FR2914719A1 - Epicycloidal gear train for automatic gear box of motor vehicle, has crown wheel formed from parts that respectively carry internal gear teeth and external surface, where one of parts is mounted with preset clearance at inside another part - Google Patents
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Abstract
Description
TRAIN D'ENGRENAGES EPICYCLOIDAL ET BOITE DE VITESSES EQUIPE D'UN TEL TRAINEPICYCLOIDAL GEAR TRAIN AND GEARBOX EQUIPPED WITH SUCH A TRAIN
La présente invention concerne un train d'engrenages épicycloïdal permettant de changer le rapport de transmission entre un mécanisme d'entraînement tel que par exemple un moteur, et un élément à entraîner en rotation. The present invention relates to an epicyclic gear train for changing the transmission ratio between a drive mechanism such as for example a motor, and an element to rotate.
L'invention se rapport également à une boîte de vitesses, notamment io pour véhicule automobile, équipée d'au moins un tel train d'engrenages épicycloïdal. The invention also relates to a gearbox, in particular for a motor vehicle, equipped with at least one such epicyclic gear train.
Un train d'engrenages épicycloïdal, tel que représenté en figure 1, comprend classiquement : 15 - un pignon planétaire 1, le plus souvent solidaire d'un arbre 10 ; - une couronne 2 formé de deux pièces 28, 29 solidaires l'une de l'autre, une première pièce 28 formant couronne dans laquelle est ménagée une denture interne 280, et une deuxième pièce 29 formant couronne sur la quelle est ménagée une denture externe 290 destinée à coopérer avec 20 des moyens aptes à immobiliser et/ou entraîner en rotation ladite couronne 2 ; ainsi que - au moins un pignon satellite 3 pivotant sur un porte satellite 4. An epicyclic gear train, as shown in FIG. 1, conventionally comprises: - a sun gear 1, most often integral with a shaft 10; - A ring 2 formed of two parts 28, 29 secured to one another, a first piece 28 forming a ring in which is formed an internal toothing 280, and a second piece 29 forming a crown on which is formed an external toothing 290 for cooperating with means adapted to immobilize and / or rotate said crown 2; as well as - at least one satellite pinion 3 pivoting on a satellite door 4.
Les moyens d'immobilisation et/ou d'entraînement de la couronne 2 25 comprennent au moins un organe engrenant avec la denture externe 290 de la deuxième pièce 29, ledit organe étant lié en rotation à un moteur d'entraînement. The means for immobilizing and / or driving the crown 2 comprise at least one member meshing with the external toothing 290 of the second part 29, said member being connected in rotation to a drive motor.
Le pignon planétaire 1, la couronne 2 et le porte satellite 4 peuvent 30 tourner autour d'un axe de rotation commun AX, correspondant à l'axe longitudinal de l'arbre 10, et chaque pignon satellite 3 engrène : - d'une part avec la couronne 2, et plus particulièrement avec la denture interne 280 de la première partie 28 de la couronne 2 ; et - d'autre part avec le pignon planétaire 1, chaque pignon satellite 3 étant apte à tourner autour de son propre axe de symétrie BX. The sun gear 1, the ring gear 2 and the satellite carrier 4 can rotate about a common axis of rotation AX, corresponding to the longitudinal axis of the shaft 10, and each planet pinion 3 meshes with: - on the one hand with the crown 2, and more particularly with the internal toothing 280 of the first portion 28 of the crown 2; and - on the other hand with the sun gear 1, each planet pinion 3 being able to rotate about its own axis of symmetry BX.
Dans les trains d'engrenages épicycloïdaux, il existe de nombreuses causes de mauvaise répartition de la charge sur les différents pignons satellites 3 du fait de l'hyperstaticité du montage, comme par exemple : - une excentricité de la couronne 2 par rapport à l'axe de rotation AX du 10 train ; - une excentricité du pignon planétaire 1 par rapport à l'axe de rotation AX du train ; - une excentricité des pignons satellites 3 par rapport à l'axe de rotation AX du train ; 15 - une mauvaise équidistance des axes BX des pignons satellites 3 ; - des défauts dans les dentures des éléments du train d'engrenages épicycloïdal, en l'occurrence du pignon planétaire 1 et/ou de la première partie 28 de la couronne 2 et/ou des pignons satellites 3. In epicyclic gear trains, there are many causes of poor load distribution on the different planet gears 3 because of the hyperstaticity of the assembly, for example: an eccentricity of the ring gear 2 relative to the axis of rotation AX of the train; an eccentricity of the sun gear 1 relative to the axis of rotation AX of the train; an eccentricity of the planet gears 3 relative to the axis of rotation AX of the train; A poor equidistance of the BX axes of the planet gears 3; - defects in the teeth of the elements of the epicyclic gear train, in this case the sun gear 1 and / or the first portion 28 of the ring gear 2 and / or the planet pinions 3.
20 La première partie 28 de la couronne 2 qui engrène avec les pignons satellites 3, est uniquement libre en rotation autour de l'axe AX, du fait des moyens d'immobilisation et/ou d'entraînement coopérant avec la deuxième partie 29 de ladite couronne 2 qui est solidaire de ladite première partie 28. Ainsi, cette première partie 28 n'offre pas de degré de liberté suffisant pour 25 compenser les problèmes de mauvaise répartition de la charge sur les pignons satellites 3. The first part 28 of the ring gear 2 which meshes with the planet gears 3, is only free to rotate about the axis AX, because of the immobilization and / or drive means co-operating with the second part 29 of said 2 which is integral with said first portion 28. Thus, this first portion 28 does not offer a degree of freedom sufficient to compensate for problems of poor distribution of the load on the planet gears 3.
En outre, la flexion des dents des éléments du train d'engrenages épicycloïdal n'est généralement pas suffisante pour assurer une portée sur tous 30 les pignons satellites 3 pris entre la couronne 2 et le pignon planétaire 1. In addition, the bending of the teeth of the elements of the epicyclic gear train is generally not sufficient to ensure a bearing on all the planet gears 3 taken between the ring gear 2 and the sun gear 1.
La présente invention a notamment pour but de répondre à ces problèmes de répartition de la charge sur les pignons satellites du train d'engrenages épicycloïdal. Elle consiste ainsi en une solution de montage de la première partie de la couronne afin de la rendre flottante par rapport à l'axe de rotation du train, de sorte à assurer une répartition uniforme de la charge sur les différents pignons satellites du train. The present invention is intended in particular to address these problems of distribution of the load on the planet gears of the epicyclic gear train. It thus consists of a solution for mounting the first part of the ring so as to make it floating relative to the axis of rotation of the train, so as to ensure a uniform distribution of the load on the different planet gears of the train.
Un autre but de la présente invention est de fournir un tel montage flottant de cette première partie de couronne qui soit de réalisation simple, qui io soit fiable, robuste, économique, et d'encombrement réduit. Another object of the present invention is to provide such a floating assembly of this first crown part which is simple in design, which is reliable, robust, economical, and compact.
Pour parvenir à ces buts, la présente invention propose un train d'engrenages épicycloïdal d'axe de rotation AX comprenant : - un pignon planétaire, 15 - une couronne dans laquelle est ménagée une denture interne et sur laquelle est ménagée une surface externe destinée notamment à coopérer avec des moyens d'entraînement ; et - au moins un pignon satellite en prise d'une part avec la denture interne et d'autre part avec le pignon planétaire. 20 Selon l'invention, la couronne est formée de deux pièces distinctes, liées en rotation selon l'axe de rotation AX du train et portant respectivement la denture interne et la surface externe, la première pièce étant montée avec un jeu prédéterminé à l'intérieur de la deuxième pièce. To achieve these aims, the present invention provides a planetary gear train of axis of rotation AX comprising: - a sun gear, 15 - a ring in which is formed an internal toothing and on which is formed an outer surface intended in particular to cooperate with drive means; and at least one satellite pinion meshing with the internal toothing and with the sun gear. According to the invention, the ring is formed of two distinct parts, connected in rotation along the axis of rotation AX of the train and respectively bearing the internal toothing and the outer surface, the first piece being mounted with a predetermined clearance to the inside the second room.
25 Selon un mode préféré de réalisation, le train d'engrenages comprend des moyens de transmission du couple formés d'au moins un organe monté avec jeu dans un logement délimité par deux rainures formées dans respectivement la première et la deuxième pièces de la couronne. According to a preferred embodiment, the gear train comprises means for transmitting the torque formed by at least one member mounted with clearance in a housing delimited by two grooves formed in the first and second parts of the ring, respectively.
30 Avantageusement, les moyens de transmission du couple comprennent plusieurs organes répartis régulièrement sur la périphérie de la première pièce de la couronne. 25 Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - chaque organe est centré dans son logement avec un jeu sensiblement identique au jeu de montage de la première pièce à l'intérieur de la deuxième 5 pièce de la couronne ; - chaque organe est formé d'une goupille de forme générale cylindrique d'axe sensiblement parallèle à l'axe de rotation AX du train ; - chaque goupille est de longueur sensiblement inférieure ou égale à la largeur de la première pièce de la couronne ; io - la deuxième pièce présente un logement interne à l'intérieur duquel est monté avec jeu la première pièce de la couronne, ledit logement présentant un épaulement de sorte que la première pièce vienne en butée contre ledit épaulement. Advantageously, the torque transmission means comprise several members regularly distributed on the periphery of the first piece of the crown. According to other advantageous features of the invention: each member is centered in its housing with a substantially identical clearance to the set of mounting of the first part inside the second part of the ring; each member is formed of a pin of generally cylindrical shape with an axis substantially parallel to the axis of rotation AX of the train; each pin is of length substantially less than or equal to the width of the first piece of the crown; the second part has an internal housing inside which is mounted with play the first piece of the crown, said housing having a shoulder so that the first piece abuts against said shoulder.
15 Selon un mode particulier de réalisation, le train d'engrenages comprend des moyens formant butée axiale, selon l'axe de rotation AX du train, de la première pièce et de chaque goupille. Ces moyens formant butée axiale peuvent comprendre un couvercle destiné à être fixé sur la deuxième pièce de la couronne ; le couvercle étant par exemple fixé sur la deuxième pièce de la 20 couronne au moyen de vis de fixation. According to a particular embodiment, the gear train comprises axial abutment means, along the axis of rotation AX of the train, of the first part and of each pin. These axial abutment means may comprise a cover intended to be fixed on the second piece of the crown; the cover being for example fixed on the second piece of the crown by means of fixing screws.
Avantageusement, la surface externe ménagée sur la couronne du train est formée par une denture externe, de sorte à coopérer avec au moins un organe d'engrenage. L'invention se rapporte également à une boîte de vitesses comportant au moins un train d'engrenages épicycloïdal comme décrit ci avant. Advantageously, the outer surface formed on the ring gear is formed by an external toothing, so as to cooperate with at least one gear member. The invention also relates to a gearbox comprising at least one epicyclic gear train as described above.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 30 apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un train d'engrenages épicycloïdal classique, décrit ci-dessus ; - la figure 2 est une vue en perspective de la couronne du train d'engrenages épicycloïdal selon l'invention ; - la figure 3 représente un détail de la figure 2, en particulier une vue agrandie de sa zone III ; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2, un couvercle étant adaptée sur la couronne du train selon l'invention ; - la figure 5 est une vue partielle éclatée en perspective de la couronne du io train selon l'invention ; et - la figure 6 est une vue en coupe transversale de la couronne et du couvercle fixé sur la couronne. Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description below, of an example of non-limiting implementation, with reference to the appended figures in which: FIG. 1 is a view in perspective of a conventional epicyclic gear train, described above; FIG. 2 is a perspective view of the ring gear of the epicyclic gear train according to the invention; FIG. 3 represents a detail of FIG. 2, in particular an enlarged view of its zone III; - Figure 4 is a view similar to that of Figure 2, a cover being adapted to the crown of the train according to the invention; FIG. 5 is a partial exploded view in perspective of the crown of the train according to the invention; and - Figure 6 is a cross-sectional view of the crown and the lid fixed on the ring.
En se reportant à la figure 2 notamment, un train d'engrenages épicycloïdal 15 selon l'invention comprend : - une couronne 2 dans laquelle est ménagée une denture interne 210 et sur laquelle est ménagée une surface externe 220 destinée notamment à coopérer avec des moyens d'entraînement, - un pignon planétaire (non représenté) et 20 - au moins un pignon satellite (non représenté) en prise d'une part avec la denture interne 210 et d'autre part avec le pignon planétaire. Referring to Figure 2 in particular, an epicyclic gear train 15 according to the invention comprises: - a ring 2 in which is provided an internal toothing 210 and on which is formed an outer surface 220 intended in particular to cooperate with means drive, - a sun gear (not shown) and 20 - at least one planet gear (not shown) engaged on the one hand with the internal toothing 210 and on the other hand with the sun gear.
On entend par moyens d'entraînement tout moyen apte à immobiliser la couronne en rotation et/ou à entraîner la couronne la rotation et/ou à être 25 entraîner en rotation par ladite couronne. Sur les figures 2 et 4, on note que la surface externe 220 est préférentiellement formée d'une denture externe ; les moyens d'entraînement comprenant au moins un organe engrenant avec cette denture externe 220. The term "drive means" means any means able to immobilize the rotating ring and / or to drive the ring rotation and / or be rotated by said ring. In Figures 2 and 4, it is noted that the outer surface 220 is preferably formed of an external toothing; the drive means comprising at least one member meshing with this external toothing 220.
30 Selon l'invention, la couronne 2 est formée de deux pièces 21, 22 distinctes et liées en rotation selon l'axe de rotation AX du train. La première pièce 21 porte la denture interne 210 et la deuxième pièce 22 porte la surface externe 220, plus particulièrement la denture externe formée sur son pourtour. According to the invention, the ring 2 is formed of two parts 21, 22 separate and rotatably connected along the axis of rotation AX of the train. The first piece 21 carries the internal toothing 210 and the second piece 22 carries the outer surface 220, more particularly the external toothing formed on its periphery.
La première pièce 21 est avantageusement en forme générale de couronne cylindrique, présentant une série de dents sur sa surface interne de sorte à former la denture interne 210. La deuxième pièce 22 est avantageusement en forme générale de couronne cylindrique, et présente une série de dents sur au moins partiellement sa surface externe de sorte à former la denture externe 220. The first piece 21 is advantageously in the general shape of a cylindrical ring, having a series of teeth on its inner surface so as to form the internal toothing 210. The second piece 22 is advantageously in the general shape of a cylindrical ring, and has a series of teeth at least partially its outer surface so as to form the external toothing 220.
Comme représenté en figure 6, la première pièce 21 est montée avec un jeu J1 prédéterminé à l'intérieur de la deuxième pièce 22. Plus particulièrement, la deuxième pièce 22 présente un logement interne à l'intérieur duquel est monté avec jeu la première pièce 21 de la couronne 2. Le logement de la deuxième pièce 22 est de forme cylindrique, délimité par une paroi cylindrique 222 illustré en figure 5, avantageusement obtenu par un procédé d'alésage ou de fonderie. As represented in FIG. 6, the first component 21 is mounted with a predetermined clearance J1 inside the second component 22. More particularly, the second component 22 has an internal housing inside which the first component is mounted with play. 21 of the crown 2. The housing of the second piece 22 is cylindrical, defined by a cylindrical wall 222 shown in Figure 5, preferably obtained by a boring or foundry process.
Afin de lier en rotation les deux pièces 21, 22 et comme représenté en figure 3, la couronne 2 comprend des moyens de transmission du couple de rotation formés d'au moins un organe 23 monté avec jeu dans un logement 24. Ce logement 24 est délimité d'une part par une rainure 211 formée sur la surface externe de la première pièce 21 et d'autre part par une rainure 221 formée sur la surface interne de la deuxième pièce 22. Comme représenté en figure 5, la rainure 221 est formée sur la paroi cylindrique 222 délimitant le logement de la deuxième pièce 22. In order to link in rotation the two parts 21, 22 and as represented in FIG. 3, the ring gear 2 comprises means for transmitting the rotational torque formed of at least one member 23 fitted with play in a housing 24. This housing 24 is defined on the one hand by a groove 211 formed on the outer surface of the first piece 21 and on the other hand by a groove 221 formed on the inner surface of the second piece 22. As shown in Figure 5, the groove 221 is formed on the cylindrical wall 222 delimiting the housing of the second piece 22.
Comme illustré en figure 3, les moyens de transmission du couple comprennent plusieurs organes 23 réparties régulièrement sur la périphérie (ou pourtour cylindrique) de la première pièce 21 de la couronne 2. Si lesdits moyens comprennent n organes 23, lesdits organes 23 sont espacés successivement d'un angle de 360 /n autour de l'axe de rotation AX du train, ceci afin d'assurer une meilleur transmission du couple d'une pièce à l'autre. As illustrated in FIG. 3, the torque transmission means comprise several members 23 regularly distributed over the periphery (or cylindrical periphery) of the first piece 21 of the crown 2. If said means comprise n members 23, said members 23 are spaced successively. an angle of 360 / n around the axis of rotation AX of the train, this to ensure better transmission of torque from one room to another.
Chaque organe 23 est centré dans son logement 24 avec un jeu J2 sensiblement identique au jeu J1 de montage de la première pièce 21 à l'intérieur de la deuxième pièce 22 de la couronne 2, ainsi qu'illustré en figure 6, afin d'avoir une liberté de mouvement prédéterminée de la première pièce 21 par rapport à la deuxième pièce 22. Each member 23 is centered in its housing 24 with a clearance J2 substantially identical to the game J1 for mounting the first piece 21 inside the second piece 22 of the ring 2, as illustrated in FIG. 6, in order to have a predetermined freedom of movement of the first piece 21 relative to the second piece 22.
Io Selon un mode de réalisation préféré, chaque organe 23 est formé d'une goupille de forme générale cylindrique s'étendant selon un axe sensiblement parallèle à l'axe de rotation AX du train. Comme représenté en figure 5, chaque goupille 23 est de longueur L23 sensiblement inférieure ou égale à la largeur L21 de la première pièce 21 de la couronne 2. Le logement formé dans la 15 deuxième pièce 22 présente un épaulement 222 de sorte que la première pièce 21 vienne en butée contre ledit épaulement 222 lors de son montage à l'intérieur dudit logement. Comme représenté en figure 6, la largeur de la première pièce 21 est adaptée pour que ladite pièce 21 affleure à la surface latérale 224 de la deuxième pièce 22 une fois montée à l'intérieure de celle-ci et 20 en butée contre ledit épaulement 222. De même, la longueur des goupilles 23 est adaptée pour que lesdites goupilles affleurent à la surface latérale 224 de la deuxième pièce 22. Io According to a preferred embodiment, each member 23 is formed of a pin of generally cylindrical shape extending along an axis substantially parallel to the axis of rotation AX of the train. As shown in FIG. 5, each pin 23 has a length L23 substantially smaller than or equal to the width L21 of the first piece 21 of the ring gear 2. The housing formed in the second piece 22 has a shoulder 222 so that the first piece 21 comes into abutment against said shoulder 222 during its mounting inside said housing. As shown in FIG. 6, the width of the first piece 21 is adapted so that said piece 21 is flush with the lateral surface 224 of the second piece 22 once mounted inside thereof and abuts against said shoulder 222 Likewise, the length of the pins 23 is adapted so that said pins are flush with the lateral surface 224 of the second piece 22.
En outre, le train d'engrenages épicycloïdal comprend des moyens 25 formant butée axiale, selon l'axe de rotation AX du train, de la première pièce 21 et de chaque goupille 23. Ces moyens assurent que la première pièce 21 et les goupilles 23 ne se déplacent pas en translation selon l'axe de rotation AX une fois montées à l'intérieur de la seconde pièce 22. In addition, the epicyclic gear train comprises means 25 forming axial stop, along the axis of rotation AX of the train, the first piece 21 and each pin 23. These means ensure that the first piece 21 and the pins 23 do not move in translation along the axis of rotation AX when mounted inside the second part 22.
30 Selon un mode de réalisation préféré représenté aux figures 4 et 6, les moyens formant butée axiale comprennent un couvercle 5 destiné à être fixé sur la deuxième pièce 22, et plus particulièrement sur la surface latérale 224 de ladite deuxième pièce 22. Le couvercle 5 est par exemple fixé sur la surface latérale 224 de la deuxième pièce 22 au moyen de vis de fixation 50. Ce couvercle 5 est bien entendu fixé une fois le pignon planétaire et les pignons satellites montés à l'intérieur de la première pièce 21, et une fois ladite première pièce 21 montée à l'intérieur de la deuxième pièce 22. According to a preferred embodiment shown in FIGS. 4 and 6, the axial abutment means comprise a cover 5 intended to be fixed on the second part 22, and more particularly on the lateral surface 224 of said second part 22. The cover 5 is for example fixed on the lateral surface 224 of the second part 22 by means of fixing screws 50. This cover 5 is of course fixed once the sun gear and the planet gears mounted inside the first part 21, and once said first piece 21 mounted inside the second piece 22.
Le couvercle 5 présente avantageusement une percée centrale de sorte à laisser passer l'arbre d'axe AX, ledit arbre étant généralement solidaire du pignon planétaire du train d'engrenages. The cover 5 advantageously has a central breakthrough so as to let the axle shaft AX, said shaft being generally integral with the sun gear of the gear train.
Avec une telle couronne 2 en deux pièces 21, 22 montées l'une dans l'autre avec un jeu prédéterminé, la première pièce 21 engrenant avec les pignons satellites est libre de se déplacer légèrement (dans la limite du jeu) selon une direction normale à l'axe AX et de tourner légèrement (également dans la limite du jeu) autour d'un axe normal à l'axe AX. L'invention permet ainsi d'introduire un certain degré de liberté dans la première pièce 21, de sorte qu'elle puisse se mettre en place automatiquement dans une position assurant une bonne répartition de la charge sur les pignons satellites. Lors de la rotation du train, la première pièce 21 intégrera en effet la position correspondant au meilleur équilibre des efforts dans le train. With such a ring 2 in two pieces 21, 22 mounted one inside the other with a predetermined clearance, the first piece 21 meshing with the planet gears is free to move slightly (within the limit of the game) in a normal direction AX axis and turn slightly (also within the limit of the game) around an axis normal to the axis AX. The invention thus makes it possible to introduce a certain degree of freedom into the first part 21, so that it can be put in place automatically in a position ensuring a good distribution of the load on the planet gears. During rotation of the train, the first part 21 will indeed include the position corresponding to the best balance of efforts in the train.
Le jeu est avantageusement calculé en fonction de la déformation axial de la première pièce 21 sous une charge maximale une fois le train monté. Le jeu doit être supérieur à la déformation maximale, le calcul de déformation étant par exemple réalisé par un procédé classique de maillage à éléments finis. The clearance is advantageously calculated as a function of the axial deformation of the first part 21 under a maximum load once the train is mounted. The clearance must be greater than the maximum deformation, the deformation calculation being for example carried out by a conventional method of finite element meshing.
L'invention est particulièrement avantageuse par sa simplicité de réalisation, en particulier avec l'emploi de goupilles destinés à transmettre les efforts de rotation d'une pièce à l'autre.30 L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans les boîtes de vitesses de véhicule automobile, et plus particulièrement les boîtes de vitesses automatiques. The invention is particularly advantageous because of its simplicity of implementation, in particular with the use of pins intended to transmit the rotational forces from one part to another. The invention finds a particularly advantageous application in gearboxes. of a motor vehicle, and more particularly automatic transmissions.
Bien entendu l'exemple de mise en oeuvre évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et d'autres détails et améliorations peuvent être apportés au train d'engrenages épicycloïdal selon l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention où d'autres types de montage avec jeu de la première pièce à l'intérieur de la deuxième pièce de la couronne peuvent être lo réalisées. Of course the implementation example mentioned above is not limiting in nature and further details and improvements can be made to the epicyclic gear train according to the invention, without departing from the scope of the invention. other types of assembly with play of the first part inside the second piece of the crown can be lo realized.
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