plaque 44 comprenant une gorge 46 débouchant sur l'une de ses faces, destinée à constituer une réserve d'huile une fois le dispositif de rétention fixé sur le carter 2. La longueur L de la plaque 44 s'inscrit dans un secteur angulaire dont le centre est disposé sur l'axe de rotation A, dont le rayon est au moins égal au plus grand rayon du roulement (dans la configuration en X, ce plus grand rayon est situé à l'intérieur du carter) et dont l'angle est choisi de manière à permettre au niveau d'huile dans le dispositif de rétention d'atteindre au minimum la moitié d'un rouleau du roulement adjacent. Sous la gorge 46, la plaque 44 comprend deux perçages 48 destinés à recevoir des éléments de fixation 50 du dispositif de rétention 40, 42 au carter 2. La face creusée de chaque dispositif de rétention d'huile 40, 42 est plaquée contre la face intérieure de la paroi latérale respective 4, 10, de manière à ce que le plan de la gorge 46 soit situé sensiblement au même niveau - ou à un niveau légèrement inférieur - que le plan d'appui de la bague extérieure des roulements 16, 14 sur la paroi latérale 4, 10 qui la reçoit. L'étanchéité est assurée par une patte d'étanchéité plane. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, le dispositif de rétention d'huile 40 est fixé à la paroi latérale 4 par des éléments de fixation 50 traversant la paroi latérale 4 et le dispositif de rétention d'huile 40. Chaque élément de fixation 50 possède un organe de commande 52 disposé à son extrémité orientée vers la face extérieure 54 de la paroi latérale 4, l'organe étant affleurant à cette face 54. Cet organe 52 permet de démonter l'élément de fixation 50 depuis l'extérieur du carter 1 et il est accessible quand le flasque 28 est démonté. Un élément de fixation 50 est par exemple une vis, et l'organe de commande 52 est la tête de vis. Symétriquement, le dispositif de rétention d'huile 42 est fixé à la paroi latérale 10 par des éléments de fixation 50 traversant la paroi latérale 10 et le dispositif de rétention d'huile 42. L'organe de commande 52 de cet élément de fixation 50 est également accessible depuis l'extérieur quand le flasque 26 est démonté. II affleure à la face extérieure 56 de la paroi latérale 10. Le fonctionnement du réducteur 1 selon l'invention est décrit ci-après. Des dents 30 de la roue dentée 19 baignant dans la réserve d'huile au fond 6 du carter 2 sont entraînées en rotation par l'arbre moteur 20. Lors de cette rotation, l'huile est projetée sur les faces intérieures des parois latérales 4, 10 du carter et est recueillie dans les goulottes 32, 34. Par gravité, l'huile est conduite via les canaux 36, 38 vers les roulements 14, 16 et coule jusque dans la partie basse des roulements. Une petite quantité d'huile est retenue dans la gorge 46 de chaque dispositif de rétention d'huile 40, 42 le surplus étant évacué par débordement vers le fond 6 du carter et retournant dans la réserve d'huile R. La gorge 46 permet ainsi de stocker une petite quantité d'huile dans les roulements 14, 16 et empêche l'écoulement de l'huile qui y est contenue vers le fond 6 du carter, assurant ainsi leur lubrification lorsqu'ils commencent à tourner ou lorsqu'ils sont en fonctionnement continu. Lors d'une opération de maintenance, le procédé de démontage du réducteur selon l'invention est le suivant. L'opérateur démonte le couvercle 24 opposé au côté pont pour dégager la vis 22 fixée dans l'extrémité de l'arbre moteur 20. La vis 22 est dévissée, ce qui permet de désengager le carter 2 de l'arbre moteur 20. L'opérateur ôte ensuite les flasques 26 et 28, et dégage ainsi l'accès aux extrémités 52 des éléments de fixation 50 de chaque dispositif de rétention d'huile 40, 42. L'opérateur ôte les éléments de fixations 50 et les dispositifs de rétention d'huile 40, 42 tombent alors naturellement dans le fond 6 du carter. II est alors possible de démonter entièrement le réducteur puisque les dispositifs de réservoir d'huile 40, 42 ne bloquent plus les roulements dans la direction de l'axe A. Lors du remontage du réducteur, les dispositifs de rétention d'huile 40, 42 sont montés au préalable sur les faces intérieures des parois latérales 4 et 10 du carter 2. Ensuite, les bagues intérieures des roulements 14 et 16 sont montées à la presse sur l'arbre 20 qui porte le moyeu 18 de la roue dentée 19. Un avantage du dispositif de rétention d'huile est d'être simple à fabriquer et de petite taille, ce qui minimise les modifications à apporter au carter pour l'intégration de cette pièce. De plus, ce dispositif de rétention d'huile a une faible masse et un faible encombrement, ce qui n'alourdit pas la masse du réducteur. Ceci est particulièrement important quand le réducteur est directement relié à l'essieu auquel il transmet le couple car l'augmentation des masses suspendues à l'essieu réduit la vitesse maximale autorisée du véhicule. Un autre avantage du dispositif de rétention d'huile est de permettre la lubrification permanente de quelques rouleaux lors de l'arrêt du réducteur. Ainsi, lors du démarrage du réducteur après un arrêt prolongé, le roulement est peu à peu lubrifié par l'huile contenue dans la gorge, avant que la lubrification ne s'effectue par barattage. II permet également de s'affranchir d'un haut niveau de lubrifiant et ainsi de réduire significativement l'échauffement dû au barattage. En variante, le dispositif de transmission de couple peut ne comporter qu'un seul roulement. Dans ce cas, un seul dispositif de rétention d'huile est fixé sur la paroi latérale qui reçoit ce roulement. Dans une autre variante, le roulement est un roulement à billes. Un dispositif de rétention d'huile est également fixé sur la paroi latérale de manière à ce que le plan de la gorge soit sensiblement situé au niveau - ou légèrement inférieur au niveau - du plan d'appui de la bague extérieure sur la paroi latérale.5 Revendications1. Dispositif de transmission de couple comprenant un carter (2) présentant deux parois latérales (4, 10) délimitant une chambre de confinement (C), une roue dentée (19) disposée dans la chambre de confinement (C) mobile en rotation autour d'un axe de rotation (A) par rapport au carter (2) au moyen d'au moins un roulement (14, 16) logé dans l'une des parois latérales (4, 10) du carter (2), et au moins un dispositif de rétention d'huile (40, 42) pour la lubrification du roulement (14, 16), caractérisé en ce qu'il comporte des éléments de fixation amovibles (50) du dispositif de rétention d'huile (40, 42) sur le carter (2), ces éléments de fixation (50) comportant un organe de commande (52) accessible depuis l'extérieur de la chambre de confinement (C). 2. Dispositif de transmission de couple selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de rétention d'huile (40, 42) est fixé sur la paroi latérale (4, 10) du carter (2) qui reçoit le roulement (14, 16), à une hauteur inférieure à celle de l'axe de rotation (A), dans un espace situé entre la paroi latérale et la roue dentée (19). 3. Dispositif de transmission de couple selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le dispositif de rétention d'huile (40, 42) est constitué par une plaque (44) comprenant une gorge (46) débouchant sur l'une de ses faces et des perçages (48) aptes à recevoir les éléments de fixation (50). 4. Dispositif de transmission de couple selon la revendication 3 caractérisé en ce que la face comportant la gorge (46) est disposée contre la face intérieure de la paroi latérale (4, 10) de manière à ce que le plan de la gorge (46) soit sensiblement au même niveau que le plan d'appui de la bague extérieure des roulements (14, 16) sur la paroi latérale qui la reçoit. 5. Dispositif de transmission de couple selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les éléments de fixations (50) sont des vis et les organes de commande (52) sont constitués par les têtes des vis. 6. Dispositif de transmission de couple selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte deux roulements (14, 16) à rouleaux coniques inclinés par rapport à l'axe de rotation (A), le centre de rotation de chaque roulement (14, 16) étant disposé sur l'axe de rotation (A) à l'extérieur de la chambre de 5 confinement (C).