FR2709339A1 - Structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel. - Google Patents
Structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel. Download PDFInfo
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Abstract
La structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel, comprend une enveloppe, un arbre d'entrée et un arbre de sortie qui sont montés à rotation dans une enveloppe. Elle comporte des premier et second corps excentriques (106, 108) fixés sur ledit arbre d'entrée (102), des première et seconde roues d'engrenage extérieures (110, 112) montées autour desdits corps excentriques et qui présentent une pluralité de premier et second trous intérieurs de broches (111, 113); des première et seconde roues d'engrenage intérieures (114, 116) montées dans l'enveloppe (118, 120) et une pluralité de premières broches intérieures (122) qui empêchent la rotation de la première roue d'engrenage extérieure (110) et qui permettent son pivotement provoqué par la rotation du premier corps excentrique (106). Application à des réducteurs à train planétaire extrêmement compacts et présentant des rapports de réduction très élevés.
Description
STRUCTURE DE TRAIN D'ENGRENAGES PLANETAIRE
A ENGRENEMENT INTERIEUR ET DU TYPE DIFFERENTIEL
La présente invention se rapporte à une structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur, et plus particulièrement à une structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur utilisant un effet différentiel (y compris un effet additionnel).
A ENGRENEMENT INTERIEUR ET DU TYPE DIFFERENTIEL
La présente invention se rapporte à une structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur, et plus particulièrement à une structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur utilisant un effet différentiel (y compris un effet additionnel).
On connaît déjà un train d'engrenage réducteur utilisant une structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur, tel que représenté sur la figure 7, par exemple dans la demande de brevet japonais non examinée JP-A-3-27348. Dans ce train d'engrenage réducteur, tous les organes sont réalisés en matière plastique. La vitesse de rotation d'un arbre drentrée 1 est réduite, et cette vitesse de rotation réduite est transmise à un arbre de sortie 8 (pignon d'engrenage 9). Un corps excentrique 2 est formé monobloc sur l'arbre d'entrée 1 et une roue d'engrenage extérieure 3 est supportée à rotation par le corps excentrique 2.
La denture extérieure 3a présentant un profil de denture en trochoide est moulée monobloc autour de la périphérie extérieure de la roue d'engrenage extérieure 3.
Une pluralité de broches intérieures 3b en forme de colonne font saillie de façon monobloc à partir de la roue d'engrenage extérieure 3 le long d'une circonférence tout en étant disposées coaxialement à arbre d'entrée 1.
Une roue d'engrenage extérieure 4 comporte des dents radiales 4a engrenant intérieurement avec la denture extérieure 3a de la roue d'engrenage extérieure 3. La roue d'engrenage ou couronne intérieure 4 sert de carter principal fixé dans le train d'engrenage réducteur.
Une partie de flasque en forme de disque 8d est moulée monobloc à la partie d'extrémité de l'arbre de sortie 8. Une pluralité de trous intérieurs 8a dans lesquels sont librement engagés les broches intérieures 3b, sont formés sur la partie de flasque 8d.
L'arbre de sortie 8 est supporté par une partie de support 7a d'un couvercle de support 7. L'arbre d'entrée
I est supporté à rotation dans un trou formant palier 8c qui est formé à la partie d'extrémité de l'arbre de sortie 8. Un pignon d'engrenage 9 est fixé autour de la partie d'extrémité opposée de l'arbre de sortie 8 de façon à ne pas tourner et à ne pas se décaler par rapport à l'arbre de sortie 8.
I est supporté à rotation dans un trou formant palier 8c qui est formé à la partie d'extrémité de l'arbre de sortie 8. Un pignon d'engrenage 9 est fixé autour de la partie d'extrémité opposée de l'arbre de sortie 8 de façon à ne pas tourner et à ne pas se décaler par rapport à l'arbre de sortie 8.
On va maintenant décrire brièvement ci-dessous le fonctionnement du train réducteur d'engrenage. La rotation de l'arbre d'entrée 1 provoque la rotation du corps excentrique 2. Au cours de la rotation du corps excentrique 2, la roue d'engrenage extérieure 3 est obligée de tourner en pivotant autour de l'arbre d'entrée 1. Cependant, la rotation de la roue d'engrenage extérieure 3 est empêchée par la roue d'engrenage intérieure 4, ce qui fait que la roue d'engrenage extérieure 3 ne peut sensiblement que pivoter lorsqu'elle engrène intérieurement avec la roue d'engrenage intérieure 4.
En supposant que le nombre de dents de la roue d'engrenage extérieure 3 est N et que le nombre de dents de la roue d'engrenage intérieure 4 est N+1, la différence de nombre de dents entre ces roues d'engrenage est de 1. La roue d'engrenage extérieure 3 est ainsi décalée (tourne sur son axe) d'une dent par rapport à la roue d'engrenage intérieure fixe 4, à chaque rotation de 1 ' arbre d'entrée 1. En d'autres termes, la rotation de l'arbre d'entrée 1 est réduite dans le rapport -1/N par rapport à la rotation de la roue d'engrenage extérieure 3 (le symbole négatif signifie une rotation en sens inverse).
Parmi les composantes de pivotement et de rotation de la roue d'engrenage extérieure 3, la composante de pivotement est absorbée par les espaces entre les broches intérieures 3b et les trous de broches intérieurs 8a, et seule la composante de rotation est transmise à l'arbre de sortie 8 par les broches intérieures 3a, en réalisant ainsi une réduction de vitesse dans le rapport de réduction de -1/N.
La rotation de l'arbre de sortie 8 est transmise au pignon d'engrenage 9 qui est fixé autour de la partie d'extrémité de l'arbre de sortie 8. Une roue d'engrenage
W d'une machine à entraîner engrène avec le pignon d'engrenage 9 pour transmettre le mouvement de sortie à la machine couplée au réducteur.
W d'une machine à entraîner engrène avec le pignon d'engrenage 9 pour transmettre le mouvement de sortie à la machine couplée au réducteur.
Dans la structure d'engrenages planétaires à engrènement intérieur représentée à la figure 7, on peut obtenir un rapport de réduction relativement important à condition que l'arbre d'entrée 1 soit coaxial à l'arbre de sortie 8. Dans cette structure de train d'engrenages, la rotation excentrique de la roue d'engrenage extérieure provoque cependant le déséquilibre de la rotation, ce qui tend à provoquer des vibrations au cours du fonctionnement.
Pour résoudre le problème exposé ci-dessus, on a proposé une structure de train d'engrenage du type repré- senté à la figure 8 et qui comporte une paire de roues d'engrenage extérieures 3 et 3 décalées au cours de la phase excentrique l'une par rapport à l'autre de 1800C.
En décalant les phases excentriques des roues d'engrenage extérieures 3 et 3 par rapport à l'arbre d'entrée 1 de 1800, il devient possible d'assurer l'équilibrage de la rotation comme un tout, et de supprimer ainsi jusqu'à un certain point les vibrations au cours du fonctionnement.
Dans le train réducteur représenté sur les figures 7 ou 8, il est difficile d'augmenter le rapport de réduction sans aucune restriction, à cause des dimensions pratiques (du module) des roues d'engrenage qui présentent une limite supérieure qui est d'environ 80 pour un train d'engrenage réducteur dont le diamètre extérieur est de 60 mm.
Par ailleurs, afin d'obtenir un rapport de réduction élevé (par exemple de plusieurs centaines ou plus), on a proposé un train d'engrenage réducteur comprenant deux structures d'engrenages planétaires à engrènement inté rieur du type décrit ci-dessus A et B qui sont superposées l'une à l'autre (voir la figure 9) ou bien une structure de train d'engrenage de type différentiel.
La figure 10 représente une structure d'engrenages planétaires du type différentiel décrite dans le modèle d'utilité japonais non examiné JP-A-4-111947. Dans cette structure, la phase excentrique entre les roues d'engrenage extérieures 11 et 12 par rapport à un arbre d'entrée 13 (différence de phase d'une partie de vilebrequin 14) est fixée à 1800. La roue d'engrenage extérieure 11 engrène avec une roue d'engrenage intérieure 16 fixée sur une enveloppe ou carter 15 et la roue d'engrenage extérieure 12 engrène avec une roue d'engrenage intérieure 19 formée autour de la partie de bord périphérique d'un disque 18 intégré à un arbre de sortie 17. Les roues d'engrenage extérieures 11 et 12 sont ensuite couplées l'une à l'autre au moyen de broches intérieures 20 en forme de manivelles.
Cette structure permet d'obtenir un rapport de réduction de plusieurs centaines ou plus du fait de l'effet différentiel entre les roues d'engrenage extérieures 11, 12 et les roues d'engrenage intérieures 16, 19.
Cette structure d'engrenages planétaires à engrènement intérieur et du type différentiel présente cependant les inconvénients suivants: 1) les broches intérieures en forme de manivelle 20 sont
à prévoir comme composant accessoire (il faut prévoir
trois exemplaires dans le mode de réalisation repré
senté), et par conséquent, il y a lieu d'augmenter le
nombre de pièces; 2) à moins que l'erreur provoquée au cours de
l'assemblage de chaque broche intérieure en forme de
manivelle 20 soit comprise dans une gamme prédétermi
née, on ne peut pas obtenir l'effet différentiel de
façon progressive, ce qui diminue le rendement et
augmente le bruit. Pour cette raison, chaque broche
intérieure en forme de manivelle 20 doit être
fabriquée avec une précision dimensionnelle élevée et
un personnel compétent, ce qui augmente les coûts de
fabrication; 3) chaque broche intérieure en forme de manivelle 20 re
croit une charge qui provient à la fois des deux roues
d'engrenage extérieures 11 et 12 qui constituent un
couple de force au cours du fonctionnement et qui la
fait tourner autour de son axe en synchronisme avec
la rotation de la partie de manivelle 14 de l'arbre
d'entrée. En conséquence, pour obtenir une rotation
différentielle progressive tout en supprimant les vi
brations, il est nécessaire que les parties de palier
21 et 22 présentent une précision dimensionnelle adé
quate et une résistance suffisante et en outre, il
est nécessaire de prendre des contre-mesures pour
maintenir la performance initiale de l'assemblage
pendant une longue période. En conséquence, les coûts
et le poids de l'équipement sont augmentés.
à prévoir comme composant accessoire (il faut prévoir
trois exemplaires dans le mode de réalisation repré
senté), et par conséquent, il y a lieu d'augmenter le
nombre de pièces; 2) à moins que l'erreur provoquée au cours de
l'assemblage de chaque broche intérieure en forme de
manivelle 20 soit comprise dans une gamme prédétermi
née, on ne peut pas obtenir l'effet différentiel de
façon progressive, ce qui diminue le rendement et
augmente le bruit. Pour cette raison, chaque broche
intérieure en forme de manivelle 20 doit être
fabriquée avec une précision dimensionnelle élevée et
un personnel compétent, ce qui augmente les coûts de
fabrication; 3) chaque broche intérieure en forme de manivelle 20 re
croit une charge qui provient à la fois des deux roues
d'engrenage extérieures 11 et 12 qui constituent un
couple de force au cours du fonctionnement et qui la
fait tourner autour de son axe en synchronisme avec
la rotation de la partie de manivelle 14 de l'arbre
d'entrée. En conséquence, pour obtenir une rotation
différentielle progressive tout en supprimant les vi
brations, il est nécessaire que les parties de palier
21 et 22 présentent une précision dimensionnelle adé
quate et une résistance suffisante et en outre, il
est nécessaire de prendre des contre-mesures pour
maintenir la performance initiale de l'assemblage
pendant une longue période. En conséquence, les coûts
et le poids de l'équipement sont augmentés.
Un objet de la présente invention consiste à proposer une structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur du type différentiel qui présente un rapport de réduction élevé tout en étant capable d'être miniaturisée et de présenter un faible poids et en réduisant les coûts tout en obtenant un équipement exempt de bruit et de vibration.
A cet effet, selon un premier mode de réalisation de l'invention, on propose une structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel comprenant une enveloppe, un arbre d'entrée et un arbre de sortie qui sont montés à rotation dans ladite enveloppe, caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second corps excentriques qui sont fixés sur ledit arbre d'entrée de façon à être disposés axialement avec une différence de phase l'un par rapport à l'autre de 1800; des première et seconde roues d'engrenage extérieures qui sont montées à rotation respectivement autour des périphéries extérieures desdits premier et second corps excentriques et qui présentent une pluralité de premier et second trous intérieurs de broches, traversant axialement et respectivement lesdites première et seconde roues d'engrenages extérieures; des première et seconde roues d'engrenage intérieures qui sont montées à rotation dans ladite enveloppe et qui engrènent respectivement avec lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures et qui sont intégrées l'une à l'autre; une pluralité de premières broches intérieures qui partent de ladite enveloppe et qui sont montées librement dans lesdits premiers trous intérieurs de broches de ladite première roue d'engrenage extérieure pour empêcher la rotation de ladite première roue d'engrenage extérieure et permettre le pivotement de ladite première roue d'engrenage extérieure, généré par la rotation dudit premier corps excentrique; et une pluralité de secondes broches intérieures qui partent dudit arbre de sortie et qui sont librement montées dans lesdits seconds trous de broches intérieurs de ladite seconde roue d'engrenage extérieure pour transmettre uniquement la composante de rotation de ladite seconde roue d'engrenage extérieure tout en absorbant la composante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure.
Selon un autre mode de réalisation de 1 invention, la structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur du type différentiel, comprenant un boîtier ou enveloppe, un arbre d'entrée et un arbre de sortie qui sont montés à rotation dans ledit boîtier, est caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second corps excentriques qui sont fixés sur ledit arbre d'entrée de façon à être axialement disposés pour présenter l'un par rapport à l'autre une différence de phase de 1800; des première et seconde roues d'engrenage extérieures qui sont montées à rotation respectivement autour des périphéries desdits premier et second corps excentrique et qui présentent une pluralité de première et seconde broches intérieures faisant saillie dans la direction axiale; des première et seconde roues d'engrenages intérieures qui sont montées à rotation dans ledit boîtier et qui engrènent intérieurement, respectivement avec lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures et qui sont intégrées l'une à l'autre; une pluralité de premiers trous intérieurs de broches qui sont prévus dans ledit boîtier et qui s' engagent librement sur lesdites premières broches intérieures de ladite première roue d'engrenage extérieure pour empêcher la rotation de ladite première roue d'engrenage extérieure et permettre le pivotement de ladite première roue d'engrenage extérieure engendré par la rotation dudit premier corps excentrique; et
une pluralité de seconds trous intérieurs de broches qui sont formés sur ledit arbre de sortie et qui s'engagent librement sur lesdites secondes broches intérieures de ladite seconde roue d'engrenage extérieure pour transmettre uniquement la composant rotative de ladite seconde roue d'engrenage extérieure tout en absorbant la composante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure.
une pluralité de seconds trous intérieurs de broches qui sont formés sur ledit arbre de sortie et qui s'engagent librement sur lesdites secondes broches intérieures de ladite seconde roue d'engrenage extérieure pour transmettre uniquement la composant rotative de ladite seconde roue d'engrenage extérieure tout en absorbant la composante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, la structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel, comprenant une enveloppe, un arbre d'entrée et un arbre de sortie qui sont montés à rotation dans ladite enveloppe, est caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second corps excentriques qui sont fixés sur ledit arbre d'entrée de façon à être agencés axialement avec une différence de phase de 1800 l'un par rapport à l'autre, une première roue d'engrenage extérieure qui est disposée à rotation autour de la périphérie extérieure dudit premier corps excentrique et qui présente une pluralité de premiers trous intérieurs de broche traversant axialement ladite première roue d'engrenage extérieure; une seconde roue d'engrenage extérieure qui est montée à rotation autour de la périphérie extérieure dudit second corps excentrique et qui présente une pluralité de secondes broches intérieures faisant saillie dans la direction axiale; des première et seconde roues d'engrenage intérieures qui sont montées à rotation dans ladite enveloppe et qui engrènent intérieurement respectivement avec lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures et qui sont intégrées l'une à l'autre; une pluralité de premières broches intérieures qui partent de ladite enveloppe et qui sont montées librement dans lesdits premiers trous intérieurs de broches de ladite première roue d'engrenage extérieure pour empêcher la rotation de ladite première roue d'engrenage extérieure et permettre le pivotement de ladite première roue d'engrenage extérieure engendré par la rotation dudit premier corps excentrique; et une pluralité de seconds trous intérieurs de broches qui sont formés sur ledit arbre de sortie et qui entourent librement lesdites secondes broches intérieures de ladite seconde roue d'engrenage extérieure pour transmettre uniquement la composante de rotation de ladite seconde roue d'engrenage extérieure audit arbre de sortie, tout en absorbant la composante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure.
Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, la structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur est du type différentiel, comprenant une enveloppe, un arbre d'entrée et un arbre de sortie qui sont montés à rotation dans ladite enveloppe, et est caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second corps excentriques qui sont montés sur ledit arbre d'entrée de façon à être disposés axialement avec une différence de phase de 1800 l'un par rapport à l'autre; une première roue d'engrenage 110 qui est montée à rotation autour de la périphérie extérieure dudit premier corps excentrique, et qui présente une pluralité de premières broches intérieures en saillie dans la direction axiale; une seconde roue d'engrenage extérieure qui est montée à rotation autour de la périphérie extérieure dudit second corps excentrique et qui présente une pluralité de seconds trous intérieurs de broches traversant axialement ladite seconde roue d'engrenage extérieure, des première et seconde roues d'engrenage extérieures sont montées à rotation dans ladite enveloppe et engrènent intérieurement, respectivement avec lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures, et qui sont intégrées l'une à l'autre, une pluralité de premiers trous intérieurs de broches qui sont formés dans ladite enveloppe et qui entourent librement lesdites premières broches intérieures de ladite première roue d'engrenage exterieure pour empêcher la rotation de ladite première roue d'engrenage extérieure et permettre le pivotement de ladite première roue d'engrenage extérieure, généré par la rotation dudit premier corps excentrique; et une pluralité de secondes broches intérieurs qui partent dudit arbre extérieur et qui sont librement montées dans lesdits seconds trous intérieurs de broches de ladite seconde roue d'engrenage extérieure pour transmettre uniquement la composante de rotation de ladite seconde roue d'engrenage extérieure audit arbre de sortie tout en absorbant la composante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention, pour l'une (la première roue d'engrenage extérieure) parmi les deux roues d'engrenage extérieures, la rotation est empêchée et seul le pivotement est permis par une pluralité de premières broches intérieures partant d'une enveloppe ou d'un boîtier. En ce qui concerne l'autre roue d'engrenage extérieure (la seconde roue d'engrenage extérieure), le pivotement est absorbe et seule la composante de rotation est transmise par une pluralité de secondes broches intérieures partant du côté de la sortie.
Les deux roues d'engrenage extérieures sont engrenées intérieurement et respectivement avec les roues d'engrenage intérieures intégrées l'une à l'autre, et ces roues d'engrenage intérieures sont montées à rotation dans le boîtier. Il s'ensuit que l'on peut obtenir à l'arbre de sortie un rapport de réduction compris dans une gamme entre plusieurs dizaines et l'infini, ou de plus de plusieurs dizaines à l'infini par rapport à la rotation normale de l'arbre d'entrée, dans lequel le signe "-" indique la rotation en sens inverse, et le signe "+" indique la rotation normale. En outre, lorsque le rapport de réduction est augmenté à l'infini, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie devient nulle, quelle que soit la vitesse de rotation de l'arbre d 'entrée.
Dans les second à quatrième modes de réalisation, les première et seconde broches intérieures et les premier et second trous intérieurs de broches sont inversés l'un par rapport à l'autre afin d'obtenir le même effet que dans le premier mode de réalisation de l'invention.
Selon la présente invention, les deux roues d'engrenage extérieures sont entraînées en rotation en pivotement tout en étant décalées de phase l'une par rapport à l'autre de 1800, de telle façon qu'il soit possible de maintenir l'équilibrage dynamique et de supprimer les vibrations au cours du fonctionnement.
Les broches intérieures en forme de manivelle ne sont pas nécessaires, de sorte qu'il est possible de réduire facilement les coûts de fabrication ainsi que la taille de la structure et le bruit. En éliminant la structure classique constituée par le fait que les broches intérieures en forme de manivelle reçoivent des couples de force au cours du fonctionnement, il est possible de maintenir facilement une rigidité élevée.
La présente invention présente ainsi des effets favorables pour obtenir un rapport de réduction important avec une structure simple présentant un nombre de pièces réduit et obtenir des rapports de réduction différents pour le même diamètre extérieur en changeant simplement la combinaison de nombre de dents des roues d'engrenage.
Du fait que les deux roues d'engrenage extérieures sont décalées dans la direction excentrique l'une par rapport à l'autre de 1800, il devient possible de maintenir l'équilibre intérieur au cours du fonctionnement et de supprimer la génération du bruit.
En outre, les broches ou les tiges en forme de manivelle qui nécessitaient une grande précision de fabrication et d'assemblage sont éliminées, de sorte qu'il est possible de réduire les coûts, de supprimer les endommagements et le bruit sur les broches intérieures en forme de manivelle et de réduire la charge de la portée de manivelle provoquée par le couple de force appliqué.
D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 est une vue frontale, en coupe verticale
transversale partielle, d'un mode de réalisation d'un
train d'engrenage réducteur utilisant une structure
de train d'engrenages planétaire à engrènement inté
rieur et du type différentiel, selon la présente
invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II
de la figure 1; - la figure 3 est vue schématique représentant un sys
tème de transmission de puissance selon le mode de
réalisation; - la figure 4 est un diagramme sous forme de tableau
représentant un exemple des rapports de réduction ob
tenus en faisant varier le nombre de dents de chacune
des roues d'engrenage dans le présent mode de réali
sation; - la figure 5 est une vue frontale en coupe transver
sale partielle, d'un mode de réalisation dans lequel
la structure d'engrenages planétaires à engrènement
intérieur du type différentiel selon la présente in
vention, est appliquée à la partie de sortie d'un mo
teur à courant continu de faible dimension; - les figures 6(a) et 6(b) sont des vues fragmentaires
à plus grande échelle représentant chacune l'état
dans lequel sont respectivement placés l'un par rap
port à l'autre une première broche intérieure et un
premier trou intérieur de broche, et une seconde
broche intérieure et un second trou intérieur de
broche; - la figure 7 est une vue frontale partiellement en
coupe transversale d'un exemple d'un train
d'engrenage réducteur utilisant une structure de
train d'engrenages planétaire à engrènement inté
rieur, selon l'art antérieur; - la figure 8 est une vue schématique représentant un
exemple dans lequel deux roues d'engrenage exté
rieures sont utilisées dans la structure de train
d'engrenages représentée à la figure 7; - la figure 9 est une vue schématique représentant une
structure dans laquelle deux structures d'engrenage
telles que représentées à la figure 8, sont superpo
sées l'une à l'autre pour obtenir un rapport de ré
duction important; et - la figure 10 est une vue schématique représentant un
exemple d'une structure de train d'engrenages plané
taire à engrènement intérieur et du type différentiel
destinée à obtenir un rapport de réduction important.
transversale partielle, d'un mode de réalisation d'un
train d'engrenage réducteur utilisant une structure
de train d'engrenages planétaire à engrènement inté
rieur et du type différentiel, selon la présente
invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II
de la figure 1; - la figure 3 est vue schématique représentant un sys
tème de transmission de puissance selon le mode de
réalisation; - la figure 4 est un diagramme sous forme de tableau
représentant un exemple des rapports de réduction ob
tenus en faisant varier le nombre de dents de chacune
des roues d'engrenage dans le présent mode de réali
sation; - la figure 5 est une vue frontale en coupe transver
sale partielle, d'un mode de réalisation dans lequel
la structure d'engrenages planétaires à engrènement
intérieur du type différentiel selon la présente in
vention, est appliquée à la partie de sortie d'un mo
teur à courant continu de faible dimension; - les figures 6(a) et 6(b) sont des vues fragmentaires
à plus grande échelle représentant chacune l'état
dans lequel sont respectivement placés l'un par rap
port à l'autre une première broche intérieure et un
premier trou intérieur de broche, et une seconde
broche intérieure et un second trou intérieur de
broche; - la figure 7 est une vue frontale partiellement en
coupe transversale d'un exemple d'un train
d'engrenage réducteur utilisant une structure de
train d'engrenages planétaire à engrènement inté
rieur, selon l'art antérieur; - la figure 8 est une vue schématique représentant un
exemple dans lequel deux roues d'engrenage exté
rieures sont utilisées dans la structure de train
d'engrenages représentée à la figure 7; - la figure 9 est une vue schématique représentant une
structure dans laquelle deux structures d'engrenage
telles que représentées à la figure 8, sont superpo
sées l'une à l'autre pour obtenir un rapport de ré
duction important; et - la figure 10 est une vue schématique représentant un
exemple d'une structure de train d'engrenages plané
taire à engrènement intérieur et du type différentiel
destinée à obtenir un rapport de réduction important.
On va maintenant décrire des modes de réalisation de la présente invention en référence au dessin.
Les figures 1 et 2 représentent un train d'engrenages réducteur en matière plastique utilisant une structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel selon la présente invention. La figure 3 est une vue schématique représentant un système de transmission de puissance pour le train d'engrenages représenté sur les figures 1 et 2. La figure 4 est une vue représentant la matrice des rapports de réduction obtenus.
Dans ce mode de réalisation, la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 102 est réduite et cette vitesse de rotation réduite est transmise à un arbre de sortie 104.
L'arbre d'entrée en matière plastique 102 est moulé monobloc avec un premier et un second corps excentriques 106 et 108. Les premier et second corps excentriques 106 et 108 sont décalés dans la direction excentrique (phase) l'un par rapport à l'autre de 1800 (c'est-à-dire dans la direction inverse). Sur la figure, les premier et second corps excentriques 106 et 108 sont directement intégrés à l'arbre d'entrée 102, mais ils peuvent cependant être moulés séparément et assemblés ensuite à l'arbre d'entrée 102.
Une première et une seconde roues d'engrenage extérieures 110 et 112 sont également réalisées en matière plastique et sont disposées à rotation respectivement autour des périphéries extérieures des premier et second corps excentriques 106 et 108. Les première et seconde roues d'engrenage extérieures 110 et 112 comportent autour de leur périphérie extérieure des dentures extérieures 110a et 112a qui présentent respectivement chacune un profil de dent en trochoïde. Une pluralité de premier et second trous intérieurs de broche 111 et 113 sont prévus sur les première et seconde dentures extérieures 110 et 112 de façon à les traverser axialement.
Les première et seconde dentures extérieures 110a et 112a des première et seconde roues d'engrenage extérieures 110 et 112 engrènent intérieurement avec les première et seconde dentures intérieures (à profil de denture radial) 114a et 116a respectivement des première et seconde roues d'engrenage intérieures 114 et 116 qui sont réalisées en matière plastique. Les première et seconde roues d'engrenage intérieures 114 et 116 sont montées à rotation par une partie de guidage 118b formée à l'intérieur d'un premier boîtier ou enveloppe 118 tout en étant intégrées l'une à l'autre (elles étaient précédemment moulées monobloc, dans 1 ' exemple représenté sur la figure).
Un trou 118a pour supporter à rotation l'arbre d'entrée 102 ainsi que la partie de guidage ci-dessous 118b pour supporter à rotation les première et seconde roues d'engrenage intérieures 114 et 116 sont formés sur la face périphérique intérieure du premier boîtier 118.
Une pluralité de premières broches intérieures 122 susceptibles de traverser les premiers trous intérieurs de broche 111 de la première roue d'engrenage extérieure 110 sont moulées monobloc et en saillie sur le premier boîtier 118.
Un trou 120a pour supporter à rotation l'arbre de sortie 104 est formé dans le second boîtier 120. Les premier et second boîtiers 118 et 120 sont montés coaxialement l'un à l'autre et intégrés l'un à l'autre.
L'arbre de sortie 104 est également réalisé en matière plastique. Un orifice de centrage 104a pour supporter à rotation l'arbre d'entrée 102 est prévu sur l'arbre de sortie 104. Une pluralité de secondes broches intérieures 124 susceptibles de traverser les secondes broches intérieures 113 de la seconde roue d'engrenage extérieure 112 sont moulées monobloc et en saillie sur l'arbre de sortie 104. Cet arbre de sortie 104 est supporté à rotation par le second boîtier 120.
On va maintenant décrire dans ce qui suit le fonctionnement du mode de réalisation, en référence à la vue schématique de la figure 3.
Sur la figure 3, la première roue d'engrenage extérieure 110 et la seconde roue d'engrenage extérieure 112 sont entraînées à pivotement (excentriquement) en rotation dans des directions opposées l'une par rapport à l'autre par rapport au centre de l'arbre d'entrée 102, ce qui supprime les déséquilibres dynamiques d'une rotation individuelle de pivotement.
Une broche intérieure en forme de manivelle n'est pas nécessaire dans le présent mode de réalisation, ce qui permet de réduire le nombre de pièces et d'éliminer l'inconvénient dû à la broche intérieure en forme de manivelle.
En supposant que la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 102 soit N1 et que celle de l'arbre de sortie 104 soit N2, on peut obtenir la relation suivante:
N2 = [1 - (S2.P1)/(SIP2)jNI où: P1 et P2 sont les nombres de dents des première et se
conde roues d'engrenage extérieures 110 et 112; et Sl et S2 sont les nombres de dents des première et se
conde roues d'engrenage intérieures 114 et 116.
N2 = [1 - (S2.P1)/(SIP2)jNI où: P1 et P2 sont les nombres de dents des première et se
conde roues d'engrenage extérieures 110 et 112; et Sl et S2 sont les nombres de dents des première et se
conde roues d'engrenage intérieures 114 et 116.
Lorsque la valeur de N2 est positive, la rotation dans la même direction de l'arbre d'entrée se retrouve à la sortie; et lorsqu'elle est négative, on trouve à la sortie la rotation dans le sens inverse de celle de l'arbre d'entrée.
Comme cela apparaît de l'équation ci-dessus r lorsque le premier système et le second système sont combinés de telle façon que les nombres de dents soient identiques l'un à l'autre, le rapport de réduction est augmenté jusqu'à l'infini et la vitesse de rotation devient nulle.
On va décrire de façon concrète comment la vitesse de rotation est réduite et comment on obtient à la sortie la vitesse de rotation réduite. Les actions de réduction de vitesse sont réalisées simultanément du fait des déplacements totaux des différentes pièces, mais on va cependant les décrire de façon séparée pour des raisons de facilité de description.
On prend alors pour les nombres de dents des roues d'engrenages: P1 = 29, P2 = 30, S1 = 30 et < pendant, du fait que la seconde roue d'engrenage intérieure 116 est en fait intégrée dans la première roue d'engrenage intérieure 114, elle tourne sur son axe dans la même direction que celle de l'arbre d'entrée 102, de 1/30 de tour. En conséquence, la rotation effective de l'arbre d'entrée 102 pour l'engrènement de chaque roue d'engrenage du second système devient (1-1/30) de tour, et la seconde roue d'engrenage extérieure 112 tourne ainsi effectivement sur son axe dans la direction inverse par rapport à l'arbre d'entrée 102 de -(1/30)x(1-1/30), c'est-à-dire, -1/31,0348277.. - de tour.
Il s'ensuit que du fait que le nombre de tours de rotation final de sortie devient l'addition (ou la différence) des nombre de rotation de la première roue d'engrenage intérieure 114 et de la seconde roue d'engrenage extérieure 112, 1/30-1/31,03448277... = 1/900ème de tour, ce qui devient le nombre de tour de l'arbre de sortie pour une rotation (en tour) de l'arbre d'entrée 102. On peut ainsi obtenir le rapport de réduction de 900 qui est indiqué par une flèche sur le tableau de la figure 4.
En réduisant la différence dans les nombres de dents entre la première roue d'engrenage extérieure 110 et la seconde roue d'engrenage extérieure 112, on peut obtenir d'encore plus grands rapports de réduction (dans
Itexemple calculé ci-dessus, le rapport de réduction maximal peut être obtenu lorsque la différence de nombre de dents entre la roue d'engrenage extérieure et la roue d'engrenage intérieure est égal à 1).
Itexemple calculé ci-dessus, le rapport de réduction maximal peut être obtenu lorsque la différence de nombre de dents entre la roue d'engrenage extérieure et la roue d'engrenage intérieure est égal à 1).
La figure 4 représente un exemple de calcul des rapports de réduction en faisant varier la combinaison des nombres de dents (P1, P2) dans le cas de P+l = S, à savoir lorsque la différence de nombre de dents entre la roue d'engrenage extérieure et la roue d'engrenage intérieure est de 1. Dans les sections barrées, les rapports de réduction sont accrus jusqu'à l'infini et la vitesse de rotation devient nulle quelle que soit la vitesse de rotation d'entrée. Comme cela apparaît de la figure, on peut obtenir différents rapports de réduction avec le même diamètre extérieur en changeant simplement le nombre de dents de chaque roue d'engrenage, ce qui constitue l'une des caractéristiques principales du train d'engrenage réducteur de ce type. Selon la colonne PI (en ordonnées), le sens de rotation à la sortie est inverse de celui de l'arbre d'entrée, tandis que selon la ligne
P2 (en abscisses), le sens de rotation à la sortie est le même que celui de l'arbre d'entrée.
P2 (en abscisses), le sens de rotation à la sortie est le même que celui de l'arbre d'entrée.
On va maintenant décrire, en référence à la figure 5, un mode de réalisation d'un train d'engrenage réducteur présentant une structure d'engrenages planétaire à en grènement intérieur et du type différentiel, auquel est directement relié un moteur à courant continu.
La vitesse de rotation d'un arbre de moteur (équivalent à un arbre d'entrée) 202 est réduite et la vitesse de rotation réduite est transmise à un arbre de sortie 204. Un moteur à courant continu de petite taille 200 est fixé coaxialement à un premier boîtier 218 par une vis d'accouplement de moteur 232. Un premier corps excentrique 206 et un second corps excentrique 208 réalisés en matière plastique sont intégrés à l'arbre du moteur 202 par un montage à force ou bien, de façon connue, par un couplage du type D-cut.
Les premier et second corps excentriques 206 et 208 sont décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction excentrique de 180 (dans la direction inverse). Dans cet exemple, les premier et second corps excentriques 206 et 208 sont préalablement intégrés l'un à l'autre, et peuvent cependant être moulés séparément et ensuite intégrés l'un à l'autre. Les diamètres extérieurs (tailles) des premier et second boîtiers 218 et 220 sont prévus pour présenter des diamètres extérieurs sensiblement identiques au diamètre extérieur du moteur à courant continu 200 de petite taille. Il s'ensuit que l'on peut fournir ce train d'engrenages réducteur à des utilisateurs sous la même forme que celui des moteurs à courant continu à très faible vitesse. L'autre structure est la même que celle dans le premier mode de réalisation, et, en conséquence, les pièces identiques ou similaires seront munies des mêmes signes de référence que pour les deux figures précédentes, et on en omettra l'explication correspondante.
Chaque organe du train réducteur est réalisé en matière plastique, dans ce mode de réalisation, mais on doit comprendre cependant que le matériau pour chaque organe selon la présente invention n'est pas limité à la matière plastique.
Dans les premier et second modes de réalisation, les premiers trous intérieurs de broche 111 et 211 sont prévus respectivement sur les faces des premiers trains d'engrenages extérieurs 110 et 210, et les premières broches intérieures 122 et 222 sont respectivement prévues sur les premiers boîtiers 118 et 218, cependant, même lorsque les premières broches intérieures 122 et 222 et les trous intérieurs de broches 111 et 211 sont formés sur les faces inversées par rapport à celles des modes de réalisation précédents, on peut obtenir le même effet (figure 6(a)).
De façon similaire, même lorsque les secondes broches intérieures 124 et 224 et les seconds trous intérieurs de broches 113 et 213 sont formés sur des faces inversées par rapport à celles dans le mode de réalisation, on peut obtenir le même effet (voir figure 6(b)).
Bien entendu, la présente invention ntest pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.
Claims (4)
- REVENDICATIONS1.- Structure de train d'engrenage planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel, comprenant une enveloppe (118, 120), un arbre d'entrée (102) et un arbre de sortie (104) qui sont montés à rotation dans ladite enveloppe, caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second corps excentriques (106, 108) qui sont fixés sur ledit arbre d'entrée (102) de façon à être disposés axialement avec une différence de phase de 1800 l'un par rapport à l'autre; des première et seconde roues d'engrenage extérieures (110, 112) qui sont montées à rotation respectivement autour des périphéries extérieures desdits premier et second corps excentriques (106, 108) et qui présentent une pluralité de premier et second trous intérieurs de broches (111, 113), traversant axialement et respectivement lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures (110, 112); des première et seconde roues d'engrenage intérieures (114, 116) qui sont montées à rotation dans ladite enveloppe (118, 120) et qui engrenent intérieurement respectivement avec lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures et qui sont intégrées l'une à l'autre; une pluralité de premières broches intérieures (122) qui partent de ladite enveloppe (118) et qui sont montées librement dans lesdits premiers trous intérieurs de broches (111, 113) de ladite première roue d'engrenage extérieure (110) pour empêcher la rotation de ladite roue d'engrenage extérieure et permettre le pivotement de ladite première roue d'engrenage extérieure, engendré par la rotation dudit premier corps excentrique (106); et une pluralité de secondes broches intérieures (124) qui font saillie dudit arbre de sortie (104) et qui sont librement montées dans lesdits seconds trous de broches intérieurs de ladite seconde roue d'engrenage extérieure (112) pour transmettre uniquement la composante de rotation de ladite seconde roue d'engrenage extérieure tout en absorbant la composante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure
- 2.- Structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel, comprenant un boîtier ou enveloppe (118, 120), un arbre d'entrée (102) et un arbre de sortie (104) qui sont montés à rotation dans ledit boîtier, caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second corps excentriques (106, 108) qui sont fixés sur ledit arbre d'entrée (102) de façon à être axialement disposés pour présenter l'un par rapport à l'autre une différence de phase de 1800; des première et seconde roues d'engrenages extérieures (110, 112) qui sont montées à rotation autour des périphéries desdits premier et second corps excentriques respectifs (106, 108), et qui présentent une pluralité de première et seconde broches intérieures (122, 124) faisant saillie dans la direction axiale; des première et seconde roues d'engrenage intérieures (114, 116) qui sont montées à rotation dans ledit boîtier (118, 120) et qui engrènent intérieurement, respectivement avec lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures (110, 112) et qui sont intégrées l'une a l'autre; une pluralité de premiers trous intérieurs de broches (111) qui sont prévus dans ledit boîtier (118, 120) et qui s'engagent librement sur lesdites premières broches intérieures (122) de ladite roue d'engrenage extérieure (110) pour empêcher la rotation de ladite première roue d'engrenage extérieure et permettre le pivotement de ladite première roue d'engrenage extérieure engendré par la rotation dudit premier corps excentrique (106); et une pluralité de seconds trous intérieurs de broches (113) qui sont formés sur ledit arbre de sortie (104) et qui s'engagent librement sur lesdites secondes broches intérieures (124) de ladite seconde roue d'engrenage extérieure (112) pour transmettre uniquement la composante rotative de ladite seconde roue d'engrenage extérieure, tout en absorbant la composante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure.
- 3.- Structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel, comprenant une enveloppe (118, 120), un arbre d'entrée (102) et un arbre de sortie (104) qui sont montés à rotation dans ladite enveloppe (118), caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second corps excentriques (106, 108) qui sont fixés sur ledit arbre d'entrée (102) de façon à être disposés axialement avec une différence de phase de 1800 l'un par rapport à l'autre; une première roue d'engrenage extérieure (110) qui est montée à rotation autour de la périphérie extérieure dudit premier corps excentrique (106) et qui présente une pluralité de premiers trous intérieurs de broche (111) traversant axialement ladite première roue d'engrenage extérieure (110); une seconde roue d'engrenage extérieure (112) qui est montée à rotation autour de la périphérie extérieure dudit second corps excentrique (108) et qui présente une pluralité de secondes broches intérieures (124) faisant saillie dans la direction axiale; des première et seconde roues d'engrenage intérieures (114, 116) qui sont montées à rotation dans ladite enveloppe (118, 120) et qui engrè- nent intérieurement respectivement avec lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures (110, 112) et qui sont intégrées l'une à l'autre; une pluralité de premières broches intérieures (122) qui partant de ladite enveloppe (118, 120) et qui sont engagées librement dans lesdits premiers trous intérieurs de broches (111) de ladite première roue d'engrenage extérieure (110) pour empêcher la rotation de ladite première roue d'engrenage extérieure et permettre le pivotement de ladite première roue d'engrenage extérieure (110) engendré par la rotation dudit premier corps excentrique (106); et une pluralité de seconds trous intérieurs de broches (113) qui sont formés sur ledit arbre de sortie (104) et qui s'engagent librement sur lesdites secondes broches intérieures (124) de ladite seconde roue d'engrenage extérieure (112) pour transmettre uniquement la composante de rotation de ladite seconde roue d'engrenage extérieure audit arbre d'entrée (104) tout en absorbant la compo sante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure.
- 4.- Structure de train d'engrenages planétaire à engrènement intérieur et du type différentiel, comprenant une enveloppe (118, 120), un arbre d'entrée (102) et un arbre de sortie (104) qui sont montés à rotation dans ladite enveloppe, caractérisée en ce qu'elle comporte des premier et second corps excentriques (106, 108) qui sont fixés sur ledit arbre d'entrée (102) de façon à être disposés axialement avec une différence de phase de 180 l'un par rapport à l'autre; une première roue d'engrenage (110) qui est montée à rotation autour de la périphérie extérieure dudit premier corps excentrique (106), et qui présente une pluralité de premières broches intérieures (122) en saillie dans la direction axiale; une seconde roue d'engrenage extérieure (112) qui est montée à rotation autour de la périphérie extérieure dudit second corps excentrique (108) et qui présente une pluralité de seconds trous intérieurs de broches (113) traversant axialement ladite seconde roue d'engrenage extérieure (112), des première et seconde roues d'engrenage extérieures (114, 116) qui sont montées à rotation dans ladite enveloppe et qui engrènent intérieurement, respectivement avec lesdites première et seconde roues d'engrenage extérieures (110, 112), et qui sont intégrées 1 'une à 1 ' autre; une pluralité de premiers trous intérieurs de broches (111) qui sont formés dans ladite enveloppe (118, 120) et qui s'engagent librement sur lesdites premières broches intérieures (122) de ladite première roue d'engrenage extérieure (110) pour empêcher la rotation de ladite première roue d'engrenage extérieure et permettre le pivotement de ladite première roue d'engrenage extérieure, engendré par la rotation dudit premier corps excentrique (106); et une pluralité de secondes broches intérieures (124) qui partent dudit arbre extérieur (104) et qui sont librement engagées dans lesdits seconds trous intérieurs de broches (113) de ladite seconde roue d'engrenage extérieure (112) pour trans mettre uniquement la composante de rotation de ladite seconde roue d'engrenage extérieure audit arbre de sortie (104) tout en absorbant la composante de pivotement de ladite seconde roue d'engrenage extérieure (112).
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