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" DISPOSITIF DE TRANSMISSION A REDUCTION MECANIQUE ENTRE UN ARBRE DE COMMANDE ET UN ARBRE ASSERVI " (Inventeur : Gengt Sigurd Lennart STRANDBERG) -
La présente invention a pour objet un dispositif de transmission à réduction mécanique entre un arbre de commande et un arbre asservi, notamment, un dispositif de transmission à réduction monté à l'intérieur d'un carter d'engrenages as- semblé à un moteur d'entraînement tel qu'un moteur éleotrique, un moteur Diesel ou un moteur à explosions.
Le moteur d'entraî- nement peut être fixé directement sur le carter d'engrenages, au moyen de brides appropriées, par exemple, pour constituer l'arbre primaire du dispositif de transmission, ou bien l'ar- bre de commande du moteur peut être accouplé à l'arbre primai- re du dit dispositif de transmission,
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Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un dispositif de transmission à réduction mécanique dans lequel la réduction ou démultiplication est assurée en prévoy- ant deux pignons côniques à denture différentielles de, par exemple, une dent, et un angle entre les axes des deux pignons inférieur à 180 ;
soit ( 180 -[alpha]) . L'arbre primaire du dis- positif de transmission, qui peut être l'arbre du moteur d'en traînement, comporte une portée excentrique sur laquelle est montée l'extrémité d'une bride support du premier pignon ou . l'extrémité du moyeu du dit premier pignon.
L'axe de ce pignon et l'axe de l'arbre de commande ou de l'arbre secondaire du système de transmission définissent l'angle précité [alpha] .L'au- tre extrémité de la bride support ou du moyeu de premier pignon, est montée tourillonnante et articulée autour de l'intersec- tion des axes de rotation des deux pignons du système, au moyen d'un roulement approprié disposé sur l'arbre secondaire.
Un but de la présente invention consiste à réaliser un dispositif de transmission à réduction mécanique nouveau et perfectionné, de type décrit ci-dessus, à niveau sonore fonc- tionnel bas et à vitesse de rotation constante, pouvant être fabriqué en utilisant des techniques de fabrication de grande série, et en tant que groupe auxiliaire structurel d'un moteur d'entraînement tel qu'un moteur électrique,
Un autre but de l'invention consiste à réaliser un dispositif de transmission 4 réduction mécanique nouveau et perfectionné fonctionnant à la façon d'un dispositif de trans- (mission planétaire, exigeante un nombre relativement peu éle- vé d'organes d'engrenages constitutifs et étant d'encombrement relativement faible.
Plus particulièrement, en cas d'assembla- ge à un moteur électrique, le diamètre extérieur du carter
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d'engrenages peu'c être le même que celui du moteur, ou encore, inférieur. La différence d'encombrement entre un moteur élec- trique à vitesse de rotation élevée standard et un moteur élec- trique assemblé au dispositif de transmission à réduction conforme à l'invention en vue d'obtenir une basse vitesse de rotation, ne se traduit que par une augmentation de longueur de l'ordre de 30 à 50% environ par rapport à la longueur nor- male du carter de moteur, généralement cylindrique.
Les pignons coniques pour lesquels on utilise un joint de cardan, tels que les pignons connus jusqu'alors, présentent l'inconvénient d'entraîner des irrégularités de rotation entre la vitesse angulaire #, du cardan et celle, #', des pignons.
Afin d'éviter ces irrégularités de rotation, l'in- vention, selon un exemple de réalisation, prévoit la combinai- son d'un engrenage planétaire et d'un accouplement du type à bille combinaison dans laquelle les billes atteignent un mouvement uniforme au moyen d'un axe pivot et de chemins de roulement. L'axe pivot et les ohemins de roulement guident les billes de façon à ce que celles-ci soient toujours en rotation autour d'un axe définissant un angle de (180 - [alpha]) , 0' est
2 à dire divisant en deux l'angle défini par l'axe du premier pignon, comme précédemment décrit.
La présente invention pourra être appliquée selon diverses variantes, par exemple, l'engrenage planétaire côni- que pourra comporter un pignon à dents périphériques incurvées selon un arc de cercle dont le centre est situé sur l'axe du dit pignon s'engageant sur un. chemin incurvé selon le même arc de cercle ou,rectiligne, du carter d'engrenanges, afin d'ac coupler le pignon au dit carter ; l'accouplement peut également être effectué, en restant dans le cadre de l'invention, au moyen de billes et de rainures de guidage prévues à cet effet.
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Si, par exemple, dans un accouplement comme celui qui vient d'être déorit, on a prévu un premier pignon de soi- xante dents engrenant avec un deuxième pignon de cinquante neuf dents, le premier pignon étant bloqué en rotation et le deuxième pignon étant solidaire de l'arbre secondaire du sys- tème de transmission, on obtient une réduction entre la rota- tion de l'arbre muni de la portée excentrique mentionné ci- avant et l'arbre secondaire. Pour chaque révolution de l'ar- bre muni de la portée excentrique, le point d'engagement de dents entre les deux pignons accomplit une révolution autour du deuxième pignon, tandis que le premier pignon reste immo- bile en rotation.
En d'autres termes, pour un rapport d'engre- nage de 60 : 59 dents, le deuxième pignon tourne selon un an- gle correspondant à l'écartement d'une dent sur le premier pignon pour chaque révolution de l'arbre muni de la portée excentrique, Par conséquent, on obtient une réduction de 60:1.
Ainsi, lorsqu'un moteur électrique tournant à mille cinq cents ! tours/minute est assemblé au dispositif de transmission confor- me à la présente invention, et que la combinaison est réali- sée au moyen de la portée excentrique disposée sur l'arbre de commande du moteur, la réduction est de 1500 :
60 = 25 tours/ minute à l'arbre secondaire du dit dispositif de transmission,
Le différentiel entre les dents du premier pignon et du deuxième pignon peut être choisi dans une gamme étendue, Il peut comprendre une dent, deux dents, ou plusieurs dents, permettant ainsi une grande sélection du rapport de réduotion entre le coté primaire et le côté secondaire du dit dispositif de transmission,
L'invention sera du reste mieux comprise en se repor- tant à la description qui va suivre et au dessin schématique annexé donnant à titre d'exemple et non limitativement, divers modes de réalisations préférés de l'invention.
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La fig.1 est une vue en coupe longitudinale d'un dis- positif de transmission à réduction conforme à la présente in- vention.
La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de transmission à réduction réalisé selon une varian te conforme à l'invention.
La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif de transmission, conforme à l'invention, réalisé selon une'variante.
La fig. 4 est une vue en coupe transversale selon IV-IV du dispositif de fig.3.
La fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif de transmission à réduction réalisé selon une autre variante conforme à l'invention.
La fig. 6 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif de transmission réalisé, encore, se- lon une autre variante conforme à l' invention.
La fig. 7 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif de transmission réalisé, toujours, se- Lon une autre variante conforme à l'invention.
La fig. 8 est une vue en coupe transversale selon VIII-VIII du dispositif de fig. 7.
La fig. 9 est une vue en coupe d'une partie d'un dispositif de transmission réalisé, encore, selon une autre variante conforme à l'invention et pouvant être adapté au dispositif de transmission de fig. 1.
La fig. 10 est une vue en coupe selon X-X du dispo- sitif de fig. 9.
En fig.1, le dispositif de transmission à réduction fonctionne à la manière d'un dispositif de transmission à pi- gnons planétaires coniques. Le dispositif comprend un premier pignon 3 engrenant avec un deuxième pignon 4 au secteur de dent 5. Le pignon 3 comporte un moyeu dont l'extrémité 3a est munie d'un alésage de logement d'un roulement approprié 29
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supporté axialement et radialement, par montage sur un touril- lon excentrique 14 fixé à, ou solidaire de, l'arbre primaire , 8 du dispositif de transmission. L'arbre 8 est supporté par des roulements 12 et 13 et- doit être considéré comme étant ac- couple à l'arbre de commande, ou comme constituant le dit ar- bre de commande d'un moteur électrique approprié et tradition- nel 9 illustré de façon schématique.
Le moteur peut être fixé au carter 10 au moyen d'une bride 11. Il est bien entendu que la bride de montage 11 peut également constituer une partie du carter même du moteur. L'autre extrémité du moyeu de pignon 3 est supportée par un roulement tel qu'un roulement sphérique comportant une bague ou une cuvette de roulement 30 et une portée 31. Cette portée 31 est fixée à un arbre secondaire 15 du système de transmission, ou en est solidaire.
Le pignon 3 comporte à sa périphérie des dents in- curvées sphériquement ou en arc de cercle 6, comme indiqué par le rayon R. Ces dents s'engrènent avec des dents droites 7 dis- posées sur une partie de paroi intérieure du carter 10, le pignon 3 et le carter 10 ayant le même nombre de dents.
Les dents étant engrenées en 6 et 7, fonctionnent à la manière d'un accouplement à développante de cercle, dans lequel, la configuration sphérique ou circulaire des dents du pignon 3 permet une inclinaison du dit pignon selon un angle égal à l'angle [alpha] indiqué sur la figure, ou plus grand que celui-ci. l'inclinaison du pignon'3, et par conséquent, son engrènement avec le pignon 4, est obtenue au moyen du tourillon excentri- que 14, lequel maintient le pignon 3 selon l'angle [alpha] par rap- port à la ligne d'axe Y-Y' constituant l'axe commun de l'arbre primaire 8 et de l'arbre seoondaire 15.
La rotation de l'arbre
8 et, de ce fait, du palier excentrique 14 entraine le secteur de dents engagé 5 à tourillonner autour du pignon 4.
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Le pignon 4 doit être considéré comme possédant moins de dents que le pignon 3. Si l'on suppose, par exemple, que le pignon 3 comporte soixante dents et le pignon 4 cin- quante neuf, l'arbre 8 est alors dans l'obligation d'accomplir soixante révolutions pour obtenir une révolution complète du pignon 4, et avec lui de l'arbre secondaire 15.
Il est bien évident que l'on peut également utiliser d'autres rapports de la denture. L'équation de la raison de l'équipage est :
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dans laquelle, r est la réduction du dispositif de transmis- sion, Z1 étant le nombre de dents du premier pignon ( pi- gnon 3 ) et Z 2 le nombre de dents du deuxième pignon ( pi- gnon 4). Le pignon 3, parexemple, peut avoir ving+ trois dents, et le pignon 4 peut avoir vingt, deux dents, donnant un rapport de réduction de 23/1.
Il est souvent nécessaire, ou tout au moins conseil- lé, d'équilibrer le poids du pignon 3, par exemple, au moyen de un ou plusieurs contre-poids 26 fixés de manière amovible sur un disque approprié 25 lui-même fixé à l'axe 8. L'arbre primaire 8 peut être équilibré indépendamment au moyen de un ou plusieurs orifices axiaux 24 de longueur déterminée, afin de compenser tout déséquilibre pouvant résulter de l'excentri- cité du tourillon 14.
Le dispositif de transmission à réduction de fige 2, analogue à celui de fig. 1, comprend un premier pignon 22 et un deuxième pignon 23 monté à demeure dans le carter 10. Le support du pignon 22 diffère de celui du pignon oorrespondant 3 de la fig, 1 en ce sens que le roulement sphérique 30, 31 de dite fige 1 est remplacé par un accouplement du type à bil- les. Cet accouplement comprend des billes 16 et 17 guidées par
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un chemin de guidage incurvé selon un arc de cercle 18 et par un axe de commande 19. Ce dernier est monté pivotant à une extrémité dans une portée 22a du moyeu de pignon 22, et à l'autre extrémité, dans une douille de guidage 40 coulissant longitudinalement dans un alésage 41 pratiqué dans l'extrémi- té correspondante de moyeu 23a de l'arbre secondaire. 15.
Un res- sort à boudin 42 pousse l'axe de commande 19 vers le moyeu
22a du pignon 22. Le chemin de guidage 18 et l'axe de commande
19 guident les billes dans les gorges radiales 20 et 21 de façon à ce que celles-ci divisent toujours l'angle d'inclinai- son ( 180 - [alpha] ) du pignon 22 par rapport à la ligne d'axe
Y - Y en deux angles égaux de ( 180-[alpha]) :2, ce qui permet d'obtenir une vitesse angulaire # conforme. Avantageusement, on dispose de six à huit billes, circonférentiellement équi- distantes.
Les accouplements du type à billes du genre décrit en fige 2, sont connus dans la technique intéressée, mais jus- qu'à présent ils n'avaient @as été utilisés en collaboration avec un système de transmission à pignons coniques entraîné au moyen d'un organe excentrique.
L'invention se caractérise en ce qu'une combinaison de ce genre produit une vitesse angulai- re uniforme #, au lieu d'une rotation plus ou moins régulière que l'on peut obtenir, par exemple, avec le dispositif de transe mission à réduction décrit au brevet suédois N 155.488, utili- sant un simple joint de cardan,
Ainsi que l'on peut s'en rendre compte en fig. 2, le pignon conique 23 est monté fixe dans la carter 10, tandis que le pignon 22 est accouplé à l'arbre secondaire 15 à l'aide d'un accouplement "à billes " tournant à une vitesse angulai- re rigoureusement constante.
La révolution planétaire est as-
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surée dans le dispositif de fig. 2 au moyen du pignon 22 tour- nant avec l'arbre 15, alors qu'en fig. 1, c'est le pignon 3 qui assure la révolution planétaire et qui est supporté rota- tivement dans le carter 10, tandis que le pignon 4 tourne soli- dairement de l'arbre secondaire 15.
, On peut concevoir l'invention de plusieurs façons différentes. Par exemple, l'accouplement assuré par les dents incurvés selon un arc de cercle 6 et 7 peut être remplacé par des billes engagées dans des gorges de guidage incurvées selon le même arc de cercle. L'accouplement entre le premier et le deuxième pignon du système de transmission peut également être assuré par des pattes, des galets ou des douilles, les douilles pouvant être prévues en matériau élastique afin d'as- surer une rotation régulière. Une réalisation de ce genre est particulièrement appropriée pour un dispositif de transmission dans lequel le pignon 3 - c'est à dire le premier pignon - assure la révolution planétaire, avec un carter d'engrenages de grande dimension, comme cela est nécessaire pour les fortes charges.
On peut également prévoir un accouplement élastique sous forme de disques de cuir ou de caoutchouc, en montant respectivement les organes de liaison d'un tel accouplement sur le pignon assurant le mouvement planétaire, et sur le carter 10. Les dispositifs de transmission munis d'accouple- ments élastiques de ce genre sont particulièrement appropriés lorsque le dispositif est prévu pour un couple relativement faible.
Les fig. 3 à 10 illustrent plusieurs dispositifs d'acoouplement du pignon planétaire au carter. Plus particu- lièrement, tous les exemples illustrés en fig. 3 à 10 montrent l'accouplement du pignon 3 de la fig. 1 avec le carter 10.
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Mais il est bien entendu que les dispositifs d'accouplement dé- crits à titre d'exemples peuvent également être appliqués à un dispositif de transmission tel que celui de fige 2. On a utilisé des repères identiques pour désigner les pièces cor- respondantes.
En ce qui concerne les fige 3 et 4, l'accouplement est réalisé au moyen de billes 50, guidées d'une part dans une gorge incurvée selon un arc de cercle 6 concentrique et normal à l'axe du pignon 4 et pratiquée sur la périphérie du pignon 3a, et, d'autre part, dans un chemin de guidage 7', également incurvé selon le même arc de cercle, pratiqué sur le carter 10
En fig. 5, l'accouplement entre le pignon 3 et le carter 10 est assuré par un organe élastique 51 de section en ! forme générale de " U ", dont une branche 51a est fixée à un support 10a du carter 10, au moyen de boulons 52, par exemple, et dont l'autre branche 51b est fixée au pignon 3, au moyen de ! boulons 53, par exemple.
La base de " U " de la section du corps 51 est orienta vers l'axe du pignon 3 selon une direc- tion généralement radiale. La déformation maximum à laquelle l'organe 51 est susceptible d'être soumis lorsque le carter 10 et le pignon 3 sont en mouvement angulaire l'un par rapport à l'autre est indiquée par des lignes en pointillés.
Le dispositif de fige 6 est analogue à celui de fige
5 @@ ce sens que l'on a prévu un organe élastique 55 générale- ment en forme de " U Il* L'organe 55 est monté en direction op- posée à celle de l'organe 51, c'est à dire la base de " U " vers l'extérieur, mais est orienté, comme précédemment, en di- rection généralement radiale.
Les fig. 7 et 8 montrent une disposition dans laquel- le l'accouplement entre le pignon 3 et le carter 10 est assuré
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par des galets 60 disposés sur la périphérie du pignon 3, et tourillonnant sur des axes 61 ou d'autres dispositifs de fixa- tion appropriés, galets 60 guidés dans des gorges ou des che- mins de guidage 62 pratiqués sur le carter 10,
Les fig. 9 et 10 représentent une disposition inver- se de celle des fig. 7 et 8, en ce sens que des galets 63 sont montés tourillonnant sur le carter 10 au moyen de dispositifs de fixation appropriés tels que des axes 64, et sont guidés dans des gorges ou des chemins de guidage 65 pratiqués sur la périphérie du pignon 3.
Bien que l'invention ait été décrite de façon détaillée en ce qui concerne certains exemples et certaines réalisa- tions actuellement préférés, il est bien entendu que différentE