TORQUE REDUCER

Abstract: 1. A torque reducer of the type comprising a toothed wheel or sector (4) which is rotationally engaged with a shaft to be controlled (5) and comprises a hollow hub (6) connected to the peripheral toothing (3), an endless screw (1) moved manually or by motor, engaging tangentially with said toothing and having an axis which is orthogonal to the axis of said wheel or sector and a box or chamber (10, 11, 12) enclosing the above-mentioned members which is open on the side opposing the controlled shaft, the opening being blocked by a removable cover (15), and of which at least a portion determines the surfaces of bearings supporting the axis of the wheel or sector coaxially to said controlled shaft, said reducer being characterised in that said hollow hub (6) is connected to the peripheral toothing (3) by means of a web (7) which is shaped so as to make between the hub and the toothing an annular space (8) in which there is arranged a single bearing (9) for supporting and centering the hub forming an integral part of the body of said box, the resulting radial line (13) of stress transmitted by the screw (1) to the wheel or sector (4) being applied substantially in the central portion of said bearing (9).

Description: PERFECTIONNEMENTS AUX REDUCTEURS DE COUPLE La présente invention se rapporte aux réducteurs de couple Åa vis sans fin destinés notamment à la commande mannuelle ou motorisée de vannes industrielles. Ce type de réducteur comporte généralement une vis sans fin en prise avec, soit une roue dentée pour les réducteurs à fraction de tour, soit une roue denté pour les réducteurs à tour complet. Les deux organes en prise ont leurs axes orthogonaux et sont maintenus en place par un boitier ou enceinte constitué par deux pièces complémentaires assemblées entre elles par vis après mise en place à l'intérieur de la vis sans fin et du secteur ou de la roue. En outre, dans le cas d'un réducteur à fraction de tour, il est prévu un dispositif de butées destiné à délimiter le débattement angulaire du secteur et généralement constitué par deux vis disposées à la périphérie du boîtier et réglables de l'extérieur. Les divers modes de réalisation connus de ces types de réducteurs diffèrent essentiellement entre eux par la structure et la conformation des deux pièces constituant l'enceinte du réducteur. Suivant un de ces modes de réalisation ladite enceinte comporte un corps creux formant embase de fixation sur la vanne,par exemple,à actionner et un couvercle rapporté sur le corps du côté opposé à la vanne. Suivant un autre mode de réalisation, l'enceinte comporte une embase en forme de bride de fixation et un corps creux en forme de cloche qui vient coiffer l'ensemble du mécanisme. Dans une forme de réalisation particulière de ce dernier type de réducteur, le corps en forme de cloche vient directement se fixer sur la bride d'accouplement de la vanne. Ces dispositifs# présentent d'une manière générale des inconvénients, notamment au niveau des contraints liées à l'axe de rotation du secteur ou de la roue. En effet, au cours du fonctionnement, cet axe est le siège d'un effort présentant notamment une composante radiale équilibrée par la réaction du dispositif maintenant l'axe dudit secteur ou roue. Dans les réducteurs évoqués ci-dessus, le secteur(ou la roue)se compose généralement d'un axe cylindrique creux venant s'emboîter sur la tige transmettant l'effort et d'une portion de disque (ou d'un disque) coaxiale audit axe et de configuration pratiquement symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du secteur (ou de la roue). Dans ces conditions les montages adoptés comportent soit deux Paliers, l'un solidaire de l'embase et l'autre solidaire du couvercle, soit un seul palier. Dans ce dernier cas, cet unique palier doit être largement dimensionné pour constituer un encastrement suffisant pour supporter le couple de flexion exercé par la composante radiale de l'effort appliqué au secteur < ou à la roue) du fait de l'existence d'un porte-à-faux. Cette disposition conduit en outre à accroître les frottements lors de la rotation. Dans un cas comme dans l'autre il est nécessaire d'usiner les différents éléments, intrinsèquement et relativement les uns avec les autres, avec la précision requise pour tenir compte du porte-à-faux de l'axe sur son ou ses supports. Une exception existe cependant aux systèmes men tionnés ci-dessus et concerne le type de réducteur dans lequel le corps de l'enceinte, en forme de cloche, vient se fixer directement sur la bride de la vanne. Dans ce cas, en effet,l'axe du secteur ne comporte qu'un seul palier situé du côté opposé à la vanne et le côté du secteur faisant face à cette dernière est maintenu par son emboîtement sur l'axe auquel doit être transmis l'effort de rotation. Cette disposition, qui est par ailleurs de nature à desserrer les tolérances d'usinage requises dans les deux premiers cas cités plus haut,présente néanmoins des exigences propres. La tige à laquelle doit être transmis l'effort devenant de fait l'axe de rotation du secteur, il est nécessaire de prévoir entre ces deux pièces des tolérances d'emboi- tement aussi serrées que celles précédemment évoquées. Par ailleurs, un tel montage implique un encastrement sans jeu sur le corps de la vanne de l'axe auquel est transmis le mouvement. Or, tel n'est pas généralement le cas : il existe, en effet, des dispositions dans lesquelles la tige venant stem- boiter dans le secteur du réducteur n'est pas solidaire de l'axe de rotation de la vanne à laquelle elle se trouve liée par un simple système à tenon et mortaise ou tout autre système équivalent comportant un jeu important et interdisant l'utilisation de cette tige comme axe de rotation du secteur. Dans ces conditions, tout le système de tolérances précédemment exposé doit trouver place dans la conception du seul réducteur. De plus, dans la conception actuelle des réducteurs de couple, l'indicateur de position se présente sous forme d'un simple disque plan comportant un index, ce qui implique un système complémentaire d'étanchéité aux intempéries prenant généralement la forme d'un joint placé au niveau du palier extérieur de l'axe du secteur. D'une façon générale, toutes les structures actuellement utilisées conduisent à des usinages de précision pour les pièces constituantes et à des opérations de montage délicates ne facilitant pas par la suite les opérations de maintenance. Le but de la présente invention est de supprimer ces inconvénients en proposant une nouvelle structure de montage de réducteurs de couple réduisant les opérations d'usinage précis, facilitant le montage des organes ainsi que les opérations de maintenance ultérieures. A cet effet, l'invention a pour objet un réducteur de couple du type comprenant une roue ou secteur denté solidaire en rotation d'un arbre à commander, une vis sans fin mue manuellement ou par moteur,en prise tangentiellement avec la roue ou secteur et d'axe orthogonal à l'axe de la roue ou du secteur et un boîtier ou enceinte enfermant les organes cidessus et dont au moins une partie détermine des surfaces de palier supportant l'axedela roue ou secteur coaxialement audit arbre commandé, ledit réducteur étant caractérisé en ce que la roue ou secteur comporte un moyeu creux relié à la denture périphérique par l'intermédiaire d'un voile conformé de maniere- =mén2ger entre le moyeu et la denture un espace annulaire dans lequel est disposé un palier unique de support et de centrage du moyeu, ce palier formant partie intégrante d'un corps de boîtier enveloppant la roue ou secteur et ouvert du côté opposé à l'arbre commandé, l'ouverture étant obturée par un couvercle amovible. Une telle structure de roue ou de secteur présente la caractéristique que le plan médian de la denture perpendiculaire à l'axe du moyeu coupe la surface du palier unique sensiblement dans sa partie centrale. Cette disposition présente l'avantage substantiel d'éliminer tous couples de flexion du fait que la composante radiale de l'effort auquel la roue ou le secteur est soumis s'applique dans la partie centrale du palier. Ce dernier peut donc être très sensiblement réduit en longueur ce qui facilite l'usinage et diminue d'autant les frottements Suivant une autre caractéristique, le réducteur selon l'invention comporte avantageusement un indicateur de rotation solidaire de la face externe dudit couvercle lequel est constitué par un disque sensiblement plan solidaire en rotation de la roue ou secteur, ledit corps de boîtier étant destiné à être rapporté sur le corps du dispositif commandé. Le boîtier du réducteur ne comporte donc qu'une pièce principale qui est seule usinée, le couvercle étant un simple disque fermant l'ouverture du corps principal de ma nière étanche aux intempéries et permettant un accès direct et instantané à l'intérieur du réducteur pour assurer son entretien et sa vérification sans aucun démontage des organes essentiels du réducteur. Par ailleurs, dans le cas d'un réducteur à fraction de tour, celui-ci peut être avantageusement muni de visbutées réglables de limitation du débattement du secteur, portées par le secteur, côté couvercle, et coopérant avec des saillies fixes solidaires du corps de boîtier. Ce système de réglage de la course du secteur est ainsi entièrement a l'intérieur du boîtier contrairement aux systèmes actuels et très facilement accessible par simple enlèvement du couvercle. Le boîtier n'a plus à être usiné spécialement pour recevoir les vis-butées traditionnelles, le même boîtier pouvant être utilisé pour différents réducteurs à tour complet, ou à fraction de tour. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un réducteur selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Fig.l représente une vue en coupe suivant le plan médian du secteur d'un réducteur selon l'invention, et - Fig. 2 représente une vue en coupe axiale suivant la ligne Il-Il du réducteur de la Fig. 1. Le réducteur représenté sur les dessins est un réducteur à fraction de tour comprenant une vis sans fin 1 solidaire d'un axe 2 dont une extrémité 2a est clavetée sur un organe d'entrainement en rotation non représenté (un volant ou un moteur par exemple). La vis 1 est en prise avec la denture 3 d'un secteurquart de tour 4 solidaire en rotation d'un arbre commandé 5 actionnant par exemple une vanne. L'axe 2 et l'arbre 5 sont orthogonaux. Le secteur 4 est solidaire d'un moyeu cylindrique 6 claveté sur l'extrémité de l'arbre 5 et est constitué d'un voile 7 incliné sur l'axe du moyeu 6, formant partie intégrante de ce dernier et dont la partie périphérique constitue la denture 3. Comme on peut le constater sur la Fig. 2, le plan général du voile 7 est incliné d'une cinquantaine de degrés environ sur l'axe du moyeu 6, la jonction du voile 7 au moyeu 6 étant décalée par rapport au centre du moyeu. On ménage ainsi entre la denture 3 et le moyeu 6, sous le voile 7,un espace annulaire 8 en forme de coin dont l'intérêt fondamental appa paîtra plus loin. Le moyeu 6 est supporté et centré par un palier unique 9 conformé sur un prolongement tubulaire 10 solidaire d'une embase 11 destinée à être rapportée et fixée par tous moyens appropriés sur un corps d'une vanne par exemple, commandé par l'arbre 5. L'embase Il est elle-même prolongée par une enveloppe externe 12 formant carter et constituant le corps principal de l'enceinte du réducteur Les parties 10,11 et 12 sont bien entendu réalisées d'un seul bloc par moulage puis usinage. La hauteur du corps principal 12 de ladite enceinte correspond sensiblement à celle du moyeu 6, cependant que la longueur du palier unique 9 est très faible en comparaison des longueurs du palier unique des réducteurs connus ou de la longueur cumulée des deux paliers disposés de part et d'autre du secteur d'autres types de réducteurs connus, comme il a jété souligné plus haut. Suivant une caractéristique essentielle du dispositif selon l'invention la partie centrale dudit palier 9 se trouve à l'aplomb de la composante normale 13 de l'effort transmis par la vis 1 au secteur 4 grâce à la possibilité de disposer le palier 9 dans l'espace annulaire en coin 8. La vis 1 est maintenue et centrée dans un prolongement 12a (Fig. 1) du corps 12 à la manière classique à l'aide de manchons 14 à roulements à aiguilles rapportés et fixés sur ledit corps 12a. Le corps 12 est ouvert du côté opposé à l'em- base 11. A cet effet, il est prévu un rebord cylindrique 12b coaxial au moyeu 6. L'orifice circulaire ainsi déterminé est obturé à l'aide d'un couvercle 15 sensiblement plan fixé demanière amovible en bout de l'arbre 5 par exemple. Le couvercle 15 s'encastre grâce à un épaulement circulaire interne 16 sur l'extrémité du moyeu 6 cependant que le rebord périphérique du couvercle comporte un retour 17 épousant le rebord 126 afin de rendre le réducteur étanche aux poussières et intempéries. Un léger jeu subsiste néanmoins entre le couvercle 15 et le rebord fixe 12b pour ne pas entraver la rotation du couvercle 15 lequel porte sur sa face externe un indicateur de rotation 18, à la manière bien connue. Le système de réglage du débattement angulaire du secteur 4 est constitué par deux vis-butées 19a et 19b montées réglables sur deux oreilles 20a et 20b solidaires du secteur 4 (côté couvercle 15) et décalées de 900 entre elles. Ces vis-butées 19a, 19b coopèrent avec des saillies fixes 21 venues de moulage avec le corps principal 12 et disposées en conséquence à l'intérieur de l'enceinte. Cette dispositivrl des saillies 21 est d'ailleurs telle que le secteur quart de tour 4 pourrait être instantanément remplacé par un secteur demi-tour pourvu,dans sa partie cene trale,d'uneoreille telle que l'oreille 20a portant une première vis-butée telle que 19a et une seconde vis-butée telle que la vis représentée en 19c disposée tête-bêche avec la première et assurant ainsi le débattement précis à 1800 de ce dernier secteur. Le réducteur représenté et décrit ci-dessus présente un certain nombre d'avantages sensibles par rapport aux réducteurs connus. En premier lieu, du fait que la composante radiale 13 de l'effort auquel est soumis le secteur 4 en fonctionnement s'applique, grâce au déport latéral du voile 7,en une zone située entre les deux extrémités du palier unique 9, la longueur de ce dernier peut être notablement réduite puisqu'il n'y a plus d'effet de couple de flexion exercé sur ledit palier. Les frottements s'en trouvent réduits en conséquence cependant que l'usinage du palier est moins important et également moins serré du fait de l'excellent équilibre des forces que l'on peut obtenir avec une telle disposition du palier. D'un autre côté, dans un tel réducteur il n'y a qu'une seule pièce à usiner avec certaines tolérances, celle constituée par les parties 10,11 et 12, laquelle pièce constitue par ailleurs la pièce essentielle de l'enceinte du réducteur, le couvercle 15 n'étant qu'un simple disque facilement enlevable même en cours 'de fonctiônnement pour régler les vis-butées de débattement du secteur ,pour vérifier l'intérieur du réducteur et assurer sa maintenance.Cette commodité d'emploi est très appréciable en regard des réducteurs traditionnels dont il faut démonter tout ou partie des organes essentiels pour la maintenance. Le fait d'avoir une seule pièce à usiner pour l'assemblage des organes mobiles est particulièrement adapté aux techniques actuelles d'usinage sur machine à commande numérique. Le réducteur selon l'invention présente également une hauteur réduite correspondant à la longueur du moyeu 6 sensiblement, laquelle peut être réduite au strict nécessaire pour assurer l'accouplement approprié avec l'arbreàcommander 5. Le montage des vis-butées réglables l-9a, 19b, 19c à l'intérieur, sur le secteur 4, dispense d'usiner le carter du réducteur qui peut être standard et utilisé pour divers types de réducteurs (à tour complet, à quart de tour, à demi-tour, à fraction quelconque de tour). Suivant une autre caractéristique on peut avantageusement prévoir une réserve de graissage pour la vis 1 en réalisant une nervure interne 22 de retenue solidaire de l'embase 11, au droit de la zone de contact entre la vis let la denture 3, le réducteur étant disposé avec l'axe de son moyeu vertical au dessus de la vanne commandée. Cette nervure 22 assure également le rôle de raclette vis-à-vis du flanc de la denture 3 et confine la graisse dans sa zone d'utilisation. La disposition particulière de la denture 3 par rapport au moyeu 6 s'applique aussi bien aux secteurs qu'aux roues dentées sur toute leur périphérie. Le voile 7 peut avoir une autre conformation (section en L par exemple) dans la mesure où on réalise,entre la denture 3 et le moyeu 6,un espace annulaire permettant de loger le palier unique 9. Il est à noter aussi que le secteur 4 pourrait être disposé en sens inverse sur l'extrémité de l'arbre 5 auquel cas le palier-support serait conformé sur un prolongement interne d'un corps d'enceinte rapporté sur une embase analogue à l'embase 11, ledit corps enveloppant les organes du réducteur à la manière du corps 12 et étant obturé au droit de l'ex trémité de l'arbre 5 par un disque-couvercle analogue au couvercle 15 mais de diamètre réduit sensiblement au diamètre ex térieur du moyeu 6. Le réducteur selon l'invention sert à la commande de tout dispositif comportant un arbre dont la rotatIon doit être asservie, telle qu'une vanne industrielle par exemple, mais peut également constituer la partie essentielle d'un vérin mécanique. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes.

Claims: R E V E N D I C A T I O N S 1. Réducteur de couple du type comprenant une roue ou secteur denté (4) solidaire en rotation d'un arbre à commander (5), une vis sans fin (1) mue manuellement ou par moteur en prise tangentiellement avec la roue ou secteur et d'axe orthogonal à l'axe de laditeroueou secteur et un boîtier ou enceinte enfermant les organes ci-dessus et dont au moins une partie détermine des surfaces de paliers supportant l'axe de la roue ou secteur coaxialement audit arbre commandé, ledit réducteur étant caractérisé en ce que la roue ou secteur comporte un moyeu creux (6) relié à la denture (3) périphérique par l'intermédiaire d'un voile (7) conformé de manière à ménager entre le moyeu (6) et la denture un espace annulaire (8) dans lequel est disposé un palier unique (9) de support et de centrage du moyeu, ce palier formant partie intégrante d'un corps de boîtier (10,11,12) enveloppant la roue ou secteur et ouvert du côté opposé à l'arbre commandé (5), l'ouverture étant obturée par un couvercle amovible (15). 2. Réducteur de couple suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un indicateur de rotation (18) solidaire de la face externe dudit couvercle (15) lequel est constitué par un disque sensiblement plan solidaire en rotation delà'roue ou secteur (4), ledit corps de boîtier (10,11,12) étant destiné à être rapporté sur le corps du dispositif commandé. 3. Réducteur de couple suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un secteur denté (4) dont le débattement angulaire est réglé à l'aide de vis-butées (19a, 19b, 19c) portées par le secteur (côté couvercle 15) et coo pérant avec des saillies (21) fixes disposées intérieurement au boîtier et solidaires dudit corps de boîtier (12). 4. Réducteur de couple suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit corps de boîtier comporte une enveloppe externe (12) solidaire d'une embase (11) de fixation du réducteur, ladite embase étant prolongée intérieurement au réducteur par un manchon (10) sur la face interne duquel est usiné ledit palier unique (9), la résultante radiale (13) de l'effort transmis par la vis (1) au secteur (4) s'appliquant sensiblement dans la partie centrale dudit palier (9). 5. Réducteur de couple suivant la revendication 4, ca ractérisé en ce que ledit couvercle (15) est constitué par un disque sensiblement plan encastré sur le rebord externe du moyeu (6) et fixé en bout de l'arbre commandé (5), le rebord périphérique (17) du disque recouvrant 1' orifice (12b) d'acces à l'intérieur dudit corps de boîtier (12). 6. Réducteur de couple suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit corps de boîtier (12) comporte une enveloppe externe solidaire d'une embase de fixation et dont la paroi externe comporte un prolongement intérieur tubulaire sur la face interne duquel est usiné ledit palier unique (9); le voile (7) du secteur ou roue étant déporté latéralement du côté du dispositif commandé par ledit arbre (5). 7. Réducteur de couple suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte au droit de la vis sans fin (1) une réserve de graissage délimitée par une nervure de retenue (22) formant partie intégrante de l'em- base (11). 8. Réducteur de couple suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le voile (7) reliant le moyeu (6) à la denture (3) est incliné sur l'axe du moyeu (6). 9. Réducteur de couple suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le voile (7) a une section en forme de L.

Inventors: BOIVINET, GERARD, BORDE, JEAN-JACK, POUX, JACK, Boivinet, Gérard
Applicants: TECH NOUVELLES FLUIDES SA
Application year: 1982
Main classification: F16H1
IPC codes: F16H1, F16K31, F16H27