FR2995044A1

FR2995044A1 - ASSEMBLY OF SLOTTED WHEELS ON A AXIS

Info

Publication number: FR2995044A1
Application number: FR1258108A
Authority: FR
Inventors: Stephane Prunera-Usach; Boris Morelli
Original assignee: Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-07
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: FR2995044B1; WO2014033379A1

Abstract

L'invention concerne une roue dentée principale (10) pour engrenage, caractérisée en ce qu'elle comporte une ouverture (14) centrale apte à coopérer avec un fût (15) de telle manière que la roue dentée principale (10) et le fût (15) sont solidaires selon un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation (X) de la roue dentée principale (10).The invention relates to a main gear wheel (10) for gearing, characterized in that it comprises a central opening (14) adapted to cooperate with a shaft (15) in such a way that the main gear wheel (10) and the shaft (15) are integral in a rotational movement about an axis of rotation (X) of the main gear (10).

Description

ASSEMBLAGE DE ROUES DENTEES SUR UN AXE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un assemblage de roues dentées d'engrenage, aussi appelées pignons, classiquement utilisé dans une boîte d'engrenage pour des applications de transmission de puissance. Le domaine technique de l'invention est, d'une façon générale, celui des turbomachines, et plus particulièrement celui des transmissions de puissances dans le domaine 10 aéronautique. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR Le faible encombrement axial de certaines transmissions de puissances aéronautiques et la nécessité d'utiliser des dentures multiples, pour obtenir par exemple un pignon 15 double, imposent de réduire au maximum le jeu entre les dentures d'un même pignon. On note qu'on appelle pignon multiple un ensemble comportant une pluralité de roues dentées disposées parallèlement les unes aux autres, et solidaires les unes des autres à un même fût axial. 20 Dans le cas de pignons multiples, ce jeu réduit ne permet pas la rectification des flancs de dents de la plus petite roue dentée, généralement nécessaire à la qualité des dentures dans des applications de transmission de puissance aéronautique. Ainsi, un pignon multiple est classiquement réalisé en plusieurs parties rapportées et assemblées. 25 Actuellement, l'assemblage des roues dentées sur un même fût est généralement réalisé par soudure, notamment par soudure par faisceau d'électrons. Cependant d'autres moyens d'assemblage, par exemple un assemblage par frettage ou par clavettes, sont parfois utilisés. Ces moyens d'assemblage, notamment par soudure, complexifient le schéma industriel : en effet, un tel assemblage est long et coûteux. 30 D'autre part, un ensemble comportant uniquement une roue dentée et un fût est généralement réalisé d'une pièce monobloc. Ainsi il est impossible de dissocier les composants fût et roue dentée pendant les phases de maintenance. De plus, il est impossible d'utiliser des matières différentes pour fabriquer le fût et la roue dentée, alors que le fût pourrait généralement supporter des matériaux avec de plus faibles caractéristiques mécaniques que les dentures. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'objet de l'invention offre une roue dentée adaptée pour être facilement assemblée à un fût, ledit fût étant solidaire ou non d'autres roues dentées, tel que l'ensemble comportant la première roue dentée et le fût, ou l'ensemble comportant la première roue dentée, le fût et la seconde roue dentée, ne présente pas les inconvénients précités. L'invention concerne donc essentiellement une roue dentée principale pour engrenage comportant une ouverture centrale dans le voile de la roue dentée principale, apte à coopérer avec un fût de manière telle que la roue dentée principale et le fût sont solidaires selon un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation du fût. La roue dentée principale et le fût sont alors assemblés par opposition de forme avec ou sans jeu. Un tel assemblage est simple, rapide, et peu coûteux à effectuer. Le fût peut également être fabriqué d'une matière différente de celle de la roue dentée principale, et avantageusement moins coûteuse puisqu'elle nécessite une résistance moindre. Le fût et la roue dentée principale sont dissociables et donc remplaçables en cas de besoin en exploitation. L'utilisation d'un même fût avec plusieurs diamètres de roues dentées permet la mise en place d'une standardisation des fûts de pignon. Dans un mode de réalisation préféré, le fût d'un pignon est solidaire d'une roue dentée secondaire et comporte une roue dentée principale assemblée : un assemblage entre la roue dentée principale et le fût comportant la roue dentée secondaire est ainsi réalisé sans soudure, clavette ou éléments de visserie.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an assembly of gear gears, also called gears, conventionally used in a gearbox for power transmission applications. The technical field of the invention is, in general, that of turbomachines, and more particularly that of power transmissions in the aeronautical field. STATE OF THE PRIOR ART The small axial size of certain transmissions of aeronautical powers and the need to use multiple sets of teeth, for example to obtain a double gear 15, make it necessary to reduce as much as possible the clearance between the teeth of the same gear. It is noted that a multiple pinion is a set comprising a plurality of toothed wheels arranged parallel to each other, and integral with each other to the same axial shaft. In the case of multiple sprockets, this reduced clearance does not allow grinding of the tooth flanks of the smallest sprocket, generally necessary for the quality of the teeth in aeronautical power transmission applications. Thus, a multiple pinion is conventionally made in several parts reported and assembled. Currently, the assembly of the gears on the same barrel is generally performed by welding, in particular by electron beam welding. However other means of assembly, for example an assembly by hooping or by keys, are sometimes used. These assembly means, particularly by welding, complexify the industrial scheme: in fact, such an assembly is long and expensive. On the other hand, an assembly comprising only a gear wheel and a barrel is generally made of a one-piece piece. Thus, it is impossible to separate the drum and gear components during the maintenance phases. In addition, it is impossible to use different materials to manufacture the barrel and the gearwheel, while the barrel could generally support materials with lower mechanical characteristics than the teeth. GENERAL DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention provides a toothed wheel adapted to be easily assembled to a drum, said drum being secured or not to other gear wheels, such as the assembly comprising the first gear wheel and the gear wheel. or the assembly comprising the first gear, the barrel and the second gear, does not have the aforementioned drawbacks. The invention therefore essentially relates to a main gears gear having a central opening in the web of the main gear, adapted to cooperate with a shank so that the main gear and the shank are integral in a rotational movement around an axis of rotation of the drum. The main gear and the barrel are then assembled in opposition of shape with or without play. Such an assembly is simple, fast, and inexpensive to perform. The barrel may also be made of a material different from that of the main gear, and advantageously less expensive since it requires less resistance. The barrel and the main gear are dissociable and therefore replaceable when needed in operation. The use of the same barrel with several diameters of toothed wheels allows the establishment of a standardization of the sprocket casings. In a preferred embodiment, the shaft of a pinion is integral with a secondary gear wheel and comprises a main gearwheel assembly: an assembly between the main gearwheel and the barrel comprising the secondary gearwheel is thus produced without welding, key or hardware.

Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, la roue dentée principale selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'ouverture dans le voile de la roue dentée est de forme non circulaire. Ainsi, la solidarité en rotation entre la roue dentée principale et le fût est réalisée, et la transmission du couple est assurée. - l'ouverture dans le voile de la roue dentée est de forme trilobique. On appelle forme trilobique une forme présentant trois lobes. On appelle lobe la région autour d'un point auquel la dérivée seconde de la fonction représentative de la forme de l'ouverture, est maximale. Une forme trilobique permet de réaliser facilement le centrage et la transmission du couple. - l'ouverture dans le voile de la roue dentée est de profil polygonal P3G DIN 32711.In addition to the features that have just been mentioned in the preceding paragraph, the main gear wheel according to the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination: opening in the sail the toothed wheel is non-circular in shape. Thus, solidarity in rotation between the main gear and the barrel is achieved, and the torque transmission is ensured. - The opening in the web of the toothed wheel is trilobically shaped. A trilobal form is a form with three lobes. The region is called the lobe around a point at which the second derivative of the function representative of the shape of the opening is maximal. A trilobic shape makes it easy to center and transmit torque. - the opening in the web of the toothed wheel is of polygonal profile P3G DIN 32711.

Ce profil est privilégié, et a pour avantage de transmettre le couple sur l'ensemble de la surface de contact entre la roue dentée principale et le fût, uniquement par pression de contact par opposition de forme. L'invention concerne également un fût comportant une portion non cylindrique apte à coopérer avec une ouverture centrale d'un voile de la roue dentée principale, afin de solidariser le fût et la roue dentée principale selon un mouvement de rotation autour d'un un axe de rotation. On appelle portion une partie de fût comprise entre deux plans parallèles entre eux et orthogonaux à l'axe selon lequel s'étend le fût.This profile is preferred, and has the advantage of transmitting the torque over the entire contact surface between the main gear and the barrel, only by contact pressure in opposition of shape. The invention also relates to a barrel comprising a non-cylindrical portion adapted to cooperate with a central opening of a web of the main gear, in order to secure the barrel and the main gear wheel in a rotational movement about an axis of rotation. A portion of a drum is called between two planes parallel to one another and orthogonal to the axis along which the barrel extends.

L'invention concerne également une roue dentée secondaire pour engrenage comportant un fût tel que décrit au paragraphe précédent, ledit fût étant solidaire de la roue dentée secondaire. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, la 30 roue dentée secondaire selon l'invention peut présenter la caractéristique complémentaire suivante : la portion non cylindrique du fût est accolée à la roue dentée secondaire. Cela signifie que la portion non cylindrique fait saillie du voile de la roue dentée secondaire, ou en d'autres termes, que la portion non cylindrique et le voile de la roue dentée ont une surface commune. Ainsi, après assemblage de la roue dentée principale et du fût, la roue dentée principale et la roue dentée secondaire sont accolées ou extrêmement proches, assurant un faible encombrement de l'engrenage. L'invention concerne également un ensemble comportant une roue dentée principale et un fût tels que précédemment décrits.The invention also relates to a secondary gear wheel for gearing comprising a shaft as described in the preceding paragraph, said shaft being secured to the secondary gear wheel. In addition to the features which have just been mentioned in the preceding paragraph, the secondary gear wheel according to the invention may have the following additional characteristic: the non-cylindrical portion of the barrel is contiguous to the secondary gear wheel. This means that the non-cylindrical portion projects from the web of the secondary gear, or in other words, that the non-cylindrical portion and the web of the gearwheel have a common surface. Thus, after assembly of the main gear and the barrel, the main gear and the secondary gear are contiguous or extremely close, ensuring a small footprint of the gear. The invention also relates to an assembly comprising a main gear and a drum as previously described.

L'invention concerne également un ensemble comportant une roue dentée principale et une roue dentée secondaire tels que précédemment décrites. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans les deux paragraphes précédents, les ensembles selon l'invention peuvent présenter la caractéristique complémentaire suivante : ils comportent des moyens d'arrêt adaptés pour maintenir solidaires le fût et le voile de la roue dentée principale selon un mouvement de translation le long de l'axe de rotation. Dans un cas particulier, un arrêt axial par frettage ou anneau d'arrêt sera utilisé. Ainsi, l'arrêt axial du fût le long de l'axe de rotation, est assuré. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent.The invention also relates to an assembly comprising a main gear and a secondary gear as previously described. In addition to the characteristics that have just been mentioned in the two preceding paragraphs, the assemblies according to the invention may have the following additional characteristic: they comprise stop means adapted to keep the barrel and the web of the main gear wheel in solidarity with each other. a translation movement along the axis of rotation. In a particular case, an axial stop by frettage or stop ring will be used. Thus, the axial stop of the shaft along the axis of rotation is ensured. The invention and its various applications will be better understood by reading the following description and examining the figures that accompany it.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures ne sont présentées qu'a titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - à la figure 1, une vue en perspective d'une roue dentée principale selon un mode de réalisation de l'invention ; - à la figure 2, une vue de face de la roue dentée principale de la figure 1; - à la figure 3, une vue en perspective d'une roue dentée secondaire et de son fût selon un mode de réalisation de l'invention ; - à la figure 4, une vue en perspective d'un pignon double assemblé comportant la roue dentée secondaire et le fût de la figure 3, et la roue dentée principale de la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The figures are presented only as an indication and in no way limitative of the invention. The figures show: in FIG. 1, a perspective view of a main gear according to one embodiment of the invention; - In Figure 2, a front view of the main gear of Figure 1; - In Figure 3, a perspective view of a secondary gear and its barrel according to one embodiment of the invention; - In Figure 4, a perspective view of an assembled double gear comprising the secondary gear and the barrel of Figure 3, and the main gear of Figure 2. DETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT The INVENTION Unless otherwise specified, the same element appearing in different figures has a unique reference.

Les figures 1 et 2 représentent une vue en perspective et une vue de face d'une roue dentée principale 10 pour engrenage selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention. Comme bien connu de l'homme du métier, la roue dentée principale 10 comporte : - un voile 11 en forme de disque ; - une jante 12 circulaire s'étendant le long de la périphérie du voile 11; - une denture 13 prenant naissance sur la jante 12. La roue dentée principale 10 comporte une ouverture 14 centrale, traversant le voile 11 selon un axe de rotation X de la roue dentée 10. On note que l'axe de rotation X est l'axe de révolution de la denture 13.11 s'agit de l'axe orthogonal au plan selon lequel s'étend le voile 11 du pignon 10, qui passe par le centre du voile 11. L'ouverture 14 est adaptée pour recevoir un fût 15, aussi appelé corps de pignon. Un tel fût 15 est représenté à la figure 3, et s'étend selon un axe Y. Le fût 15 comporte une portion cylindrique 18 extrémale, et une portion non cylindrique 17. La portion cylindrique 18 est d'encombrement radial moins important que la portion non cylindrique 17.Figures 1 and 2 show a perspective view and a front view of a main gear wheel 10 according to a non-limiting embodiment of the invention. As is well known to those skilled in the art, the main gearwheel 10 comprises: a disc-shaped sail 11; a circular rim 12 extending along the periphery of the sail 11; - A toothing 13 originating on the rim 12. The main gear 10 has a central opening 14 through the web 11 along an axis of rotation X of the toothed wheel 10. Note that the axis of rotation X is the axis of revolution of the toothing 13.11 is the axis orthogonal to the plane along which extends the web 11 of the pinion 10, which passes through the center of the web 11. The opening 14 is adapted to receive a drum 15, also called pinion body. Such a barrel 15 is shown in FIG. 3, and extends along an axis Y. The barrel 15 has a cylindrical end portion 18 and a non-cylindrical portion 17. The cylindrical portion 18 is of smaller radial size than the non-cylindrical portion 17.

Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, le fût 15 est solidaire d'une roue dentée secondaire 16, de taille plus faible que la roue dentée principale 10. Cependant, dans un autre mode de réalisation non représenté, le fût 15 ne supporte pas de roue dentée secondaire. Par ailleurs, la portion non cylindrique 17 est accolée à la denture secondaire 16. En d'autres termes, la portion non cylindrique 17 fait saillie de la denture de la roue secondaire 16, ou, dit autrement, la portion non cylindrique 17 et la denture secondaire 16 ont une surface commune ou voisine. Le fût 15 et la roue dentée principale 10 sont adaptés pour coopérer de sorte à être solidaires selon un mouvement de rotation autour de l'axe de rotation Y. L'ouverture 14 est ainsi d'une forme assurant une liaison fixe en rotation entre la roue dentée principale 10 et le fût 15. Pour ce faire, l'ouverture 14 est de forme non circulaire, complémentaire à la forme de la surface externe de la partie non cylindrique 17 du fût 15. L'assemblage entre la roue dentée principale 10 et le fût est ainsi réalisé par frettage par opposition de forme, par emboitement de la portion non cylindrique 17 dans l'ouverture 14. Un tel assemblage est représenté à la figure 4. La figure 4 montre un ensemble 19 comportant la roue dentée principale 10, la roue dentée secondaire 16 et son fût 15. Lorsque le fût 15 est en position assemblée dans l'ouverture 14, l'axe de rotation X et l'axe du fût Y sont confondus, et la partie cylindrique 18 du fût 15 fait saillie du voile 11 de la roue dentée principale 10. De plus, la portion non cylindrique 17 étant accolée à la denture secondaire 16, l'encombrement entre la denture 13 de la roue dentée principale 10 et la denture secondaire 16 est minime voire nul.In the embodiment shown in FIG. 3, the shank 15 is integral with a secondary gear wheel 16, which is smaller in size than the main gear wheel 10. However, in another embodiment, not shown, the shank 15 not support secondary gear. Furthermore, the non-cylindrical portion 17 is contiguous to the secondary toothing 16. In other words, the non-cylindrical portion 17 protrudes from the toothing of the secondary wheel 16, or, in other words, the non-cylindrical portion 17 and the secondary toothing 16 have a common or neighboring surface. The shaft 15 and the main gear wheel 10 are adapted to cooperate so as to be secured in a rotational movement about the axis of rotation Y. The opening 14 is thus of a shape ensuring a fixed connection in rotation between the main gearwheel 10 and the barrel 15. To do this, the opening 14 is of non-circular shape, complementary to the shape of the outer surface of the non-cylindrical portion 17 of the barrel 15. The assembly between the main gear 10 and the barrel is thus made by shrinking against the shape, by interlocking the non-cylindrical portion 17 in the opening 14. Such an assembly is shown in Figure 4. Figure 4 shows an assembly 19 comprising the main gear 10 the secondary toothed wheel 16 and its shaft 15. When the shaft 15 is in the assembled position in the opening 14, the axis of rotation X and the axis of the shaft Y coincide, and the cylindrical portion 18 of the shaft 15 is projection of the veil 11 of the wheel main tooth 10. In addition, the non-cylindrical portion 17 being contiguous to the secondary toothing 16, the space between the toothing 13 of the main gear 10 and the secondary toothing 16 is minimal or even zero.

Par ailleurs, dans le mode de réalisation préféré, l'ouverture 14 est d'une forme privilégiée issue du profil polygonal P3G DIN 32711. Cette forme est avantageuse pour transmettre les couples sur l'ensemble de la surface de contact entre la roue dentée principale 10 et le fût 15, uniquement par pression de contact par opposition de forme. Cependant, d'autres formes non circulaires sont envisageables, notamment les formes à trois lobes particulièrement adaptées pour réaliser à la fois le centrage et la transmission des couples. On note enfin que l'arrêt axial du fût 15 dans l'ouverture 14 peut être réalisé par frettage, collage, ou au moyen d'un arrêt positif, tel un écrou, une vis, un anneau d'arrêt, une goupille ou un coup de pointeau. On entend par arrêt axial, une immobilisation du fût 15 par rapport à la roue dentée principale 10, selon un mouvement de translation le long de l'axe de rotation X.Furthermore, in the preferred embodiment, the opening 14 is of a preferred shape from the polygonal profile P3G DIN 32711. This form is advantageous for transmitting the torques on the entire contact surface between the main gear wheel 10 and the barrel 15, only by contact pressure in opposition of form. However, other non-circular shapes are conceivable, in particular three-lobe shapes that are particularly suitable for performing both the centering and the transmission of the pairs. Finally, it is noted that the axial stop of the barrel 15 in the opening 14 can be achieved by shrinking, gluing, or by means of a positive stop, such as a nut, a screw, a stop ring, a pin or a Needle punch. Axial stop means, an immobilization of the barrel 15 relative to the main gear 10, in a translational movement along the axis of rotation X.

Claims

CLAIMS1 - Main gear wheel (10) for gearing, characterized in that it comprises a central opening (14) adapted to cooperate with a shaft (15) such that the main gearwheel (10) and the shaft (15) are integral in a rotational movement about an axis of rotation (X) of the main gear (10).

2 - Main gear wheel (10) according to the preceding claim characterized in that the opening (14) is non-circular shape.

3 - Main gearwheel (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the opening (14) is trilobically shaped.

4 - Main gear wheel (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the opening (14) is of polygonal profile P3G DIN 32711.

5 - Barrel (15) characterized in that it comprises a non-cylindrical portion (17) adapted to cooperate with a central opening (14) of a main gear (10), in order to secure the barrel (15) and the main gear (10) rotatably about an axis of rotation (X) of the main gear (10).

6 - secondary gear wheel (16) for gearing comprising a shaft (15) according to the preceding claim, said shaft (15) being secured to the secondary gear (16).

7 - secondary gear wheel (16) according to the preceding claim, characterized in that the non-cylindrical portion (17) of the shaft (15) is contiguous to the secondary gear (16).

8 - Assembly (19) for transmission gear comprising: - a main gear (10) according to one of claims 1 to 4, and- a barrel (15) according to claim 5.

9 - Assembly (19) for transmission gear comprising: - a main gear (10) according to one of claims 1 to 4, and - a secondary gear (16) according to one of claims 6 to 7. - Assembly (19) according to one of claims 8 to 9, characterized in that it comprises stop means adapted to maintain the integral shaft (15) and the main gear (10) in a translational movement along of the axis of rotation (X).

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