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= ROUE REDUCTRICE DE VITESSE '
L'invention concerne une roue réductrice de vitesse permettant une très grande réduction sous un encombrement réduit.
Cette roue réductrice peut, suivant son principe, trouver son application dans l'entraînement de toutes machines nécessitant une très grande réduction de vitesse, là où les réducteurs classiques tiennent un encombrement très grand.
Parmi ce genre de réduction, on connaît des réducteurs à arbre creux qui peuvent se placer sur l'arbre de la machine à entraîner. Ces réducteurs sont très encombrants et lourds, ne dépassant pas des réductions de un vingtième, ne peuvent transmettre que des puissances très limitées.
On connaît également des roues réductrices à système planétaire, mais ce principe se limite à de faible réduction du fait de leur encombrement.
La roue réductrice de vitesse selon l'invention comporte deux engrenages à denture extérieure, concentriques entre eux et par rapport à la roue qui forme carter, ces deux engrenages peuvent tourner librement par rapport au carter. Un de ces engrenage à un moyeu permettant, d'une part d'y introduire et caler l'arbre de la machine à rendre en mouvement, d'autre part
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et sur un coté du moyeu, recevoir par l'intermédiaire de deux roulements le deuxième engrenage à denture extérieure qui tournera librement sur le premier. Ce deuxième engrenage aura son moyeu qui se prolongera jusqu'à l'extérieur du carter pour y recevoir un bras de réaction qui immobilisera l'engrenage par rapport à tout l'ensemble. Ces engrenages ayant un diamètre primitif à la denture légèrement différent.
Cette roue comporte également deux couronnes à denture intérieure concentriques et solidaires entre elles, ces deux couronnes sont exentrées par rapport à la roue formant carter.et par rapport aux engrenages à denture extérieure. Les diamètres des exentriques reçoivent chacun un roulement sur lesquels viendra se fixer les deux couronnes à denture intérieure. Ces deux couronnes ont un diamètre primitif à la denture légèrement différent et correspondant respectivement à l'engrenement en un point aux deux engrenages à denture extérieure. Les deux parois portant les exentriques tournent sur les moyeux des engrenages par l'intermédiaire de roulements.
Une jante est fixée rigidement à ces deux parois, cette jante sera soit, lisse pour recevoir une courroie plate, à gorges trapézoïdales pour recevoir des courroies de même section, à denture extérieure qui sera engrenée par un pignon denté.
Ce système permet également un assemblage plus rationel, la jante qui serait pourvue sur son diamètre extérieur de disques en tôles fines de fer, empilés, pour former le rotor d'un moteur élèctrique. Ce rotor avec réducteur incorporé tournerait dans un stator bobiné. Ce stator serait maintenu et centré par rapport au rotor, d'un coté, par une paroi qui prendrait la place du bras de réaction sur le moyeu de l'engrenage immobile, de l'autre coté, d'une seconde paroi dans laquelle tournerait le moyeu de l'engrenage à vitesse réduite. Un bras de réaction maintiendrait le stator immobile,.
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Cet ensemble, moteur électrique avec réducteur incorporé dans le rotor, pourrait au lieu d'avoir une douille creuse pour recevoir l'arbre de la machine à entraîner, avoir un arbre sortant pour accoupler la machine à l'aide d'un manchon d'accouplement, dans ce cas le groupe moteur réducteur serait sur pattes pour son placement sur socle où à emboîtement diamétral,
La rotation de la roue entraine par l'intermédiaire des deux parois, les exentriques, obligeant les couronnes à denture intérieure à-parcourir les dents des engrenages à denture extérieure. Ce mouvement entraine l'engrenage libre à une rotation réduite.
Le principe de fonctionnement d'une roue réductrice selon l'invention peut être mieux compris en se référant aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemple un mode de réalisation d'une telle roue réductrice.
Les figures I et 2 représentent des schémas destinés à indiquer le principe de fonctionnement de la roue réductrice.
La figure 3 à l'échelle un tiers, représente une coupe axiale longitudinale d'une roue réductrice de vitesse selon le principe de l'invention, tandis que la figure 4 à l'échelle un cinquième, représente une coupe transversale suivant les flèches X - X' de la figure 3.
Le principe de fonctionnement de la roue réductrice de vitesse de l'invention peut s'expliquer théoriquement comme suit,
Nous choisirons pour l'exemple un rapport de vitesse de 1/100.
La figure I, représente un ensemble en perspective, deux engrenages I et 2, concentriques par rapport à l'axe 5 sont disposés l'un à coté de l'autre et maintenus dans leurs positions par des supports sur leurs axes respectifs, les supports sont reperés en 8 sur la figure. L'engrenage 2 étant immobilisé par le bras de réaction n 7 et l'engrenage n I tournant librement.
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L'engrenage n 2 aura 101 dents et l'engrenage n I aura 100 dents. Deux couronnes 3 et 4 solidaires entre elles, concentriques par rapport l'axe n 6. donc exentrées par rapport à l'axe 5. La valeur de l'exentrage sera de la moitié des différences des diamètres primitifs aux dentures des engrenages
I et 2 et des couronnes 3 et 4. Dans notre exemple la différence sera de 3 dents ( dents pointues ). La couronne 4 aura 104 dents et la couronne 3 aura 103 dents, 1*exentrage aura la valeur suivante: (104 x M)-(IOIx M)= (103 x M)-(100 x Il) = 1,5 M.
2 2 M étant le module.
Si nous faisons tourner les couronnes pour que les dentures restent toujours en contacts et parcourent périphériquement leurs engrenages respectifs, nous ferons décrire un cercle à l'axe n 6. Dans notre exemple ce cercle décrira dans l'espace un diamètre de 3 M.
A la révolution complète, toutes les dents de l'engrenage 2 auront étés parcourues ainsi que les dents de l'engrenage I, mais comme l'engrenage I possède une dent en moin que l'engrenage 2, l'engrenage I aura avancé de (@M x IOI)-(@ M x 100)= 16 M soit une dent ce qui correspond à 1/100 de tour de l'engrenage n I. Donc il faudra faire parcourir 100 fois les dents de l'engrenage 2 par les couronnes pour que l'engrenage n I tourne de I tour complet, ce qui nous donne un rapport de 1/100.
Nous conclurons que le numérateur sera la différence de dent entre les engrenages I et 2 et que le dénominateur sera l'engrenage possédant le plus petit nombre de dent, dans notre exemple l'engrenage mobile n I.
Si au contraire nous inversons les deux engrenages, que nous mettons 100 dents à l'engrenage fixe n 2 et 101 dents à l'engrenage mobile n I. A la révolution complète des exentriques,
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l'engrenage n I aura reculé de une dent. La rotation de l'engre- nage mobile n 1 sera en sens inverse de la rotation des exentriques.
On comprend aisément que si le rapport des dentures avait une autre valeur, le déplacement de l'engrenage mobile n I serait également proportionnel à cette valeur.
Le rapport ne se limitera pas seulement au décalage d'une dent, on peut très bien parfaire aux exigences des réductions par des dentures corrigées, par exemple augmenter où diminuer le diamètre primitif d'un engrenage et de sa couronne respective. Nous porrions conserver 100 dents aux deux engrenages mais le diamètre primitif de l'engrenage libre n I être 0,1 de millimètre plus petit que l'engrenage n 2, dans ce cas en prenant comme exemple un module 5 de la description détaillée plus haut, nous aurions un rapport de 0± = I - 500 5000 .
La figure 2 représente une vue de profil, démontrant les quatre dentures par des traits circulaires. En traits continus le train d'engrenage 2 et 4, en traits pointillés le train d'engrenage I et 3. Par cette figure on remarque que la poulie réductrice est réversible.
Si nous considérons quatre points sur l'axe X X'. Ces points sont A.B.C.D. et que les points A et C sont pivotants et fixes, B et D pivotants mais sachant se déplacer. C n'intervenant pas puisqu'il est le centre de gravité des deux engrenages I et 2, mais restera toujours confondu sur l'axe X X'. A distant de B de x; B distant de D de y et la longueur entre A et D étant z. Nous remarquons que si nous appliquons une force P suivant la flèche P' la réaction sur D sera de P x x , la réaction sur le point A z sera de P x y. La réaction sur D sera continue périphériquement z puisque l'axe A.B.C.D. se déplace également suivant la rotation des couronnes 3 et 4, en ayant comme centre de gravité le point C.
C'est sur ce principe qu'est réalisée la roue
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réductrice de vitesse elon l'invention qui est représentée dans les figures 3 et 4.
La poulie réductrice de vitesse se compose de quatre éléments sériés 100 - 200 - 300 et 400.
Nous appelerons un élément, un assemblage de pièces rendues solidaires entre elles par emboitements, vis et clavettes, procédés nécessaires de fabrication pour l'usinage et le montage.
En éliminant ces procédés d'assemblages, nous considérerons pour la compréhension, qu'un élément est fait d'une seule pièce.
Ces éléments devant tourner un par rapport à l'autre, ils sont assemblés par des roulements, ceux ci ne portant pas de nombres sériés. Les pièces de la série 100 forment un carter rotatif étanche, renferment les éléments des séries 200 - 300 - 400 et l'huile de lubrification. Sur le dessin, le diamètre extérieur porte des rainures à section trapézoïdales pour recevoir des courroies devant entrainer celle ci. Ne sont pas figurées des ailettes éventuelle^ pour un refroidissement forcé de l'ensemble.
Cet élément est concentrique avec les éléments des séries 300 et 400 et de l'axe 0-0'. 11 tourne librement sur ceux ci par l'inter- médiaire dec roulements 7 et 29. Il porte deux diamètres exentrés par rapport à l'axe 0 - 0' et concentriques à l'axe X - X'. sur lesquels viennent se placer les deux roulements 6. Sur ceux ci viendra se loger l'élément de la série 200. L'élément 200 est formé d'une couronne 202 à double denture intérieure et de deux parois, 204. Cet élément tourne librement sur les exentriques de l'élément 100, par l'intermédiaire des deux roulements 6. Par leur exentrage, les deux dentures engrèneront en un point de leur périphérie avec les dentures des éléments 300 et 400. La denture engrenant avec l'élément 300 est menée et la denture engrenant avec l'élément 400 est meneuse.
L'élément 300 tourne concetriquemetn sur le moyeu de l'élément 400 par l'intermédiaire des roulements 17. Le moyeu de
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celui ci se prolonge jusqu'à l'extérieur de l'élément 100 pour y recevoir un bras de réaction 315. Ce bras servira à rendre l'élément 300 immobile, tandis que les autres éléments tourneront chacuns d'une vitesce suivant le rapport de réduction établi.
L'élément 300 sera un engrenage meneur.
Il porte à son sommet, une cueillère 320 ayant pour mission de recueillir l'huile centrifugée à l'intérieur de la paroi diamètrale, afin d'amener et d'obliger celle ci à passer dans les roulements intérieurs par l'intermédiaire des canali- sations pratiquées dans les éléments 100 - 300 et 400. Cette huile est retenue par les bagues d'étanchéités 109 - 314 - 426 et 130.
Enfin vient l'élément 400, tournant dans l'élément 300 par l'intermédiaire des roulements 17. 11 recevra à l'inté- rieur de son moyeu l'arbre 437 de la machine à rendre en mouvement.
11 sera rendu solidaire à celui ci par l'intermédiaire de la clavette 436 et tenu en place latéralement par la vis 412.
L'élément 400 est l'engrenage à vitesse réduite, c'est un engrenage mené.
Les figures 3 et 4 donnent un exemple de montage pour une poulie réductrice avec un rapport de vitesse de 1/50. On se référera à ces figures et à la nomenclature suivante pour les détails de construction.
101. Jante ou paroi diamétrale.
103. Vis de fixation de la jante sur le voile 105
105. Voile pourvu d'un diamètre exentré.
108. Couvercle de retenue et d'étanchéité.
Carter rotatif 109. Bague d'étanchéité. grande 106. Vis de fixation du couvercle 108 vitesse 128. Vis de fixation'du couvercle 132.
130. Bague d'étanchéité.
132. Couvercle de retenue et d'étanchéité.
134. Voile pourvu d'un diamètre exentré.
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202. Couronne à deux dentures intérieures une menée et une meneuse.
Couronne 204. Parois supportant la couronne avec orifices intermédiaire. 224 pour passage de l'huile.
223. Vis de fixation des parois sur la couronne.
310. Moyen de l'engrenage immobile - 311. Circlips de retenue latéral du bras de réaction 315.
314. Bague d'étanchéité. Engrenage 315. Bras de réaction immobilisant l'engrenage meneur 318. immobile. 318. Engrenage immobile.
319. Vis de fixation de l'engrenage sur son moyeu 310.
320. Cueillera recueillant l'huile
333. Entretoise distançant les roulements 17.
339. Circlips de retenue latérale du roulement 7.
412. Vis de retenue latérale moyeu 425.
413. Circlips de retenue des roulements 17.
421. Engrenage à vitesse réduite.
422. Vis de fixation de l'engrenage 421 sur son moyeu 425.
Engrenage 425. Moyeu supportant l'engrenage 421. mené à vitesse 426. Bague d'étanchéité. réduite. 431. Circlips de retenue du roulement 29.
435. Bague entrtoise distançant les roulements]7
436. Cale
437. Arbre de la machine à mettre en mouvement.
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6. Roulements montés sur les esenriques des voiles 105 et. 134 permettant le mouvement rotatif de l'élément sérié 200.
7. Roulement permettant la rotation de l'élément sérié 100 sur le moyeu de l'élément sérié 300.
29. Roulement permettant la rotation de l'élément sérié 100 sur le moyeu de l'élément sérié 400.
17. Roulements permettant'la rotation de l'élément sérié 400 dans le moyeu de l'élément sérié 300.
La poulie réductrice de vitesse des figures 3 et 4 a été étudiée avec un module 10 à denture pointue formant un angle au sommet des dents approprié pour que les dents ne s'accrochent pas du fait de la faible différence de dent entre les engrenages et les couronnes, soit 58 , la longueur des dents est de cent millimètres. L'engrenage 318 comporte 51 dents, l'engrenage 421 en comporte 50. Lacouronne 202 comporte deux dentures, une de
54 dents et l'autre de 53 dents, engrenant chacune avec leur engrenage respectif.
L'exentrage de l'axe X X' par rapport à l'axe 0 0' est de: (54 x 10) - (51 x 10) = (53 x 10) - (50 x 10) = 15 mm
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La denture pointue a été choisie parce que elle présente trois avantages pour le cas de ces appareils. Le premier avantage est le fait qu'elle permet d'avoir une différence de trois dents seulement entre la couronne à denture intérieure et son engrenage respectif, de ce fait un exentrage de 15 mm seulement.
Ce faible exentrage nous donne une vitesse circonférencielle aux dentures très faible, en prenant comme exemple une vitesse de rotation de 750 tours/minute à la poulie, nous aurons: (15 x 2 x 3,14) x 750) = 1,17 mètre/seconde.
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Le deuxième avantage est que la denture pointue occasionne à cause de la faible différence de dent entre engrenage et couronne, l'engrènement d'au moin deux dents à la fois avec une base de dent donnant un encastrement valant 1,75 la base de
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la denture normale.
Le troisième avantage est que la faible exentricité diminue considérablement le poids de l'équilibrage pratiqué sur la jante pour équilibrer l'élément 200, celui ci affecté des exentriques et des roulements.
Il est bien évident que les exemples de montage qui viennent d'être donnés sont uniquement donnés à titre d'exemple et que le choix de ceux ci repose généralement uniquement sur des considérations de construction.
Ainsi on pourrait prévoir à la place d'une denture pointue deux roues à bossages multiples remplaçant les deux engrenages à denture extérieure, engrenant sur des galets contenus dans les couronnes exentrées, ou vice versa, ces galets tournant sur des roulements à aiguilles, bien que la denture pointue offre l'avantage d'être moin onéreuse que les roues précitées.
Le fonctionnement de la roue réductrice de vitesse peut être expliquée de la façon suivante.
La rotation de l'élément sérié 100 entraine les exentriques, provoque, le déplacement de l'élément sérié 200 ainsi que sa rotation sur lui même selon une trajectoire circulaire concentrique à l'axe commun des éléments sériés 300 et 400. A chaque tour de l'élément 100 correspondra un tour des couronnes autour des engrenages sériés 300 et 400.
Comme l'engrenage sérié 300 est fixe et que l'engrenage sérié 400 est libre de tourner et possède une dent de moin que l'engrenage sérié 300, à chaque tour de l'élément sérié 100 correspond un avancement d'une dent de l'engrenage sérié 400 dans le sens de rotation de l'élément sérié 100.Dans l'exemple choisi plus haut, l'engrenage sérié 400 portant 50 dents, il faudra donc faire décrire 50 tours à l'élément 100 pour que l'engrenage mobile sérié 400 tourne d'un tour complet.
Cependant, si c'est l'engrenage fixe sérié 300 qui porte 50 dents, tandis que l'engrenage mobile sérié 400
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en porte 51, nous aurons toujours la même réduction, mais l'engrenage mobile sérié 400 tournera en sens inverse par rapport au sens de rotation de la roue.
La réduction qu'on obtient peut être définie comme le rapport de la différence de dents entre les deux engrenages à denture extérieure -( dans notre exemple i) et l'engrenage possedant le plus petit nombre de dents ( dans notre cas 50 ).
Si l'on désire obtenir une réduction de 1/25 et que pour des raisons de résistance on devra consèrver le même diamètre primitif à l'engrenage sérié 400 et le même module, il suffira que l'engrenage fixe sérié 300 porte 52 dents. Mais pour un effort tangentiel inférieur on pourra obtenir ce rapport en ayant
26 et 25 dents.
En respectant les mêmes modules pour les quatre @ engrenages et en conservant la même exentricité puisque celle ci n'est attribuable qu'à la différence de dents entre engrenages et couronnes, on peut avoir un éventail de réduction variant par unité, par exemple 1/50 , 1/49 , 1/48 etc, où 1/50 , 1/51 , 1/52 etc, simplement en variant le nombre de dent des engrenages et sans devoir modifier une seule forme ni une seule côte des autres pièces constituant la roue réductrice.
Il est également possible de travailler avec des modules différents par train. Si, au lieu du cas précédent où nous avions dix millimètres de différence aux diamètres primitifs entre les engrenages sériés 300 et 400, nous aurions seulement une différence d'un millimètre nous obtiendrions un rapport de vitesse de 1/500.
La roue réductrice selon l'invention possède de nombreux avantages et nous indiquerons plus spécialement les suivants.
La roue réductrice offre un grand éventail de réduction tout en conservant le même nombre de pièces et de même dimension.
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Par sa conception, la roue réductrice demande une fabrication en très grande série.
La vitesse circonférencielle des dentures est-très réduite par rapport au réducteur classique.
La roue réductrice permet une très grande réduction pour un encombrement et un poids très réduit.
Il n'y a aucun entr'axe à respecter, à part les exentriques toutes les pièces constituantes sont concentriques.
La construction est très simple et moins onéreuse que celle des réducteurs classiques.
La roue réductrice se place directement sur l'arbre de la machine à entraîner sans devoir être supportée sur un chassis où un support comme c'est le cas des réducteurs classiques.
REVENDICATIONS @
I. Roue réductrice de vitesse s'appliquant directement sue l'arbre de la machine à rendre en mouvement, sans support ni assise pour la sapporter, caractérisée en ce qu'elle comporte un carter circulaire rotatif étanche.