EP0600807A1 - High pressure hydraulic generator-receiver for power transmission - Google Patents
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- EP0600807A1 EP0600807A1 EP93420471A EP93420471A EP0600807A1 EP 0600807 A1 EP0600807 A1 EP 0600807A1 EP 93420471 A EP93420471 A EP 93420471A EP 93420471 A EP93420471 A EP 93420471A EP 0600807 A1 EP0600807 A1 EP 0600807A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
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- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
- F04C15/0023—Axial sealings for working fluid
- F04C15/0026—Elements specially adapted for sealing of the lateral faces of intermeshing-engagement type machines or pumps, e.g. gear machines or pumps
Definitions
- the present invention refers to improvements made to a hydraulic generator-receiver for the transmission of power of the kind described in European patents 165 884, 262 189 and 483 029.
- an apparatus comprising two pinion gears with helical teeth coupled inside a stator, at least one of them being devoid of mechanical bearing.
- the stator is established in the form of a flexible envelope which moreover comprises at least one inlet opening for a liquid at low pressure and a discharge opening for a liquid at high pressure.
- the stator further comprises two identical flexible flanges and turned one relative to the other cooperating with the casing and enclosing the two pinions with which they provide lateral sealing by their identical inner face.
- the flexible casing is subjected externally to a centripetal pressure which enables it to seal the tops of the teeth of pinions with helical teeth situated in the casing.
- the hydrostatic compensation forces on the flanges and on the casing originate on the one hand from the pressure of a permanent total pressure zone and on the other hand from the pressure prevailing in balancing hydrostatic compensation sectors, respectively of envelope and flanges.
- the sectors are fed by channels. Rigid covers cover the flanges, while an equally rigid body surrounds the casing.
- the internal hydraulic balancing is ensured by a hydraulic winding comprising rotor ducts in the pinions and stator in the flanges and the casing. Successive switches between the rotor and stator conduits are ensured by their ends running past one another on a switching circle. Balancing between the hollow of teeth is ensured by the permanent connection between the hollow of opposite teeth for an even number of teeth and the hollow of opposite teeth with a shift of 1 ⁇ 2 step for an odd number of teeth via the conduits flanges and channels in the gables. Of course, this connection does not exist in the engagement zone and in the zones diametrically opposite to this engagement zone with respect to the pinions and in which hydraulic diametrically opposed bearings are created.
- the winding connects the pairs of opposite teeth so as to obtain the same hydraulic pressure in the hollow of teeth for diametrically opposite angular positions and to create two opposite forces on the pinions in order to cause their meshing without play in the mesh area.
- EP 483 029 For large displacements, the solution described in EP 483 029 consists in multiplying the number of satellite pinions driven by a main pinion, the latter having a number of sectors depending on the number of satellites, each satellite always having four sectors, two HP sectors and two BP sectors.
- EP 0165884, EP 0262189 and EP 0483029 do not provide satisfactory axial balancing of the driving pinion. Indeed, if the action of the radial hydraulic bearings ensures the radial balance, the axial balancing of the pinion leading by the hydrostatic compensations on the flanges at the point of engagement only ensures a local balancing of the axial component in this point causing greater local wear of the flange subjected to the axial component of the driving pinion and therefore a precarious endurance resistance.
- the axial general balancing of the driving pinion is not ensured due to the axial components, at each end of the assembly formed by each of the high pressure balancing sectors and by the two adjacent elements of the zone always at high pressure, resulting from hydrostatic compensations on the flanges.
- the tangential force FT is defined on the basis of the transmitted power and the speed of rotation, the forces FR and FA being deduced therefrom via FN and FX and the angle ⁇ of real pressure and the angle ⁇ which is the complement of the helix angle ⁇ defined in EP 0 262 189.
- This force acts from point 305 to point 306 diametrically opposite or vice versa depending on the direction of rotation.
- the MFA torque is balanced by the reactions of the bearings of the driving pinion.
- the improvements which are the subject of the present invention aim to remedy these drawbacks and to allow axial and tangential hydrostatic balancing of the driving pinion.
- the value of the surface of the zone is always varied at high pressure, so that an application of the high pressure is produced on a surface of one of the flanges, either larger or smaller, the other flange not being influenced by this surface variation, while in order to perform tangential balancing, the surface of the sectors of the envelope adjacent to the point of meshing is varied detriment to the permanent pressure area.
- Fig. 1 illustrates the decomposition of the normal force FN into FR and FX perpendicular to FR at the point of engagement of the pinions 9 and 10.
- Fig. 2 is a section developed along the original cylinder of the driving pinion. We have included in I-I the section plane of fig. 1.
- Fig. 3 and 4 are sections developed according to the primitive cylinders of the pinions respectively driving and driven in gear position, illustrating the direction of the axial component of imbalance of the driving pinion, according to the directions of clockwise (SH) and counterclockwise (SIH) rotation respectively ) of the driving gear.
- Fig. 5 illustrates the balance according to the direction of rotation of the forces and unbalance couples of the pinion driving a generator-receiver to a single driven pinion.
- Fig. 6 is a longitudinal section of an apparatus according to the invention.
- Fig. 7 is a cross section of an apparatus according to the invention produced along a plane passing through the point of engagement of the pinions.
- Fig. 8 is a section along VIII-VIII (fig. 6) with an axial balancing device. There is shown in VI-VI the section plane of FIG. 6 and in VII-VII that of fig. 7.
- Fig. 9 is a variant of the axial balancing device of FIG. 8.
- Fig. 10 is a partial developed section of the envelope and of the body in the case of hydrostatic balancing on this envelope of the tangential component FT.
- Fig. 11 is a partial section corresponding to FIG. 8 and 9, but illustrating the modifications of the flanges corresponding to the actual balancing on the envelope of the tangential component FT.
- Fig. 12 is a section along XII-XII (fig. 10). There is shown in X-X the section plane of FIG. 10.
- Fig. 13 to 16 illustrate the equilibrium polygon of the tangential components FT, of the torque vectors MFA and the axial components FA to be balanced in the case respectively of a receiver generator with chevron toothing and with 2, 3, 4 satellite gears, and according to the direction of rotation.
- Fig. 17 is a variant of the axial balancing device illustrated in FIG. 8 and comparable to the variant of FIG. 9.
- the hydrostatic balancing of the force FR by the hydraulic bearings in zones 6 is obtained by a theoretical value of 1 ⁇ 2 angular pitch of toothing, ie ⁇ / z. This value is sufficient to balance the mechanical and hydrostatic radial forces in the engagement zone 3.
- the overpressure in the hollow of the tooth resulting from the irregularities of flow happens to be a natural functional safety, but if this was too high, it can be evacuated by a non-return towards zone 34, (zone in high pressure) or towards high pressure as provided in EP 0 165 884.
- the hydrostatic balancing of the force FA must allow reversibility, that is to say the change of direction of rotation in generator or receiver of the apparatus according to the invention.
- the best solution for a device with a single driven pinion is to adopt for the two pinions a herringbone toothing by means of which the axial forces FA naturally balance between the two 1 ⁇ 2 helical teeth of opposite inclination of said herringbone toothing.
- the extension 301 is in the general form of a polygon surrounded by a deflection of the joint 45 ''.
- This structure causes the creation of a force perpendicular to the flange in which the sector 60 '' is at high pressure, said force being equal to the axial force FA as a result of the choice of the surface ⁇ S and of opposite direction.
- the opposing force involved -FA rebalances the driving pinion 9.
- the axial balancing of the driving pinion 9 is carried out according to one of the two solutions above and the moment vectors of the resulting couples cancel each other out.
- the additional rebalancing force is equal to the axial force FA per pair of pinions 9, 10 multiplied by the number of satellites n.
- the axial force FA is directed downwards, so that the opposing force -FA must be directed upwards and in any case in the opposite direction to FA.
- the hydrostatic balancing of the tangential force FT is carried out by means illustrated in FIG. 10, 11 and 12.
- the aforementioned means consist first of all, as shown in FIG. 10, to delete the zone 34 between the sectors 38 ′ and 38 adjacent to the point of engagement 3 of the pinions at the level of the spokes 305 and 306 of the pinion 9 perpendicular to the axis 6-6.
- the seals 37 'and 37 provided in the embodiment of fig. 9 of European patent 0483029 are replaced by a single joint 304 provided with a middle branch 304 a . This middle branch is located along departments 305 and 306 illustrated in fig. 11, as explained below.
- the above modification requires deleting the part of the zone 34 between the sectors 60 ', 60 respectively 60'', 60 of the flanges 21, 22 (fig. 11) at the level of the spokes 305 and 306, so that for each of said spokes, the radial parts 45 a , 45 ' have joints 45 and 45' (fig. 8) and the radial parts 45 a and 45 '' have joints 45 and 45 '' symmetrical with the preceding ones with respect to the axis geometric 6-6 are eliminated without having any influence on the axial balancing.
- the sectors 60 ', 60 and 60'', 60 are surrounded by joints 302 and 303 in one piece which each have, respectively, along the spokes 305 and 306 a branch 302 a , respectively 303 a which separates the sectors considered.
- the branch 304 has seal 304 on the casing 36 materializing the end of the part of the zone 34 incorporated into the sectors 38 ′ for the balancing of the force FT, is at 1 ⁇ 4 angular pitch of toothing of the axis of the "hydraulic bearing" or ⁇ 2Z . Therefore, the FT component is balanced by this additional sector 38 'which is at high pressure for a value slightly higher than ⁇ Z + ⁇ .
- the value ⁇ Z + ⁇ incorporated into sectors 38 'on the side of the driving pinion 9 must be calculated to balance FT, taking into account the offset introduced by the width of the joint.
- the values on the flanges 21, 22 must correspond to the values on the casing 36 to ensure sealing on the faces.
- the tangential force FT is balanced under the same conditions as for a helical toothing, the only difference being that the joint 304 then has, like the sectors 38 and 38 ', a herringbone shape.
- a pinion driving 9 '' and three satellite pinions 10 '' have been illustrated in a body 49 ''.
- the polygon of forces FT is closed, as is the polygon of the torque vectors M FA under the same conditions.
- the additional axial component on the pinion 9 '' is in this case equal to three times FA per pair of pinions 9 '' - 10 ''.
- a generator-receiver with a single driven satellite gear and helical teeth will only be used if this solution has certain economic advantages, since it is less rational than the previous two in terms of function.
- Axial balancing will be necessary, balancing the tangential force will depend on the conditions of use.
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Abstract
Description
La présente invention se réfère à des perfectionnements apportés à un générateur-récepteur hydraulique pour la transmission de puissance du genre décrit dans les brevets européens 165 884, 262 189 et 483 029.The present invention refers to improvements made to a hydraulic generator-receiver for the transmission of power of the kind described in European patents 165 884, 262 189 and 483 029.
On a décrit dans le premier de ces trois documents un appareil comprenant deux pignons à denture hélicoïdale accouplés à l'intérieur d'un stator, au moins l'un d'eux étant dépourvu de palier mécanique. Le stator est établi sous la forme d'une enveloppe souple qui comporte par ailleurs au moins une ouverture d'arrivée pour un liquide à basse pression et une ouverture de refoulement pour un liquide à haute pression. Le stator comporte encore deux flasques souples identiques et retournés l'un par rapport à l'autre coopérant avec l'enveloppe et renfermant les deux pignons avec lesquels ils assurent une étanchéité latérale par leur face intérieure identique.In the first of these three documents, an apparatus has been described comprising two pinion gears with helical teeth coupled inside a stator, at least one of them being devoid of mechanical bearing. The stator is established in the form of a flexible envelope which moreover comprises at least one inlet opening for a liquid at low pressure and a discharge opening for a liquid at high pressure. The stator further comprises two identical flexible flanges and turned one relative to the other cooperating with the casing and enclosing the two pinions with which they provide lateral sealing by their identical inner face.
L'enveloppe souple est soumise extérieurement à une pression centripète qui lui permet d'assurer l'étanchéité sur les sommets des dents des pignons à denture hélicoïdale située dans l'enveloppe. Les forces de compensation hydrostatique sur les flasques et sur l'enveloppe proviennent d'une part de la pression d'une zone de pression totale permanente et d'autre part de la pression régnant dans des secteurs de compensation hydrostatique d'équilibrage, respectivement de l'enveloppe et des flasques. Les secteurs sont alimentés par des canaux. Des couvercles rigides recouvrent les flasques, tandis qu'un corps également rigide entoure l'enveloppe.The flexible casing is subjected externally to a centripetal pressure which enables it to seal the tops of the teeth of pinions with helical teeth situated in the casing. The hydrostatic compensation forces on the flanges and on the casing originate on the one hand from the pressure of a permanent total pressure zone and on the other hand from the pressure prevailing in balancing hydrostatic compensation sectors, respectively of envelope and flanges. The sectors are fed by channels. Rigid covers cover the flanges, while an equally rigid body surrounds the casing.
L'équilibrage hydraulique interne est assuré par un bobinage hydraulique comprenant des conduits rotoriques dans les pignons et statoriques dans les flasques et l'enveloppe. Les commutations successives entre les conduits rotoriques et statoriques sont assurées par leurs extrémités défilant les unes devant les autres sur un cercle de commutation. L'équilibrage entre les creux de dents est assuré par la liaison permanente entre les creux de dents opposés pour un nombre de dents pair et les creux de dents opposés avec un décalage de ½ pas pour un nombre de dents impair par l'intermédiaire des conduits des flasques et des canaux ménagés dans les pignons. Bien entendu, cette liaison n'existe pas dans la zone d'engrènement et dans les zones diamétralement opposées à cette zone d'engrènement par rapport aux pignons et dans lesquelles sont créés des paliers hydrauliques diamétralement opposés. Ainsi, au cours de la rotation des pignons, le bobinage met en relation les couples de dents opposées de façon à obtenir une même pression hydraulique dans les creux de dents pour des positions angulaires diamétralement opposées et à créer deux forces inverses sur les pignons en vue de provoquer leur engrènement sans jeu dans la zone d'engrènement.The internal hydraulic balancing is ensured by a hydraulic winding comprising rotor ducts in the pinions and stator in the flanges and the casing. Successive switches between the rotor and stator conduits are ensured by their ends running past one another on a switching circle. Balancing between the hollow of teeth is ensured by the permanent connection between the hollow of opposite teeth for an even number of teeth and the hollow of opposite teeth with a shift of ½ step for an odd number of teeth via the conduits flanges and channels in the gables. Of course, this connection does not exist in the engagement zone and in the zones diametrically opposite to this engagement zone with respect to the pinions and in which hydraulic diametrically opposed bearings are created. So during the rotation of the pinions, the winding connects the pairs of opposite teeth so as to obtain the same hydraulic pressure in the hollow of teeth for diametrically opposite angular positions and to create two opposite forces on the pinions in order to cause their meshing without play in the mesh area.
Pour les grosses cylindrées, la solution décrite dans EP 483 029 consiste à multiplier le nombre de pignons satellites menés par un pignon principal, ce dernier ayant un nombre de secteurs fonction du nombre de satellites, chaque satellite ayant toujours quatre secteurs, deux secteurs HP et deux secteurs BP.For large displacements, the solution described in EP 483 029 consists in multiplying the number of satellite pinions driven by a main pinion, the latter having a number of sectors depending on the number of satellites, each satellite always having four sectors, two HP sectors and two BP sectors.
Les modes de réalisation suivant EP 0165884, EP 0262189 et EP 0483029 n'assurent pas un équilibrage axial satisfaisant du pignon menant. En effet, si l'action des paliers hydrauliques radiaux assure l'équilibre radial, l'équilibrage axial du pignon menant par les compensations hydrostatiques sur les flasques au point d'engrénement n'assure qu'un équilibrage local de la composante axiale en ce point entraînant une usure locale plus importante du flasque soumis à la composante axiale du pignon menant et donc une tenue en endurance précaire. L'équilibrage général axial du pignon menant n'est pas assuré du fait des composantes axiales, à chaque extrémité de l'ensemble constitué par chacun des secteurs d'équilibrage haute pression et par les deux éléments adjacents de la zone toujours à haute pression, résultant des compensations hydrostatiques sur les flasques.The embodiments according to EP 0165884, EP 0262189 and EP 0483029 do not provide satisfactory axial balancing of the driving pinion. Indeed, if the action of the radial hydraulic bearings ensures the radial balance, the axial balancing of the pinion leading by the hydrostatic compensations on the flanges at the point of engagement only ensures a local balancing of the axial component in this point causing greater local wear of the flange subjected to the axial component of the driving pinion and therefore a precarious endurance resistance. The axial general balancing of the driving pinion is not ensured due to the axial components, at each end of the assembly formed by each of the high pressure balancing sectors and by the two adjacent elements of the zone always at high pressure, resulting from hydrostatic compensations on the flanges.
D'autre part, l'équilibre des composantes tangentielles sur le pignon menant est assuré par les réactions des paliers mécaniques. Ces réactions, par l'usure qu'elles provoquent, sont préjudiciables à long terme à l'équilibre interne du générateur-récepteur à un seul pignon satellite mené, générateur-récepteur à denture hélicoïdale ou à chevron, et il est possible de les remplacer par un équilibrage hydrostatique partiel dans les deux sens de rotation et total pour un seul sens de rotation (cas le plus fréquent pour les faibles cylindrées qui ne nécessite qu'un seul pignon satellite). Ce dispositif peut donc s'appliquer également aux générateurs-récepteurs à pignons à dentures hélicoïdales à chevrons, cette denture étant analogue à une denture hélicoïdale simple lorsque l'appareil est à deux pignons.On the other hand, the balance of the tangential components on the driving pinion is ensured by the reactions of the mechanical bearings. These reactions, through the wear they cause, are detrimental in the long term to the internal balance of the generator-receiver with a single driven satellite gear, generator-receiver with helical or chevron teeth, and it is possible to replace them. by a partial hydrostatic balancing in both directions of rotation and total for a single direction of rotation (the most frequent case for small displacements which requires only one satellite pinion). This device can therefore also be applied to generator-receivers with gears with helical herringbone teeth, this toothing being analogous to a simple helical toothing when the apparatus is with two gears.
On a illustré en fig. 1 à 5 les différentes forces hydrauliques et mécaniques agissant sur la face entraînante du pignon menant référencé 9 et correspondant à la partie active de la face entraînante en haute pression, le générateur-récepteur fonctionnant en générateur, le pignon menant comportant une hélice à gauche et tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (SIH).Illustrated in fig. 1 to 5 the different hydraulic and mechanical forces acting on the driving face of the driving pinion referenced 9 and corresponding to the active part of the driving face at high pressure, the generator-receiver operating as a generator, the driving pinion comprising a propeller on the left and turning counterclockwise (SIH).
Le pignon mené 10 est quant à lui totalement équilibré puisque les faces de chaque creux de dents sont soumises aux mêmes forces mécaniques et hydrauliques tangentielles, radiales et axiales.As for the driven
Sur le pignon 9 sont appliquées :
- la force radiale FR (fig. 1)
- la force axiale FA (fig. 2)
- la force tangentielle FT (fig. 2)
- the radial force FR (fig. 1)
- the axial force FA (fig. 2)
- the tangential force FT (fig. 2)
La force tangentielle FT est définie à partir de la puissance transmise et de la vitesse de rotation, les forces FR et FA s'en déduisant par l'intermédiaire de FN et FX et de l'angle γ de pression réel et de l'angle β qui est le complément de l'angle d'hélice α défini dans EP 0 262 189.The tangential force FT is defined on the basis of the transmitted power and the speed of rotation, the forces FR and FA being deduced therefrom via FN and FX and the angle γ of real pressure and the angle β which is the complement of the helix angle α defined in EP 0 262 189.
En fig. 2 on a illustré la force tangentielle FT qui détermine la force axiale FA.In fig. 2 there is illustrated the tangential force FT which determines the axial force FA.
On a illustré en fig. 3 et 4 l'orientation de la force axiale FA à laquelle est soumis le pignon menant 9, tandis que le couple MFA résultant de la force FA a été illustré en fig. 5.Illustrated in fig. 3 and 4 the orientation of the axial force FA to which the driving
Sur cette figure est illustré le bilan des forces et couples à équilibrer sur le pignon menant 9 d'un générateur-récepteur à un seul pignon satellite 10, les pignons 9 et 10 étant renfermés dans le corps 49, selon le sens de rotation SIH ou SH. Les illustrations de la partie droite de fig. 5 se rapportent bien entendu au pignon menant 9. La force axiale FA s'appliquant sur celui-ci se trouve perpendiculaire à la face latérale de ce pignon, tandis que la force FT agit dans ce même plan perpendiculairement à l'axe 6 passant par les centres des deux pignons.In this figure is illustrated the balance of forces and torques to be balanced on the driving
Cette force agit du point 305 vers le point 306 diamétralement opposé ou inversement suivant le sens de rotation. Le couple MFA est équilibré par les réactions des paliers du pignon menant.This force acts from
Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à ces inconvénients et à permettre un équilibrage hydrostatique axial et tangentiel du pignon menant.The improvements which are the subject of the present invention aim to remedy these drawbacks and to allow axial and tangential hydrostatic balancing of the driving pinion.
A cet effet, pour réaliser l'équilibrage axial, l'on fait varier la valeur de la surface de la zone toujours en haute pression, de manière qu'on produise une application de la haute pression sur une surface d'un des flasques, soit plus grande, soit plus faible, l'autre flasque n'étant pas influencé par cette variation de surface, tandis que pour exécuter l'équilibrage tangentiel, on fait varier la surface des secteurs de l'enveloppe adjacents au point d'engrènement au détriment de la zone de pression permanente.To this end, in order to achieve axial balancing, the value of the surface of the zone is always varied at high pressure, so that an application of the high pressure is produced on a surface of one of the flanges, either larger or smaller, the other flange not being influenced by this surface variation, while in order to perform tangential balancing, the surface of the sectors of the envelope adjacent to the point of meshing is varied detriment to the permanent pressure area.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing:
Fig. 1 illustre la décomposition de la force normale FN en FR et FX perpendiculaire à FR au point d'engrènement des pignons 9 et 10.Fig. 1 illustrates the decomposition of the normal force FN into FR and FX perpendicular to FR at the point of engagement of the
Fig. 2 est une coupe développée selon le cylindre primitif du pignon menant. On y a fait figurer en I-I le plan de coupe de fig. 1.Fig. 2 is a section developed along the original cylinder of the driving pinion. We have included in I-I the section plane of fig. 1.
Fig. 3 et 4 sont des coupes développées selon les cylindres primitifs des pignons respectivement menant et mené en position engrenée, illustrant le sens de la composante axiale de déséquilibre du pignon menant, selon respectivement les sens de rotation horaire (SH) et anti-horaire (SIH) du pignon menant.Fig. 3 and 4 are sections developed according to the primitive cylinders of the pinions respectively driving and driven in gear position, illustrating the direction of the axial component of imbalance of the driving pinion, according to the directions of clockwise (SH) and counterclockwise (SIH) rotation respectively ) of the driving gear.
Fig. 5 illustre le bilan selon le sens de rotation des forces et des couples de déséquilibre du pignon menant d'un générateur-récepteur à un seul pignon mené.Fig. 5 illustrates the balance according to the direction of rotation of the forces and unbalance couples of the pinion driving a generator-receiver to a single driven pinion.
Fig. 6 est une coupe longitudinale d'un appareil suivant l'invention.Fig. 6 is a longitudinal section of an apparatus according to the invention.
Fig. 7 est une coupe transversale d'un appareil suivant l'invention réalisée suivant un plan passant par le point d'engrènement des pignons.Fig. 7 is a cross section of an apparatus according to the invention produced along a plane passing through the point of engagement of the pinions.
Fig. 8 est une coupe suivant VIII-VIII (fig. 6) avec dispositif d'équilibrage axial. On y a représenté en VI-VI le plan de coupe de fig. 6 et en VII-VII celui de fig. 7.Fig. 8 is a section along VIII-VIII (fig. 6) with an axial balancing device. There is shown in VI-VI the section plane of FIG. 6 and in VII-VII that of fig. 7.
Fig. 9 est une variante du dispositif d'équilibrage axial de fig. 8.Fig. 9 is a variant of the axial balancing device of FIG. 8.
Fig. 10 est une coupe développée partielle de l'enveloppe et du corps dans le cas d'un équilibrage hydrostatique sur cette enveloppe de la composante tangentielle FT.Fig. 10 is a partial developed section of the envelope and of the body in the case of hydrostatic balancing on this envelope of the tangential component FT.
Fig. 11 est une coupe partielle correspondant à fig. 8 et 9, mais illustrant les modifications des flasques correspondant à l'équilibrage réel sur l'enveloppe de la composante tangentielle FT.Fig. 11 is a partial section corresponding to FIG. 8 and 9, but illustrating the modifications of the flanges corresponding to the actual balancing on the envelope of the tangential component FT.
Fig. 12 est une coupe suivant XII-XII (fig. 10). On y a représenté en X-X le plan de coupe de fig. 10.Fig. 12 is a section along XII-XII (fig. 10). There is shown in X-X the section plane of FIG. 10.
Fig. 13 à 16 illustrent le polygone d'équilibre des composantes tangentielles FT, des vecteurs couple MFA et les composantes axiales FA à équilibrer dans le cas respectivement d'un générateur récepteur à denture chevrons et à 2, à 3, à 4 pignons satellites, et selon le sens de rotation.Fig. 13 to 16 illustrate the equilibrium polygon of the tangential components FT, of the torque vectors MFA and the axial components FA to be balanced in the case respectively of a receiver generator with chevron toothing and with 2, 3, 4 satellite gears, and according to the direction of rotation.
Fig. 17 est une variante du dispositif d'équilibrage axial illustré en fig. 8 et comparable à la variante de fig. 9.Fig. 17 is a variant of the axial balancing device illustrated in FIG. 8 and comparable to the variant of FIG. 9.
On ne reviendra pas sur la démonstration effectuée dans le préambule suivant fig. 1 à 5 et suivant laquelle seul le pignon menant doit être équilibré, l'équilibrage du et des pignons menés(10) étant réalisé comme démontré.We will not return to the demonstration carried out in the preamble following fig. 1 to 5 and according to which only the driving pinion must be balanced, the balancing of and the driven pinions (10) being carried out as demonstrated.
Les éléments correspondants à ceux des brevets antérieurs cités au début des présentes ont été référencés par les mêmes chiffres et les mêmes indices, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire à nouveau.The elements corresponding to those of the earlier patents cited at the beginning of the present document have been referenced by the same numbers and the same clues, so there is no need to describe them again.
L'équilibrage hydrostatique de la force FR par les paliers hydrauliques dans les zones 6 est obtenu par une valeur théorique de ½ pas angulaire de denture, soit π/z. Cette valeur est suffisante pour équilibrer les forces radiales mécaniques et hydrostatiques dans la zone d'engrènement 3. Cette valeur de ½ pas peut varier en fonction des conditions d'étanchéité en 3 et des valeurs des pressions dans les creux de dents. Elle est valable pour un recouvrement hydraulique RE au point d'engrènement 3 tel que RE =
La surpression dans le creux de dent résultant des irrégularités de débit se trouve être une sécurité fonctionnelle naturelle, mais si celle-ci se trouvait trop élevée, elle peut être évacuée par un anti-retour vers la zone 34, (zone en haute pression) ou vers la haute pression comme prévu dans EP 0 165 884.The overpressure in the hollow of the tooth resulting from the irregularities of flow happens to be a natural functional safety, but if this was too high, it can be evacuated by a non-return towards
L'équilibrage hydrostatique de la force FA doit permettre la réversibilité, c'est-à-dire le changement de sens de rotation en générateur ou en récepteur de l'appareil suivant l'invention. La meilleure solution pour un appareil à un seul pignon mené est d'adopter pour les deux pignons une denture à chevrons grâce à laquelle les forces axiales FA s'équilibrent naturellement entre les deux ½ dentures hélicoïdales d'inclinaison opposées de ladite denture en chevrons.The hydrostatic balancing of the force FA must allow reversibility, that is to say the change of direction of rotation in generator or receiver of the apparatus according to the invention. The best solution for a device with a single driven pinion is to adopt for the two pinions a herringbone toothing by means of which the axial forces FA naturally balance between the two ½ helical teeth of opposite inclination of said herringbone toothing.
Par contre, pour un générateur-récepteur comportant deux pignons à denture hélicoïdale normale, l'équilibrage de la force axiale FA doit s'effectuer comme décrit ci-après.On the other hand, for a generator-receiver comprising two pinions with normal helical teeth, the balancing of the axial force FA must be carried out as described below.
On peut tout d'abord adopter une première solution illustrée en fig. 8, suivant laquelle le diamètre D de la zone de pression totale permanente 34 est augmenté d'une valeur ΔD pour devenir D +ΔD au niveau des secteurs 60' et 60 opposés diamétralement l'un à l'autre du côté du pignon menant 9, lesdits secteurs étant disposés sur les flasques 21, 22 tandis que les dimensions desdits secteurs du côté pignon mené 10 restent inchangées. L'augmentation de ΔD donne une surface supplémentaire ΔS de la zone 34 de telle sorte que ΔS= FA/HP. Cette disposition entraîne la naissance d'une force supplémentaire sur le flasque où les secteurs 60 et 60' sont en basse pression. Cette force égale à FA, et de sens opposé, équilibre le pignon menant 9 dans le sens axial.We can first of all adopt a first solution illustrated in FIG. 8, according to which the diameter D of the permanent
On peut aussi utiliser la solution illustrée en fig. 9 qui consiste à incorporer au secteur 60'' des flasques 21, 22 une extension 301, au détriment de la zone 34 de haute pression permanente, de surface ΔS . L'extension 301 se présente sous la forme générale d'un polygone entouré par une déviation du joint 45''.One can also use the solution illustrated in fig. 9 which consists in incorporating into the sector 60 '' of the
Cette structure entraîne la création d'une force perpendiculaire au flasque dans lequel le secteur 60'' se trouve en haute pression, ladite force étant égale à la force axiale FA par suite du choix de la surface ΔS et de sens opposé. La force antagoniste en cause -FA rééquilibre le pignon menant 9.This structure causes the creation of a force perpendicular to the flange in which the sector 60 '' is at high pressure, said force being equal to the axial force FA as a result of the choice of the surface ΔS and of opposite direction. The opposing force involved -FA rebalances the driving
Le couple résultant de la distance séparant la force antagoniste -FA et la force axiale FA et dont la valeur est
(dans laquele Dp est le diamètre primitif de la denture du pignon 9) est équilibré par les réactions des paliers mécaniques 123 du pignon 9.The torque resulting from the distance separating the antagonistic force -FA and the axial force FA and whose value is
(in which D p is the original diameter of the teeth of the pinion 9) is balanced by the reactions of the
Dans le cas d'un appareil à plusieurs pignons satellites n menés, l'équilibrage axial du pignon menant 9 s'effectue suivant l'une des deux solutions ci-dessus et les vecteurs moments des couples résultants s'annulent. La force supplémentaire de réequilibrage est égale à la force axiale FA par couple de pignons 9, 10 multipliée par le nombre de satellites n.In the case of an apparatus with several driven satellite gears n, the axial balancing of the driving
On a illustré en fig. 7 un appareil suivant l'invention à un seul pignon mené 10, le pignon menant 9 étant à hélice à gauche. Ce pignon se trouve donc à l'arrière du plan de coupe de la figure, tandis que le pignon mené 10 se trouve en avant dudit plan avec hélice à droite.Illustrated in fig. 7 an apparatus according to the invention with a single driven
De ce fait, la force axiale FA est dirigée vers le bas, si bien que la force antagoniste -FA doit être dirigée vers le haut et de toute façon en sens opposé à FA.Therefore, the axial force FA is directed downwards, so that the opposing force -FA must be directed upwards and in any case in the opposite direction to FA.
En conséquence :
- si l'on augmente la zone 34, cette augmentation s'étend sur le secteur 60' et sur le secteur 60 opposé (fig. 8). Cette augmentation n'entraîne aucune force supplémentaire sur le flasque 21 sur lequel les secteurs 60 et 60' sont en haute pression, tandis qu'elle crée la force antagoniste recherchée -FA sur le flasque opposé 22 dont les secteurs 60 et 60' sont en basse pression.Consequently :
- if the
En effet, sur le flasque 21, l'augmentation de la surface de la zone 34, correspondant à une diminution de la surface des secteurs 60 et 60', n'entraîne aucune variation de la force de compensation hydrostatique axiale.Indeed, on the
Au contraire, sur le flasque opposé 22, la surface de ses secteurs 60 et 60' soumis à la basse pression ayant diminué et la surface de la zone 34 toujours en haute pression ayant augmenté, on crée la force antagoniste -FA.
- si l'on diminue la surface de la zone 34 en augmentant la surface du secteur 60'' de la valeur de l'extension 301 (fig. 7), on crée la force antagoniste -FA sur le flasque 22 dans lequel le secteur 60'' est en haute pression du fait que sur le flasque 21 dans lequel le secteur 60'' est en basse pression, l'extension 301 est en basse pression, de sorte qu'il y a équilibrage.On the contrary, on the
- if we decrease the surface of
Bien entendu, si les pressions dans les sorties 40 sont inversées par rapport aux indications de fig. 7, le raisonnement est le même du fait de la symétrie par rapport au point d'engrènement des pignons 9, 10.Of course, if the pressures in the
L'équilibrage hydrostatique de la force tangentielle FT est réalisé par des moyens illustrés en fig. 10, 11 et 12.The hydrostatic balancing of the tangential force FT is carried out by means illustrated in FIG. 10, 11 and 12.
Les moyens précités consistent tout d'abord, comme montré en fig. 10, à supprimer la zone 34 entre les secteurs 38' et 38 adjacents au point d'engrènement 3 des pignons au niveau des rayons 305 et 306 du pignon 9 perpendiculaire à l'axe 6-6. Les joints 37' et 37 prévus dans le mode d'exécution de fig. 9 du brevet européen 0483029 sont remplacés par un joint unique 304 pourvu d'une branche médiane 304a. Cette branche médiane est située suivant les rayons 305 et 306 illustrés en fig. 11, comme expliqué plus loin.The aforementioned means consist first of all, as shown in FIG. 10, to delete the
La modification ci-dessus nécessite de supprimer la partie de la zone 34 entre les secteurs 60', 60 respectivement 60'', 60 des flasques 21, 22 (fig. 11) au niveau des rayons 305 et 306, si bien que pour chacun desdits rayons, les parties radiales 45a, 45'a des joints 45 et 45' (fig. 8) et les parties radiales 45a et 45''a des joints 45 et 45'' symétriques des précédents par rapport à l'axe géométrique 6-6 sont éliminées sans influencer aucunement l'équilibrage axial.The above modification requires deleting the part of the
Comme illustré en fig. 11, les secteurs 60', 60 et 60'', 60 sont entourés par des joints 302 et 303 d'une seule pièce qui comportent chacun respectivement, suivant les rayons 305 et 306 une branche 302a, respectivement 303a qui sépare les secteurs considérés.As illustrated in fig. 11, the
La branche 304a du joint 304 sur l'enveloppe 36 matérialisant l'extrémité de la partie de la zone 34 incorporée aux secteurs 38' pour l'équilibrage de la force FT, se trouve à ¼ de pas angulaire de denture de l'axe du "palier hydraulique" soit
En denture chevrons, la force tangentielle FT est équilibrée dans les mêmes conditions que pour une denture hélicoïdale, la seule différence étant que le joint 304 présente alors, comme les secteurs 38 et 38', une forme en chevrons.In herringbone toothing, the tangential force FT is balanced under the same conditions as for a helical toothing, the only difference being that the joint 304 then has, like the
Dans le cas d'un générateur-récepteur à n pignons satellites menés, les forces tangentielles FT s'équilibrent naturellement (polygone des forces FT fermé).In the case of a generator-receiver with n driven planet gears, the tangential forces FT naturally balance each other (closed force forces polygon).
Les dispositions d'équilibrage ci-dessus sont illustrées en ce qui concerne les générateurs-récepteurs à denture à chevrons et à un seul pignon satellite mené en fig. 13. On y a montré le pignon menant 9c et un pignon satellite 10c dans le corps 49c, les forces FT par branche de chevrons à équilibrer (équilibrage hydrostatique ou réactions des paliers 123), et le polygone des vecteurs couple MFA fermé, on observe que les composantes axiales par branche de chevrons s'annulent (FA - FA = 0).The balancing arrangements above are illustrated with regard to herringbone toothing generators and receivers with a single satellite pinion driven in FIG. 13. We showed there the driving pinion 9 c and a
Les mêmes dispositions d'équilibrage ci-dessus sont illustrées en ce qui concerne les générateurs-récepteurs à n pignons satellites menés sur les fig. 14, 15 et 16 sur lesquels ils sont schématisés par le corps 49 et les pignons 9 et 10.The same balancing arrangements above are illustrated with regard to the generator-receivers with n planet gears driven in FIGS. 14, 15 and 16 on which they are shown diagrammatically by the
En fig. 14, on a affaire à un pignon 9' et à deux pignons satellites 10' dans un corps 49' . Le polygone des forces FT est fermé, le polygone des vecteurs couple MFA est fermé dans les mêmes conditions. La composante axiale supplémentaire sur le pignon 9' est égale à deux fois FA par couple de pignons 9'-10' .In fig. 14, we are dealing with a pinion 9 'and two planet gears 10' in a body 49 '. The polygon of the forces FT is closed, the polygon of the torque vectors M FA is closed under the same conditions. The additional axial component on the pinion 9 'is equal to twice FA per pair of pinions 9'-10'.
En fig. 15, on a illustré un pignon menant 9'' et trois pignons satellites 10'' dans un corps 49''. Le polygone des forces FT est fermé, de même que le polygone des vecteurs couple MFA dans les mêmes conditions. La composante axiale supplémentaire sur le pignon 9'' est égale dans ce cas à trois fois FA par couple de pignons 9''-10''.In fig. 15, a pinion driving 9 '' and three satellite pinions 10 '' have been illustrated in a body 49 ''. The polygon of forces FT is closed, as is the polygon of the torque vectors M FA under the same conditions. The additional axial component on the pinion 9 '' is in this case equal to three times FA per pair of pinions 9 '' - 10 ''.
Pour fig. 16 qui montre un pignon menant 9''' et quatre pignons satellites 100''' dans un corps 49''', il en va de même, le polygone des forces FT est fermé, le polygone des vecteurs couple MFA est fermé dans les mêmes conditions et la composante axiale supplémentaire sur le pignon 9''' est égale à quatre fois FA par couple de pignons 9'''-10''' .For fig. 16 which shows a pinion driving 9 '''and four satellite pinions 100''' in a body 49 ''', the same goes, the polygon of the forces FT is closed, the polygon of the torque vectors M FA is closed in the same conditions and the additional axial component on the pinion 9 '''is equal to four times FA per pair of pinions 9''' - 10 '''.
En conclusion et compte tenu des possibilités d'équilibrage ci-dessus, on peut adopter :
- pour les grandes vitesses de rotation et en petites cylindrées un générateur-récepteur hydraulique avec un seul pignon satellite et une denture chevrons,
- pour les vitesses de rotation moyennes et faibles avec des moyennes et des grosses cylindées, un générateur hydraulique avec plusieurs pignons satellites menés n avec l'équilibrage de la force axiale du pignon menant 9.
- for high rotational speeds and small displacement a hydraulic generator-receiver with a single satellite pinion and a herringbone toothing,
- for medium and low rotational speeds with medium and large displacements, a hydraulic generator with several satellite pinions driven n with the balancing of the axial force of the driving
pinion 9.
Un générateur-récepteur avec un seul pignon satellite mené et à denture hélicoïdale ne sera utilisé que si cette solution présente des avantages économiques certains, car elle est moins rationnelle que les deux précédentes sur le plan fonctionnel. L'équilibrage axial sera nécessaire, l'équilibrage de la force tangentielle dépendra des conditions d'utilisation.A generator-receiver with a single driven satellite gear and helical teeth will only be used if this solution has certain economic advantages, since it is less rational than the previous two in terms of function. Axial balancing will be necessary, balancing the tangential force will depend on the conditions of use.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. Par exemple dans la solution illustrée en fig. 17, le diamètre D de la zone de pression totale permanente 34 est diminué d'une valeur ΔD pour devenir D - ΔD au niveau des secteurs 60'' et 60 opposés l'un à l'autre du côté du pignon menant 9, lesdits secteurs étant disposés sur les flasques 21, 22 tandis que les dimensions desdits secteurs du côté pignon mené 10 restent inchangées La diminution de ΔD donne une surface de la zone 34 diminuée de ΔS de telle sorte que ΔS =
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