FR2482890A1

FR2482890A1 - Machine a brunir les engrenages

Info

Publication number: FR2482890A1
Application number: FR8109949A
Authority: FR
Inventors: Henry Joseph Flair
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1980-05-22
Filing date: 1981-05-19
Publication date: 1981-11-27
Also published as: GB2076326A; DE3119853A1; US4305190A; GB2076326B; CA1144765A; JPS5721222A; CH643172A5; FR2482890B1; DE3119853C2

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE MACHINE A BRUNIR LES ENGRENAGES POUR ELIMINER LES PETITS DEFAUTS DE SURFACE DES DENTS D'ENGRENAGES. LA MACHINE COMPORTE TROIS ROUES DENTEES 12, 32, 40 DE BRUNISSAGE DONT L'UNE, A SAVOIR LA ROUE 32, PRESENTE UN ANGLE DE PRESSION SUPERIEUR, UNE DEUXIEME, A SAVOIR LA ROUE 40, UN ANGLE DE PRESSION INFERIEUR ET UNE TROISIEME, A SAVOIR LA ROUE 12, UN ANGLE DE PRESSION SENSIBLEMENT EGAL A L'ANGLE DE PRESSION ENGENDRE DE LA PIECE DENTEE 1 A BRUNIR. LE BRUNISSAGE EST AINSI REALISE DE FACON UNIFORME SUR TOUTE LA SURFACE DES FLANCS DES DENTS DE LA PIECE 1. DOMAINE D'APPLICATION: BRUNISSAGE D'ENGRENAGES.

Description

?4-828gO 1. L'invention concerne une machine perfectionnée destinée au

traitement d'engrenages et à l'élimination d'irrégularités présentes sur les surfaces des dents d'engrenages. L'invention apporte un perfectionnement à une machine à brunir les engrenages, décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 3 321 820. Ce brevet décrit un procédé et une machine utilisant trois roues dentées de brunissage qui travaillent sur une roue dentée à traiter afin d'éliminer des irrégularités des surfaces des dents de cette

roue.

On utilise généralement des machines électroniques de vérification ou de contrôle d'engrenages qui déterminent la précision d'une roue d'engrenage en la mettant en prise avec une roue étalon de précision établie et en la faisant rouler contre cette roue. Tout écart par rapport au profil de la roue étalon est noté et enregistré pour des facteurs tels que des erreurs d'écartement des dents et des imprécisions de la développante faisant varier de façon apparente l'entraxe de l'élément denté essayé et de la roue étalon. Une partie des erreurs est due à la présence de petites entailles et de petites bosses dues à la calamine du traitement thermique, à des copeaux, des rayures, des bavures et des particules étrangères, y compris des particules de poussière, qui se fixent sur les surfaces des dents. Ces particules peuvent produire, lors des essais, l'affichage de valeurs suffisamment élevées pour entraîner ensuite un rejet de l'élément denté en cours d'essai, bien que la précision et la qualité de cet élément ne présentent pas d'erreur fondamentale. Le procédé et la machine décrits dans le brevet précité utilisent trois éléments dentés de brunissage qui présentent tous des angles sensiblement égaux de pression de travail et qui roulent en prise avec la pièce dentée à traiter afin de réduire les irrégularités des surfaces des dents de cette pièce. Bien que le procédé et la machine décrits dans le brevet précité apportent une amélioration sensible au traitement des engrenages, les têtes des dents d'engrenage présentent toujours des entailles et des bavures et toutes les zones des flancs des dents ne sont pas brunies uniformément. Ces deux facteurs semblent à présent être dus au fait que les trois éléments dentés de brunissage de la machine décrite dans le brevet précité travaillent sensiblement sous des angles de pression égaux. Selon l'invention, l'utilisation de trois éléments dentés de brunissage présentant des angles de pression différents permet de résoudre le problème précité posé par la machine et

le procédé décrits ci-dessus.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue partielle en perspective par le dessus de la machine à brunir selon l'invention; la figure 2 est une élévation schématique partielle d'un dispositif destiné à présenter les pièces dentées à brunir, à -permettre le brunissage de ces pièces, puis à les retirer de la machine à brunir pour les présenter afin de permettre ensuite leur manipulation ou leur essai; et les figures 3- à 5 sont des représentations schématiques partielles du perfectionnement particulier apporté par l'invention, chaque vue étant une vue partielle de dessus de la pièce dentée et des éléments dentés de

brunissage en prise avec cette pièce.

Comme montré sur la figure 1, une gouttière 10 d'alimentation, sensiblement inclinée sur l'horizontale, aboutit, à son extrémité inférieure, au-dessus d'une roue dentée menée 12 dont l'axe est sensiblement normal à celui de la gouttière 10 d'alimentation. L'opération de brunissage exécutée par la machine selon l'invention consiste à faire passer les unes à la suite des autres des pièces dentées à essayer, d'une alimentation en pièces dans la gouttière 10

qui peut être revêtue d'une matière convenable d'amortisse-

ment, par exemple du caoutchouc, afin de protéger les pièces dentées à leur arrivée dans la gouttière et pendant qu'elles roulent dans cette dernière. Dans le cas o la gouttière 10 d'alimentation contient plus d'une pièce dentée, une porte ou un mécanisme à arrêtoir amovible est placé en un certain point de la longueur de la gouttière 10, en amont du point auquel une pièce dentée 1 entre en prise avec la roue dentée menée 12, de manière que les pièces dentées arrivent une par une à la machine à brunir. La machine est destinée seulement à brunir les surfaces des dents d'engrenage en faisant tourner brièvement les pièces dentées en charge, et elle n'est pas conçue pour la détection des erreurs des dentures. Par conséquent, les trois éléments dentés effectuant le brunissage ne sont pas montés d'une manière absolument rigide. Avec une certaine souplesse des éléments de montage, la machine peut recevoir des pièces dentées à brunir présentant des erreurs de denture relativement importantes. Par conséquent,. la roue dentée menée 12 est montée au moyen d'un écrou 14 de retenue, d'un disque épaulé 16 et d'un disque épaulé 18 d'appui en matière souple et élastique, par exemple en caoutchouc, un disque épaulé et analogue d'appui étant utilisé sur le côté opposé ou masqué de la roue menée 12 afin que cette dernière soit montée de façon souple sur un axe fou 20. Ce montage peut être réalisé comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 115 712. L'axe fou 20 porte, vers son autre extrémité, un pignon fou 22 engrenant avec un pignon intermédiaire 24 qui, lui-même, est en prise avec un pignon fou 26 monté sur un axe fou 28. Les trois pignons fous 22, 24 et 26 sont identiques et maintenus en prise par le montage de coussinets d'axe dans un bâti 30 qui supporte également un frein électrique limitant la vitesse du pignon intermédiaire

24 pour assumer une fonction décrite ci-après.

Une roue menée 32 est montée sur l'axe fou 28 au moyen d'un écrou 34 de retenue, d'un disque épaulé 36 et d'un disque épaulé et élastique 38 d'appui, de la même manière que celle décrite pour le montage de la roue menée 12. Une roue dentée 40 d'entraînement est représentée comme étant placée au-dessus des roues menées 12 et 32, parallèlement aux axes de ces dernières, et comme étant montée au moyen également d'un disque épaulé 42 d'appui, d'un disque épaulé 44 et d'un

écrou 46 de retenue sur un arbre 48 d'entraînement.

Cependant, un montage rigide de la roue 40 d'entraînement donne satisfaction, l'alignement étant assuré par la souplesse du montage des roues menées 12 et 32. La mise en oeuvre de ces éléments et d'un procédé décrit ci-après permet de faire engrener simultanément une pièce dentée 1 à essayer avec la roue 40 de commande et les roues menées 12 et 32 et, tandis que les différents éléments dentés sont en prise sous une certaine pression, la pièce dentée est mise en rotation afin d'effectuer plusieurs tours avant d'être élevée et dégagée pour passer dans une gouttière 50 de sortie lui

permettant d'être soumise à d'autres essais et manipulations.

Un bras 52 en porte-à-faux est monté de manière à pouvoir pivoter en un point de sa longueur, sur un axe fixé dans un montant 54. En cours de fonctionnement, le bras 52 est animé d'un mouvement alternatif par un vérin 56 à fluide dont la base est articulée au moyen d'un axe 58 afin que l'extrémité supérieure de la tige 60 du piston suive l'arc parcouru par un axe 62 fixé dans le bras 52. Un ressort 64 constitue un organe de rappel qui exerce une pression minimale vers le haut sur cette extrémité du bras et, par conséquent, une pression minimale orientée vers le bas à l'autre extrémité du bras 52 portant la roue dentée 40 d'entraînement en prise avec la-pièce dentée 1 jusqu'à ce que

cette dernière soit déchargée de la machine à brunir.

Un mécanisme mobile, comprenant une poulie menée 66, une courroie 68 et une poulie- menante 70, entraîne l'arbre 48 de la roue de commande, le mécanisme décrit étant indiqué à titre d'exemple d'autres mécanismes convenables permettant l'application d'un couple constant à la roue 40 d'entraînement pendant que le bras 52 en porte-à-faux pivote de manière à passer par plusieurs positions. Un moteur 72 transmet une force motrice par un réducteur 74 de vitesse à un arbre 76 pour lequel une vitesse convenable peut être de l'ordre de 75 à 100 tr/min, sa roue 40 d'entraînement étant

sensiblement maintenue à cette vitesse.

Lors d'un cycle de brunissage pouvant avoir toute durée choisie, mais pouvant être conduit en 6 secondes, y compris le chargement et le déchargement de la pièce dentée, la pièce dentée 1, comme montré sur la figure 2, descend dans

la gouttière 10 d'alimentation afin de passer tangentielle-

ment sur la partie supérieure de la roue menée 12 et de se loger dans le creux formé au-dessus et entre les roues dentées 12 et 32. Le bras 52 en porte-à-faux, sous l'effet de la pression minimale orientée vers le bas et mentionnée

précédemment, fait engrener à force la roue 40 d'entiaine-

ment, qui tourne constamment, avec la pièce dentée 1. Sous l'effet de la pression exercée vers le bas sur la pièce dentée 1, cette dernière est elle-même placée à force en prise avec les roues menées 12 et 32 si l'engrènement ne s'est pas déjà produit, les axes de ces roues menées étant synchronisés par le train d'engrenage décrit précédemment de manière que les roues menées soient positionnées angulairement pour qu'elles puissent entrer en prise simultanément avec la pièce dentée 1. Il est ménagé un jeu suffisant pour permettre un déplacement angulaire relatif des dents sur la distance nécessaire pour assurer une entrée en prise et un dégagement rapides et en douceur de la pièce dentée 1. Le brunissage est réalisé après que le vérin 56 à fluide a été actionné pour faire monter la tige 60 et appliquer ainsi une force supplémentaire, orientée vers le bas, sur la roue 40 d'entraînement qui applique une charge de

pression à la pièce dentée 1.

Lorsque le brunissage est achevé, cette opération étant de durée variable, mais pouvant être effectuée par un engrènement de l'ordre de 3 à 4 secondes aux vitesses indiquées, la rotation des pignons fous 22 et 26 est ralentie par le pignon intermédiaire 24 monté sur l'axe 78, ce ralentissement étant déterminé par le frein électrique 80, comme montré sur la figure 1. Comme représenté sur la figure 2, il apparaît que le ralentissement résultant des roues menées 12 et 32, pendant que la roue 40 d'entraînement est maintenue en rotation à une vitesse constante, a pour effet de dégager, sous l'action de la roue 40 d'entraînement, la pièce dentée 1 du creux formé par les deux roues menées 12 et 32, la pièce 1 étant d'abord dégagée de la roue 12. Le fait que la roue 40 d'entraînement tourne plus vite que la roue menée 32 a pour effet d'élever la pièce dentée 1 et de la déplacer sur le pourtour de la roue menée 32, avec laquelle elle est encore en prise, jusqu'à ce que cette pièce dentée ne soit plus en prise avec la roue 40 d'entraînement ni avec la roue menée 32. A ce moment, elle peut descendre librement le long de la gouttière de sortie 50 en passant par la position dans laquelle une pièce dentée est représentée en la. La roue 40 d'entraînement est placée sur le côté, proche de la gouttière de sortie, d'une ligne verticale passant entre les roues menées 12 et 32 afin de permettre à la pièce dentée 1 d'être déchargée sans autre aide. A cet effet, la pièce dentée 1 est soulevée et déplacée suffisamment au-delà du diamètre vertical de la roue menée 32 pour que son mouvement et son poids l'entraînent dans la gouttière 50 de

sortie.

Une porte ou tout autre mécanisme à arrêtoir amovible, placé en un certain point de la gouttière 10 d'alimentation, peut être actionné par le mouvement de soulèvement du bras 52 au moment o il se dégage de la pièce dentée 1, la pièce dentée suivante à brunir pouvant alors s'engager dans le triangle formé par les roues menées 12 et

32 et la roue 40 d'entraînement qui descend.

Il convient de noter que la machine à brunir du type décrit est conçue pour le brunissage en grande série de pièces dentées de conceptions et de dimensions sensiblement identiques. Un changement de type de la pièce dentée à brunir nécessite, dans presque tous les cas, le démontage et le remplacement de la roue 40 d'entraînement et des roues menées 12 et 32 afin qu'elles correspondent au nouveau type de

pièces dentées.

Il ressort de la description précédente que les

roues d'entraînement et menées doivent avoir le même écartement de dents, mais qu'elles peuvent par ailleurs être de dimensions différentes pourvu qu'il soit possible d'obtenir un engagement triangulaire avec la pièce dentée à brunir. Il est évident que de telles modifications des dimensions relatives de ces trois roues dentées exigent des

changements de leurs positions relatives.

En changeant les positions relatives et les sens de rotation des roues dentées, il est possible d'entraîner la roue inférieure, adjacente à la gouttière de sortie, de sorte que la roue la plus haute devient une roue menée, de façon que la pièce dentée à brunir puisse être dégagée et entraînée dans la gouttière de sortie. Dans tout montage, les vitesses relatives de rotation de la roue d'entraînement et de la roue menée la plus proche de la gouttière de sortie ont pour effet

de dégager la pièce dentée brunie et de la décharger.

Les figures 3 à 5 montrent le perfectionnement apporté par l'invention et elles représentent trois roues dentées de brunissage à denture normalisée, réalisant un - engrènement serré, métal sur métal, avec la pièce dentée à traiter. Dans la machine à brunir décrite dans le brevet N0 3 321 820 précité, les trois roues dentées ont le même angle de pression et une largeur de la face des dents supérieure à celle des dents de la pièce dentée, ce qui a pour résultat une action de brunissage très faible suivant le cercle primitif. Pour éliminer ce défaut, le roulement dent sur dent réalisé par chaque roue dentée de brunissage selon l'invention est différent de manière que, si les roues dentées sont en prise avec une pièce dentée, le glissement radial et la pression concentrée, produits par chacune des roues de brunissage, se répartissent différemment- sur la pièce dentée. Ce perfectionnement a pour résultat une action de brunissage répartie de façon notablement plus uniforme sur

toute la largeur des flancs des dents de la pièce.

Dans l'exemple représenté sur les figures 3 à 5, la pièce dentée 1 présente un angle engendré normal de pression de 200. Le diamètre primitif de la roue dentée 40 de brunissage correspond à celui de la pièce dentée 1 et cette roue présente également un angle engendré de pression de . Cependant, la tête 103 et le pied 105 des dents de la roue 40 de brunissage sont, respectivement, plus large et plus étroit que ceux d'une dent normale, de sorte qu'un engrènement étroit, métal sur métal, avec la pièce dentée 1 établit un angle de pression inférieur à l'angle engendré normal de la pièce dent4e. Par exemple, un angle de pression de 150 peut être utilisé, comme montré sur la figure 3. L'angle de pression de la roue 40 de brunissage est défini par une ligne 100 qui passe par le milieu de la dent 102 de la roue et par l'une des lignes 104 et 106. Les lignes 104 et 106 sont perpendiculaires aux tangentes 108, 110 au cerclé 112 de base de la pièce dentée 1 à une extrémité, et elles peuvent aboutir au centre (non représenté) du cercle de base, par leurs autres extrémités. Les angles 116 et 118 sont donc appelés 'angles de pression" et ils représentent l'angle sur lequel la pièce dentée l tourne pendant que les dents de la roue 40 de brunissage restent en contact avec les dents de cette pièce 1. Par exemple, la dent 119 de la pièce dentée 1 est en contact avec la dent 120 de la roue 40 sur une rotation de 150 de la pièce dentée 1, cet angle étant représenté en 116. L'angle engendré et normal de pression de 20 est l'angle sur lequel la pièce dentée tournerait pendant le maintien en prise de ses dents avec celles de la roue de brunissage si les deux dentures avaient des formes identiques. La seconde roue 32 de brunissage présente un cercle primitif de rayon correspondant et un angle de pression engendré de 20 , mais elle est conçue de manière que la tête de ses dents soit plus étroite que celle d'une dent normale et que le pied soit plus large, de sorte qu'un engrènement étroit, métal sur métal, réalisé avec la pièce dentée 1 établisse un angle de pression supérieur à l'angle de pression engendré. Par exemple, un angle de pression de 250 peut être utilisé, comme montré sur la figure 4 sur laquelle les mêmes références numériques que celles

utilisées sur la figure 3 désignent les mêmes éléments.

La troisième roue dentée 12 de brunissage présente un cercle primitif de rayon correspondant, mais elle a avantageusement un angle engendré de pression de 20,5 ou plus. Elle est également conçue de manière que ses dents aient une largeur sensiblement normale et présentent un angle de pression égal à l'angle engendré de pression de 20 de la pièce dentée 1. En utilisant un angle engendré de pression de 20,50 ou plus, une charge de glissement très

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concentrée s'exerce par pression radiale sur la tête 122 de la dent 126 de la pièce dentée 1, comme montré sur la figure 5. Etant donné que des entailles et des bavures apparaissent couramment sur la tête des dents d'engrenage telles que la tête 122, la charge fortement concentrée exercée par la roue 12 facilite l'élimination de ces défauts. L'action de glissement radial très concentrée favorise également la formation d'une dépouille de tête sur la pièce dentée 1, ce qui constitue une caractéristique souhaitable de la présente

invention.

Les roues dentées 32 et 40 de brunissage produisent des actions de glissement radial qui se chevauchent, car elles sont en prise avec la pièce dentée sous deux angles de pression différents dont l'un est plus grand et l'autre plus petit que l'angle de pression engendré de la pièce. Ce chevauchement a pour effet la formation d'une zone brunie très lisse sur la totalité du flanc de la dent de la pièce dentée et, de plus, la roue 32 de brunissage concentre son action de brunissage et d'élimination des entailles et des bavures à la tête de la dent. Les différentes interactions des dents des trois roues dentées 12, 32, 40 de brunissage en prise forcée avec la pièce dentée 1 permet d'obtenir, selon l'invention, une surface brunie de grande qualité sur la totalité des flancs des dents

de la pièce dentée.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machine décrite et représentée

sans sortir du cadre de l'invention.

1I

Claims

REVENDICATIONS

1. Machine à brunir des engrenages, comprenant trois roues dentées (12, 32, 40) -dont la forme et l'écartement des dents leur permettent d'entrer en prise avec une pièce dentée (1) à brunir, les trois roues dentées étant situées sur des axes sensiblement parallèles et l'une d'entre elles constituant une roue (40) d'entraînement, un élément (64) étant destiné à appliquer une charge à au moins l'une des trois roues dentées et un élément (80) étant destiné à modifier les vitesses relatives de rotation d'au moins deux des trois roues dentées afin que la pièce dentée à brunir soit dégagée des trois roues dentées, la machine étant caractérisée en ce que chacune des trois roues dentées présente un angle de pression différent, une première roue (32) ayant un angle de pression supérieur, une seconde roue (40) ayant un angle de pression inférieur et une troisième roue 12 ayant un angle de pression sensiblement égal à

l'angle de pression engendré de la pièce dentée à brunir.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle de pression engendré de la pièce dentée à brunir est à peu près égal à la moyenne des angles de pression supérieur et inférieur desdites première

et deuxième roues dentées.

3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la troisième roue dentée (12) présente un angle de pression' engendré qui est supérieur d'au moins 0,50 à l'angle de pression engendré de la pièce dentée à brunir.

4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'angle de pression engendré de la pièce dentée à brunir est sensiblement égal à la moyenne des angles de pression supérieur et inférieur desdites première

et deuxième roues dentées (32, 40).

5. Machine à brunir les engrenages, comprenant trois roues dentées (12, 32, 40) dont une roue dentée (40) d'entratnement et deux roues dentées menées (12, 32) dont les formes et l'écartement des dents leur permettent d'engrener avec une pièce dentée (1) à brunir, les trois roues dentées il étant situées sur des axes sensiblement parallèles et étant montées de manière souple pour tolérer de petites erreurs de la denture de la pièce à brunir, un élément moteur (72) étant destiné à faire tourner la roue dentée d'entraînement, un premier élément (10) d'alimentation par gravité présentant les pièces dentées à brunir afin de les faire entrer en prise une à une avec les trois roues dentées, un élément (64) de charge étant destiné à appliquer une pression à l'une (40) des trois roues dentées, et un élément (80) de freinage étant destiné à ralentir le mouvement d'au moins l'une des roues dentées menées (12 ou 32) à la fin d'une opération de brunissage afin de provoquer un changement des vitesses relatives de rotation de la roue d'entraînement et de ladite roue menée (12 ou 32) et de soulever ainsi la pièce dentée pour la dégager des roues menées et la faire entrer dans un second élément (50) d'alimentation par gravité au moyen duquel la pièce dentée s'éloigne des trois roues dentées, la machine étant caractérisée en ce que chacune des trois roues dentées présente un angle de pression différent, une première roue dentée (32) ayant un angle de pression supérieur, une deuxième roue (40) ayant un angle de pression inférieur et la troisième roue (12) ayant un angle de pression sensiblement égal à l'angle de pression engendré de la pièce dentée à brunir.

6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'angle de pression engendré de la pièce dentée à brunir est à peu près égal à la moyenne des angles de pression supérieur et inférieur des première et

deuxième roues dentées.

7. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la troisième roue dentée présente un angle de pression engendré qui est supérieur d'au moins 0,50

à l'angle de pression engendré de la pièce dentée à brunir.

8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'angle de pression engendré de la pièce dentée à brunir est sensiblement égal à la moyenne des angles de pression supérieur et inférieur des première et

deuxième roues dentées.